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门户网站建设网络推广,网站开发经济可行性分析,北京建设执业注册中心网站,怀柔青岛网站建设PLC的锅炉供暖控制系统 目录 摘要 I ABSTRACT II 第一章 绪论 1 1.1 课题的背景与发展趋势 1 1.2 课题主要设计任务 1 第二章 锅炉工艺供暖控制方案设计 3 2.1 锅炉简述 3 2.2 锅炉供暖控制工艺方案设计 3 2.3 工艺仪表参数确定 4 2.4 锅炉供暖控制系统工艺流程图 4 第三章 锅炉…PLC的锅炉供暖控制系统目录摘要 IABSTRACT II第一章 绪论 11.1 课题的背景与发展趋势 11.2 课题主要设计任务 1第二章 锅炉工艺供暖控制方案设计 32.1 锅炉简述 32.2 锅炉供暖控制工艺方案设计 32.3 工艺仪表参数确定 42.4 锅炉供暖控制系统工艺流程图 4第三章 锅炉供暖控制系统的硬件选型与配置 63.1 s7-200 PLC概述及模块配置 63.2 锅炉供暖控制系统硬件通讯网络 63.3 锅炉供暖控制系统I/O分配表 73.4 PLC模块原理接线设计 9第四章 锅炉供暖控制系统的PLC编程设计 124.1 STEP7编程软件概述 124.2 锅炉供暖控制系统的STEP7配置过程 124.2.1 新建工程项目 124.2.2 站点配置组态 134.2.3 模块参数设置 144.3 锅炉供暖控制系统的PLC程序编写 16第五章 锅炉供暖控制系统的WinCC监控界面设计 215.1 WinCC7.3组态软件概述 215.2 WinCC7.3 项目创建设置 215.2.1 新建工程 215.2.2 变量驱动添加 215.2.3 创建变量 235.3 系统监控界面组态 255.3.1 烟气脱硫主界面组态 255.3.2 报表界面组态 265.3.3 曲线界面组态 275.3.4 报警记录界面组态 27第六章 锅炉供暖控制系统的模拟运行测试 296.1 仿真器设置启动 296.2 锅炉供暖控制模拟运行测试 30结论 35参考文献 36附录 37附录1 锅炉供暖控制系统PLC程序 37致谢 45摘要本设计主要以小型热水锅炉为研究对象设计研究锅炉系统的监控界面为目的。在设计过程中通过查阅文献和分析锅炉供暖控制系统工艺流程和工作原理要求设计出适合本设计锅炉供暖控制系统供暖控制内容。对锅炉供暖控制系统采用PLC供暖控制系统进行分析同时对现场供暖控制仪表进行选型配置参数利用AutoCAD绘制锅炉供暖控制系统的PLC模块电气原理接线图。然后根据锅炉供暖控制工艺要求利用STEP7编程软件设置锅炉供暖控制系统硬件网络和通讯网络以及编写PLC供暖控制梯形图程序。其中硬件网络主要配置s7-200硬件组态配置选择通讯网络MPI参数设置。在设计WinCC监控界面时配置WinCC的通讯驱动设置通讯参数添加和链接变量制作报警监控控件等等。利用仿真软件进行模拟仿真运行。关键词锅炉供暖控制监控WinCCPLC通讯ABSTRACTThis design mainly takes the small hot water boiler as the research object, and designs the monitoring program and the interface design of the main control water temperature. In the process, through consulting literature, the operation process and working procedure requirements of boiler control system are analyzed. The control content of boiler control system suitable for this design is designed. The PLC control system is used to analyze the boiler control system. At the same time, the field control instruments are selected and the parameters are configured. The electrical principle wiring diagram of PLC module