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1.1锅炉的定义与发展现状错误!未定义书签。
1.2P L C控制燃油锅炉的目的和意义错误!未定义书签。
1.3P L C控制燃油锅炉的设计容错误!未定义书签。
1.4预期实现的目标错误!未定义书签。
2系统总体设计方案错误!未定义书签。
2.1燃油锅炉控制系统基本组成部分错误!未定义书签。
2.2燃油锅炉的工作过程错误!未定义书签。
2.3燃油锅炉工艺控制要求错误!未定义书签。
3燃油锅炉控制系统的硬件设计错误!未定义书签。
3.1P L C机型的选择与各硬件性能指标分析错误!未定义书签。
3.1.1方法1.按以下条件选择机型错误!未定义书签。
3.1.2 方法2 ............................................ 错误!未定义书签。
3.1.3P L C容量估算错误!未定义书签。
3.2燃油锅炉的控制过程分析错误!未定义书签。
3.3燃油锅炉的运行流程图设计错误!未定义书签。
3.4系统的I/O接口以与硬件接线图设计错误!未定义书签。
3.5系统供电电源设计错误!未定义书签。
4燃油锅炉控制系统的软件设计错误!未定义书签。
4.1控制系统各部分控制的梯形图错误!未定义书签。
4.1.1起动错误!未定义书签。
4.1.2停止错误!未定义书签。
4.1.3异常状况自动关火错误!未定义书签。
4.1.4锅炉水位控制错误!未定义书签。
4.2基于P L C的燃油锅炉控制系统总梯形图错误!未定义书签。
4.3对系统控制总梯形图的分析错误!未定义书签。
4.4系统的示警电路分析错误!未定义书签。
5燃油锅炉控制系统程序调试结果错误!未定义书签。
5.1程序调试过程错误!未定义书签。
5.2程序调试时序图错误!未定义书签。
6总结错误!未定义书签。
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1 绪论随着科技的不断进步，自动化技术以与电力电子技术快速提高，国外以继电器为基础的自动化仪表工业锅炉控制系统也得到发展，并且广泛应用于实际生产过程。
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ABSTRACTThe 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目录1 绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.2 锅炉燃烧控制系统概述 (2)1.3 本设计的主要工作 (2)2 控制方案的设计 (4)2.1系统总体控制方案设计 (4)2.2燃料控制系统的设计 (7)2.3送风控制系统的设计 (10)2.4引风控制系统设计 (12)3 硬件选型 (14)3.1主蒸汽压力变送器的选型 (14)3.2炉膛负压变送器的选型 (14)3.3氧化锆氧量变送器的选型 (15)3.4调节阀的选型 (15)3.5变频器的选型 (18)3.6 PLC工作原理和选型 (19)4 硬件接线图 (23)4.1电气线路图设计 (23)4.2控制线路图设计 (24)4.3 I/O模块分配与接线 (25)5 系统整定 (27)5.1燃料控制系统的整定 (27)5.2送风控制系统的整定 (32)5.3引风控制系统的整定 (38)6 软件编程 (42)7 监控系统 (46)7.1通信的建立 (46)7.2监控界面的设计 (48)8 总结语 (54)参考文献 (55)致谢 (56)附录 (57)附录A (57)附录B (1)1 绪论1.1课题研究背景及意义锅炉是工业生产中普遍使用的动力设备，是能源转换的重要设备。
摘要锅炉是船舶动力装置最早实现自动化的设备之一。
它包括水位的自动控制，蒸汽压力的自动控制，锅炉点火及燃烧的时序控制和自动安全保护等。
可编程控制器（PLC）由于它可通过软件来改变过程，并且因其体积小、组装灵活、编程简单、抗干扰及可靠性高等特点，非常适合在恶劣的工作环境下使用，已经广泛应用于工业控制的各个领域，被认为是工业上的无故障产品。
