毕业设计说明书
基于组态王智能仪表锅炉过热蒸汽控制系统的设计
专业自动化
学生姓名
班级B自动化051
学号0510630126
指导教师
完成日期2009年6月5日
基于组态王智能仪表锅炉过热蒸汽控制系统的设计
摘要：过热蒸汽温度是各种工业锅炉设备的重要参数。如果过热蒸汽温度过高，则过热器容易损坏，也会使汽轮机内部引起过度的热膨胀严重影响生产运行的安全；过热蒸汽温度偏低，则设备的效率将会降低，同时使通过汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加，引起叶片的磨损。因此，必须控制过热器出口蒸汽温度。锅炉过热蒸汽温度的控制任务，就是为了维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围内，并保护过热器管壁温度不超过允许的工作温度。
本课题利用智能仪表控制系统，结合组态王监控软件设计人机对话界面，实现锅炉过热蒸汽控制系统设计。通过对现场系统数据的采集处理，在组态王中实现动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线和报表输出等功能。同时利用智能仪表控制系统，在所设计的组态王监控界面中，进行相关仪表调校和控制器参数整定。最后向用户提供锅炉过热蒸汽控制系统的动态运行结果。
关键词：过热蒸汽温度；智能仪表；组态王
Design of Intelligent Instrument based on Kingview boiler
superheated steam control system
Abstract:Superheated steam temperature is a variety of important industrial boiler equipment parameters, in the production process, the entire path of soft drink is the highest temperature of superheated steam temperature, superheater temperature normal working hours, there are generally closer to the material to allow the maximum temperature, if overheating steam temperature too high, easy to damage superheater and steam turbine will cause excessive internal seriously affected the production of thermal expansion of the safety of operation; superheated steam temperature is low, it will reduce the efficiency of equipment, while the adoption of the final class of steam turbine steam humidity increased, the wear and tear caused by the leaves. Therefore, we must control the export steam superheater temperature. Overheated steam boiler control is tantamount to the task, that is, in order to maintain the export steam superheater temperature in the permit, and to protect the superheater tube wall temperature does not exceed allowable operating temperature.
The subject control system using smart meters, combined with monitoring software Kingview dialogue man-machine interface design, the realization of superheated steam boiler control system design. Through on-site data acquisition and processing system, in achieving kingview animation, alarm processing, process control, real-time curves and the functions of the output statements. At the same time, the use of intelligent instrument control system, designed in Kingview monitoring interface, the associated instrumentation and controls to adjust the setting parameters. Finally, to provide users with superheated steam boiler control system for dynamic results.
Key Words: suerheated steam temperature; intelligent instrument; Kingview
目录
1.绪论 (1)
1.1课题研究背景 (1)
1.2课题研究意义 (1)
1.3.设计内容及要求 (2)
2. 系统方案设计 (3)
2.1锅炉概述 (3)
2.1.1锅炉的基本构造 (3)
2.1.2锅炉的工作原理及过程 (4)
2.2.设计方案 (5)
2.2.1.过热蒸汽温度调节方案选择 (5)
2.2.2.控制方案选择 (7)
3.硬件选型 (12)
3.1智能仪表概述及选型 (12)
3.2温度传感器概述及选型 (15)
3.3变送器概述及选型 (17)
3.4执行器概述及选型 (18)
4过热蒸汽温度度控制监控系统设计 (19)
4.1组态软件概述 (19)
4.2组态王概述 (21)
4.3过热蒸过热蒸汽温度度控制界面设计 (22)
4.4报警和事件窗口设计 (23)
4.5建立数据库连接 (24)
4.6报表系统设计 (25)
5 锅炉过热蒸汽控制的动态运行结果 (26)
6 结束语 (29)
参考文献 (30)
致谢 (31)
附录 (32)
附录1：基于组态王智能仪表锅炉过热蒸汽控制系统电气原理图 (33)
附录2：基于组态王智能仪表锅炉过热蒸汽控制系统工艺流程图 (34)
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基于组态王智能仪表锅炉过热蒸汽控制系统的设计
1.绪论
1.1课题研究背景
随着科学技术的飞速发展，带动社会生产的发展，人类对能源的需求不断增加，世界上发达国家为了解决能源紧张而带给各行业的冲击，都努力在开发能源的同时，致力于节能新方案的研究。
锅炉是化工、冶炼、发电等作为公用民用部门必不可少的主要动力设备，其产品是蒸汽，即将一次能源（煤炭、石油、提燃气等）转换为二次能源（蒸汽）。
工业锅炉是工业生产的重要设备，往往直接影响生产的正常进行和产品的质量、产量和成本。工业锅炉又是能耗极大的设备，在整个工业生产的能源消耗中占相当大的比重。而燃煤锅炉又是一种广泛实用的工业锅炉，广泛地应用于国民经济各个领域。由于技术落后、设备陈旧、操作水平低下，目前我国工业燃煤锅炉普遍存在着热效率低、能耗高的问题。据不完全统计，我国共有各类锅炉近四十万台，每年的耗煤量达三亿多吨，占我国原煤产量的三分之一。由于煤质变化大，设备陈旧，不仅工人劳动条件差，劳动强度大，而且锅炉热效应低。由此可见，提高锅炉的效率，具有十分重要的意义。然而我国近些年来的实践表明，除设备本身经过合理改进或采用先进的节能设备外，另一条节能的途径就是通过对锅炉的自动控制。此外，要想实现锅炉安全运行，保证向用户提供高质量的蒸汽，减轻工人的劳动强度，减少环境污染等目的，采用自动控制也是必须的。
过热蒸汽温度是锅炉汽水工质中的最高温度，维持过热蒸汽温度稳定，控制过热蒸汽温度在给定值上，保证整个过热器不要超温是过热蒸汽温度控制系统的重要任务。
首先，过热蒸汽温度过高，可能造成过热器蒸汽管和汽轮机的高压部分损坏，会影响过热器金属材料的使用寿命；过热蒸汽温度过低，又会降低全厂的热效率，并使汽轮机轴向推力增大而造成推力轴承过载，还会使汽轮机末级蒸汽湿度增加，从而降低汽轮机的内效率，加剧对叶片的侵蚀，影响汽轮机的安全运行；汽温变化过大，除使管材及有关部件产生疲劳外，还将引起汽轮机汽缸的转子与汽缸的胀差变化，甚至产生剧烈振动，危及机组安全。因此，过热蒸汽温度是锅炉运行中的一个重要参数，直接影响锅炉、汽轮机的安全经济运行。
1.2课题研究意义
锅炉是发电厂及其它工业企业中最普遍的动力设备之一，功能是把燃料中的贮
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能，通过燃烧转化成热能，以蒸汽或热水的形式输向各种设备。目前，国内大多数工业锅炉都是人工控制的，燃料浪费很大。工业锅炉作为一个设备总体，有许多被控制量与控制量，扰动因数也很多，许多参数之间明显地存在着复杂的耦合关系。对于工业锅炉这个复杂的系统，锅炉过热蒸汽具有大惯性、大滞后的特点,并且动态特性随机组负载变化而变化,运行过程中扰动多、难控制，由于其内部能量转换机理过于复杂，难以达到理想的控制效果，因此，必须采用智能控制方式控制，才能获得最佳控制效果。燃煤锅炉生产过程中所发生的事故大部分是由于锅炉过热蒸汽温度控制不当引起的。
组态王是一款国产组态软件，具有：①丰富的图库及图库开发工具，通过形象简单的组态工作，即可构成所需功能的界面；②大量的设备驱动接口，支持国内主流的各种PLC、智能仪表、板卡和现场总线等工控产品；③一种类似C语言的编程环境，便于建立命令语言文本，处理一些简单的算法和操作；④内嵌许多控件函数、命令语言函数供用户调用，另外支持自定义函数。
