1、青岛理工大学毕业论文 摘 要 本 文 通过 对 循 环 流 化 床的 启 动 过 程 分 析， 为实现 用 可 编程 控 制 器（ PLC）完成对此过程的自动控制，以安全启动和减轻人工负担为双目标，利用梯形图编写了 PLC 的控制程序。以 240t/h 锅炉为例，选取合适的模拟量输入模块，以 达到 基于对锅炉点火温度及炉膛温度实时监测下 的安全启动过程 。 常规控制系统采用继电器控制，元器件较多，控制线路复杂，抗干扰能力差，增加了故障点，维护和维修不方便。而 利用 PLC 程序对锅炉启动进行控制，不仅有效简化控制线路，提高系统的抗干扰能力。方便现场的维护和维修，又可以简化操作，并且可以充分保证
2、 点火成功率。 关键词：循环流化床锅炉， 可编程控制器 ，控制程序 ABSTRACT By the start of the circulating fluidized bed process analys is, to achieve the use of programmable logic controller (P LC ) automatic control of the completion of this process in a safe start- up and reduce the manual burden for the two- goal,the use of th
3、e preparation of the P LC ladder diagram control procedures. To 240t / h boiler as an example, select the appropriate analog input module, in order to achieve based on the boiler furnace ignit ion temperature and the temperature under the real- time monitoring of the safety of the startup process. C
4、onventional control system to control the use of relays, components are more complex control circuit, poor anti - interference ability, an increase of the point of failure, mainte nance and repair is not convenient. P rocedures for the use of P LC control of the boiler to start, not only simp lifies
5、 the control circuit to improve the system of anti - interference 青岛理工大学毕业论文 2 ability. To facilitate maintenance and repair of the scene, but also can simplify the operation, and can fully guarantee the success rate of ignition. KEY WORDS： CFB,programmable logic controller, control procedures 青岛理工大
6、学毕业论文 3 目 录 摘 要 . 1 ABSTRACT . 1 目 录 前 言 . 3 前 言 . 5 第一章 绪论 . 6 1.2 国内外发展现状 . 6 1.3 论文的主要工作 . 7 第二章 PLC 的特性分析 . 8 2.1 PLC 应用背景 . 8 2.2 PLC 控制系统设计简述 6 . 10 2.2.1 分析控制对象及确定控制内容 . 10 2.2.2 PLC 机型选择 . 11 2.2.3 硬件设计 . 11 2.2.4 软件设计 . 11 2.2.5 系统统调 . 12 2.3 PLC 控制系统的可靠性分析 . 13 2.3.1 影响现场输入给 PLC 信号出错的原因分析
7、. 13 2.3.2 影响执行机构出错的原因分析 . 13 第三章 锅炉启动过程分析 . 15 3.1 锅炉启动前的准备 . 16 3.1.1锅炉本体的准备工作 . 16 3.1.2汽包内部 装置安装施工质量检查 . 17 3.1.3锅炉上水过程分析 . 18 3.2 锅炉的点火启动流程 . 18 3.3 启动流程图 . 21 第四章 锅炉停炉过程分析 . 23 4.1 锅炉停运流程 . 23 4.1.1 停炉操作流程 . 23 4.2 停炉流程图 . 25 第五章锅炉启停控制系统硬件设计 . 26 5.1 设备选型 . 26 5.1.1 PLC 本体 . 27 5.1.2 模拟量输入模块 .
