基于PLC的锅炉控制系统研究

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1、基于PLC的锅炉控制系统研究Research on boiler control system based on PLC摘 要锅炉作为一种能源转换设备在如今各类工业生产中起到了非常重要的作用，成为不可或缺的组成设备之一。现在面临的问题是锅炉本身和控制系统已经不能满足现代化工业发展的需求。我国工业基础相对落后，大多数中小型锅炉，实际上仍旧采用的是仪表、继电器控制形式，有的甚至还停留在人工操作阶段，自动化水平落后，因此控制精度和安全性均不能满足现代工业生产的需求。锅炉是一个多变量输入输出的控制系统，控制精度和自动化水平是衡量锅炉性能的重要参数，拥有较高的控制精度和自动化控制水平，意味着能源的高效利

2、用和资源的节约，同样对锅炉的安全稳定性有着重要的意义。 本论文以蒸发量1t/h中小型锅炉作为研究对象，综合锅炉的工作原理和实践可行性，设计一套基于PLC的蒸汽锅炉自动控制系统。关键词：锅炉 控制 PLCAbstractAs a kind of energy conversion equipment, boilers are very important components in all kinds of industrial enterprises nowadays. With the rapid development of modern industry, the boiler itse

3、lf and control system have also been improved correspondingly. However, the industrial base of our country is relatively backward. Most small and medium sized boilers, in fact, are still used in the form of instrument and relay control, and some even still remain in the stage of manual operation, th

4、e level of automation is backward, Therefore, the accuracy and safety of control can not meet the needs of industrial production.As a multivariable input and output control system, improving the precision and automation level of its control is not only to improve the conversion of energy and the rat

5、ional utilization of resources, but also to the safety and reliability of the boiler. This paper takes the small and medium boiler of 1t/h as the research object, and combines the working principle and practical feasibility of the boiler, and designs a set of automatic control system of steam boiler

6、 based on PLC.Keywords: oiler control PLCii目 录摘 要IABSTRACTii1绪论11.1课题研究背景和意义11.2工业锅炉控制系统的发展历程:21.3我国工业锅炉发展现状：32蒸汽锅炉的组成42.1蒸汽锅炉结构图42.2锅炉辅助设备：42.2.1燃料供应设备42.2.2送、引风设备42.2.3除灰渣设备52.2.4汽、水系统设备52.2.5烟气净化系统设备52.2.6仪表及自动控制系统设备53控制任务分析64现场仪表选型84.1PLC的选择84.2变频器的选择104.3传感器的选择114.3.1锅炉水位传感器114.3.2温度传感器134.3.3压

7、力传感器155锅炉控制系统设计175.1控制设备组成175.2控制系统功能186电路设计197程序设计217.1X/Y输入输出表分配表217.2液位梯形图227.3压力梯形图237.4温度梯形图237.5程序仿真25结 论27致 谢28参考文献291 绪论1.1 课题研究背景和意义锅炉是一种动力转换设备它能将一次能源（煤炭、石油、天然气等）转换为二次能源（蒸汽）。在现代化工业生产过程中锅炉的集中供热过程得到了极大的应用。由于传统锅炉消耗较多原料，导致其经济效益很低，而又造成了严重的环境污染，一直以来由于我国目前工业控制水平不高，锅炉的效率也不是很高，人工操作其精度和安全性更是无法保证。同时，锅

8、炉属于高压容器设备，其安全性涉及人们生命财产安全，所以我们在追求经济利益最大化的同时还必须把安全性放在首位，在科技不断进步的今天，将自动化控制技术应用到锅炉设备生产中，使锅炉的经济效益更高，并且还能提高锅炉的燃烧效率和系统的能量转换效率，减少对环境的污染。在锅炉生产过程中，利用计算机与组态软件技术对其进行自动控制，对锅炉的生产运行，有着很大的帮助。蒸汽锅炉控制系统是一个多变量输入和输出的控制系统，这些变量之间相互作用，每一个变量的变化都会对锅炉的控制产生影响，所以必须提高控制系统自动化的程度。人为的或者自动化水平较低的控制方式会导致其控制的随意性，并且对于锅炉重要的参数设置，必须根据锅炉的生产

