基于PLC的电站启动锅炉控制的研究

摘要

目前在我们国内,锅炉仍然是各种工业企业的动力设备中重要的组成部分,尤其是在电力企业。无论是用来发电的大型蒸汽锅炉还是电厂的启动蒸汽锅炉,它们都具有控制变量多、“虚假水位”等诸多难题,因而研究对锅炉的控制还是很有意义的。本文在研究以电站蒸汽锅炉控制为背景,分析了系统工艺过程,研究了锅筒水位控制、燃烧系统控制和蒸汽温度控制原理,设计了系统控制方案,锅筒水位控制采用复合控制方法,解决了多变量耦合问题。针对热电厂蒸汽锅炉各种因素的影响,本文提出了带有串级三冲量的双PID的控制方法并进行了SIMULINK的建模和仿真,通过仿真证明了该控制具有超调小、响应快、调节时间短和鲁棒性强等优点,尤其对于由负荷变化而引起的“虚假水位”现象,双PID控制能够较好地予以克服,并能通过调节PID参数进行及时调整,从而达到较好的控制效果。论文以越南某电厂20T/H燃油蒸汽锅炉项目为背景,在充分分析蒸汽锅炉及其控制系统现状的基础上,针对实际工艺情况,设计了一套以Rockwell 1769-L32E的PLC为核心的锅炉控制系统。通过分析锅炉的过程控制策略、控制逻辑、动态特性等内容,制定了给水系统的控制、燃烧系统的控制和蒸汽温度的控制等过程自动化方案；上位机采用iFIX4.0软件作为开发平台,开发了锅炉控制系统的监控系统,完成了各个参数的显示和控制,并通过RSLinx将PLC与上位机进行连接,从而达到数据实时传输和联锁控制的目的。最后,进行了系统设计并进行了现场调试。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题的背景和意义

1.2 锅炉控制的发展历史和现状

1.3 当前锅炉控制的几种方案

1.3.1 仪表控制

1.3.2 PLC控制

1.3.3 DCS控制

1.3.4 FCS控制

1.4 本文的主要内容

2 锅炉工艺及其特点

2.1 锅炉工艺流程概述

2.1.1 锅炉主要组成部分

2.1.2 锅炉工艺概述

2.2 锅炉系统的特点

2.2.1 工业锅炉的系统要求

2.2.2 工业锅炉特点

2.3 本章小节

3 锅炉控制

3.1 给水系统的控制

3.1.1 汽包水位位式控制系统

3.1.2 汽包水位单冲量控制系统

3.1.3 汽包水位双冲量控制系统

3.1.4 汽包水位三冲量控制系统

3.2 燃烧系统的控制

3.3 蒸汽温度的控制

3.4 本章小节

4 汽包水位PID控制设计及其仿真

4.1 PID控制原理

4.1.1 PID原理

4.1.2 PID整定

4.2 串级控制系统及其参数整定

4.2.1 串级控制系统

4.2.2 串级控制系统的参数整定

4.3 锅炉汽包水位控制系统的仿真

4.3.1 仿真软件MATLAB简介

4.3.2 汽包水位控制系统的仿真

4.4 本章小节

5 锅炉控制系统的实现

5.1 硬件系统的设计

5.2 Allen-Bradley PLC的特点和选取

5.2.1 Allen-Bradley PLC的概述

5.2.2 PLC和I/O模块的选取

5.2.3 PLC编程软件RSLogix5000

5.2.4 控制程序的编写

5.3 RSLinx通信软件

5.4 上位机

5.5 现场调试

5.6 本章小节

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 进一步的工作与展望

致谢

参考文献