智能式仪表是以微处理器为中央控制单元,能完成物理信号的输入输出、信号转换和计算控制等功能,并可与外界通讯的仪器仪表。其可靠性高,稳定性好,长期工作维护量小。可采用LCD显示,清晰直观,读数方便。适用范围广,使用灵活:可选择不同的测量值和输出值;可在线修改参数,流量小信号切除、失败模式电流输出等功能;具有内部计算、数据存储、自诊断、自校验等多种功能。具有大量的非控制性信息(管理信息) ,可供用户参考。
过程控制系统通常是指工业生产中自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位、成分、粘度、湿度等这样一些过程变量的系统，具有连续生产过程自动控制、由过程检测和控制仪表组成、被控过程多样，控制方案丰富的特点。在现代工业生产过程自动化中，过程控制技术正在为实现各种最优技术经济指标、提高经济效益和社会效益、提高劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生、提高市场竞争力等方面起着越来越大的作用。
综上所述，锅炉过热蒸汽温度控制在锅炉设备控制系统中非常重要。本课题利用智能仪表控制系统，结合组态王监控软件设计人机对话界面，实现锅炉过热蒸汽控制系统设计，可以使过热蒸汽温度控制在合适的范围内。实现了系统的自动化，使操作员的劳动强度大大减小，提高了生产的效益和劳动成本。
1.3.设计内容及要求
本课题利用智能仪表控制系统，结合组态王监控软件设计人机对话界面，实现锅炉过热蒸汽控制系统设计。要求通过对现场系统数据的采集处理，在组态王中实现动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线和报表输出等功能。同时利用智能仪表控制系统，在所设计的组态王监控界面中，进行相关仪表调校和控制器参数整定，记录并分析控制结果。最后向用户提供锅炉过热蒸汽控制系统的动态运行结果。
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2. 系统方案设计
2.1锅炉概述
2.1.1锅炉的基本构造
锅炉是一种产生蒸汽的热交换设备。锅炉通过煤、油或天然汽等燃料的燃烧过程释放出化学能，并通过传热过程把能量传递给水，把水变成蒸汽或热水，蒸汽或热水直接供给工业、生活等生产中所需要的热能。所以锅炉的中心任务是把燃料中的化学能有效的转化为蒸汽的热能。
锅炉的主要设备：
汽锅：由上下锅筒和三簇沸水管组成。水在管内受管外烟气加热，因而管簇内发生自然的循环流动，并逐渐气化，产生的饱和蒸汽积聚在上锅筒里面。
炉子：是使燃烧从充分燃烧并释放出热量的设备。
炉膛：保证燃料的充分燃烧，并使水流受热面积达到规定的数值。
锅筒：是自然循环锅炉各受热面能适应负荷变化的设备。
水冷壁：主要是辐射受热面，保护炉壁的作用。
过热器：是将气锅所产生的饱和蒸汽继续加热为过热蒸汽的换热器。过热器一般都装在炉膛出口。
省煤器：是利用余热加热锅炉给水，以降低排出烟气温度的换热器。采用省煤器后，降低了排烟温度，提高了锅炉效率，节省了燃料。同时，由于提高了进入气包的给水温度，所以减少了因温差而引起的汽包壁的热适应力，从而延长了气包的使用寿命。
燃烧设备：将燃料和燃烧所需的空气送入炉膛并使燃料着火稳定，充分燃烧。
引风设备：包括引风机，烟囱，烟道几部分。用引风设备将锅炉中的烟气连续排出。
送风设备：包括有鼓风机和分道组成。用送风设备来供应燃料所需的空气。
给水设备：由水泵和给水管组成。
空气预热器：是继续利用离开省煤器后的烟气余热，加热燃料燃烧所需要的换热器。省煤器出口烟温度高，装上空气预热器后，可以进一步降低排烟温度，也可改善燃料着火和燃烧条件，降低不完全燃烧所造成的损失，提高锅炉机组的效率。
水处理设备：其作用是为清除水中的杂质和降低给水硬度，以防止在锅炉受热面上结水垢或腐蚀。
燃料供给设备：由运煤设备，原煤仓和储媒斗等设备组成，保证锅炉所需燃料供应。
除灰除尘设备:是收集锅炉灰渣并运往储灰场地的设备。
此外，除了保证锅炉的正常工作和安全，蒸汽锅炉还必须装设安全阀，水位表，高低水位报警器，压力表，主气阀，排污阀，止污阀等。还有用来消除受热面上积
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灰以利用传热的吹灰器，以提高锅炉运行的经济性。
2.1.2锅炉的工作原理及过程
锅炉的工作过程概括起来应该包括三个同时进行的过程：燃料的燃烧过程、水的汽化过程、烟气向水的传热过程。
A.燃料的燃烧过程：
首先将燃料加到煤斗中，借助于重力下落在炉排面上，炉排接电动机通过变速齿轮箱减速后由链轮来带动，将燃料煤带入炉内。燃料一面燃烧，一面向后移动，燃料所需要的空气是由风机送入炉排腹中风仓后，向上穿过炉排到达燃料层，进行燃料反应形成高温烟气。燃料燃烧剩下的灰渣，在炉排末端翻过除渣板后排入灰斗，这整个过程称为燃烧过程。
B.水的汽化过程：
水的汽化过程就是蒸汽的产生过程，主要包括水循环和水分离过程。经处理的水由泵加压，先流经省煤器而得到预热，然后进入气锅。锅炉工作时气锅的工作介质是处于饱和状态的汽，水混合物。位于烟温较低区段的对流灌束，因受热较弱，汽水工质的容量较大，而位于烟温较高区段的对流管束，因受热强烈，相应的汽水工质的容量较小，从而量大的工质则向上流入下锅筒，而容量小的工质则向上流入上锅筒形成了锅水的自然循环。此外，为了阻止水循环和进行疏导分配的需要，而筒锅上集箱上的汽水混合物导入炉墙外的不受热地上锅筒。
蒸汽所产生的过程是借助于上锅筒内设的汽水分离装置。以及在锅筒本身空间的重力分离力作用，是汽水混合物得到分离。蒸汽在上锅筒顶部引出后，进入蒸汽过热气，而分离下来的水仍回到上锅筒下半部的水中。锅炉中的水循环，也保证与高温烟气相接触的金属受热面的以冷却而不被烧坏，是锅炉能长期安全运行的必要条件。而汽水混合物的分离设备则是保证蒸汽品质和蒸汽过热可靠工作的必要的设备。
C.烟气向水的传热过程：
由于燃料的燃烧放热，炉内温度很高在炉膛的四周墙面上，都布置一排水管，俗称水冷壁。高温烟气与水冷壁进行强烈的辐射换热，将热量传给管内工质水。继而烟棋手引风机，烟囱的引力尔向炉膛上方流动。烟气出烟窗炉膛出口）并略过防渣管后，就冲刷蒸汽过热—一组垂直放置的蛇型管受热面，使气锅中产生的饱和蒸汽在其中受烟气加热而得到的过热。烟气流经过过热气后掠过胀接在上、下锅筒间的对流管束，在管束间设置了折烟墙使烟气呈“S”型形成曲折地横向冲刷，再次以对流换热的方式将热量传递给管束的工质。沿途降低着温度的烟气最后进入尾部烟道，与省煤器和空气预热气内的工质进行热交换后，以经济的较低的烟温排出锅炉。省煤器实际上同给水预热气和空气预热器一样，斗设置在锅炉尾部（低温）烟道，以降低排烟温度提高锅炉效率，从而节省了燃料。
以上就是一般锅炉工作的过程，一个锅炉进行工作，其主要任务是：
a.要是锅炉出口蒸汽压力稳定。
b.保证燃烧过程的经济性。
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c.保持锅炉负压恒定。
2.2.设计方案
2.2.1.过热蒸汽温度调节方案选择
A.影响过热蒸汽温度变化的主要因素
影响锅炉过热蒸汽温度度变化的因素很多，例如蒸汽负荷、减温水量、烟气侧的过剩空气系数以及火焰中心位置、燃料成分等，这些因素不仅与机组的运行方式、运行状态有关，而且有的是互相关联的。通常可以把这些干扰因素分为蒸汽侧和烟气侧两个方面。
a.蒸汽侧:包括蒸汽负荷、给水温度、饱和蒸汽含湿量、减温水量、减温水焓值等。
(1)蒸汽负荷变化对过热蒸汽温度的影响
送入炉内的燃料量取决于锅炉的出力，当锅炉出力需要变动时，燃料量必须作相应改变，随着燃料量的改变锅炉出口烟温及烟气流速都会发生变化，这势必引起炉膛内辐射传热量及烟道内对流传热的改变，从而引起过热器及再热器管道内蒸汽吸热量的改变，对出口过热蒸汽温度或蒸汽焓值影响就更大。总体来看，当锅炉蒸汽量增加时过热器出口过热蒸汽温度将增高。
蒸汽量变化时，沿过热器整个管长各点的温度几乎同时变化，过热器出口过热蒸汽温度随蒸汽量的阶跃响应曲线特点是：有迟延、有惯性、有自平衡能力。但由于蒸汽量是由机组负荷决定的，不能用来作为调节过热蒸汽温度的手段。
(2)给水温度的变化
在具有给水母管的系统中，给水温度一般不会变动很大，但对于单元机组来说，如果高压加热器不能投入运行，给水温度可能比额定值低50-120℃左右，而给水温度的降低将增加给水进入锅炉后水加热阶段的吸热量。如果燃料量不变，则会降低蒸发量，因为过热器所吸收的热量基本不变，所以在过热器中每公斤蒸汽所吸收的热量增加，使过热蒸汽温度升高。如果要恢复蒸发量以满足汽机的需要，必须增加燃料，结果同样使过热蒸汽温度升高。
对于单元机组，给水温度是随着机组的出力而变化的。当机组出力降低时，由于抽气压力随之降低，使用于加热器加热给水的蒸汽量减少，因此对过热蒸汽温度的变化起到一定的自补偿作用，但由于管道系统很长其迟延较大。
(3)饱和蒸汽含湿量的变化
过热器入口蒸汽(即饱和蒸汽)的焓值决定于蒸汽压力及其含湿量，饱和蒸汽含湿量越大，蒸汽焓值越小。在正常情况下，进入过热器的饱和蒸汽含湿量一般变化很小，饱和蒸汽的湿度一般保持不变。但在工况不稳定和运行不正常的条件下，例如，当锅炉负荷突增，汽包水位过高，以及炉水含盐浓度太大而发生汽水沸腾时，将会使饱和蒸汽的含湿量大大增加，由于增加的水分在过热器中汽化要吸收热量，在燃烧工况不变的情况下，用于使干饱和蒸汽过热的热量相应减少，因而将引起过
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过热蒸汽温度下降。
(4)减温水的变化
减温器中减温水的温度和流量的变化都会引起过热器蒸汽侧吸热量的变化，从而使过热蒸汽温度发生变化。当减温水温度降低或减温水量增大都会使过热蒸汽温度下降，而当减温水温度升高或减温水量减小则会使过热蒸汽温度上升。
b．烟气侧包括燃料量、燃料种类或成分特性、送入炉内燃烧的空气量、燃烧器的运行方式以及受热面的洁净程度等。
(1)煤质的变化
燃煤中的水分和灰分增加时，燃煤的发热量降低，为了保证锅炉蒸发量，必须增加燃料消耗量。因为水分蒸发和灰分本身提高温度均要吸收炉内的热量，故使炉内温度水平降低，炉内辐射传热量减少，辐射式过热器出口过热蒸汽温度会降；低炉膛出口烟温升高，水分增加使烟气体积增大，烟气流速增加，使对流换热量增加，故使对流式过热器出口过热蒸汽温度升高。当燃煤的挥发分降低，含碳量增加(例如由烧烟煤改成烧无烟煤或贫煤)或煤粉较粗时，煤粉在炉内的燃尽时间较长，火焰中心上移炉膛出口烟温升高，从而使过热蒸汽温度上升。
