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摘 要

锅炉是工业生产过程中必不可少的设备，是一个非自衡、非线性的复杂控制对象。它将水加热汽化后变成蒸汽为设备提供热源，生成的高温高压蒸汽也可以成为发电机组的动力源推动转子上的叶片转动。随着工业生产规模的发展，对锅炉的控制提出了更严格的要求，以确保锅炉在生产过程中不产生安全事故。

本方案根据锅炉设备的工作原理和导师所给的毕业设计任务书，设计并且开发了一套基于PCS7 的小锅炉控制系统。目前工业生产过程中广泛采用PLC及工控机等进行控制，PLC技术具有很高的可靠性，系统结构合理，扩展灵活,维护方便。这里采用SIEMENS出品的PCS7集散控制系统对小锅炉进行控制。为了取得更好的控制效果，需要分析各个被控变量所受到的干扰，以及各被控变量之间相互影响的重要因素。结合控制要求，设计一套切实可行的控制方案。

关键词：锅炉 被控变量 控制系统 PCS7

Abstract

Boiler is an indispensable equipment in the industrial production process, is a non-self-balancing, non-linear complex control object. It will be heated and steamed after the steam into the steam for the device to provide heat, the formation of high temperature and high pressure steam can also be a generator power source to promote the rotor blade rotation. With the development of industrial production scale, the control of the boiler made more stringent requirements to ensure that the boiler in the production process does not produce safety incidents.

Based on the working principle of the boiler equipment and the graduation design task book given by the instructor, the program has designed and developed a small boiler control system based on PCS7. At present, the industrial production process is widely used PLC and IPC control, PLC technology has a high reliability, the system structure is reasonable, flexible expansion, easy maintenance. SIEMENS here using PCS7 distributed control system for small boilers to control. In order to achieve better control effect, it is necessary to analyze the interference of each controlled variable and the important factors that influence each variable. Combined with control requirements, the design of a practical control program.

Key words: boiler；Charged variable；Control System；PCS7

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景与研究意义 1

1.2研究现状 1

1.3研究内容 2

第二章 系统总体设计 4

2.1锅炉对象工艺过程 4

2.2对象特性分析 5

2.3确定控制方案 6

2.3.1 汽包液位单回路控制 6

2.3.2 过热蒸汽出口温度单回路控制 7

2.3.3 过热蒸汽出口流量单回路控制 7

2.3.4 过热蒸汽出口压力—燃料流量串级控制 8

2.3.5 燃料流量—空气流量比值控制 9

2.3.6 开车步骤顺序控制 10

第三章 控制系统硬件设计 12

3.1 硬件设计概述 12

3.2设备选型 13

3.3 I/O分配 14

3.4 I/O模块接线图 14

3.4.1 IM153-2接口模块接线图设计 14

3.4.2 AI模块接线图设计 15

3.4.3 AO模块接线图设计 16

3.4.4 DI模块接线图设计 17

3.4.5 DO模块接线图设计 18

3.4.6 控制柜设计 19

3.5 AS自动化站硬件组态 21

3.5.1 电源模块 21

3.5.2 CPU模块 21

3.5.3 通信模块 21

3.5.4 分布式I/O模块 22

3.6 OS操作员站硬件组态 23

3.7 建立网络连接 24

第四章 控制系统软件设计 25

4.1 CFC连续功能图 25

4.1.1 汽包液位单回路控制程序 25

4.1.2 蒸汽温度单回路控制程序 26

4.1.3 蒸汽流量单回路控制程序 27

4.1.4 蒸汽压力-燃料流量串级控制程序 28

4.1.5 燃料流量-空气流量比值控制程序 29

4.2 SFC顺序功能图 30

第五章 组态画面监控与调试 32

5.1 WinCC组态画面 32

5.2 控制器参数调试 34

第六章 总结 36

参考文献 37

附录1 主控制柜内部电路图 39

附录2 分控制柜内部电路图（1） 40

附录3 分控制柜内部电路图（2） 41

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