9、运行进行调试，其控制精度的准确性必须通过自动化控制进行保证，所以如何更好地提高锅炉的自动化水平以及其控制精度来保证锅炉控制的安全可靠性，仍然是锅炉控制系统的一个有待提高和改善的方面。蒸汽锅炉的控制任务主要是控制锅筒水位、蒸汽和给水流量、蒸汽压力、排烟温度等参数，这些参数直接影响了锅炉的正常运行，所以实现锅炉工艺流程的自动化控制，对保证锅炉的控制任务和要求，具有十分重要的意义。通过该课程设计可以使企业生产和管理有机地结合起来，新的控制系统所用技术成熟稳定、效率高、污染少，针对我国锅炉生产的行业现状有很强的现实意义和推广价值。1.2 工业锅炉控制系统的发展历程:人类对锅炉的认识可以追溯到远古时期，

10、而被现代社会所公认的锅炉原型最早出现在十八世纪。工业革命以来，锅炉系统作为重要的动力设备在各种工业生产过程中被广泛采用。下面将简要的介绍锅炉系统的发展历程。上个世纪60年代以前，由于电力电子技术和自动化技术尚不成熟，工程设计中没有可以监视锅炉信号的仪表，对那些重要的参数比如炉腔温度、含氧量、排烟温度、蒸汽流量、给水流量等无法实时的检测。因为对这些重要参数的未知，司炉工人无法确定在实际负荷状态下这些参数的变化趋势，不能基于变化趋势对系统做出正确的调节，更无法确定在负荷变量扰动的情况下，各个输入参数如何配合有效的抑制扰动。这时期的锅炉系统运行管理困难，操作复杂，经常出现蒸汽压力不足，炉渣含碳量超标

11、、风煤比系数不稳定等不良状况，锅炉热效率低，能源消耗量大，同时在很大程度上增加了工人的劳动强度，而且容易出现故障和事故。在70年代初到80年代之间，随着电力电子技术的不断进步，以继电器为基础的自动化仪表设备在锅炉控制系统中开始被广泛采用。自动化仪表技术的应用使得锅炉生产水平有了很大程度的提高，司炉工人不用再像过去那样凭经验调节、手动操作，这也使得工人的工作强度有所下降。因为减少了人为操作的失误，也在一定程度上降低了事故率。但是这种控制技术仍有很多不足：常规的仪表控制精度不高，同时可靠性也较低，只能适用于比较简单的控制系统，不能实现先进控制技术和算法应用1，控制的效果依然达不到要求。进入90年代

12、，随着电子技术的迅猛发展，成本较低、可靠性强、集成度高的微型机、工控机和系统等被广泛应用于工业生产过程，把锅炉控制系统的自动化水平提升到了新的高度。集散控制系统、总线控制等新技术的应用，使得锅炉自动控制不再只是理想。现场仪表和远程分布式控制模块的应用，使操作人员不用身临生产一线，只需要在监控室就可以知道系统运行状况，并可以对系统进行常规的操作，这样更进一步降低了司炉工人的劳动强度。因为对系统的调节是自动进行的，时效性强，大大提高了锅炉生产的综合效率2。新世纪以来，检测技术、计算机技术和通信技术的结合把锅炉控制系统的功能和形式变得更加多样化，通过组网，实现了以整个工厂为平台的管理和应用。现代控制