of boiler control system is plotted by AutoCAD.Then according to the boiler control technology requirements, the boiler control system hardware network and communication network are set up by using STEP7 programming software, in which the hardware network is mainly configured with s7-200 hardware configuration. When designing WinCC monitor interface, configure the communication driver of WinCC, set communication parameters, add and link variables, make alarm monitoring control and so on.The boiler control is simulated by simulation software.Keywords: boiler control; monitoring and control; WinCC-PLC; Communication第一章 绪论1.1 课题的背景与发展趋势改革开放以来中国社会经济飞速发展城镇化规模不断扩大。进入21世纪人们的生活水平不断提高因此对生活供暖的居民数量和供暖的质量的要求也不断提高。当下热水锅炉以及是人们生活必不可少的部分。热水锅炉具有较高的经济性安全性而越来越完善的自动化程度也受到居民们的认同。其中反映热水锅炉质量好坏的是热水锅炉的性能优劣。而这性能优劣也体现在人们的生活之中。如今洗浴供热等场所的大多数设备都是锅炉。锅炉有蒸汽和热水两种供热方式蒸汽在日常生活和工业生产中常用于发电、生产以及间接供热热水主要用生活热水和生活供暖。由此可见合理并高效的使用锅炉让其作为供热源的功效发挥到最大是工业生产以及生活的一个重要环节。以微处理器为核心的PLC供暖控制技术是当下锅炉供暖控制系统的首选无论是在锅炉的供暖控制精度和自动化程度上都非常可观但大部分锅炉供暖控制系统的设计还不完善因此需要设计一种全新的自动化程度高精度达到工业生产要求的加热锅炉供暖控制系统。以继电器。接触器为主的大部分工业生产供暖控制装置在使用继电器组成的供暖控制系统出现的操作失误较多可靠性不好。1.2 课题主要设计任务本设计任务要求是研究热水锅炉使用情况锅炉供暖控制工艺环节流程和原理为之后研发锅炉使用效率研发奠定基础。所以本设计主要设计任务如下所示1学习锅炉供暖控制系统的工艺流程和供暖控制要求了解锅炉供暖控制系统现场仪表的工作原理和通讯方式。2了解s7-200PLC供暖控制系统的原理和系统组成部分s7-200与WinCC监控站的通讯方式和通讯地址参数设置。3掌握STEP7V5.5编程软件的使用方法熟练运用STEP7编程软件对锅炉供暖控制系统的硬件组态并且编写锅炉供暖控制系统的梯形图程序并且利用仿真软件进行程序验证。4掌握WinCC7.3组态软件的使用方法熟练运用WinCC组态软件对锅炉供暖控制系统的界面组态设计界面控件使用和通讯驱动设置并且运行监控界面进行验证。5能够独立完成锅炉供暖控制的论文设计总结设计的优势和不足之处以及设计带来的心得。第二章 锅炉工艺供暖控制方案设计2.1 锅炉简述锅炉主要包括加热炉和汽包锅组成热水锅炉主要将燃料燃烧的热能对汽包锅内的水加热成蒸汽或沸水锅炉内是热水可以供给居民生活供热也可以为工业设备供热驱动设备也可以为蒸汽动力推动装置提供推动动力转化为机械能然后通过蒸汽发电机将机械能转化为电能供电。热水锅炉在工业生产中主要动力推动和供热。2.2 锅炉供暖控制工艺方案设计本设计热水锅炉工艺组成主要有汽包锅炉、给水设备、送风设备、燃料供应设备、安全排水设备和热交换设备具体组成如下图2-1所示。图2-1 锅炉设备组成图汽包锅炉上为汽包锅下为加热炉。汽包存储水以及加热存储设备。加热炉主要为燃料燃烧室为汽包加热。热交换设备主体为板式热交换将汽包输送来的热水与设备输送来的冷水进行热交换。给水设备主要由给水泵、给水阀、供水管道、电磁流量计等组成。给水泵抽取原水经过给水阀和电磁流量计为锅炉供水保证锅炉正常用水。送风设备主要由供氧阀门和鼓风机组成主要目的为加热炉提供充足的燃烧氧气。