(2)炉内过剩空气系数的变化
当送风量和漏风量增加使炉内过剩空气系数增加时低温空气的吸热及烟气容量的增加将使炉膛温度降低流经过热器的烟量增加烟速增高使对流过热器传热加强过热蒸汽温度升高
(3)燃烧器运行方式的变化
燃烧器运行方式改变，例如，燃烧器从上排切换到下排，或燃烧器的摆角改变时，火焰中心位置也会改变，从而引起过热蒸汽温度变化。
(4)配风工况的改变
在总风量不变的情况下，由于配风工况不同，也会造成火焰中心位置的变化而使过热蒸汽温度发生变化。当送风和引风配合不当而造成炉膛负压变化使火焰中心位置变化时，也会造成过热蒸汽温度变化。
B.过热蒸汽温度调节方法
过热蒸汽温度调节方法也可以分为蒸汽侧调节和烟气侧调节两大类。蒸汽侧调节是指通过改变蒸汽的焓值来调节过热蒸汽温度；烟气侧调节是指通过改变受热面的烟气量或通过改变炉内辐射受热面的吸热量份额来调节过热蒸汽温度。蒸汽侧调节主要采用喷水减温器，烟气侧调节主要采用改变燃烧火焰中心位置的方法。
喷水减温是将水直接喷入蒸汽中，喷入的水在加热、蒸发的过程中将消耗蒸汽的部分热量，使过热蒸汽温度降低。
喷水减温装置通常都安装在过热器的连接管道或者联箱处。减温水一般采用给水。一般设计的喷水量约为锅炉容量的4％～7％。喷水减温器有三种形式：多孔管式、涡旋式和文丘里管式喷水减温器。在采用喷水减温作为过热蒸汽温度的调节手段时，不仅减温水流量发生变化时过热蒸汽温度会发生变化，而且减温水温度发生变化时过热蒸汽温度也会变化。
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喷水减温调节法调节灵敏，惯性小，易于实现自动化，加上调节范围大，设备结构简单，在锅炉上获得了普遍应用。所有本课题采用喷水减温法来控制过热蒸汽温度。
2.2.2.控制方案选择
A．过程控制概述
过程控制系统通常是指工业生产中自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位、成分、粘度、湿度等这样一些过程变量的系统，具有连续生产过程自动控制、由过程检测和控制仪表组成、被控过程多样，控制方案丰富的特点。在现代工业生产过程自动化中，过程控制技术正在为实现各种最优技术经济指标、提高经济效益和社会效益、提高劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生、提高市场竞争力等方面起着越老越大的作用。
自从进入20世纪90年代以来，自动化技术发展很快，并获得了惊人的成就，已成为国家高科技的重要组成部分。过程控制技术是自动化技术的重要组成部分。在现代工业生产过程自动化中，过程控制技术正在为实现各种最优技术经济指标、提高经济效益和社会效益、提高劳动生产效率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生、提高市场竞争能力等方面起着越来越巨大的作用。
过程控制的特点是与其它自动控制系统相比而言的，大致可归纳如下；
a.连续生产过程的自动控制
过程控制一般是指连续生产过程的自动控制，其被控量需定量地控制，而且应是连续可调的。若控制动作时间上是离散的（如采样控制系统等），但是其被控量需要定量控制，也归入过程控制。
b.系统由过程检测、控制仪表组成
过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表（包括电动仪表和气动仪表，模拟仪表和智能仪表）和电子计算机(看作一台仪表)等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。一个过程控制系统是由被控过程和过程检测控制仪表两部分组成的。过程监测控制仪表包括检测元件、变送器、调节器、调节阀等。过程控制系统的设计是根据工业过程的特性和工艺要求，通过选用过程检测控制仪表构成系统，再通过PID参数的整定，实现对生产过程的最佳控制。
c.被控过程是多种多样的、非电量的
在现代工业生产过程中，工业过程很复杂。由于生产规模大小不同，工艺要求各异，产品品种多样，因此过程控制中的被控过程是多种多样的。诸如石油化工过程中的精馏塔、化学反应器、流体传输设备；热工过程中的锅炉、热交换器；冶金过程中的转炉、平炉；机械工业中的热处理炉等。动态特性多数具有大惯性、大滞后、非线性特性。有些机理复杂（如发酵、化生过程等）的过程至今尚未背人们认识，所以很难用目前过程辨识方法建立其精确的数学模型，因此设计能适应各种过程的控制系统并非易事。
d.过程控制的过程多属慢过程，而且多半为参量控制
由于被控过程具有大惯性、大滞后等特性，因此决定了过程控制的控制过程多
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属慢过程。另外，在石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、制药等工业生过程中，往往用一些物理量和化学量来表征其生产过程是否正常，因此要对上述过程参数进行自动检测和自动控制，故过程控制多半为参数控制。
e.过程控制方案十分丰富
随着现代工业生产的飞速法杖，工艺条件越来越复杂，对过程控制的要求越来越高。过程控制系统的设计是以被控过程的特性为依据的。由于工业过程的复杂、多变，因此其特性多半属多变量、分布参数、大惯性、大滞后和非线性等等。为了满足上述特点与工艺要求，过程控制中的控制方案是十分丰富的。通常有单变量控制系统，也有多变量控制系统；有仪表过程控制系统，也有计算机集散控制系统；有复杂控制系统，也有满足特定要求的控制系统。
f.定值控制是过程控制的一种常见形式
在石油、化工、电力、冶金、轻工、环保和原子能等现代工业生产过程中，过程控制的主要目的在于消除或减小外界干扰对被控量的影响，使被控量能稳定在给定值上，使工业生产能实现优质、高产和低能耗的目的。定值控制仍是目前过程控制的一种常见形式。
B.方案选择
要分析、设计和应用好一个过程控制系统，首先应对被控过程做全面了解，对工艺过程、设备等深入的分析，然后应用自动控制原理与技术，拟定一个合适正确的控制方案，从而达到保证产品质量、提高产品产量、降耗节能、保护环境和提高管理水品等目的。过程控制系统可分为单回路控制系统、串级控制系统、前馈控制系统、大滞后补偿控制系统、比值控制系统、模糊控制系统等一些复杂控制系统。
a.串级控制系统
串级控制系统特点
串级控制系统是改善控制过程品质极为有效的方法，因而得到了较为广泛应用。与简单控制系统相比，串级控制系统只是在结构上增加了一个内回路，却能收到显的控制效果。这是因为在串级控制系统中，由于副回路具有快速作用，因此串级控制系统对进入内回路的扰动有很强的克服能力；同时由于有副回路的存在，改善了对象的动态特性，提高了系统的工作频率，且使系统具有一定的自适应能力，为了充分发挥串级控制系统的优点，在设计实际控制系统时应当合理设计主、副回
图2-1 串级控制系统结构框图
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路及选择主、副调节器的控制规律。副调节器的任务是要快速动作以迅速消除进入副回路的扰动，而且副参数并不要求无差，所以一般选择P 调节器，也可采用PD 调节器，但这增加了系统的复杂性。在一般情况下，采用P 调节器就足够了，如果主、副回路频率相差很大，也可考虑采用PI 或PID 调节器。主调节器的任务是准确保持被调量符合生产要求。凡是需采用串级控制的生产过程，对控制品质的要求总是很高的，不允许被调量存在静态，偏差因此主调节器必须具有积分作用，一般采用PI 或PID 控制器。
采用喷水减温的串级汽温控制系统如图2-2所示。从被控对象的动态特性来看，喷水扰动下的汽温动态特性不如其他扰动下的动态特性，为了克服控制通道的滞后和惯性，采用了导前汽温信号2θ。在喷水量扰动下2θ肯定比主汽温1θ能提前反映控制作用。因此，采用导前汽温2θ信号构成串级汽温控制系统，以改善汽温的控制质量。
)
(1s Y 图2-2 喷水减温串级系统结构框图
串级汽温控制系统的工作原理
图2-2所示的串级汽温控制系统，只要导前汽温θ发生变化，副调节器P 就去改
图2-3 喷水减温串级汽温控制系统
变减温水流量θW ，初步维持后级过热器入口汽温2θ在一定范围内，起粗调作
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用。而过热器出口汽温1θ的控制，则是通过主调节器PI 来校正副调节器工作，只要1θ未达到给定值，主调节PI 的输出信号就不断的变化，使副调节器不断去控制减温水喷水量θW 的变化，直到1θ恢复到给定值为止。稳态时，导前汽温2θ可能稳定在与原来数值不同的数值上，而主汽温1θ则一定等于给定值。
在串级汽温控制系统中，由于两个回路的任务及动态特性不同，可以选用不同的调节器。副回路及副调节器的任务是快速消除内扰，要求控制过程的持续时间较短，但不要求无差，故一般可选用纯比例调节器。当导前汽温惯性较大时，也可选用比例微分调节器。主回路及主调节器的任务是维持1θ恒定，一般选用比例积分调节器。当过热器惰性区较大时，也可选用比例、积分、微分调节器。
b.单回路控制系统
单回路过程控制系统亦称单回路调节系统简称单回路系统，一般是指针对一个过程（调节对象），采用一个测量变送器监测被控过程，采用一个控制（调节）器来保持一个被控参数恒定（或在很小范围内变化），其输出也只控制一个执行机构（调节阀）。从系统的框图看，只有一个闭环回路。
图2-4单回路控制系统框图
其中
W c )(S — 调节器的传递函数；
W v )(S — 调节阀传递函数；
W o )(S — 被控过程的传递函数；
W m )(S — 测量变送器的传递函数。
单回路系统结构简单，投资少，易于调整和投运，又能满足不少工业生产过程的控制要求，因此应用十分广泛，尤其适用于被控过程的纯滞后和惯性小、负荷和扰动变化比较平缓，或者不对被控质量要求不高的场合，约占目前工业控制系统的80%以上。
与单回路控制系统相比，串级控制系统的控制效果显著提高，原因是在串级控制系统中增加了一个二次扰动的副回路，使系统改善了被控过程的动态特性，提高了系统的工作频率，对二次干扰有很强的克服能力，提高了对一次扰动的克服能力和对回路参数变化的自适应能力。但就工艺要求而言，串级控制系统比单回路控制系统多了一个测量变送器和一个控制器，增加了成本，并且单回路控制质量即可满足一般的小型锅炉，所以本课题选用单回路控制系统来控制过热蒸汽温度。