13、理论的发展及其在各个行业领域广泛应用的智能变频器、现场显示终端、各种数据采集卡板等硬件的迅速发展，使得锅炉控制系统发展到了智能控制时代。在智能控制系统里，模糊控制技术、自学习理论等概念让传统控制系统和控制算法不能解决的问题得以解决，给未来工业生产的过程控制指出了一个新的方向1.3 我国工业锅炉发展现状：时至今日，煤炭依旧是我国的主要能源，在我国有高达65工业炉是用煤作为燃料的。近年来随着控制技术的不断更新改造，燃煤工业锅炉控制水平也在不断的进步，但对比来看，目前我国燃煤工业锅炉的运行状况仍低于国外同类产品的水平，具体表现如下：锅炉房运行效率较低，国内工业锅炉设计效率为70-80，这种效率和国外

14、水平看似相近，但在实际运行当中，这些锅炉效率只有60左右，大大低于国外的平均80的水平；小型燃煤设备污染物排放超标严重，根据清洁能源行动对18个重点城市的污染状况调查统计，发现其中半数以上城市工业锅炉污染已高于电站锅炉，工业和生活锅炉的二氧化硫排放占到总量的36.7，烟尘排放平均占到总量的45.2，为城市主要大气污染源；锅炉总体技术水平落后，单机容量小，目前国内在用工业锅炉中，单机容量小于35t/h的锅炉约占工业锅炉总量的98，实际生产中除了一些大中型锅炉采用集散控制系统、总线控制等先进控制技术外，大多数的小型锅炉采用的是以仪表和继电器为主要控制手段的控制方式。造成这一现象的主要原因是大型控制

15、系统虽然高效稳定，但其价格较昂贵，对一些中小型企业来说超出了其经济承受能力。随着能源问题和环境污染问题的进一步突出，以及国家宏观政策的改变经济增长要以资源节约、环境友好为前提，过去那种以牺牲环境、浪费资源来换取经济高速增长的生产方式将逐渐被淘汰，这种趋势对工业锅炉的自动控制水平和管理要求也必将越来越高，中小型企业若不能提高其控制技术将难以适应社会要求。而解决这一问题的途径就是设计一种价格相对合理，使用和后期维护都比较方便的新型工业锅炉控制系统。2 蒸汽锅炉的组成2.1 蒸汽锅炉结构图锅炉控制系统一般由五几部分组成，锅炉本体、补水箱、循环水泵、风机、辅助设备等组成，补水箱内的水由两路提供，一是来

16、自用户网通过热水交换形成的冷凝水，另一路是来自自来水，当回水不足以维持供热所需要的水时，启动补水泵用补水箱内的水，加入到锅炉当中。图 2.1 锅炉循环图2.2 锅炉辅助设备：2.2.1 燃料供应设备燃料供应设备是为锅炉持续稳定运行提供燃烧物质，燃煤锅炉主要由运煤设备、原煤仓和储煤斗等组成。2.2.2 送、引风设备送风设备给锅炉的燃烧室送入空气，适量的空气保证炉内燃料的充分燃烧，燃烧生成的高温烟气经引风设备通过一系列的换热过程直至排出，送、引风量的多少同时还影响着炉内负压。该部分设备包括送风机、引风机、烟道和烟函等。2.2.3 除灰渣设备燃煤锅炉在运行时会生成大量的灰，如不及时清理将影响炉内正常

17、燃烧，除灰渣设备就是及时运出炉内灰渣，主要组成有各种除渣机、蜜斗等。2.2.4 汽、水系统设备汽、水系统可分为给水、蒸汽两大部分系统。蒸汽系统的作用是将锅炉生产的合格蒸汽输送给负荷。蒸汽系统设备包括蒸汽管、分汽紅等。随着汽包内的水不断蒸发汽包液位就开始下降，为保证锅炉持续运行则需要给水系统往锅炉里注水，水在进入蒸发系统之前要先进行处理。给水设备包括水栗、水箱、给水管、水处理设备等组成。2.2.5 烟气净化系统设备烟气净化系统主要用来除去锅炉排放气体中的有害物质，现在随着国家对排放标准的不断提高，烟气净化系统已经由最初的选配变化必备设备，制作工艺和功能也在不断的提高，它主要有除尘、脱硫、脱硝等装