关键词锅炉；可编程控制器；控制系统AbstracMarine power plant boilers is the first one of automation equipment. It includes the level of automatic control, automatic control of steam pressure, boiler and combustion ignition timing control and automatic security protection. Programmable Logic Controller (PLC) software because it can be to change the process and because of their small size, flexible assembly, programming is simple, anti-interference and high reliability, very suitable for use in adverse working environment, has been widely applies to all areas of industrial control was seen as trouble-free industrial products..Key words boiler; Programmable controller; Control system目录摘要 (I)Abstrac ................................................................... I I 第一章前言.. (1)第二章可编程序控制器概述 (2)2.1 可编程序控制器的产生、定义、分类 (2)2.1.1 可编程序控制器的产生 (2)2.1.2 可编程序控制器的定义 (2)2.1.3 可编程序控制器的分类 (2)2.2 可编程序控制器的基本组成结构 (3)2.2.1 可编程序控制器的硬件组成结构 (3)2.2.2可编程序控制器的软件组成结构 (3)2.2.3 可编程序控制器的其他组成 (3)2.3 可编程序控制器的特点及主要功能 (3)2.3.1 可编程序控制器的主要特点 (3)2.4 可编程序控制器的应用领域及发展趋向 (5)2.4.1 可编程序控制器的应用 (5)2.4.2 可编程序控制器的发展趋势 (7)2.5 可编程序控制器的故障分析 (7)第三章船用锅炉的概述 (9)3.1 锅炉的定义 (9)3.2 锅炉的工作特点 (9)3.3 锅炉的重要性 (9)3.4 锅炉的分类 (10)4.1 PLC在锅炉燃烧控制系统中的控制要求 (11)4.2 PLC选型及输入/输出端口的设计 (11)4.2.1 PLC的选型 (11)4.2.2 PLC输入/输出端口设计 (12)4.3 PLC控制燃烧系统梯形图 (13)4.4 PLC控制锅炉燃烧系统过程 (14)结语 (16)致谢 (17)参考文献 (18)第一章前言可编程控制器（PLC）作为传统继电控制系统的替代产品已经广泛应用于工业控制的各个领域，由于它可通过软件来改变过程，而且具有体积小、组装灵活、编程简单、抗干扰及可靠性高等特点，非常适合在恶劣的工作环境下使用，被认为是工业上的无故障产品。
基于PLC的锅炉燃烧控制系统设计1 绪论1.1锅炉燃烧控制项目的背景改革开放以来，我国经济社会快速发展，生产力水平不断提高，在生产中，锅炉起着十分重要的作用，尤其是在火力发电中发挥重要作用的工业锅炉，是提供能源动力的主要设备之一。
锅炉产生的蒸汽可以作为蒸馏，干燥，反应，加热等各过程的热源，另外也可以作为动力源驱动动力设备。
工业过程中对于锅炉燃烧控制系统的要求是非常高的，要求锅炉燃烧控制系统必须满足控制精度高，响应速度快[1]。
作为一个非常复杂的设备，锅炉同时具有了数十个包括了扰动、测量、控制在内的参数，参数之间有着复杂的关系，并且相互关联[2]。
而锅炉燃烧过程中的效率问题、安全问题一直是大众关注的重要方面。
1.2锅炉燃烧控制的发展历史对于锅炉燃烧的控制，已经经历了四个阶段[3~5](1）手动控制阶段因为20世纪60年代以前，电力电子技术和自动化技术还没有得到完全发展，技术尚不成熟，因此，这个时期工业人员的自动化意识不强，锅炉燃烧的控制方式一般多采用纯手动的方法。
这种控制方法，要求进行控制的操作工人依靠他们的经验决定送风量，引风量，给煤量的多少，然后利用手动的操作工具等操控锅炉，该方法控制的程度完全取决于操作工人的经验。
因此，要求操作工人必须具有非常丰富的经验，这样无疑大大提高了操作工人的劳动强度，由十人的主观意识，所以事故率非常大，同时，也不能保证锅炉高效稳定的运行。
（2）仪器继电器控制阶段随着科技的不断进步，自动化技术以及电力电子技术快速提高，国内外以继电器为基础的自动化仪表工业锅炉控制系统也得到发展，并且广泛应用于实际生产过程。
在上个世纪60年代前期，我国锅炉的控制系统开始得到迅速发展;到了60年代的中后期，我国引进了国外全自动的燃油锅炉的控制系统；到了上个世纪的70年代末，我国逐渐自主研发了一些工业锅炉的自动化仪器，同时，在工业锅炉的控制系统方面也在逐步推广应用自动化技术。