根据工艺流程和控制方案的选择，可以得出本设计的控制流程（图2-5）。
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图2-5系统框图
当主汽温的测量值等于设定值时，喷水阀门不动，系统处在动态平衡状态，此时，若炉膛燃烧工况发生变化使汽温变化，造成给定值和测量值产生偏差，则偏差信号经过控制器的方向判断及数学运算后，产生控制信号使喷水阀门以适当形式打开喷水流量。测量值最终回到设定值，系统重新回到平衡状态。
3
图2-6控制流程图
其中：
1―热电阻；
2―温度变送器；
3―温度调节器；
4―调节阀。
基于组态王智能仪表锅炉过热蒸汽控制系统的设计
3.硬件选型
3.1智能仪表概述及选型
A.智能仪表介绍
智能式仪表是以微处理器为中央控制单元,能完成物理信号的输入输出、信号转换和计算控制等功能,并可与外界通讯的仪器仪表。
与其他常规仪表相比，有以下几个优点：
a.先进的微机技术,高性能的集成芯片,功能强大,性能优越；
b.可靠性高,稳定性好,长期工作维护量小；
c.可采用LCD显示,清晰直观,读数方便；
d.适用范围广,使用灵活:可选择不同的测量值和输出值;可在线修改参数,流量
小信号切除、失败模式电流输出等功能;具有内部计算、数据存储、自诊断、自校验等多种功能；
e.具有大量的非控制性信息管理信息 ,可供用户参考。
B.智能仪表的起源
为了实现模拟信号的远距离传送,并将多个现场变送器的模拟信号通过一对信号线传送到控制中心,美国Rosemount公司于1985年开发出一种将模拟信号调制成数字调频信号,并用数字调频信号实现传输的 HART Highway Addressable Remote Transducer协议;在现场安装的仪表是一种被称为“Smart Feld Instrument”的智能式仪表,Smart仪表可以用同一对传输线同时送出 4～20mA和FSK调频制数字这两种信号,实现控制中心与仪表之间的双向通信。并开发出HART手持式通讯器,方便地实现智能仪表与通讯器之间的双向通讯。
美国的另一大仪表生产商Honeywell公司20世纪80代初也开发出第一代智能式仪表,及与之配套的ST2102智能通讯器,可设定智能仪表的输出模式:模拟式4～20mA输出或数字输出模式DE 模式,以便与DCS实现数字通讯;STS2102智能通讯器也可方便地用于Honeywell系列仪表的组态和调试。
C.原理框图
智能式仪表自20世纪80年代问世以来,很多公司推出了多种不同设计、格各异的产品,但其核心结构却基本上是一致的,可以将其归纳为图3-1所示的框图结构。
D.智能式仪表的应用
除智能式仪表正确的安装和设定量程范围外,还应注意以下几点。
a)智能式仪表的参数选择性强,在参数设置时应正确地检查和设定信号输出。通过正确的设定,在测量介质流向相反时,也能正常输出电流。
b)部分需要触点输出的变送器,应正确地设定其回差,以保证系统控制的平稳
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性。
c)智能变送器的使用电压和环境温度考虑
图3-1智能仪表原理结构框图
1）一般智能变送器的适应电压范围较宽，但超出其通讯要求范围的电压将使变送器不能与外界进行数字通讯。
2）使用环境温度和湿度考虑。
d)智能仪表的精度考虑。
1）要追求高精度的测量和控制，仪表的绝对测量误差是考虑的一个重要因素；应根据仪表的绝度误差表现选择最优的测量范围。
2）仪表标称的测量精度不是一成不变的，而是符合要求下的最高精度。在测量范围一定的情况下，过高的耐压范围将导致仪表精度的降低；故应合理选择。
3）当仪表具有自动、手动量程范围的选择时，使用自动量程固然可以自动测量参数，但往往以牺牲测量精度为代价。要获得较高精度的测量，建议选择手动量程范围。
E．智能仪表选型
本设计选用的智能仪表为百特公司的XMA5000系列的智能仪表。功能特点是：
1)适用范围
适用于温度控制、压力控制、流量控制、液位控制等各种现场和设备配套。
2)技术要求
采用单片机技术设计，可保证全量程不超差，长期运行五时漂、零漂；
严格按ISO90021认证的工艺生产，可保证长期无故障运行，平均可利用率达99.98%；
信号输入、控制输出，全部采用软件调试；
输入分度号、输出参数、控制算法按键可设定；
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万能输入信号；
只需做相应的按键设置和硬件跳线，即可在一下所有输入信号之间任意切换，即设即用；
热电阻：Pt100、Pt100.0、Cu50、Cu100、Pt10；
热电偶：K、E、S、B、T、R、N；
标准信号：0～10mA、4～20mA、0～5V、1～5V；
霍尔传感器：mA输入信号，0～5V以内任意信号按键即设即用。
远传压力表：30～350Ω，信号误差现场按键修正。其它用户特殊订制信号。
3)多种给定方式可选
本机给定方式（LSP）
可通过面板上的增减键直接修改给定值，也可以加密码锁定不让修改。
时间程序给定（TSP）
每段程序最长6000分钟，曲线最多可设16段。
外部模拟给定（远程给定）（RSP）
0～10mA/4～20mA/0～5V/1～5V通用。
4)多种控制输出方式可选（96*96、72*72放表和48*96小表多种控制输出之间可模块切换）
10mA、4～20mA、0～5V、1～5V控制输出；
时间比控制继电器输出（1A/220V DC阻性负载）；
时间比控制5～30VSSR控制信号输出；
时间比控制双向可控硅输出（3A，600V）；
单相2路可控硅过零或移相触发控制输出（独创电路触发3～1000A可控硅）；
三相6路可控硅过零（（独创电路触发3～1000A可控硅）。外挂三相SCR触发器。
5)专家子整定算法
独特的PID参数专家自整定算法，将先进的控制理论和丰富的工程经验相结合，使得本公司的PID调节器可适应各种现场，对一阶惯性负载，二阶惯性负载，三阶惯性负载，一阶惯性加纯滞后负载，二阶惯性加纯滞后负载，三阶惯性加纯滞后负载，这6种有代表性的典型负载的全参数测量表明，PID参数专家自整定的成功率达95%以上。
6)可带RS485/RS232/Modem隔离通讯接口或串行标准打印接口
7)单片机智能化设计
零点满度自动跟踪，长期运行无漂移，全部参数按键可设定。
本课题选用的智能仪表为福光百特所生产的，型号为XMA5666FU0FDRS485，所代表的含义是：
XMA：智能型人工智能专家自整定PID调节器；
5：开关电源；
6：4～20mA恒流输出+上下限报警或控制；
盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2009) U：万能分度号输入；
0：PID控制给定值：机内定值给定；
F：96*96*110mm方表
D:供电电源24VDC；
RS485：通讯接口类型为RS485隔离通讯接口。
智能仪表接线图如下：
XMA56U0FDRS485
端子图
-
报警
1
图3-2 智能仪表接线图
3.2温度传感器概述及选型
A．温度传感器概述
温度是表征物体冷热的物理量。与人类生活关系最为密切，是工业控制过程中的四大物理量（温度、压力、流量和物位）之一，也是人类研究最早、检测方法最多的物理量之一。温度的测量与控制对保证产品质量、提高生产效率、促进国民经济的发展起着十分重要的作用。
测量温度的方法很多，从测量与被测介质接触与否来分，有接触式和非接触式测温两类。
接触式测温是通过测量体与被测介质的接触来测量物体温度的。在测量温度时，测量体与被测介质接触，被测介质与测量体之间进行热交换，最后达到热平衡，此时测量体的温度就是被测介质的温度。接触式测温的主要特点是：方法简单、可靠、测量精度高。但是由于测温元件要与被测介质接触进行热交换，才能达到热平衡，因此产生了滞后现象。同时测量体可能与被测元件产生化学反应；此外测量体还收到耐高温材料的限制，不能应用于很多高温度的测量。
非接触式测温是通过接受被测介质发出的辐射热来判断温度的。非接触式测温的主要特点是：测温上限原则上不受限制；测温速度较快，可以对运动提进行测量。
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但是受到物体的辐射率、距离、烟尘和水汽的因素影响，测温误差较大。
当测量低于150℃是温度是，由于热电偶输出的热电动势很小，故常用热电阻测量温度。热电阻温度计的最大特点是性能稳定、测量精度高、测量范围宽，同时还不需要冷端温度补偿，一般可在-270—900℃范围内使用。
热电阻温度计是利用导体或半导体的电阻值随温度而变化的性质来测量温度的。铂易于提纯，在氧化性介质中，甚至在高温时，其物理、化学性质稳定，测量精度高。但是，在高温时易受到还原性介质玷污。铂点至不仅在工业上作为测温元件，而且还作为复现温标的基准。
在0～850℃范围内，铂电阻与温度的关系为
20[1]t R R At Bt =++
式中 t R —温度为t 时的电阻值；
0R —温度为0℃时的电阻值；
A 、
B 、
C —常数，我国规定铂电阻的A=3.90802*310-/℃；
B=-5.80195*710-/℃；
C=-4.27350*1210-/℃。
满足上式关系的铂电阻，其温度系数α=0.003850/℃。
B ．温度检测仪表的选择原则
a.必须满足生产工艺要求，正确选择仪表的量程和精度，正常那个使用温度范围一般为量程的30%到90%。对于一些重要的测温点，可选用自动记录仪表。对于一般场合只要选用指示式仪表，如果要显现温度自动控制，则需要培勇温度变送器。
b.必须注意使用现场的工作环境，为了确保仪表工作的可靠性和提高仪表的使用寿命，诸如工艺现场的气体性质（氧化性、还原性、腐蚀性等），温度环境等，并需采取相应的技术措施。
c.仪表的安装原则：
合理选用测温点位置；
防止干扰信号引入；
保证仪表正常工作。
d.正确使用仪表
当选用热电偶测温时，必须注意正确使用补偿导线的类型及其与热电偶的配套连线和极性。同时一定要进行冷端温度补偿。若选用热电阻测量时，则必须注意三线制接法。
C.温度传感器选型
本课题采用的是接触式测温方法。选用的是热电阻Pt100传感器。为上海维连电子科技有限公司生产的T-2系列温度传感器。该产品为德国进口芯片，精度高，固定螺纹安装，互换型好。型号为T-2Pt100AGS ，所代表的含义是：
T-2:基本型号；
Pt100：分度号；
A ：精度等级；
