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第一章绪论0
1.1项目背景及课题的研究意义0
1.3本文所做工作2
第二章变频调速在供暖锅炉控制中的应用 2
2.1变频调速基本原理2
2.2变频调速在供暖锅炉系统中的应用3
2.3变频调速节能分析4
第三章锅炉控制系统原理 5
3.1引言5
阀门专机
偏差控制方式 6
3.1.2 PID控制方式 6
3.2循环流量控制9
3.3燃烧过程控制9
第四章锅炉控制系统总体设计10
4.1系统功能分析10
4.2系统方案设计11
总体设计思路11
系统结构11
4.3系统硬件配置13
第五章锅炉控制系统的硬件设计14
5.1系统主电路的设计14
5.2系统控制电路的设计14
5.3系统主要元器件的选择15
5.3.1 PLC的选型15
通信网络配置20
变频器的选型20
传感器的选型23
其他主要元器件的选择23
第六章系统软件的设计24
6.1 S7-300系列PLC简介24吸湿剂
6.1.1 S7-300编程方式简介24
暖气炉
6.1.2 S7-300 PLC的存储区25
6.2PLC控制程序设计26
6.2.1 PLC控制流程图27
PLC控制程序28
第七章监控组态软件设计28
7.1组态软件设计特点28
7.2项目组态30
开发平台和运行环境30
项目结构30
项目任务31智能药盒
7.3界面设计32
7.4报警记录32
指纹键盘
结论33
参考文献34
附录134
附录235
外文文献翻译35
致60
第一章绪论
1.1项目背景及课题的研究意义
随着城市建设的迅速发展，我国北方地区冬季城市集中供暖成为城市现代化必然采取的步骤。而供暖面积的不断扩大，使如何科学有效地控制和管理供暖系统，提高供暖的经济效益和社会效益，成为急需解决的重要课题。在供暖系统中，锅炉房供暖所占比例很大，据对我国北方地区29个大中城市近3.5亿平方米的供暖调查，锅炉供暖占84%，热力供暖占12%，其他供暖占4%。在今后相当长的时间，集中热力供暖是发展趋势，但无法取代锅炉供暖的主流地位。锅炉是消耗能源、产生大气污染、事关生产与生活和安全的重要设备，它在国民经济整个能源消耗中占有相当大的比重。目前我国供暖锅炉以燃煤链条锅炉为主，燃用的主要是中、低质煤，而且锅炉房管理水平不高，一直沿用间断运行方式，锅炉技术含量低，锅炉的自动化控制技术落后，造成了严重的能源浪费和环境污染。据统计，我国目前拥有工业锅炉50万台，每年消耗的燃煤占全国原煤产量的三分之一，约4亿吨。锅炉每年排放烟尘约620万吨，约510万吨，此外还有大量的N02等有害气体，成为我国大气煤烟型污染的主要来源之一，尤其是燃煤排放的CO，气体所引起的温室效应，早己引起国际关注。
本系统供暖锅炉自动控制系统，主要由进口变频器、可编程控制器、压力变送器、温度变送器和泵房机组以及电气控制柜等组成。其中泵房机组包括：1#引风机为90 kw，变频启动和调速；2#鼓风机37k
w，变频启动和调速；3#、4#循环水电机为75 kw，变频启动和调速；其余电动机10台，均为直接启动，功率为5kw，工频运行。
本设计是供暖锅炉自动控制系统，设计了一套基于PLC和变频调速技术的供暖锅炉控制系统。该控制系统由可编程控制器、变频器、压力变送器、温度变送器和泵房组、工控机以及电气控制柜等构成。系统通过变频器控制电动机的启动、运行和调速。由于供暖锅炉系统中的风机、水泵负载转矩与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比，采用交流变频调速控制风机、水泵流量代替传统阀门、挡板控制流量，可以大大节省该类负载的驱动电机的耗电量,.达到节能的目的，如果普遍采用交流变频调速，平均节电率在30%左右。用变频器启动风机、水泵等电动机,
由于变频器部具有矢量转矩控制技术，保证了电机良好的启动性能，实现电机软启动，有效地限制了电机的启动电流，明显降低电机启动噪声。同时，电机的软启动避免了频繁的工频启动对风机、水泵等大电机的冲击，有效地保护设备，延长设备使用寿命。