18、置。2.2.6 仪表及自动控制系统设备仪表及自动控制系统设备反映了一个锅炉的先进程度，并且也是本文重点研究对象，其主要用来是对锅炉系统进行调节控制，保证锅炉安全高效的运行，在出现故障时能够及时启动连锁程序安全停机。仪表及自动控制系统包括微型计算机和各种传感器、变送器等信号采集仪表和自动调节阀及控制器等363 控制任务分析工业锅炉的任务是根据相关负荷设备的要求，生产具有一定压力、温度参数的蒸汽或热水1。必须对锅炉的生产运行进行监控，并要求控制系统需要有一系列的自动检测监测运行参数，设备自动控制动作以及自动保护的功能，以此保证锅炉运行的安全性和其效率及经济性。锅炉是个较复杂的调节对象，为保证提供合

19、格的工况以适应负荷的需要，生产过程各主要工艺参数必须加以严格控制3。必须把控制系统中的被控对象控制在要求范围。液位、蒸汽压力、蒸汽温度、是蒸汽锅炉系统中主要的输出参数；给水量、燃煤量、引风量、等是系统主要的控制变量。控制系统中这些参数和变量之间关系错综复杂、相互交叉影响，如示意图所示：图3.1 锅炉变量输入输出图从上图3.1中可以知道蒸汽锅炉是一个有着多个输入变量和个多输出结果的控制系统，并且给水量、引风量等又可以相互影响锅炉的温度、压力等，输入变量和输出变量不是成等比关系。例如，当给水量突然发生扰动，势必会引起液位、蒸汽温度、压力等参数一系列被控对象的变动；而燃料量的扰动将使炉内燃烧状况变化

20、，进而会改变液位、蒸汽温度等参数。此外，在锅炉控制系统中还存在着滞后特性及其他的变化因素和随机扰动等，本课程设计我们将对锅炉液位，蒸汽压力，蒸汽温度三个参数进行检测与控制。针对本次设计的定位是中小型蒸汽锅炉，与我们相关的工业锅炉压力一般在2.5MP以下，温度一般为饱和蒸汽温度，锅炉相关参数设计如下：锅炉类型：低压锅炉额定出口蒸汽压力：0.7MP额定蒸发量：1t/h由以上参数查国标GB1921-88工业蒸汽锅炉参数系列得出锅炉饱和蒸汽温度为169.6表 3.1 国标GB1921-884 现场仪表选型4.1 PLC的选择可编程控制器也简称PLC，其特点拥有编程简单、使用方便、通用性强、可靠性高、体

21、积小、抗干扰能力强、易于维护等，广泛的应用于各种行业，国际电工委员会对PLC也做出了定义：可编程控制器是一种数字运算操作系统，专为在工业环境下应用设计。它采用可编程控制器的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计算和算术运算等操作的指令4。并且PLC的种类也有许多，按结构组成形式分可分为整体式和模块式结构两类。前者的特点是将PLC的基本部件，如CPU板、输入板、输出板、电源板等模块紧密地固定在一个机壳内，组成一个整体，例如笔记本电脑，形成PLC的一个基本单元（主机）或扩展单元。这些基本单元上都设有端口，用电缆把这些端口与扩展单元连接，并且配有许多专用的特殊功能模块，如模拟量输入/

22、输出模块、热电阻、热电偶、通信模块等，以构成不同类型的PLC配置，整体式结构的PLC具有体积小，成本低，易于安装的特点。模块式结构的PLC是由一些模块单元组成，类似于台式机电脑，常见的模块有 CPU、输入、输出模块、电源模块和各种功能模块等，将这些模块插在框架基板上便组成了一个模块式PLC。并且各模块的功能是独立的，外形尺寸大小是统一的，可根据需要灵活配备。整体式PLC平均价格要比模块式的便宜，所以一些小型系统用的是整体式PLC。但是模块式PLC的硬件组态方便灵活，I/O点数的多少、输入点数与输出点数的比例、I/O模块等方面的选择余地都比整体式PLC灵活，维修时只需判断故障范围更换模块，因此模