锅炉控制系统简介 本锅炉控制系统设计遵循先进、可靠、安全、经济、适用、开放的原则。系统控制器采用DCS、计算机系统，能实现锅炉及辅机的热工控制、电气检测、联锁保护、自动调节及控制等，实现锅炉房生产过程控制自动化。 系统组成及技术要求 1系统组成 锅炉采用DCS控制系统集中监控，在锅炉房就地控制室内布置锅炉控制设备。整个锅炉系统的监视及控制功能将通过DCS控制系统实现，DCS将对锅炉系统所有被控对象进行监控，包括闭环控制、设备启、停控制，设备启停状态、远方/就地切换、主要工艺参数的监视（数据采集、LCD画面显示、参数处理、越限报警、制表打印等），并完成设备的连锁保护。机组正常运行时，运行人员主要在锅炉房就地控制室中通过LCD液晶显示器、键盘、鼠标来完成锅炉系统控制功能，只有非正常状态下，运行人员通过就地手操进行控制。 锅炉控制系统采用一套带冗余配置的DCS系统控制器及操作员站，实现对锅炉系统的集中监控，能对锅炉系统进行按键操作的全自动启动和停止的控制。控制系统由下述几部分组成：传感器、变送器，调节器及电动执行器等。同时系统能实现 对重要设备的手/自动切换和必要的手操功能。 锅炉自动调节系统包含下列项目： a 汽包水位自动调节； b 炉膛压力自动调节； c 蒸汽温度自动调节； DCS控制系统按dcS系统进行设计，其系统的配置及主要特性如下： 2、控制方式 采用集控、单机控制方式，集控方式下可以通过操作员站
的键盘和鼠标，对主、辅机设备进行启停，并由联锁功能；对各调节回路进行手动和自动控制；在手动方式下，通过备用操作盘启停设备和用硬手操对调节回路进行控制。系统主要运行在集控方式，只有控制系统故障时才在单机方式下运行。 集控方式下控制的设备有：引风机，鼓风机，给煤机，给水泵等。集控方式下的调节回路有：锅炉喂煤调节，炉膛负压调节，主蒸汽温度自控调节、汽包水位三冲量调节等。 3、主要画面监视及操作功能： 流程图参数显示 调节回路操作显示 电机控制显示 顺序启停操作 事件、报警显示 趋势记录显示保护报警显示 信号一缆表显示报表打印
工业锅炉控制系统设计 The following text is amended on 12 November 2020.
工业锅炉控制方案设计 学生学号： 学生姓名：曹新龙 专业班级：自动化12102班指导老师：赵莹萍 目录
引言 锅炉是国民经济中主要的供热设备之一。电力,机械，冶金，化工，纺织，造纸，食品等工业和民用采暖都需要锅炉供给大量的蒸汽。各种工业的生产性质与规模不同，工业和民用采暖的规模大小也不一样，因此所需的锅炉容量，蒸汽参数，结构，性能方面也不尽相同。锅炉是供热之源，锅炉机器设备的任务在于安全，可靠，有效地把燃料的化学能转化成热能，进而将热能传递给水，以生产热水和蒸汽。为了提高热量及效率，锅炉向着高压，高温和大容量等方向发展。供热锅炉，除了生产工艺有特殊要求外，所生产的热水不需要过高温的压力和温度，容量也无需很大。 随着生产的发展，锅炉日益广泛的应用于工业生产的各个领域，成为发展国民经济的重要热工设备之一。在现代化的建设中，能源的需求是非常大的，然而我国的能源利用率极低，所以提高锅炉的热效率，具有极为重要的实际意义。此外，锅炉是否能应地制宜地有效地燃用地方燃料，并满足环境保护的各项要求而努力解决烟尘污染问题，以提高操作管理水平，减轻劳动强度，保证锅炉额定运行及运行效率，安全可靠地供热等课题。 锅炉微机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物。工业锅炉数量大、分布广，我国现有中、小型锅炉30多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的1/3，大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态。因此,提高热效率，提高自动化水平及防止环境污染, 降低耗煤量与耗电量，均是设计工业锅炉需考虑的重要因素。用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。 本课题的主要方向就是采用过程控制对工业锅炉进行控制，采用先进的控制算法，以达到优化技术指标、提高经济效益和社会效益、提高劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生、提高市场竞争能力的作用。
； 济南铁道职业技术学院 电气工程系 毕业设计指导书 课题名称： 锅炉控制系统的组态设计《 专业电气自动化 班级电气0831 姓名 cmy ~ 设计日期至 指导教师 ly ? 2010、11
济南铁道职业技术学院电气工程系 毕业设计指导书 2010、11 一、设计课题: ！ 锅炉控制系统的组态设计 锅炉设备是工业生产中典型的控制对象，而组态控制技术是当今自动化系统应用广泛的技术之一。本课题采用组态王组态软件设计上位机监控画面，实时监控液位参数，并采用实时趋势曲线显示液位的实时变化。由此组成一个简单的液位控制系统。 二、设计目的： 通过本课题的设计，培养学生利用组态软件、PLC设计控制系统的能力，理解、掌握工业中最常用的PID控制算法，有利于进一步加深《自动控制原理》、《组态软件》和《过程控制》等课程的理解，为今后工作打好基础。 三、设计内容： 掌握锅炉生产工艺，实现锅炉自动控制的手段，利用“组态王”软件做出上位机监控程序，具体有主监控画面、实时曲线、历史曲线；掌握PID参数调整方法。 — 四、设计要求及方法步骤： 1．设计要求： （1）监控系统要有主监控画面和各分系统的控制画面，包括实时曲线、历史曲线和报表等。 （2）各控制画面要有手/自动切换。
（3）掌握PID控制算法。 2．运用的相关知识 （1）组态控制技术。 （2）过程控制技术。 ~ 3．设计步骤： （1）熟悉、掌握锅炉的生产工艺。 （2）设计各分系统的控制方案。 （3）构思系统主监控画面和分画面，包括实时曲线、历史曲线和报表等。 （4）编写设计论文。 五、设计时间的安排： 熟悉题目、准备资料 1周 @ 锅炉控制系统的工艺了解 1周 监控画面的设计 2周 控制算法的编制和系统调试 3周 论文的编写 2周 准备毕业设计答辩 1周 六、成绩的考核 在规定时间内，学生完成全部的设计工作，包括相关资料的整理，然后提交给指导教师，指导教师审阅学生设计的全部资料并初步通过后，学生方可进入毕业答辩环节，若不符合设计要求，指导教师有权要求学生重做。 … 答辩时，设计者首先对自己的设计进行10分钟左右的讲解，然后进行答辩，时间一般为30分钟。 成绩根据学生平时的理论基础、设计水平、论文质量和答辩的情况综合考虑而定。 成绩按优秀、良好、中、及格、不及格五个等级进行评定。
锅炉温度控制系统上位机设计 1.设计背景 锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。它所产生的高压蒸汽，既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源，又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，生产设备的不断创新，作为全厂动力和热源的锅炉，办向着大容量、高参数、高效率发展。为了确保安全，稳定生产，锅炉设备的控制系统就显得愈加重要。随着经济的迅猛发展，自动化控制水平越来越高，用户对锅炉控制系统的工作效率要求也越来越高，为了提高锅炉的工作效率，较少对环境的污染问题，所以利用计算机与组态软件技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。 2.任务要求 (1) 按照题目设计监控画面及动态模拟； (2) 在数据字典中定义需要的内存变量和I/O变量； (3) 实现监控系统的实时、历史曲线及报警界面显示； (4) 实现保存数据和参数报表打印功能； (5) 实现登陆界面和帮助界面。 3. 界面功能 3.1 系统说明 本系统的目的是实现锅炉的温度控制，所以在监控界面设置了加热部分和降温部分，同时通过观察相应仪表，操作者手动的实现对锅炉温度的控制，而且在加热过程和降温过程中有信号灯可以清楚地显示系统工作在什么阶段。此外，在监控界面加入了液位控制部分，通过对进水量和出水量的控制实现液位平衡。实时曲线和历史曲线可以让操作者清楚地观察到锅炉内液体的液位高度和温度，从而更加准确的操作系统，达到控制要求。实时报警界面可以随时进行提醒，防止发生意外情况。帮助界面可以让初次登陆该系统的用户快速学会如何操作系统。登陆界面中加入用户登陆部分，只有有相应权限的操作者也可以控制系统。该系统还加入历史曲线打印功能和对系统相关变量的保存功能，用户可以随时查看历史记录。 3.2主监控界面 主控界面实现的是操作者观察仪表，得到锅炉内液体温度和液位的实时信息，通过调节电磁阀1、2，使得锅炉内液体液位保持在要求范围内，通过加热按钮和降温按钮对
DCS控制系统设计 一．被控对象： 图1 锅炉设备工艺 二．工艺要求 燃料和热空气按一定比例送入燃烧室燃烧，生成热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽Ds,然后经过热器，形成一定气温的过热蒸汽D，汇集至蒸汽母管。压力为Ph的过热蒸汽经负荷设备调节阀供给生产设备负荷用。与此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风机送往烟囱，排入大气。 三．DCS选型 本控制系统选择浙大中控Webfield JX-300XP系统。 四．硬件 ①控制站硬件 1.机柜：SP202 结构：拼装 尺寸：2100*800*600 ESD：防静电手腕 散热：两风扇散热 接地：工作接地，安全接地 2.机笼 电源机笼：四个电源模块，型号：XP521 I/O机笼：20个槽位，用于固定卡件 3.接线端子板 冗余端子板：XP520R 4.端子转接板 5.主控卡：XP243X 地址范围：2到127。 后备锂电池模块：JP2，保持参数不丢失。 6.数据转发卡：XP233