燃料供应设备包括加热炉燃烧所需要的燃料以及油路管道。安全排水设备主要由排水阀和污水池组成当汽包运行异常时为汽包泄压泄水。2.3 工艺仪表参数确定在锅炉供暖控制系统中WinCC监控系统主要采集显示整个循环水系统的各个仪表数据在系统仪表选型时需要对选择的仪表进行数据参数筛选如汽包水位采集使用液位计采集采集范围为0到3m。循环水温度和锅炉温度采集采用热电偶采集温度采集范围为0到150℃。管道内流量采用电磁流量采集锅炉汽包压强采用压力变送器采集。根据锅炉供暖控制系统工艺流程配置现场信号采集工艺仪表选型清单表仪表选型配置具体参数如下表2-1所示。表2-1 锅炉供暖控制系统仪表选型参数序号 仪表工位号 仪表测量内容 参数范围 仪表类型1 LT100 汽包水位 0~3m 液位计2 PT200 汽包水压 0~5MPa 压力变送器3 PT201 热水管道水压 0~5MPa 压力变送器4 PT202 加热炉压力 0~5MPa 压力变送器5 FT400 给水流量 0~2000 m3/h 电磁流量计6 FT401 供氧流量 0~2000 m3/h 电磁流量计7 FT402 循环水流量 0~2000 m3/h 电磁流量计8 TT300 汽包水温 0~150℃ 热电偶9 TT301 加热炉温 0~150℃ 热电偶10 TT302 循环水热交换前温度 0~150℃ 热电偶11 TT303 循环水热交换后温度 0~150℃ 热电偶12 TT304 供热管道交换前温度 0~150℃ 热电偶13 TT305 供热管道交换后温度 0~150℃ 热电偶2.4 锅炉供暖控制系统工艺流程图锅炉供暖控制系统运行模式可分为手动供暖控制和自动供暖控制具体工艺流程如下图2-2所示。手动模式首先将系统切换到手动模式下然后可以打开相对应的水泵电机启动信号和阀门打开信号也可以停止某个阀门或电机运行。自动模式首先将锅炉供暖控制系统的模式由手动模式切换到自动模式后然后按下锅炉供暖控制系统的启动按钮锅炉供暖控制系统的系统运行灯亮起系统进入到运行状态汽包内的液位计实时采集汽包水位如果汽包此时水位低于2.5米时然后按下启动按钮运行指示灯亮起汽包水位计检测汽包水位汽包水那么汽包给水阀关闭同时水位低于1.5米时给水泵启动为锅炉汽包补水否则给水阀门和给水泵自动关闭。当汽包内压力变送器检测到炉压低于4MPa时供氧阀门打开加热炉内压强低于3MPa时并且汽包水位低于120℃时鼓风机立即启动。否则供氧阀关闭鼓风机停止。当锅炉热水加热到90℃以上后循环热水阀打开循环热水泵启动向板式热交换器供应热水当汽包内压强大于3.5MPa时汽包压强过大排水阀打开泄压保护系统停止。图2-2 系统供暖控制流程图第三章 锅炉供暖控制系统的硬件选型与配置3.1 s7-200 PLC概述及模块配置由德国西门子公司生产的可编程序供暖控制器PLC)衍生出了一系列产品s7-200就是其中之一。s7-200PLC供暖控制系统硬件主要由信号模块SM、通讯处理器CP、导轨、CPU模块、电源模块PS、借口模块IM和功能模块FM组成。集成了PROFIBUS-DP接口和MPI点对点通讯端口CPU 317-2可以使用以下PROFIBUS通讯协议也可以使用MPI点对点通讯协议。数字量输入SM321模板用于外部数字量信号输入。使用于连接标准开关和两线制接近开关。使用于小功率电机、交流接触器等等。模拟量输入SM331模块主要用于采集外部模拟量输入主要采集信号为0到10V电压或4到20mA电流并且经过转化为PLC内数据。而模拟量输出SM332模块主要输出0到10V电压或4到20mA电流供暖控制模拟量设备。根据热水锅炉供暖控制系统的供暖控制内容统计出PLC模块配置表如下表3-1所示。表3-1 锅炉供暖控制系统PLC 选型与配置表名称 型号 订货号 数量 插槽号基架 Rail 6ES7 300-1TA01-0A0 1个 0电源模块 PS307 10A 6ES7 307-1KA01-0AA0 1 块 1CPU模块 CPU317-2 6ES7 317-2AJ10-0AB0 1 块 2DI模块 SM 321 6ES7 321-1BH00-0AA0 1 块 4DO模块 SM 322 6ES7 322-1BH00-0AA0 1 块 5AI模块 SM 331 6ES7 331-7KF00-0AB0 2 块 67AO模块 SM 332 SM 332 6ES7 332-5HB01-0AB0 1 块 83.2 锅炉供暖控制系统硬件通讯网络在整个锅炉供暖控制系统的通讯网络中主要分上位机管理层和下位机操作层。