23、块式PLC适用于比较复杂的、要求比较髙的控制系统中5。根据本次设计的要求，PLC的选型需要满足以下条件：1、具有模拟的采集、处理过程及开关量的输入/输出功能；2、具有单回路控制算法。由于锅炉的控制系统设备相对较少，并且三菱编程语言相对简单，我们选择日本三菱公司的FX2N型，它具有结构紧凑价格低廉，所以性价比相对较高，而且也广泛应用于我国一些小型控制系统中。也是我们在教学中常使用的PLC型号，考虑到实际所需端子的数目，并且为以后新设备的安装留一定余地，所以本次设计选择FX2N型PLC主模块为FX2N-48MR，其共有48个开关量输入输出，且FX/2N系列的输入输出比为1:1，每个外部输入的开关信

24、号均由各输入端子接出，L+端子作为输入的公共端提供24V传感器电源，可作为传感器电源的输出，也可以作为输入端的检测电源输出，24个输出端子为Y0-Y27,每个负载的一端与输出点相连，另一端经电源与公共端连接，输出端的L+提供24V电源。该CPU最多可以扩展7个模块，有很强的模拟量和高速计算能力。但本次需要扩展模拟量两个输入输出模块。模拟量电压信号输入范围0-10V或电流信号4-20mA。图 4.1 PLC实物图4.1 4.2 变频器的选择变频器我们选择一款常见的三菱FR-A540系列变频器它具有以下特点：1、控制方式运用矢量控制技术，开环控制的调速范围在1:120。采用速度反馈闭环控制的调速范

25、围可以达到1:1000，且低速运行时非常平稳。2、逆变波形利用SPWM技术和智能型功率模块（IPM），使变频器输出波形好、低噪声、抗干扰能力强。3、主要功能（1）具有停电后平缓减速停止功能、变频/工频切换功能和顺序控制功能等；（2）具有符合国际标准的现场总线通信功能；（3）具有过电流、过电压、过载、欠电压、输出短路和防止失速等保护功能；（4）另有累计功率监视和累计运行时间的监视功能，用户可自行分析节能效率。图 4.2 三菱FR-A540接线端子图4.3 传感器的选择4.3.1 锅炉水位传感器常用的蒸汽锅炉水位传感器按工作原理可分为：差压式、电极式、电感式、磁动式、水银开关式等。综合锅炉的性能和

26、传感器特点以及市面上常用的类型最终选择电极式水位传感器，产品执行标准为GB/T13638-2008表 4.1 水位传感器参数电极式水位传感器输出电流4-20mA环境温度250压力范围2.56MP价格350RMB购买网址https:/ 4.3 液位传感器结构图控制原理：供水系统在PLC检测下看水位是否在正常范围内，若在正常范围内则一号水泵恒压供水，并时刻检测锅炉水位，当锅炉水位达到上限时，水泵停止供水，并继续检测水位，当锅炉水位到下限时一、二号水泵都启动给锅炉供水6。图 4.4 液位控制流程图4.3.2 温度传感器本文所需要的变送器需要能检测出0250的温度信号，其分辨率为0.1响应时间为2s以

27、内。所以本项目选用了PT100温度变送器，它的中低温稳定性好，耐磨蚀，耐潮湿，价格相对便宜，完全满足系统要求。图4.5 PTI00结构图表 4.2 PT100参数表PT100温度传感器输出电流4-20mA测量范围-50-250供电电压18-32V DC最小测量值10K相应时间=1s价格260RMB购买网址https:/ 但是PT100温度传感器输入的是不断变化的模拟信号，而PLC只能识别I/O数字信号，所以我们还需要一个扩展模块将模拟信号转化为数字信号输入到PLC。 四个箔温度的输入信号经过FX2N-4AD-PT放大后将数据转换成PLC可读数据，存储在FX2N主要处理单元中，另外可以通过软件的