地址范围：0到15 7.I/O卡件 (a)I/O点数计算 Ⅰ.锅炉控制系统中数字量输入点数： 启动；停止；点火；手动关闭蒸汽阀 以上共计四个数字量输入。 Ⅱ.锅炉控制系统中数字量输出点数： 给风；1号风机；给燃料；2号风机；蒸汽阀 以上共计五个数字量输出。 Ⅲ.锅炉控制系统中模拟量输入点数： 汽包液位、温度、压力。 以上共有三个模拟量输入（为了使模拟信号可以远传，变送器均选择电压式）。 (b)卡件选择 Ⅰ.XP363：触点型开关量输入卡。8路输入，统一隔离。 Ⅱ.XP362：触点型开关量输出卡。8路输出，统一隔离。 Ⅲ.SP314X:电压信号输入卡。4 路输入，点点隔离，可冗余 Ⅳ.XP221：电源指示灯。 ②操作员站硬件 1.PC机： 显示器；主机；操作员键盘，鼠标；操作员站狗； 2.Windows XP操作系统 3.安装Advan Trol-Pro实时监控软件。 ③工程师站硬件 1.PC机 显示器；主机；工程师键盘，鼠标；工程师站狗 2.工程师站硬件可以取代操作员站硬件 3.Windows XP操作系统 4.安装Advan Trol-Pro实时监控软件 5.安装组态软件包 ④通信网络 (a)信息管理网 通讯介质：双绞线（星形连接），50Ω细同轴电缆、50Ω粗同轴电缆（总线形连接，带终端匹配器），光纤等； 通讯距离：最大 10km； 传输方式：曼彻斯特编码方式； (b)过程控制网络（SCnet Ⅱ网） 传输方式：曼彻斯特编码方式； 通讯控制：符合 TCP/IP 和 IEEE802.3 标准协议； 通讯速率：10Mbps； 节点容量：最多 15个控制站，32个操作站、工程师站或多功能站； 通讯介质：双绞线，50Ω细同轴电缆、50Ω粗同轴电缆、光缆；
发电厂燃煤锅炉燃烧控制系统设计 摘要 在热电厂中，以单位机组为控制对象有：锅炉汽包水位控制、燃烧过程控制以及过热蒸汽温度，过热蒸汽温度控制又包括过热蒸汽温度控制和再热蒸汽温度控制。其中，热电厂锅炉的燃烧控制对整个发电过程的安全性与经济性起着重要的作用，所以对它高效率的控制是现在热电厂的一个重要任务。 本文以一台工业控制机作为上位机，以西门子S7-300可编程控制机为下位机，系统通过变频器控制电机的启动，运行和调速。上位机监控采用WinCC设计，主要完成系统操作界面设计，实现系统启停控制，参数设定，报警联动，历史数据查询等功能。下位机控制程序采用西门子公司的STEP7编程软件设计，主要完成模拟量信号的处理，温度和压力信号的PID控制等功能，并接受上位机的控制指令以完成风机启停控制，参数设定，循环泵的控制和其余电动机的控制。 关键词:热电厂；锅炉燃烧；单片机；控制 Coal-fired power boilers burning single chip control system design Abstract Thermal power plant boiler combustion control plays an important role in security and economy of the entire power generation process, the control of its high efficiency thermal power plant is an important task. In this paper, the analysis and study of the entire combustion system,
.. . .. . 自动化专业 控制系统软件设计 指导教师： 题目：混合配料监控系统 实现软件：组态王 组别： 学生姓名： 学生班级： 完成日期：
目录 一、组态王软件概述 (1) 二、设计背景 (1) 三、设计题目以及要求 (1) 1 题目 (1) 2 对象描述 (1) 3 测量信号 (1) 4 控制要求 (1) 5 设计内容 (1) 四、实验目的 (1) 五、实验步骤 (1) (一) 创建组态画面 (1) (二) 程序设计 (1) 六、结束语 (1) 七、参考书目 (1) 一、组态王软件概述 组态王软件是一种通用的工业监控软件，它融过程控制设计、现场操作以及工厂资源管理于议题，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现最优化管理。它给予Microsoft Windows XP/NT/2000/7操作系统，用户可以在企业网络的所有层次
的各个位置上都可以及时获得系统的实时信息。采用组态王软件开发工业监控工程，可以极大地增强用户生产控制能力、提高工厂的生产力和效率、提高产品的质量、减少成本以及原材料的消耗。它适用于从单一设备的生产运营管理和鼓掌诊断，到网络结构的分布式大型集中监控管理系统的开发。 组态王软件结构由工程管理器、工程浏览器及运行系统组成。 工程管理器：工程管理器用于新工程的创建和已有工程的管理，对一游工程进行搜索、添加、备份、恢复以及实现数据词典的导入和导出等功能。 工程浏览器：工程浏览器是一个工程开发设计工具，用于创建监控画面、监控的设备及相关变量、动画链接、命令语言以及设定运行系统配置等的系统组态工具。 运行系统：工程运行界面，从采集设备中获得通讯数据，并依据工程浏览器的动画设计显示动态画面，实现人与控制设备的交互操作。
锅炉温度控制系统设计方案 第1章绪论 1.1课题背景及研究的意义 锅炉是工业生产中最常用的能量转换设备之一，它通过转化燃料中的化学能或利用电能转化为能，成为人们广为依赖的采暖工具。在电锅炉中，利用电阻在通电流状态下发热的原理，通过对电流的大小的控制对温度的控制。由于电流易控制的特点，电锅炉在小型锅炉和精密控温的到使用者的青睐。但是，在大部分城市中，由于国家实行“西气东输”计划，燃气价格为普通人家所接受，经数据统计和计算，燃气锅炉更便宜，比电锅炉应用更受欢迎。 锅炉温度的稳定是锅炉性能的一项重要指标，温度过高和温度过低都会给锅炉的稳定运行和生产造成重大的的影响，甚至发生安全事故。温度过高，导致锅炉金属材料和相关部件的超温过热，加速管材金属氧化，降低锅炉和相关部件的使用寿命；温度过低，假定在保持锅炉蒸发量不变的情况下，锅炉的损耗将大幅上升，能源利用率因此下降，而且负荷也将受到限制。所以，限定锅炉在安全温度成为每一个温度控制系统的核心部分。 随着科技发展，人们对采暖方式和热水方式渐渐发生变化，家用燃气锅炉进入寻常百姓家，但是国燃气锅炉的开发与应用还处于较落后的阶段，市场上的大多数此类商品还是以国外为主，所以燃气锅炉依然有广大市场与研究价值。 本设计以家用燃气锅炉为研究目标，使用AT89C51单片机为控制核心组成温度控制系统，采用热电阻感应温度的变化，单片机实现收集数据、处理数据、发送控制命令的功能，从各方面详细的说明单片机在温度控制的应用。 1.2 温度传感技术 自工业时代以来，随着大型机械的出现和广泛应用，温度对机械工作性能的影响越来越被人们所重视，对温度的未知可能造成机械损坏或发生重大事故。于是温度传感器便应运而生。温度传感器用在生活的方方面面，从冶金行业到每一个人身边中的一部分，它已经随着时代的步伐在进步。 目前使用的较为先进的温度传感器是数字传感器。数字传感器的优点是不需要像传统方式一样加入转换部分，利用当今成熟的集成技术，在其部已经集成了感应温度系统和温度转换系统，尤其是它单端数据输出的功能，极大减少对主控
锅炉燃烧过程控制系统设计毕业论文
毕业论文 锅炉燃烧过程控制系统设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
锅炉温度控制系统上位机设计 1. 设计背景 锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。它所产生的高压蒸汽，既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源，又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，生产设备的不断创新，作为全厂动力和热源的锅炉，办向着大容量、高参数、高效率发展。为了确保安全，稳定生产，锅炉设备的控制系统就显得愈加重要。随着经济的迅猛发展，自动化控制水平越来越高，用户对锅炉控制系统的工作效率要求也越来越高，为了提高锅炉的工作效率，较少对环境的污染问题，所以利用计算机与组态软件技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。 2.任务要求 (1) 按照题目设计监控画面及动态模拟； (2) 在数据字典中定义需要的内存变量和I/O变量； (3) 实现监控系统的实时、历史曲线及报警界面显示； (4) 实现保存数据和参数报表打印功能； (5) 实现登陆界面和帮助界面。 3. 界面功能 3.1 系统说明 本系统的目的是实现锅炉的温度控制，所以在监控界面设置了加热部分和降温部分，同时通过观察相应仪表，操作者手动的实现对锅炉温度的控制，而且在加热过程和降温过程中有信号灯可以清楚地显示系统工作在什么阶段。此外，在监控界面加入了液位控制部分，通过对进水量和出水量的控制实现液位平衡。实时曲线和历史曲线可以让操作者清楚地观察到锅炉内液体的液位高度和温度，从而更加准确的操作系统，达到控制要求。实时报警界面可以随时进行提醒，防止发生意外情况。帮助界面可以让初次登陆该系统的用户快速学会如何操作系统。登陆界面中加入用户登陆部分，只有有相应权限的操作者也可以控制系统。该系统还加入历史曲线打印功能和对系统相关变量的保存功能，用户可以随时查看历史记录。 3.2主监控界面 主控界面实现的是操作者观察仪表，得到锅炉内液体温度和液位的实时信息，通过调节电磁阀1、2，使得锅炉内液体液位保持在要求范围内，通过加热按钮和降温按钮对温度进行控制，使得温度在要求范围内。这样，就实现了锅炉温度的控制。在该界面加入菜单项，可以查看历史系统报警。加入实时曲线、历史曲线和帮助界面按钮，可以使操作者更加快捷、准确的实现对系统的控制。如图1所示：
东北大学秦皇岛分校自动化工程系自动控制系统课程设计 基于力控组态软件的锅炉监控系统设计 专业名称自动化 班级学号 学生姓名 指导教师 设计时间2011.6.27~2011.7.8
东北大学秦皇岛分校自动化工程系 《自动控制系统》课程设计任务书 专业自动化班级姓名 设计题目：基于力控组态软件的锅炉监控系统设计 一、设计实验条件 地点：自动化系实验室 实验设备：PC机 二、设计任务 1、根据题目要求进行资料收集及监控方案的设计。 2、利用力控组态软件，完成控制系统软件组态，包括：建立实时数据库；绘制控制主界面；包括数据采集、显示（界面动画等）、报警组态、数据保存、历史数据查询、报表打印等功能。 3、撰写课程设计说明书 三、设计说明书的内容 1、设计题目与设计任务（设计任务书） 2、前言（绪论）(设计的目的、意义等) 3、主体设计部分 4、参考文献 5、结束语 四、设计时间与设计时间安排 1、设计时间：6月27日～7月8日 2、设计时间安排： 熟悉课题、收集资料：3天（6月27日～6月29日) 具体设计（含上机实验）：6天（6月30日～7月5日) 编写课程设计说明书：2天（7月6日～7月7日) 答辩：1天（7月8日）