锅炉的计算机控制使锅炉始终处于最佳工作状态，提高了锅炉的运行效率和燃煤的燃烧效果，不仅节约燃煤，也减少了烟尘和有害气体的排放，具有较好的环保效果。同时，计算机控制系统通过各种传感器检测锅炉温度、压力、流量等参数，传送至微机和仪表盘，并实现温度和压力等参数的自动控制，工人在计算机控制室就可以全面了解锅炉房各部分的运行情况，大大改善了工人的工作条件，提高了自动化程度和管理水平。
因此，采用锅炉的计算机控制和变频控制不仅可大大节约能源，促进环保而且可以提高生产自动化水平，具有显著的经济效益和社会效益。
1.2供暖锅炉控制的国外研究现状
当前，节能与环保已成为人类社会面临的两大课题。我国的锅炉目前以煤为主要燃料，耗煤量接近全国煤产量的三分之一，燃用的主要是中、低质煤，工业污染十分严重，而且锅炉设备旧，生产效率和自动化程度低，进一步加重了环境污染的程度。在欧美和日本等发达国家，石油和天然气已成为第一能源，占能源消费的60%左右，燃油和燃气锅炉的已逐步
取代燃煤锅炉，对风机和水泵等电机的变频控制已相当成熟自20世纪90年代以来，随着超大型可编程控制器的出现和模糊控制、自适应控制等智能控制算法的发展以及智能控制器的应用，锅炉控制水平大大提高，已实现优化控制国对锅炉控制的研究起步较晚，始于80年代初期。国研究锅炉控制比较成熟的企业有杜比公司、仁泰公司等，但仍然存在一些问题:
1、大多数现有的锅炉控制系统可控制的主要还是开关量设备，如风机、炉排和水泵的开关或者阀门控制。不能对它们精确连续调节，使控制手段单，控制精度低。
2、锅炉控制系统的控制方案不够合理，锅炉控制器<；计算机或可编程控制器>一旦出现故障，只能
采取系统断电处理，进行人工操作。若锅炉系统中的传感器、变送器等设备出现故障时，温度、压力等参数就无法达到设定值。
3、我国自70年代末开始，锅炉的微机控制逐渐成熟起来，但主要实现仪表显示、报表打印等功能，并未实现锅炉自动控制，下位机主要以单片机为主，控制水平有限，可靠性不够高。
1.3本文所做工作
针对目前供暖锅炉控制的现状，本文主要做了以下工作:
1、提出系统控制方案。本文针对供暖锅炉自动控制系统，设计一套基于变频调速技术的锅炉监控系统。本文提出对锅炉供暖系统中的风机和水泵等通过变频器来调节电机的转速，节省了大量的电能。本系统中丰位机采用高可靠性的工业控制计算机，对锅炉控制系统统一调度和监控
管理，下位机采用西门子公司S7-300可编程控制器，实现锅炉燃烧系统和管网系统的自动控制，控制水平和硬件可靠性大大提高。键技术，本系统的主要设计任务是锅炉系统的变频改造，因此本文详述变频调速技术在
锅炉控制中的应用变频调速技术是关，并分析变频调速应用在锅炉供暖
系统带来的节能效果。
2、本系统的主要设计任务是锅炉系统的变频改造，变频调速技术是关键技术，因此本文详述变频调速技术在锅炉控制中的应用，并分析变频调速应用在锅炉供暖系统带来的节能效果。
3、阐述供暖锅炉控制的控制原理，提出供暖锅炉系统的控制模型。简要介绍PID控制算法，并运用PID控制方式进行系统的补水控制、循环流量控制、燃烧过程控制以及炉膛负压控制。
4、锅炉控制系统的总体设计。本文讨论了锅炉控制系统的设计日标、功能分析和控制方案。并详细介绍了整个系统的硬件结构和通讯配置口。
5、下位机控制系统的设计。本文首先根据系统控制要求确定PLC的选型以及模块的选择；讨论PLC与上位机之间、PLC与变频器之间的通讯配置，制定通信协议；设计PLC控制程序，给出主程序、基础功能块和各子程序的设计流程图和部分梯形图程序。
6、上位机监控组态软件设计。上位机监控系统完成对整个系统的监控管理，本文选用三维力控PCAuto3.6设计，根据用户提出的要求完成了操作界面及控制程序、实现超温超压报警联动、历史数据查询等功能。
第二章变频调速在供暖锅炉控制中的应用
转播车2.1变频调速基本原理
目前，随着大规模集成电路和微电子技术的发展，变频调速技术己经
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