基于PLC的燃油锅炉控制系统设计-开题报告

中北大学毕业设计开题报告学生姓名：王健学号：0905044243学院、系：信息与通信工程学院专业：电气工程及其自动化设计题目：基于PLC的燃油锅炉控制系统设计指导教师:李传大2013年3月15日毕业设计开题报告1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述1研究背景及意义随着我国经济的迅速发展，能源短缺已成为制约我国工业发展的重要阻碍，社会各界都对此积极关注。锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业[11]。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[4]。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。提高其生产效率不仅具有客观的经济效益，还有重要的环保意义。随着PLC技术的不断发展以及智能控制元件价格的降低,使得高智能控制和高可靠性的全智能化燃烧器的开发成为必然[8]。传统的生产工艺以人工点火方式为主,不仅生产条件差,劳动强度大,安全系数低,而且不能实时监测现场燃烧状况,更不能及时判断、处理异常现象。加上全球性的人口、资源、环境矛盾尖锐，使我国的现代化面临严峻的挑战，即使国际市场能够弥补中国资源的不足，生态和环境破坏的沉重代价也难以承受。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。其优越性主要在于：首先，通过对锅炉燃烧过程进行有效控制，使燃烧在合理的空燃比条件下进行，可以提高燃烧效率。其次，锅炉控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面使运行参数在CRT上的集中监测，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修改运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。随着计算机控制技术应用的普及、可靠性的提高及价格的下降，工业锅炉的微机控制必将得到更加广泛的应用。锅炉作为重要的动力设备，其控制的基本要求是供给合格的蒸汽，使锅炉蒸发量适应负荷的需要。为此，生产过程的各个主要参数必须严格控制。锅炉设备是一个多输入、多输出的复杂控制对象，这些输入变量与输出变量之间是相互关联的。近年来．大型集中供热锅炉房的控制系统开始采用可编程逻辑控制器PLC控制方式。在集中供热锅炉房，PLC主要用于输煤、驱动风机及进行比例积分微分PID(ProportionalIntegralDerivative)调节控制系统中[6]。当前国内许多地方的锅炉控制系统主要是采用分布式控制系统DCS(DistributedControlSystem)[5]。这是由于锅炉系统的仪表信号较多．采用此系统性价比相对较好，但随着PLC技术的不断发展．PLC在仪表控制方面的功能已经不断强化。用于回路调节和组态画面的功能不断完善．而且PLC的抗干扰能力也很强．对电源的质量要求比较低[1]。基于PLC在工业控制系统中的良好应用，本文将使用三菱FX2N型PLC用于燃油锅炉控制系统设计。因此作为一名未来的电气自动化工程师，这个对于我们是一个机遇，也是一种挑战，我们有必要也有义务的设计出更加智能环保的高科技产品进一步提高人民的生活水平。2国内外研究现状燃油锅炉在国外发达国家地区供暖锅炉的使用中非常普遍，美国的燃油燃气锅炉使用率达98%，日本的燃油燃气锅炉使用率达99%，俄罗斯60%[9]。这些发达国家和地区都在使用燃油燃气锅炉。之所以燃油燃气锅炉在发达国家的使用率会这么高，是因为考虑到环保与节能的效益，燃油燃气锅炉是最为环保的锅炉，污染低甚至零污染。我国现在的锅炉中生活及生产用工业炉占有极大比例，主要以燃煤锅炉为主，而且用的大部分都是原煤，并且许多都没有加装除尘除硫装置[2]，这些使用原煤燃烧的燃煤锅炉在燃烧过程中会产生大量的烟尘废气。