在仪表继电器控制阶段，锅炉的热效率得到了提高，并且大幅度的降低了锅炉的事故率。
锅炉燃烧系统的控制系统设计摘要：锅炉是热电厂重要且基本的设备，其最主要的输出变量之一就是主蒸汽压力。
主蒸汽压力的自动调节的任务是维持过热器出口气温在允许范围内，以确保机组运行的安全性和气温在允许范围内，以确保机组运行的安全性和[1]经济性。
锅炉所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源，又可以作为精馏、干燥、反可以作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。
随着工业生产的规模不断扩大，作为动力和热源的过滤，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。
在控制算法上、综合运用了单回路控制、串级控制、比值控制等控制方法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，并有效克服了彼此的扰动，使整个系统稳定运行。
运行。
关键词：锅炉；蒸汽压力；单回路控制；关键词：锅炉；蒸汽压力；单回路控制；ControlsystemdesignoftheboilercombustionsystemAbstract:Theboilerisimportantandbasicequipmentofthethermalpowerplan t,oneofthemainoutputvariableisthemainsteampressure.Thetaskoftheauto maticadjustmentofthemainsteampressureistomaintainthesuperheateroutle ttemperaturewithintheallowablerange,toensurethesafetyandeconomyofth eunitoperation.Theboilersproducehighpressuresteamcanbeusedasasource ofpower-driventurbine,butalsoasadistillation,drying,reaction,heatingandprocesshe atsource.Withindustrialproductionexpanding,asafilterforpowerandheat,b utalsotowardthehigh-capacity,high-parameter,high-efficiencydirection.Inthecontrolalgorithm,theintegrateduseofsingle-loopcontrol,cascadecontrol,ratiocontrol,thecontrolmethodoffuelcontroltoadjustthevaporpressure,airvolumecontroltoadjustthefluegasoxygenconten t,thewindcontrolthefurnacenegativepressure,andeffectivelyovercomeeac hotherdisturbancessothatthewholestabilityofthesystem.Keywords:Boiler;Vaporpressure;Single-loopcontrol引言引言随着城市的快速发展，我们对用电的需求也越来越大，如何利用好有限的能源来保证供电是一个重要的话题，在能源的利用过程中如何更加提高能源的利用率是一个可研究性的话题，本文基于上述话题对电厂的燃烧锅炉控制进行了研究。
基于PLC的锅炉燃烧控制系统设计1 绪论1.1锅炉燃烧控制项目的背景改革开放以来，我国经济社会快速发展，生产力水平不断提高，在生产中，锅炉起着十分重要的作用，尤其是在火力发电中发挥重要作用的工业锅炉，是提供能源动力的主要设备之一。
锅炉产生的蒸汽可以作为蒸馏，干燥，反应，加热等各过程的热源，另外也可以作为动力源驱动动力设备。
工业过程中对于锅炉燃烧控制系统的要非常高的，要求锅炉燃烧控制系统必须满足控制精度高，响应速度快[1]。
作为一个非常复杂的设备，锅炉同时具有了数十个包括了扰动、测量、控制在的参数，参数之间有着复杂的关系，并且相互关联[2]。
而锅炉燃烧过程中的效率问题、安全问题一直是大众关注的重要方面。
1.2锅炉燃烧控制的发展历史对于锅炉燃烧的控制，已经经历了四个阶段[3~5](1）手动控制阶段因为20世纪60年代以前，电力电子技术和自动化技术还没有得到完全发展，技术尚不成熟，因此，这个时期工业人员的自动化意识不强，锅炉燃烧的控制方式一般多采用纯手动的方法。