其中下位机PLC中的CPU317-2模块配置MPI和DP通讯端口MPI主要用于WinCC通讯DP用于PLC与远程站通讯。在主站s7-200中主要配置了如下图3-1所示的模块这些模块都用于热水锅炉供暖控制系统并且在配置过程中需要考虑备用通道。图3-1 锅炉供暖控制系统硬件网络配置图3.3 锅炉供暖控制系统I/O分配表根据锅炉供暖控制系统的工艺要求设计整个PLC供暖控制系统主要的信号采集为现场工艺仪表数据输入输出信号、各个阀门开闭信号、电机启停信号、按钮开关信号和报警输入信号等等具体I/O地址分配如下表所示。1、下表如3-2所示为热水锅炉的模拟量AI/AO点分配清单地址。表3-2 锅炉供暖控制系统AI/AO点分配清单序号 仪表位号 变量名称 信号类型 I/O变量地址1 LT100 汽包水位 AI PIW2562 PT200 汽包水压 AI PIW2583 PT201 热水管道水压 AI PIW2604 PT202 加热炉压力 AI PIW2625 FT400 给水流量 AI PIW2646 FT401 供氧流量 AI PIW2667 FT402 循环水流量 AI PIW2688 备用 备用 AI PIW2709 TT300 汽包水温 AI PIW27210 TT301 加热炉温 AI PIW27411 TT302 循环水热交换前温度 AI PIW27612 TT303 循环水热交换后温度 AI PIW27813 TT304 供热管道交换前温度 AI PIW28014 TT305 供热管道交换后温度 AI PIW28215 备用 备用 AI PIW28416 备用 备用 AI PIW28617 FV500 供氧风机频率 AO PQW25618 备用 备用 AO PQW25819 备用 备用 AO PQW26020 备用 备用 AO PQW2622、锅炉供暖控制系统的DI/DO点分配清单地址表如3-3所示。表3-3 锅炉供暖控制系统DI/DO点分配清单序号 仪表位号 变量名称 信号类型 I/O变量地址1 SA1 手自动切换 DI I0.02 SB1 急停按钮 DI I0.13 SB2 启动按钮 DI I0.24 SA2 鼓风机启动开关 DI I0.35 SA3 给水泵启动开关 DI I0.46 SA4 循环热水泵启动开关 DI I0.57 SA5 供氧阀启动开关 DI I0.68 SA6 给水阀启动开关 DI I0.79 SA7 热水阀启动开关 DI I1.010 SA8 排水阀启动开关 DI I1.111 Alarm1 鼓风机报警信号 DI I1.212 Alarm2 给水泵报警信号 DI I1.313 Alarm3 循环热水泵报警信号 DI I1.414 SA9 备用 DI I1.515 SA10 备用 DI I1.616 SA11 备用 DI I1.717 M1 鼓风机 DO Q0.018 M2 给水泵 DO Q0.119 M3 循环热水泵 DO Q0.220 KA1 供氧阀 DO Q0.321 KA2 给水阀 DO Q0.422 KA3 热水阀 DO Q0.523 KA4 排水阀 DO Q0.624 备用 备用 DO Q0.725 HL1 运行指示灯 DO Q1.026 HL2 系统报警灯 DO Q1.127 HL3 鼓风机指示灯 DO Q1.228 HL4 鼓风机报警灯 DO Q1.329 HL5 给水泵指示灯 DO Q1.430 HL6 给水泵报警灯 DO Q1.531 HL7 循环热水泵指示灯 DO Q1.632 HL8 循环热水泵报警灯 DO Q1.7经过以上I/O数量统计和分配所得到锅炉供暖控制系统需要52个I/O点数其中分别为DI共有13点DO共有15点AI共13点, AO共1点。3.4 PLC模块原理接线设计在绘制PLC模块输入输出接线图时首先需要对锅炉供暖控制系统各个变量进行地址分配以及位号定义然后根据PLC硬件分配图的模块配置位置绘制设计PLC模块的原理接线图。其中SM321为数字量输入模块该模块的I/O输入通道有16点工作电压为直流24V电压而锅炉供暖控制系统DI需要13点而SM321模块主要输入信号主要有按钮开关、报警检测信号、设备手动供暖控制开关等具体原理接线图如下图3-2所示。图3-2 数字量输入SM321模块原理接线图图3-3所示为 SM322数字量输出模块的原理接线图该模块工作电压为直流24VI/O输出通道有16点而热水锅炉供暖控制系统输出点有15个该模块主要输出供暖控制水阀、报警指示灯以及中间继电器供暖控制水泵电机。