前言 随着工业自动化水平的迅速提高和计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种要求。通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好的解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的任意组态，完成最终的自动化控制工程。目前世界上组态软件品种繁多，国外产品有美国Wonderware公司的InTouch、美国Intellution公司的iFIX等，国内产品有三维力控、组态王、MCGS等。 一般的组态软件都由下列组件构成：图形界面系统、实时数据库系统、第三方程序接口组件、控制功能组件。 力控组态软件主要解决的问题：如何与采样、控制设备间进行数据交换；使来自设备的数据与计算机图形画面上的各元素关联起来；处理数据报警及系统报警；存储历史数据并支持历史数据查询；各类报表的生成和打印输出；为使用者提供灵活、多变的组态工具，可以适应不同应用领域的需求；最终生成的应用系统运行稳定可靠；具有与第三方程序的接口，方便数据共享。 本文以锅炉对象为例，利用三维力控PCAuto组态软件开发了一个小型的监控系统。 1.力控组态软件PCAuto 1.1软件的认识 力控监控组态软件PCAuto是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，是在自动控制系统监控层一级的软件平台，它能同时和国内外各种工业控制厂家的设备进行网络通讯，它可以与高可靠的工控计算机和网络系统结合，便可以达到集中管理和监控的目的，同时还可以方便地向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，来实现与“第三方”的软、硬件系统进行集成。 力控监控组态软件PCAuto最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实践方法，用户只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，缩短了自动化工程师的系统集成的时间，大大地提高了集成效
1 引言 锅炉是发电厂及其它工业企业中最普遍的动力设备之一，它的功能是把燃料中的贮能，通过燃烧转化成热能，以蒸汽或热水的形式输向各种设备。目前，国内大多数工业锅炉都是人工控制的，或简单的仪表单回路调节系统，燃料浪费很大。工业锅炉作为一个设备总体，有许多被控制量与控制量，扰动因数也很多，许多参数之间明显地存在着复杂的耦合关系。对于工业锅炉这个复杂的系统，由于其内部能量转换机理过于复杂，采用常规的方式进行控制，难以达到理想的控制效果，因此，必须采用智能控制方式控制，才能获得最佳控制效果。 2 系统的组成 系统运行的示意图如图1所示。 图1 系统运行示意图 由图1可知，燃料和空气按一定比例进入燃烧室燃烧，产生的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，经负荷设备调节阀供给负荷设备使用。与此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风机送往烟囱排入大气。 锅炉是个较复杂的调节对象，为保证提供合格的蒸汽以适应负荷的需要，生产过程各主要工艺参数必须加以严格控制。主要调节项目有;负荷、锅炉给水、燃烧量、减温水、送风等。主要输出量是:汽包水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气等。这些输入量与输出量之间是互相制约的，例如，蒸汽负荷变化时，必然会引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度的变化;燃料量的变化不仅影响蒸汽压力，同时还会影响汽包水位、过热蒸汽温度、空气量和炉膛负压等。对于这样复杂的对象，工程处理上作了一些简化，将锅炉控制系统划分为若干个调节系统。主要的调节系统有: (1) 汽包水位调节系统 被调量是汽包水位，调节量是给水流量，它主要考虑汽包内部物料平衡，使给水量适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在工艺允许范围内。 (2) 过热蒸汽温度调节系统 维持过热器出口温度在允许范围之内，并保证管壁温度不超过允许工作温度。 (3) 燃烧调节系统
目录 1锅炉工艺简介 (1) 1.1锅炉的基本结构 (1) 1.2工艺流程 (2) 1.2煤粉制备常用系统 (3) 2 锅炉燃烧控制 (4) 2.1燃烧控制系统简介 (4) 2.2燃料控制 (4) 2.2.1燃料燃烧的调整 (4) 2.2.2燃烧调节的目的 (5) 2.2.3直吹式制粉系统锅炉的燃料量的调节 (6) 2.2.4影响炉内燃烧的因素 (7) 2.3锅炉燃烧的控制要求 (11) 2.3.1 锅炉汽压的调整 (11) 3锅炉燃烧控制系统设计 (14) 3.1锅炉燃烧系统蒸汽压力控制 (14) 3.1.1该方案采用串级控制来完成对锅炉蒸汽压力的控制 (14) 3.2燃烧过程中烟气氧含量闭环控制 (17) 3.2.1 锅炉的热效率 (18) 3.2.2反作用及控制阀的开闭形式选择 (20) 3.2.3 控制系统参数整定 (20) 3.3炉膛的负压控制与有关安全保护保护系统 (21) 3.3.1炉膛负压控制系统 (22) 3.3.2防止回火的连锁控制系统 (23) 3.3.3防止脱火的选择控制系统 (24) 3.4控制系统单元元件的选择（选型） (24) 3.4.1蒸汽压力变送器选择 (24) 3.4.2 燃料流量变送器的选用 (25) 4 DCS控制系统控制锅炉燃烧 (26) 4.1DCS集散控制系统 (26) 4.2基本构成 (28)
锅炉燃烧系统的控制 4.3锅炉自动燃烧控制系统 (31) 总结 (34) 致谢 (35) 参考文献 (36)
1锅炉工艺简介 1.1锅炉的基本结构 锅炉整体的结构包括锅炉本体和辅助设备两大部分。 1、锅炉本体 锅炉中的炉膛、锅筒、燃烧器、水冷壁、过热器、省煤器、空气预热器、构架和炉墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分，称为锅炉本体。锅炉本体中两个最主要的部件是炉膛和锅筒。 炉膛又称燃烧室，是供燃料燃烧的空间。将固体燃料放在炉排上进行火床燃烧的炉膛称为层燃炉，又称火床炉；将液体、气体或磨成粉状的固体燃料喷入火室燃烧的炉膛称为室燃炉，又称火室炉；空气将煤粒托起使其呈沸腾状态燃烧、适于燃烧劣质燃料的炉膛称为沸腾炉，又称流化床炉；利用空气流使煤粒高速旋转并强烈火烧的圆筒形炉膛称为旋风炉。炉膛的横截面一般为正方形或矩形。燃料在炉膛内燃烧形成火焰和高温烟气，所以炉膛四周的炉墙由耐高温材料和保温材料构成。在炉墙的内表面上常敷设水冷壁管，它既保护炉墙不致烧坏，又吸收火焰和高温烟气的大量辐射热。炉膛的结构、形状、容积和高度都要保证燃料充分燃烧，并使炉膛出口的烟气温度降低到熔渣开始凝结的温度以下。当炉内的温度超过灰熔点时，灰便呈熔融状态。熔融的灰渣颗粒在触及炉内水冷壁管或其他构件时会粘在上面。粘结的灰粒逐渐增多,遂形成渣块,称为结渣。结渣会降低锅炉受热面的传热效果。严重时会堵塞烟气流动的通道，影响锅炉的安全和经济运行。一般用炉膛容积热负荷和炉膛截面热负荷或炉排热负荷表示其燃烧强烈程度。炉膛容积热负荷是单位炉膛容积中每单位时间内释放的热量。在锅炉技术中常用炉膛容积热负荷来衡量炉膛大小是否恰当。容积热负荷过大，则表示炉膛容积过小，燃料在炉内的停留时间过短，不能保证燃料完全燃烧，使燃烧效率下降；同时这还表示炉墙面积过小，难以敷设足够的水冷壁管，结果炉内和炉膛出口处烟气温度过高，受热面容易发生结渣。室燃炉的炉膛截面热负荷是单位时间内单位炉膛横截面上燃料燃烧所释放的热量。在炉膛容积确定以后，炉膛截面热负荷过大会使局部区域的壁面温度过高而引起结渣。层燃炉的炉排热负荷是单位时间内燃料燃烧所释放的热量与炉排面积的比值。炉排热负荷过高会使飞灰大大增加。炉膛设计需要充分考虑使用燃料的特性。每台锅炉应尽量燃用原设计的燃料。燃用特性差别较大的燃料时，锅炉运行的经济性和可靠性都可能降低。 锅筒它是自然循环和多次强制循环锅炉中接受省煤器来的给水、联接循环回路，并向过热器输送饱和蒸汽的圆筒形容器。锅筒筒体由优质厚钢板制成，是锅炉中最重的部件之一。锅筒的主要功能是储水，进行汽水分离，在运行中排除锅水中的盐水和泥渣，
课程设计任务书 题目: 锅炉过热蒸汽温度控制系统设计 摘要 本文是针对锅炉过热蒸汽温度控制系统进行的分析和设计。控制系统采用串级控制以提高系统的控制性能，在系统中采用了主控-串级控制的切换装置，使系统可以适用于不同的工作环境。通过使用该系统，可以使得锅炉过热器出口蒸汽温度在允许的范围内变化，并保护过热器营壁温度不超过允许的工作温度。 关键字：过热蒸汽控制串级控制系统自动控制主控-串级切换 目录 1 生产工艺介绍 .................................................. 错误！未定义书签。 1.1 锅炉设备介绍............................................................................ ３ 1.2 蒸汽过热系统的控制................................................................ ５2控制原理简介 ..................................................................................... ６ 2.1控制方案选择............................................................................. ６ 2.1.1单回路控制方案................................................................. ６
《组态王课程设计报告》题目：反应器液位的检测与监控 姓名：张正强 学号：201211214 专业：自动化 班级：112班 指导教师：王继东 2015年6月22日