这种控制方法，要求进行控制的操作工人依靠他们的经验决定送风量，引风量，给煤量的多少，然后利用手动的操作工具等操控锅炉，该方法控制的程度完全取决于操作工人的经验。
因此，要求操作工人必须具有非常丰富的经验，这样无疑大大提高了操作工人的劳动强度，由十人的主观意识，所以事故率非常大，同时，也不能保证锅炉高效稳定的运行。
（2）仪器继电器控制阶段随着科技的不断进步，自动化技术以及电力电子技术快速提高，国外以继电器为基础的自动化仪表工业锅炉控制系统也得到发展，并且广泛应用于实际生产过程。
在上个世纪60年代前期，我国锅炉的控制系统开始得到迅速发展;到了60年代的中后期，我国引进了国外全自动的燃油锅炉的控制系统；到了上个世纪的70年代末，我国逐渐自主研发了一些工业锅炉的自动化仪器，同时，在工业锅炉的控制系统方面也在逐步推广应用自动化技术。
在仪表继电器控制阶段，锅炉的热效率得到了提高，并且大幅度的降低了锅炉的事故率。
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 (5)2.2.4影响炉内燃烧的因素 (6)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 (24)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 (27)锅炉燃烧系统的控制4.3锅炉自动燃烧控制系统 (31)总结 (33)致谢 (34)参考文献 (35)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。
本科毕业设计说明书工业锅炉控制系统设计The design of industrial boiler control system学生姓名：学生学号：专业名称：指导教师：独创性声明本人声明所呈交的毕业设计（论文）是本人在指导教师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以引用标注之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，没有伪造数据的行为。
毕业设计（论文）作者签名：签字日期：年月日毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全了解学校有关保留、使用论文的规定。
同意学校保留并向有关管理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。
本人授权天津城市建设学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。
（保密的毕业设计（论文）在解密后适用本授权说明）毕业设计（论文）作者签名：指导教师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要随着生活水平地不断提高，人们对城市生活供暖质量要求越来越高。
目前，冬季采用锅炉取暖在我国北方仍然占据主导地位，但锅炉房中控制系统的各配置落后的问题相对比较严重，其控制操作仍然主要依靠管理员的手工操作，对于风机和水泵电机的控制，过程很复杂并且对电和燃料的消耗量十分巨大，同时锅炉水温度也无法通过手动控制改变并及时对改变作出适当的回应。
本文设计的水温供暖锅炉控制系统主要采用PLC和变频调速技术。
该控制系统由组态MCGS、变频器、S7–200系列PLC、鼓风机、引风机、水泵等构成。
对于系统中所涉及到的各个电机，其启动调速和停止，并不是通过直接控制的手段，而是利用变频器变频调速的特性来实现的。
以及PID调节控制，以MCGS组态软件设计组态界面和控制界面，以实现实时监控。
为了有效地降低能源消耗，提高生产管理水平，本文设计的系统具有锅炉水温、燃烧过程自动控制的功能。
实现了安全可靠地系统安装维护；由MCGS制作的上位机，画面直观，操作方面，监控方便。
摘要 (2)关键词 (2)1．1课题来源 (3)1．2课题发展状况 (3)1．2．1工业锅炉简介 (3)1．2．2工业锅炉控制的发展与现状 (5)第二章锅炉燃烧过程的控制系统 (6)2．1锅炉燃烧系统简介 (6)2．1．1燃烧系统的任务 (6)2．1．2 燃烧系统的调节对象 (7)2．2燃烧系统调节对象的特性 (7)2．3锅炉燃烧控制系统的结构 (14)2．3．1 目前常见的燃烧控制系统 (14)2．3．2 燃烧控制系统总体方案设计 (17)第四章主汽压控制系统 (18)4．1PID控制 (18)4．1．1 PID控制系统结构 (19)4．1．2 系统仿真 (19)4．2SMITH预估补偿控制 (20)4．2．1 SMITH预估补偿原理[26][27] (20)4．2．2 系统仿真 (22)4．3模糊控制 (22)4．3．1 主汽压模糊控制结构 (22)4．3．3 系统仿真 (23)4．4仿真研究 (24)4．4．1 仿真比较 (24)4．4．2 控制器参数对FUZZY-SMITH输出的影响 (26)4．4．3 抗干扰分析 (27)4．5结论 (28)第五章锅炉的经济燃烧控制 (28)5．1锅炉燃烧分析 (28)5．2锅炉燃烧效率分析 (29)5．3锅炉经济燃烧控制方案分析 (30)第六章炉膛负压控制 (31)6．1炉膛负压控制系统 (31)6．2系统仿真 (32)结论 (32)参考文献 (33)摘要本文研究了燃煤锅炉燃烧系统的自动控制问题。