28、FROM/TO功能指令来控制所有的数据传输和参数设置， 该特殊功能模块占用PLC扩展总线8个点的I/O口。这8点可随意分配为输入或输出，需要注意的是该特殊功能模块消耗FX2N主单元或有源扩展单元5V电源、30mA的电流。表 4.3 FX2N-4AD-PT参数4.3.1 4.3.2 4.3.3 压力传感器锅炉蒸汽压力在生产要求正常范围内是安全生产的基本要求，并且蒸汽压力可以衡量蒸汽生产量与用户设备的蒸汽消耗量是否平衡。锅炉蒸汽压力过高或过低，都会对锅炉导管和负荷设备造成不利影响。压力过高，会促使金属的螺变使锅炉受损；压力过低，则不能满足负荷设备和用户的用汽要求。因此，控制蒸汽压力稳定，既是安全生

29、产的保证，也是工厂效益的需要，采用米科集团的MIK-300G压力传感器。表 4.4 MIK-300G参数压力传感器输出电流4-20mA或1-5V或0-10V测量范围0-4MPa供电电压24VDC工作介质温度0-250精度等级0.5级价格600RMB购买网址https:/ Error! No text of specified style in document.Error! Main Document Only. MIK-300G结构图FXON-3A拥有以下特点：（1）配备有两路模拟量输入和1路模拟量输出（2）根据接线方法，模拟量输入可在电压输入或电流输入中进行选择，当用电压输入时，输入为DC

30、0-10V、DC0-5V,当采用电流输入时，输入为DC4-24mA,（3）分辨精度为8位（4）使用FROM/TO指令与PLC进行数据传输输入输出特性表如图：图 4.7 FXON-3A输入输出特性图本论文需要检测蒸汽压力0.6-0.8MP,模拟输入电压范围选择0-5V，则根据图标计算得需要设置原始数字值范围为75-1005 锅炉控制系统设计5.1 控制设备组成控制系统的主要硬件是由触摸屏（监控级）、PLC（控制级）、各个执行仪表等（现场执行级）组成。其结构如图所示图 5.1 控制设备组成图上位机监控级：主要设备是触摸屏，其作用是通过相应的通讯方式，在线监控控制系统，其中包括运行状态显示、手动自动

31、控制方式的切换、运行参数设定与修改以及显示记录、设备报警等功能。并且该控制级可实现远程控制控制级：主要设备是PLC，本控制系统采用三菱的FX2N系列PLC，主要负责实现对开关量输入输出的控制以及对模拟量的采集调节。现场执行级：其主要设备为各类仪表和传感器，实现各种信号的采集以及传输。传感器监测并传输采集到的信号给下位机，经过各种分析比对后生成相对应的控制指令来实现调控动作8。在保证锅炉控制系统功能性的同时，需综合考虑锅炉控制系统的经济性，安全性，可靠性以及方便程度来进行选择。5.2 控制系统功能通常，作为一个完整的工业锅炉控制系统，包括数据的采集与处理，显示，调度管理，以及报警设置等部件8。整

32、个控制系统的功能主要体现在如下所示的几个方面1、过程数据的采集和处理锅炉控制系统主要采集和处理一系列的工艺及生产过程的参数，包括气泡水位、蒸汽流量、蒸汽压力、排烟温度等。2、逻辑控制和调节控制通过现场采集的数据，现场设备的操作执行，来完成逻辑控制，通过各种输入输出信号实现自动控制。3、监控生产过程和运行操作 操作员可以在控制室内对设备实行自动或者手动的操作控制，同时可以监控整个工艺流程，以及设置参数、查询实时数据等。4、系统自动报警及记录 当锅炉出现异常情况时，例如出现锅炉气泡水位过高过低、蒸汽压力过高、排烟温度过高等情况，系统可以对异常情况自动进行报警，并在上位机监控软件中显示。另外对于温度

