基于plc的锅炉燃烧控制系统设计正文--毕设论文.doc

锅炉燃烧控制系统设计XX大学本科毕业设计（论文）基于PLC的锅炉燃烧控制系统设计1绪论1.1锅炉燃烧控制项目的背景改革开放以来，我国经济社会快速发展，生产力水平不断提高，在生产中，锅炉起着十分重要的作用，尤其是在火力发电中发挥重要作用的工业锅炉，是提供能源动力的主要设备之一。锅炉产生的蒸汽可以作为蒸馏，干燥，反应，加热等各过程的热源，另外也可以作为动力源驱动动力设备。工业过程中对于锅炉燃烧控制系统的要求是非常高的，要求锅炉燃烧控制系统必须满足控制精度高，响应速度快[1]。作为一个非常复杂的设备，锅炉同时具有了数十个包括了扰动、测量、控制在内的参数，参数之间有着复杂的关系，并且相互关联[2]。而锅炉燃烧过程中的效率问题、安全问题一直是大众关注的重要方面。1.2锅炉燃烧控制的发展历史对于锅炉燃烧的控制，已经经历了四个阶段[3~5](1）手动控制阶段因为20世纪60年代以前，电力电子技术和自动化技术还没有得到完全发展，技术尚不成熟，因此，这个时期工业人员的自动化意识不强，锅炉燃烧的控制方式一般多采用纯手动的方法。这种控制方法，要求进行控制的操作工人依靠他们的经验决定送风量，引风量，给煤量的多少，然后利用手动的操作工具等操控锅炉，该方法控制的程度完全取决于操作工人的经验。因此，要求操作工人必须具有非常丰富的经验，这样无疑大大提高了操作工人的劳动强度，由十人的主观意识，所以事故率非常大，同时，也不能保证锅炉高效稳定的运行。（2）仪器继电器控制阶段随着科技的不断进步，自动化技术以及电力电子技术快速提高，国内外以继电器为基础的自动化仪表工业锅炉控制系统也得到发展，并且广泛应用于实际生产过程。在上个世纪60年代前期，我国锅炉的控制系统开始得到迅速发展;到了60年代的中后期，我国引进了国外全自动的燃油锅炉的控制系统；到了上个世纪的70年代末，我国逐渐自主研发了一些工业锅炉的自动化仪器，同时，在工业锅炉的控制系统方面也在逐步推广应用自动化技术。在仪表继电器控制阶段，锅炉的热效率得到了提高，并且大幅度的降低了锅炉的事故率。但是，利用仪表继电器，需要依靠硬件实现控制功能，这样可靠性比较低，同时精度比较低仅仅能够完成比较简单的控制，不能实现先进控制技术和算法，控制的效果依然达不到要求。（3）计算机控制阶段电子技术的迅猛发展，成本低、可靠性强、集成度高的微机、工控机和PLC系统等被广泛应用于工业的生产过程，同时，也为锅炉燃烧控制系统的发展提供了一个新的途径。自本世纪80年代末，中国已经陆续出现了各式各样、种类繁多的锅炉微机控制系统，该系统大大提高了工业锅炉运行效率。计算机控制时期，依靠计算机技术可开发自动化程度高的工业锅炉系统，该系统相比仪表继电器控制系统，性能得到了非常大的提高，但是受环境和外界干扰的影响较大，因此，还不是特别的完善。（4）智能控制阶段现代控制理论的发展及其在各个行业领域的广泛应用，同时，诸如IPC，PAC，智能变频器，现场显示设备，各种数据采集卡板等控制领域硬件的迅猛发展，使得锅炉控制系统发展到了智能控制时期。智能控制系统主要包括了自学习控制系统，模糊控制系统，基于人工神经网络控制系统，防人智能控制系统等控制系统，以及同传统的控制形式相结合的控制方案，譬如以神经网络参数自整定为基础的PID控制系统以及模糊PID控制系统等。在智能控制时期，传统控制系统和控制算法不能解决的问题，得到了有效解决，对工业生产的过程控制提出了一个新的方向，同时具有非常好的效果，但是，智能控制的算法比较复杂，并且要求速度非常高的主控制器。目前，我国工业锅炉，特别是电力行业的锅炉，多数处于微机控制阶段，同时增加了改进的智能控制算法，根据控制系统中微机的作用不同，可以分为以下几个控制形式[6~9]：（1）数据的采集，检测和指导通过微机进行操作，在这种形式下，控制器仅仅对系统进行了数据采集，尽管在内部仍然运行着一定的控制算法，但是输出并没有控制元件起作用，只是对操作人员的操作起着指导的作用。目前，这种控制系统在我国锅炉控制领域内已经非常少见，一般用在流量小于10t/h的非工业的小型锅炉上；(2）微机不但进行数据的采集，同时担负着控制的作用。这种形式里，控制器一方面实现了数据的采集，同时输出直接可以作用在系统的电磁阀，继电器，变频器等控制元器件上，这种形式的控制实际上是一种闭环控制，即常规意义上的自动化。此形式虽然实现了控制的自动化，但是缺乏监测，无法进行控制效果反馈。因此，在此状况下，会出现操作人员因不了解自动控制的效果，不能根据控制的效果进行适当的手动控制或者一些紧急停炉的操作，而造成事故或危害的发生。故这种形式的控制应用的范围也是有限的，当前也就部分中小型锅炉采用;（3）微机同时起着监控、数据采集和控制二重作用，形式大多采用分布