首先简述了燃煤锅炉的工艺流程、特点及调节系统的任务；分析了燃烧系统调节对象的特性。
根据工艺特点，把燃烧控制分成主汽压控制、燃烧经济性控制和炉膛负压控制三部分，分别进行讨论。
针对主汽压控制系统这一复杂对象，结合模糊逻辑控制理论，提出了FUZZY—SMITH控制算法，并且与传统PID控制和PID—SMITH控制相比较，仿真结果表明该算法具有良好的动静特性及很强的鲁棒性。
摘要随着社会经济的飞速发展，城市建设规模的不断扩大，以及人们生活水平的不断提高，对城市生活供暖的用户数量和供暖质量提出了原来越高的要求。
结合现状，本论文供暖锅炉监控系统，设计了一套基于PLC和变频调速技术的供暖锅炉控制系统。
该控制系统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。
本文设计的变频控制系统实现了锅炉燃烧过程的自动控制，系统运行稳定可靠。
采用锅炉的计算机控制和变频控制不仅可大大节约能源，促进环保，而且可以提高生产自动化水平，具有显著的经济效益和社会效益。
关键字：锅炉控制；变频调速；组态软件；PLCAbstractAlong with social economy’s swift development, the urban construction scale’s unceasing expansion , as well as the peple living standard’s unceasing enhancement , set more and more high request to the city life heating’s user quantity and the heating quality. The union present situation, the present paper heating boiler supervisory sysem, has designed a set based on PLC and the frequency conversion velocity modulation technology heating boiler control system.This control system takes the superior machine by one Industry cybertrons , west of family household S7-300 programmable controller for lower position machine ,system through frequency changer control motor’s start , movement and vclocity modulation .the superior machine monitoring software uses the three dimensional strength to control the WinCC design , mainly completes the system operation contract surface design ,realizes the system to open/stops functions and so on control ,parameter hypothesis ,warning linkage,historical data inquiry. The lower position machine control procedure uses Siemen’s STEP7 programming software design , mainly completes the simulation quantity signal processing , temperature and pressure signal functions and so on PID control , and