33、、压力等数据也可以在上位机监控软件中进行记录。6 电路设计FX2N/48MR与温度扩展模块FX2N-4AD-PT压力扩展模块FXON-3A和变频器A540接线图如下图，其中数字输入量有液位计，模拟输入量有温度、压力模块，变频器控制鼓风机运行。在控制系统主电路图中鼓风机补水泵等与380V交流电连接，其后有为PLC等供电的变压器，通过继电器实现SB3、SB4手动控制变压器的开关。图 6.1 锅炉主要设备电路接线图图6.2是锅炉控制系统的电路接线图，主要是以PLC为控制中心的电路接线图，此控制系统的PLC分别外接两个特殊功能模块，因为控制电压的不同，所以输出部分采用分组式连接。图 6.2 锅炉控制电

34、路接线图7 程序设计7.1 X/Y输入输出表分配表将整个程序分为四部分，启停程序，液位程序，压力程序，温度程序：表 7.1 X/Y输入输出分配表输入输入地址代号功能X000SB1启动X001SB2停止X004FR过载保护X006液位高输入信号输入X011液位低输入信号输入输出输出地址代号功能Y000SDFY001H变频高速Y002M变频中速Y003L变频低速Y004KM11号水泵开Y005KM21号水泵关Y006KM32号水泵开Y007KM42号水泵关Y010KM5鼓风机开关Y011KM6燃油阀门大Y012KM7燃油阀门小Y014HL1液位高报警灯Y015HL2液位低报警灯Y016HL3蒸汽压

35、力高报警灯YO17HL4蒸汽压力高报警低Y020HL5蒸汽温度高报警灯Y021HL6蒸汽温度低报警灯Y022HL7正常运行灯7.2 液位梯形图按下启动按钮鼓风机启动，中间继电器M0接通，若M1、M2、M3都接通则输出运行正常灯Y022，状态1液位信号输入高X006开，则输出Y014液位高报警灯，同时X004、X005两个补水泵关闭，状态2液位输入信号低，则输出Y015液位低报警灯，同时Y004、Y005两个水泵打开。状态3液位在标准范围，则输出M1，且只有一号水泵运行供水。图 7.1 启停、液位控制程序7.3 压力梯形图本程序首先利用TO指令将常数0写入第二扩展模块BFM17号数据中，再常数2

36、写入BFM17模块中，用FROM从第二特殊模块BFM0中读入1组数据到PLC的D0中。用ZCP指令将D0与K75和K100进行比较，如果蒸汽压力在0.6-0.8MP之间则输出M11，否则输出数据M10、M12。此程序中第一个M8000程序段落为将外部的模拟量转化为数字量，第二个M8000程序段落实现对蒸汽压力与设定值的比较并进行相关控制的输出。图 7.2 蒸汽压力控制程序7.4 温度梯形图本程序为锅炉蒸汽温度相关梯形图，同理FROM是将第一特殊功能模块BFM30中的一组识别码读取到PLC的D10中，CMP是将D10与常数2040进行比较，输出三组数据，当D10等于2040时输出M101（即为F

37、X-4AD-PT），将常数4写入第一功能模块的BFM1号位置中，FROM将第一特殊功能模块中的BFM29号位置中的参数读入到PLC的M0-M15的16点内部继电器中。接着将第一特殊功能模块BFM5号位置中的数据读入到PLC的D0中。最好用ZCP将D0与设置温度进行比较，如果蒸汽温度在160-180之间则为正常输出M22，否则分别输出M21、M23，本程序中第一个M8000段落程序是识别特殊功能模块FX-4AD-PT并实现模拟量到数字量的转换，第二个M8000段落程序则将实际温度与设定值进行比较，并输出相应控制动作。图 7.3 蒸汽温度控制程序7.5 程序仿真 在编写好PLC程序后用GX Dev