8、 30 5.1.3 电压、电流信号智能变送器 . 33 5.2 控制系统组建 . 34 5.2.1 锅炉启动过程接线布置 . 34 5.2.2 锅炉停炉过程接线布置 . 36 第六章 程序设计 . 39 6.1 锅炉启动过程的程序设计 . 39 6.1.1 梯形图语言编程设计 . 39 6.1.2 命令语言编程 . 43 6.2 锅炉停炉过程的程序表达 . 45 青岛理工大学毕业论文 4 6.2.1 梯形图语言编程 . 45 6.2.2 命令语言编程 . 48 第七 章 结论 . 50 参考 文 献 . 51 致谢 . 51 青岛理工大学毕业论文 5 前 言 随着中国电力建设规模的不断扩大，电
9、 力结构也在不断调整。从 1956 年 4 月国产的第一台 6MW 火电机组投产发电以来，国产发电设备不断加入电力工业行列，发电设备品种不断增加，发电机组容量不断扩大。现在 300MW 及 以上机 组已经 成为运 行中 的主力 机组， 单机容 量为 600MW 和 800MW 的发电机组已经相继并网发电。大容量机组结构更加复杂，控制要求更高，所以机组的安全、经济运行显得尤为重要。启动和停炉过程是一个不稳定的变化过程。锅炉的工况变化很复杂，存在着各种矛盾，如：各部分的工作压力和温度随时在变化，启动时间的长短与启动费用的问题，启 动时冷炉的燃烧稳定性，受热面内部的工质流动可靠性，热量回收等，归纳起
10、来，即是启动过程中的安全性和经济性两大问题。 电站锅炉在启停、变负荷运行过程中，汽包受到交变应力作用，产生疲劳损伤。随着火电机组参与调峰次数增多，为了节省燃料多发电，电厂运行也提出了在安全的前提下加快启停速度的要求。高的启停速度必然导致部件的热应力提高和应力波动频繁，使汽包疲劳寿命损耗加剧，给电力生产造成安全隐患。因此，为了适应机组快速启停的要求， 利用智能化和自动化的集控操作平台，借用 PLC 庞大的数据采集和处理输出数据能力对锅炉起停进行 自动 控制， 对于提高火电机组的安全性、经济性，具有极为重要的意义。 青岛理工大学毕业论文 6 第一章 绪论 1.2 国内外发展现状 全世界火力发电量约
11、占总发电量的 70%，中国的也占 70%左右。因此，电站锅炉无论从它的作用还是从能源消耗来看，对国民经济发展都有重大的影响，电站锅炉的设计注重可靠性、机动性和燃料适应性等要求 1 。 我国 80 年代初从美国燃烧（ CE）公司引进了亚临界压力 300MW、 600MW 级控制循环锅炉技术，并开发了亚临界压力配 300MW 机组的自然循环锅炉。现今 300MW 和 600MW 亚临界压力锅炉在 电站中已起到主力机组的作用。90 年代 初进口 了从瑞士 Sulzer 公司 和美国 CE 公司联合 设计的 超临界压力配 600MW 机组的直流锅炉，形成了从亚临界到超临界的锅炉技术发展趋势。为提高锅炉
12、运行的可靠性能以及尽可能降低成本，减少对设备的损害，这就要求燃煤电厂采用先进的优化控制和管理软件。目前，国内多数 300MW 以上的燃煤机组均配置了 DCS 包括一些管理软件功能（机组性能计算等），但仅限于给出计算结果，不具有偏差分析和指导运行功能。国内火电厂优化软件的开发和应用还处于初级阶段，大多数都处于开发研究和 试验阶段，真正成熟的能应用于市场的很少。火电厂实时优化控制软件国内已有一些应用，但没有形成真正产品，实际优化效果还需进一步考察和验证。已有的优化软件由于缺少相应的实时设备维护、分析及决策软件支持，所以实际应用中与国外同类软件相比仍有一定差距 2。 近年来。随着我国电力事业的不断发
13、展，电力系统的自动化程度在不断提高。然而，我国早期的中小机组火电厂的锅炉点火一般为人工操作方式，人工操作点火时一由于控制设备较多，操作比较复杂，给操作人员之间及各部门之间的相互协调带来了麻烦，容易造成误操作，不能充分保证锅炉点火的 成功率。而且控制系统采用常规继电器控制，元器件较多，控制线路复杂，抗干扰能力差，增加了故障点，维护和维修不方便。 目前，随着 PLC控制技术的不断发展和改进，用 PLC构成的各种控制系统，在各种技术领域得到广泛的应用。可编程序控制器是微机技术和继电青岛理工大学毕业论文 7 器常规控制概念相结合的产物它照顾到现场操作和维修人员的技能和习惯，以计算机软件技术构成了人们惯