receives the superior machine control command to complete the air blower to open/stops the control , the parameter hypothesis, the circulating pump control and other electric motor’s control.This article designs the frequency conversion processs automatic control, the systems operation is stable, is reliable. Uses boiler’s computer control and the frequency converseon control noe only may save the energy greatly, the promotion environmental protection moreover may raise the production automation level, has the remarkable economic efficiency and the social efficiency.Key Words：Boiler control；Frequency conversion velocity modulation ；Configuration Software；PLC目录摘要 0Abstract (1)第1章概述 (4)1.1 项目背景及课题的研究意义 (4)1.2 供暖锅炉控制的国内外研究现状 (5)1.3锅炉控制系统的发展趋势 (6)1.4本文所做工作 (7)第2章系统方案设计 (9)2.1锅炉控制研究简介 (9)2.2 总体设计思路 (9)2.3方案比较 (10)2.3.1方案1 (10)2.3.2 方案2 (10)2.4方案论证与方案确定 (11)第3章硬件设计 (12)3.1 用户系统框图 (12)3.2 锅炉系统的理论分析 (13)3.2.1变频调速基本原理 (13)3.2.2变频调速在供暖锅炉中的应用 (13)3.2.3变频调速节能分析 (14)3.3燃烧过程控制 (19)3.4锅炉控制系统设计 (20)3.5控制系统构成介绍 (21)第4章软件设计 (25)4.1 S7-300系列PLC简介 (26)4.2 PLC编程语言简介 (28)4.2.1 PLC编程语言的国际标准 (28)4.2.2复合数据类型与参数类型 (29)4.2.3系统存储器 (29)4.2.4 S7-300 CPU中的寄存器 (30)4.3 STEP7 的原理 (31)4.3.1 STEP7概述 (31)4.3.2 硬件组态与参数设置 (32)4.3.3 符号表 (36)4.3.4 逻辑块 (37)4.3程序设计 (38)4.4通信系统 (41)4.5人机界面 (43)4.5.1监控软件WinCC介绍 (43)4.5.2监控系统设计 (45)4.5.3锅炉监控界面设计 (49)第5章结论 (53)5.1 成果的创造性和先进性 (53)5.2作用意义（经济效益和社会意义） (53)5.3 推广应用范围和前景 (53)5.4 需要进一步改进之处 (54)参考文献 (55)外文资料翻译 (56)外文翻译原文 (56)外文翻译译文 (68)致谢 (75)附录 (76)附录1 程序清单 (76)附录2 I/O点数分配表 (96)附录3 物理参数比较表 (97)第1章概述1.1 项目背景及课题的研究意义工业锅炉是工业生产和集中供热过程中重要的动力设备。
第1章前言1.1课题的背景和意义锅炉微机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，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，目前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。
提高热效率，降低耗煤量，降低耗电量，用微机进行控制是一件具有深远意义的。
工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要解决生产效率与一致性问题。
虽然自动化系统本身并不直接创造效益，但它对企业生产过程有明显的提升作用。
目前，工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。
1.2 锅炉控制系统的总体流程根据设计要求将整个锅炉运行控制的全过程分成多个阶段：运行参数的初始化过程，在这个过程中调用系统启动的函数；燃烧室中燃烧器的控制过程；废液输送泵、酸碱液喷嘴、风机等执行机构的控制；通信过程；故障的处理过程；模拟量信号的采集过程。