目录 一、组态王软件介绍 (3) 二、设计要求 (4) 三、实验目的 (4) 1．熟悉组态王软件，达到熟练使用组态软件的常用工具 (4) 2．学会完成组态工程的设计步骤 (4) 3．锻炼动手能力和分析问题解决问题的能力 (4) 四、实验步骤： (4) 1、系统设计： (4) A．启动浏览器，新建工程 (4) B．设备定义 (4) C.变量定义 (5) D．画面绘制 (6) E．动画连接及按键的程序编写 (7) 五、结束语 (13) 六、参考文献 (13)
一、组态王软件介绍 组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。 图一组态王软件
锅炉燃烧控制系统 摘要 锅炉的燃烧控制对于锅炉的安全、高效运行和节能降耗都具有重要意义，其控制和管理随之要求也越来越高。本设计主要针对锅炉燃烧控制系统的工作原理，根据控制要求，设计了一套基于PLC的锅炉燃烧控制系统。 在控制算法上，综合运用了单回路控制、串级控制、比值控制、前馈控制等控制方式，实现了燃料量控制调节蒸汽压力、送风量控制调节烟气含氧量、引风量控制炉膛负压，并有效地克服了彼此的扰动，使整个系统稳定的运行。 在可编程控制器的选择上，采用了AB公司Logix5000系列PLC，设计了控制系统的硬件配置图、I/O模块接线图，并用其编程软件编写了实现控制算法的梯形图。同时，采用RSView32设计监控界面，使得在上位机上能够实时监控系统的运行状况并可以设置系统的工作参数，使对系统的控制简单易行。 关键词：锅炉燃烧控制系统，控制方式，PLC，监控
ABSTRACT The control of the boiler combustion which is for boilers safe, efficient operation and energy saving are of great significance, and its subsequent control and management is getting higher and higher requirements. According to the control requirements and the working principle, we design a system of a PLC based on the boiler combustion control system. In the control algorithm, we integratedly applied the single-loop control, cascade control, ratio control, feed-forward control and so on which is moded the control to achieve a fuel vapor pressure control regulator, air-conditioning of flue gas oxygen content control, citing the negative air volume control of the furnace pressure.It also effectively overcome the disturbance of each other, so that the operation of the entire system is stable. Choice in the programmable logic controller, we choose AB, Logix5000 series PLC, and applied it to the design of the control system hardware configuration diagram and I / O module wiring diagram. Then we use the preparation of its programming software control algorithm to achieve the ladder. At the same time, the use of RSView32 interface to design monitor makes PC can run real-time monitoring of system status and can set the system parameters, so that the system is easy to control. Keywords: boiler combustion control system, control, PLC ,supervisory control
组态王软件的应用与控制系统的设计 姓名：徐标标（080312080） 指导老师:徐文权 摘要：组态王软件是完成数据采集与过程控制的专用软件，它是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业控制系统。同时组态王软件开发的监控系统软件以标准的工业计算机软、硬件平台构成的开放式系统取代传统的封闭式系统，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态。本文通过介绍组态王的特点、基本功能及组态王应用实例与控制系统的设计，详细直观的把组态王软件的特性展示出来。 关键词：组态王，组态王软件的应用，组态控制系统的设计 一、组态王软件简介 组态王软件是利用系统软件提供的工具，用户通过简单的形象组织组合工作，即可实现所需的软件功能。工业过程控制系统中，常常要求有如下功能：数据采集与数据处理功能、数据存储功能、包括数据查询、数据管理和数据显示等系统故障或事故报警、现场动态图形功能、显示现场生产过程或实时状态、自动或召唤出实时和历史报表功能或数据曲线显示功能、友好的人机界面等。过去在开发控制系统软件时开发者要选择一种程序设计语言来实现上述功能。往往软件的编程量很大软件开发成本高、开发周期长、软件的维护量大组态软件就是在这当种需求下产生。组态软件将士主常用功能组合在一起形成一个新的软件平台用户只须在这个软件平台下进行二次开发，系统所需的软件即可。组态软件正在代替各种计算机语言的软件开发。其优点有：提高系统的成功率和可靠性、缩短项目开发周期、减少开发费用组态王组态软件是在流行的微机上建立工业控制对象的人机接口的一种智能软件包。它是以windows98/windowsnt4.0中文操作系统为其操作平台。充分利用了windows的图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点。它使采用微机开发的系统工程比以往的使用专用机开发的工业控制系统更有通用性，大大地减少了工控软件开发者的重复性工作并可运用微机丰富的软件资源进行开发。 二、组态王的特点 它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。 三、组态王功能简介 组态王软件是真正的32位程序支持多任务、多线程、运行于windows98等操作系统。
FGR的循环型工业锅炉节能控制系统设计分析 摘要：氮氧化物是雾霾产生的一大成因，也是燃气锅炉排放的主要污染物。已颁布的《北京市锅炉大气污染物排放标准》将工业锅炉氮氧化物的排放标准大幅提高。 关键词：FGR循环型工业锅炉；节能控制系统设计； 工业锅炉是重要的热能动力设备，我国是当今世界锅炉生产和使用最多的国家。我国锅炉制造业特别是改革开放以来随着国民经济的蓬勃发展，全国有千余家持有各级锅炉制造许可证的企业可以生产各种不同等级的锅炉。由于节能环保日益严格，而工业锅炉又处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产运行状态，因此对工业锅炉推广应用各种新技术、新工艺、新管理是实现节能降耗、减少污染的重要途径。随着工业生产规模的不断扩大，生产过程不断强化。 一、烟气循环FGR的主要原理 烟气循环参与再燃烧有两种方式：烟气内部循环和烟气外部再循环。烟气内部循环一般用于普通低氮应用，利用燃烧器喷嘴流速产生卷吸烟气的效应，使少量烟气再次参与燃烧，降低火焰温度，排放目标值为80 mg／m3；而烟气外部再循环是通过风机的机械力量大幅度增加再循环烟气的流量，再循环烟气量可占总烟气量的25％，大幅度降低火焰温度，更低的氮氧化物排放。 二、FGR的循环型工业锅炉节能控制系统设计分析 1.物料出口温度控制。经过分析可知，影响锅炉物料出口温度的因素包括物料流量、燃烧工况以及空气量与燃料量比值等，在控制系统中，物料出口温度是通过改变燃料流量来控制的，但受到燃烧工况、风量的跟随作用以及风量与燃料量的比值影响。为了使物料出口温度稳定在目标温度，必须保证燃料能够充分燃烧，释放出足够的能量，因此选择采用串级控制系统。该控制系统中，物料出口温度控制回路为串级控制系统的主回路。在控制方案中，当物料出口温度由于某种干扰变化时，通过物料出口温度控制器的输出来改变燃料控制器的给定值，使燃料量随之变化。然后通过比值控制器使空气量也发生改变，保持燃料量和空气量的流量比不变。但从动态角度看，因蒸汽出口温度变化首先反应到燃料量给定值的变化，使燃料量随之变化，再经过燃料量测量变送器、比值器，改变空气量控制器的给定值，空气量才发生变化。显然，空气量的变化滞后于燃料量，即动态比值不能得到保证。在实际工业生产中，为了使燃料完全燃烧，在提升负荷时要求先提升空气量，后提升燃料量;在降低负荷时，要求先降低燃料量，后降低空气量，即所谓具有逻辑提降量的比值控制系统。通过增加两个选择器HS、LS 组成具有逻辑提降功能的燃烧过程控制系统，空气量与燃料量的比值。燃烧系统要减少稳态误差，同时由于流量噪声比较大，不能采用微分作用。因此，燃料流量控制器和空气流量控制器均采用控制器。如有微分作用时，一旦主控制器和输出稍有变化，调节阀将大幅度变化，不利于控制，所以副控制器选用控制器，主控制器采用PID 控制器。 2.烟气含氧量闭环控制。烟气含氧量是指燃料燃烧之后排出的烟气中氧气的含量，它主要与燃料的燃烧状况有关。烟气含氧量的影响因素是燃烧工况。燃烧过程的燃料量与空气量比值控制系统存在一个不足，即不能保证两者是最优比，这是由于流量测量的误差以及燃料质量的变化所造成的。为此，文中方案采用烟气氧含量作为送风量的校正信号。锅炉燃烧过程中烟气含氧量的闭环控制方案，烟气含氧量作为被控变量，其设定值是锅炉燃烧效率最高情况下的最优烟气含氧