38、eloper进行仿真，从而测试程序是否正确，仿真如下：图 7.4 GX Developer界面图 进入主程序界面后，点击操作栏下“工具”再点击“逻辑梯形图测试启动”，软件会启动仿真模式，跳出仿真界面，这个操作界面可以通过设置对仿真进行控制，图 7.5 仿真启动界面在该操作界面选择“开始”下的“设备内存监控器”，从而对字软件或位软件进行测试和监控，双击启动项“X000”，可以看到Y001、Y004、Y010、Y011、Y021输出。图 7.6 X/Y输入输出图分别启动X006、X011来测试程序是否正常运行。可以看到当启动液位高X006时输出动作有1号、2号电机关闭燃油阀门增大，液位高报警灯亮，

39、程序正确。图 7.7 仿真测试图结 论 锅炉是许多工业生产中的动力转换设备，现代工业不断发展的今天，锅炉控制系统的提升是必然的趋势，基于我国工业发展现状，做本次论文的设计是很有必要的，论文中不仅对锅炉发展历史做了介绍，还对我国锅炉控制系统现状做出了分析，在基于以中小型锅炉为设计思路前提下，综合分析锅炉工作原理及其工艺流程的基础上，完成对蒸汽锅炉控制系统的设计。设计总体步聚 1、分析材料确定各种条件：依靠网上查找，图书馆查阅，以及询问指导教师2、确定所用锅炉类型及用途3、确定控制类型：对几种控制器进行比较4、确定控制方面：根据实际对锅炉给水、蒸汽温度、蒸汽压力等环节进行自动控制5、对锅炉控制设备

40、材料的选定6、对控制方面进行设计 7、控制电路及控制程序的设计致 谢大学时光即将结束，这也是我们在校园的最后一次作业，所以大家都是积极且高质量的想要完成它，但整个设计过程还是充满酸甜苦辣的，一部分以前学习的知识我们已经忘记，另外还有许多内容是第一次接触，这需要我们通过各种途径来学习，其中尤为重要的就是老师对课题方向的把握和提供的学习资料，另外一点就是老师在几个月时间里不断监督和督促我来完成本次设计，也是这样一步一个脚印才使本次设计完善起来，在整个设计过程中碰到了许多难点如：PLC的选择、绘制电路图、控制系统的编程等，因为接触少或者不会花费了大量时间和精力，不过一路走来也逐渐收获了许多，每次克服

41、一个个难点，便觉得一切都是值得的。 虽然我设计的蒸汽锅炉控制系统还有许多地方有待完善，但这次论文设计的经历却让我终身受益，掌握正确的方法并加以不断学习便会收获。参考文献1鲍林. 燃煤蒸汽锅炉热效率优化系统设与工程应用D. 青岛：中国石油大学. 20112杜光谱. 基于PLC的工业锅炉控制系统设计C. 大连：大连交通大学，2013.63顾锦辉. PLC在高性价比锅炉控制系统中的应用J.黑龙江科技信息，2011年3月4祖国建. 学会三菱FX2N PLC技术就这么容易M. 北京：化学工业出版社.20145李晓燕. 全自动切片机PLC控制系统研发C. 西安：西安电子科技大学. 20106 单海校. PLC在船舶锅炉控制系统中的应用C. 浙江：浙江海洋学院. 20067赵永生. 汪思源. 基于软PLC的分布式锅炉微机控制系统J. 微计算机信息. 20038 祖国建. 学会三菱FX2N PLC技术就这么容易M. 北京：化学工业出版社.20149王振. 基于PLC的锅炉供热系统的设计C. 大连: 大连海事大学，200810刘魏晋. 基S7200PLC锅炉控制系统设计C. 武汉: 武汉工程大学. 2015