锅炉燃烧自动控制系统流程图如图1-1所示。
PLC控制锅炉的工艺流程1.启动：按一定的时间间隔起燃。
起燃顺序是：燃油预热---间隔1分钟----送风，子火燃烧，母火燃烧-间隔5秒钟-----子火，母火同时关闭。
2.停止：停止燃烧时，要求：燃油预热关闭，喷油关闭，送风（将废气，杂质吹去）-------间隔20秒----送风停止（清炉停止)。
3.异常状况自动关火：燃油燃烧过程中，当出现异常状况时（即蒸汽压力超过允许值或水位超过上限，或水位低于下限），能自动关火进行清炉；异常状况消失后，又能自动按起燃程序重新点火起燃。
即：异常状况----燃油预热关闭，喷油关闭，送风----间隔20秒----清炉停止-----异常状况消失------起燃。
4.锅炉水位控制：锅炉工作启动后，当水位低于下限时，进水阀打开，排水阀关闭。
当水位高于上限时，排水阀打开，进水阀关闭。
图1-1锅炉燃烧自动控制系统流程图1.3 设计的主要工作通过PLC与上位机之间的通信对锅炉燃烧进行监控，把锅炉仪表上的信息及时进行采集，然后经过PLC进行数据和图象处理，再通过通信协议和串口通信端口把信息传送到上位机中，上位机把反映出来的数据和图象再与参数进行调适，并发送到PLC，PLC再对锅炉进行调节，达到及时监控的目的。
主要工作是对通信模块、通信协议、通信格式、通信端口、通信硬软件以及通信程序进行设计。
第2章通信模块设计2.1通信模式通信模块作为上位机和PLC交换数据的平台，具有十分重要的作用。
通信模块的设计主要包括几个方面：1、串口初始化。
串口初始化包括设置通信协议、输入输出缓冲区大小等内容。
2、数据的接收和发送以及校验。
上位机首先发出命令给PLC，PLC从串口输出缓冲区内接收数据，然后PLC自动发送一个响应帧，上位机检测到输入缓冲区的数据开始接收数据。
命令帧的格式为站号、读/写操作类型、发送数据、校验码、结束字符。
响应帧的格式为站号、接收数据、校验码、结束字符。
为了保证通信数据的正确性，上位机对接收到的数据需要进行校验，校验是通过一个BCC 校验函数来进行。
BCC校验码就是将要传送的字符串的ASCII码以字节为单位作异或运算，并将异或运算结果作为指令的一部分传送出去。
3、数据转换。
由于PLC在发送数据时，有些模拟量数据，如管网压力和电机转速，采用的是二进制的形式，在计算机接受到数据之后必须进行转换，方能正确显示。
4、错误处理和报警。
对于传输过程中可能出现的各种错误，需要采取相应的处理措施，不可恢复的严重错误必须报警5、BCC校验程序（Verify）将接收到的数据进行异或和校验通过对上位机和PLC之间的串行通信的方式以及接口标准的研究，确定了本控制系统中的通信子系统所使用的通信标准和接口。
通信协议是保证串行通信的稳定性和可靠性的重要环节。
通信模块能够准确、快速的完成通信任务，达到了预期的目标.2.2通信协议FX系列PLC与计算机的通信模式有两种:· PLC与计算机采用专有协议(dedicated protocol)通信，这种方式无须编写梯形图，计算机直接读写PLC;·PLC与计算机无协议通信，这种方式需要编写梯形图，并使用串行数据传送指令RS图2-1 无协议通信梯形图该指令为使用RS-232C及RS-485功能扩展板及特殊适配器进行发送接收串行数据的指令。
2.3通信格式通信格式设置D8120除了适用于RS指令外，还适用于计算机链接通信。
图2-2 通信格式链接RS指令收发信息的程序RS指令指定PLC发送数据的起始地址与元件数以及接收数据存储用起始地址与可以接收的最大数据字数。
图2-3 RS指令收发信息程序发送请求M8122：RS指令的驱动输入X010变为ON状态时，PLC就进入接收等待状态。
在接收等待状态或接收完成状态时，用脉冲指令置位M8122，就开始发送从D200开始的DO长度的数据，发送结束时M8122自动复位。
接收完成M8123：接收完成标志M8123 ON后，请先把接收数据传送到其他储存地址后，再对M8123进行复位。
M8123复位后，则再次进入接收等待状态。
M8123的复位如前面所述，请由程序执行。
RS指令的驱动输入X010进入ON状态后，可编程控制器变为接收等待状态。
用（DI）=0执行RS指令时，则M8123（执行完成标志）将不动作，也不进入接收等待状态。
从这个状态想成为接收等待状态，请使（DI）≥1之后，再对M8123进行ON→OFF操作。
该指令为使用RS-232C及RS-485功能模块及特殊适配器进行发送接收串行数据的指令。
数据的传送格式可以通过特殊数据寄存器设定。
RS指令驱动时，即使改变设定，实际上也不接受。