而且我国现在锅炉燃烧器的自动化控制程度很低，锅炉系统控制水平不高，在实际运行过程中经常达不到设计的热效率，污染严重，并有很大的安全隐患[9]。现在不少地区已经开始重视锅炉的环保问题，很多城市已经禁止了燃煤锅炉的新装。从最近几年锅炉的发展趋势来看，燃油锅炉在我国迅猛发展，显示出极其广阔的发展前景，它将使我们的环境更优美、空气更新鲜、生活更美好，也将节省更多的能源，实现经济的可持续性发展。参考文献：[1]王阿根.电气可编程控制原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2010.1[2]常斗南.可编程序控制器原理应用试验[M].北京：机械工业出版社，1998，8[3]吕景泉.可编程序控制器及其应用[M].北京：机械工业出版社，200l，6[4]赵明，许寥.工厂电气控制设备[M].北京：机械工业出版社，2004，5[5]刘星平.基于PLC及其网络的智能炉温控制系统[J].电气应用，2006.320-22[6]边春元.S7-300\400PLC原理于实际应用开发指南[M].机械工业出版社，2007[7]裘旭东，徐健丰.基于PLC的XA62W型万能升降台铣床的技术改造［J］.煤矿机械，2007，28(12)：150～152[8]李明，徐向东.用容错技术提高锅炉控制系统的可靠性[J].清华大学学报，1999，(39)3，88-91[9]王永平，陈建华.基于S7—200PLC的高性能电热锅炉控制系统[J].仪表技术与传感器，2002，(3)26-28[10]吴春旺，陈霞.锅炉汽包水位调节控制系统设计[J].电工技术，2006，3，71-72[11]杨智,明丽萍,吕雪艳.21世纪燃气锅炉在中国的发展前景[J].锅炉制造，2001，7[12]宋书中，葛玻.通用型工业过程控制器及在温控中的应用[J].电气自动验化，2000，6，34-36[13]郁汉琪.机床电气及可编程序控制器实验、课程设计指导书[M].北京：高等教育出版社，2001，7[14]廖常初.PLC基础应用[M].北京：机械工业出版社，2003，6[15]陈建明.电气控制与PLC应用[M].北京：电子工业出版社，2006，2[16]贺哲荣.流行PLC实用程序及设计[M].西安：西安电子科技大学出版社，2006，1毕业设计开题报告２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：本课题的任务是燃油经燃油预热器预1min，，由喷油泵经喷油口打入锅炉燃烧。点火时，鼓风机送风；喷油口喷油；点火变压器接通（子火）；瓦斯阀打开（母火）。5S后，关闭子火，继续送风，使燃烧继续，控制锅炉的进出水和蒸汽压力。本课题主要解决的问题如下：1如何设计PLC及相应硬件电路;2如何正确设计控制程序，并模拟调试通过;3怎样设计PLC与外设的连接和驱动控制电路。本课题的研究手段是利用GXDeveloper编程仿真软件对PLC的燃油锅炉控制系统进行编程并进行仿真分析，选用三菱FR-FX2N型PLC，本课题要求控制锅炉的进出水和蒸汽压力，所以锅炉自动控制的任务主要是维持锅炉的水位、温度、压力等物理参数在设定的范围内，并能自动适应负荷的变化，从而使锅炉安全可靠经济地运行。而主程序控制是完成锅炉起动、停止以及正常工作等一系列操作自动化进行的过程，只有前一个条件满足，才能进行下一个动作。本课题需要对燃油锅炉电气控制特性进行研究，在分析燃油锅炉工艺结构，动态特性的基础上，开发一套燃油锅炉点火控制系统，用PLC实现对现场数据采集、处理判断和控制运算，及实时控制各个执行机构动作，并对其点火控制进行设计。本课题的撰写框架时间安排大致如下：3月1日-3月15日：收集相关资料，了解锅炉自动控制的发展及进一步认识可编程控制器(PLC)，并完成开题报告。3月16日-4月15日：对燃油锅炉工艺进行系统分析，设计。4月16日-6月15日：用三菱PLC对燃油锅炉控制系统进行设计（包括燃油锅炉的起动、停止程序；PLC与外设连接、驱动控制电路）。6月16日-7月1日：梯形图分析及总结，并整理论文为答辩做准备。毕业设计开题报告指导教师意见：指导教师：年月日所在系审查意见：系主任：年月日