14、用的继电器模型，形成了一套独特的以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，因此它具有继电器电路的直观性，方便易懂，编程和调试都很方便。另外它的最大特点是实时性 和可靠性非常强。具有很强的抗干扰能力。它不仅可以处理开关量，而且可以处理模拟量，并且其与上位机的通讯功能也日趋完善。 利用可编程序控制器构成锅炉点火控制系统，既可以简化控制线路，提高系统的抗干扰能力，方便现场的维护和维修，又可以简化操作，并且可以充分保证点火的成功率 3。 1.3 论文的主要工作 本文 通过对电站锅炉的起停分析，采用经过优化的起停参数， 由 可编程序控制器 对锅炉的起停进行精确控制， 以降低疲劳寿命损耗和缩短
15、启动时间为双目标，以达到安全、高效、经济操作。 在 PLC控制器的选择上选用 信捷公司的 XC系列 可编程序控制器 作为控制系统的主机。该控制器体积小，可靠性强，抗干扰能力好，其结构为模块型结构，可根据控制系统的不同要求进行相应的模块调整操作简便可扩展性好。其编程方式为梯形图编程简单明了易于掌握。 该控制系统的主要控制对象有：油枪， 风机，回油阀，给煤机，风量调节阀 等。由可编程序控制器的输出模块输出的信号，经中间继电器隔离后，送往相应的控制设备。由各控制设备返回的行程信号及火焰检测信号，经中间继电器隔离后，进入可编程序控制器的输入模块。其他的各种操作信号直接接入输入模块。系统中采用中间继电器
16、 对输入输出信号进行隔离，以提高系统抗干扰能力。 青岛理工大学毕业论文 8 第二章 PLC 的特性分析 2.1 PLC 应用背景 PLC 英文全称 Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是 :一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算 ,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 /输出控制各种类型的机械或生产过程 .PLC 是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有 很重要的应用，可以说有半导体的地方就有 PLC4
17、。 青岛理工大学毕业论文 9 图 2.1 PLC 基本单元及扩展模块 1. 输入端子，电源接入端子 13. 输入动作指示灯 输入标签 2. 输入标签 3. 扩展 BD 板安装位置 14. 动作指示灯 4. 通讯口 2 PWR:电源指示灯 5. 通讯口 1 RUN:运行指示灯 6. 通讯口盖板 ERR:出错指示灯 7. 输出标签 15. 扩展模块连接电缆 8. 输出端子、 24 V 输出端子 16. 输出端子 9. 输入动作指示灯 17. 动作指示灯 10. 扩展模块接入口 PWR:电源指示灯 11. 安装孔 2 个 18.扩展模块接入口 12. 端子台安装 /拆卸螺孔 19.输入端子，电源输入
18、端子 PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 P LC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计 5 。 可编程控制器由于抗干扰能力强，可靠性高，编程简单，性能价格比高，在工业控制领域得到越来越广泛应用。青岛理工大学毕业论文 10 2.2 PLC 控制系统设计简述 6 图 2.2 PLC 控制系统设计流程 2.2.1 分析控制对象及确定控制内容 （ 1）深入了解和详细分析被控对象（生产设备或生产过程）的工作原理及工艺流程，画出工作流程图。 （ 2）列出该控制系统应具备的全部功能和控制范围。 （ 3）拟定控制方案使之能最大限度地满足控制要求，并保证系统简分析控制对象 确定控制内容 选择 PLC 机型 硬件设计（控制盘、外围）电路及布线 软件设计（编制控制程序）及模拟仿真 系统总装统调 符合设计要求 投入运行 调整软件 调整软件 是 否 否