FX1S和FX2N PLC是采用半双工方式进行通信。
RX2N、FX2NC和FX2N PLC，都是采用全双工方式进行通信。
2.4 通信硬件描述PLC与PC机之间实现通道，可使二者互补功能上的不足，PLC用于控制方面，而PC机在图形显示、数据处理、打印报表以及中文显示等方面有很强的功能。
因此，各PLC制造厂家纷纷开发了适用于本公司的各种型号PLC与PC机通信的接口模块。
三菱公司开发的FX-232AW接口模块用于FX2系列PLC与计算机通信。
还有与以太网连接的接口模块AJ71E71、与MAP网连接的接口模块AJ71M51-S1、与FAIS MAP网连接的接口模块AJ71M51M1等。
不同的通信方式，有着不同的成本价格和不同的适用范围。
在此介绍一种通过PC机的RS-232口与PLC进行通信的实现方法。
FX2系列PLC的编程接口采用RS-422标准，而计算机的串行口采用RS-232标准。
因此，作为实现PLC计算机通信的接口电路，必须将RS-422标准转换成RS-232标准。
RS-232与RS-422标准在信号的传送、逻辑电平均不相同。
RS-232采用单端接收器和单端发送器，只用一根信号线来传送信息，并且根据该信号线上电平相对于公共的信号地电平的大小来决定逻辑的“1”（-3～-15V）和“0”（+3～+15V）；RS-422标准是一种以平衡方式传输的标准，即双端发送和双端接收，根据两条传输线之间的电位差值来决定逻辑状态。
RS-422电路由发送器、平衡连接电缆、电缆终端负载和接收器组成。
它通过平衡发送器和差动接收器将逻辑电平和电位差之间进行转换（+2V表示“0”，-2V表示“1”）选用MAXIM公司的MAX202实现RS-232与TTL之间的电平转换。
MAX202内部有电压倍增电路和转换电路，仅需+5V电源就可工作，使用十分方便；选用MAX490实现RS-485与TTL之间的转换。
每片MAX490有一对发送器/接收器，由于通信采用全双工方式，故需两片MAX490，另外只需外接4只电容即可。
将RS-232的RS、CS短接，这样对计算机发送数据来说，PLC总是处于就绪状态。
也就是说，计算机在任何时候都可以将数据送到PLC内。
又由于DR、ER交叉连接，因此，对计算机接收数据来说，必须等待至PLC处于准备就绪状态。
2.5 通信软件描述FX2系列PLC与计算机之间的通信采用RS-232标准，其传输速率固定为9600bps，数据以帧为单位发送和接收。
一个多字符帧由力所示的五部分组成，其中和校验值是将命令码ETX之间的的呢字符的ASCII码（十六进制数）相加，取得所得和的最低二位数。
STX和ETX分别表示该字符帧的起始标起和结束标志。
FX2系列与计算机之间的通信是以主机发出的初始命令，PLC对其作出响应的方式进行通信的。
共有0、1、7、8四种命令，上位机实现对PLC的读写和强行置位。
通过ENQ、ACK和NAK，上位机协调与PLC的通信应答。
图2-4 通信帧程序如传送的命令有错误，PLC返回NAK信号，本次操作失败，重新进行。
为了保证主机与PLC的通信准确无误，上位机也必须按通信协议进行和校。
如接收的信息有误，则重新读取。
如重复3次仍不行，则显示错误信息主机还可向PLC写数据，进行单点的强近置位和复位。
2.6 PLC与计算机的通信端口连接FX系列PLC的编程接口采用RS-422标准，而计算机的串行口采用RS-232C标准，因此采用接口模块FX-232AW将RS-422标准转换为RS-232C标准。
如图所示，计算机、PLC与FX-232AW之间采用反馈与交叉相结合的连接图引脚2、3:将引脚2、3交叉互连，使PLC与上位机之间能发送和接收数据。
引脚4、5:将引脚4、5反馈短接，对计算机发送数据来说，PLC总是处于数据准备就绪状态，计算机在任何时候都可以将数据送到PLC中。
引脚6、20:将引脚6、20交叉互连，对计算机来说就必须检测PLC是否处于准备就绪状态，即检测引脚6是否为高电平。
当引脚6为高电平时，表示PLC准备就绪，可以接收数据，这时计算机就可以向PLC发送数据了;反之，当引脚6为低电平时，PLC与计算机则不能通信。
在现场PC-PLC之间通信线路的设计中，对于PC与PLC之间距离较短的系统，常直接采用简单易用的RS-232来进行点到点的连接，而对于PC与PLC之间有着较长距离的通信，一般均采用RS-485链路协议进行总线多站形式的连接。
为了让所设计的协议能够透明地在这两种连接方式下使用，以使通信程序在应用上具有较高的灵活性，在所设计的协议中实现了简单的传输层功能，做到了将硬件接口方式与软件逻辑接口相独立。
在设计PC-PLC通信协议时，所要达到的基本目标是：①具有尽可能高的实时性；②具有高可靠性和稳定性；③具有传输层功能；④简单易用并具有可扩展性。
