锅炉液位控制调节系统

过程控制仪表及控制课程设计

锅

炉

液

位

控

制

调

节

系

统

. 目录

1：引言 (1)

2：液位控制系统的硬件电路设计 (1)

3：液位传感器的设计 (5)

4：键盘/显示接口设计 (7)

5：声光报警电路 (9)

6：声光报警电路 (10)

7：数字控制 (10)

8：系统软件流程 (13)

9：参考文献 (14)

1 引言

本设计是采用8051单片机为核心芯片,及其相关硬件来实现的锅炉液位控制系统,CPU 循环检测传感器输出状态,并用3位七段LED 显示示液位高度,检测液位等数据,实施报警安全提示,当锅炉液位低于用户设定的值时,系统自动打开泵上水,当水位到达设定值时,系统自动关闭水泵。

系统原理框图如下：

图1 系统原理框图

2 液位控制系统的硬件电路设计

2.1 8051单片机引脚功能及复位，时钟电路

计算机芯片MCS-51是一个电脑晶片,英特尔公司生产系列。它是在MCS-48系列的基础上发展的高性能的8位单片机。所出的系列产品有8051、8031、8751。其代表就是8051。其他系列的单片机都以它为核心,所以本设计采用的核心芯片是8051单片机。整个系统电控部分以ATMEL 公司的8051为核心芯片，控制信号采集、处理、输出三个过程。

系统的原理是采用液位式传感器测量锅炉液位值,通过单片机的转换与分析在LED 上显示及输出控制;根据当前的液位值和用户设定的水位决定是否进行开关水泵,以及是否到达危险高、低水位,需要关闭阀门。

下图2是8051的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O 口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：

液位

单片机 D/A 广义被控对象

伺服电机阀门

水位检测变送

A/D 给定值 -—

图2单片机引脚及时钟复位电路

Pin40:正电源脚，正常工作或对片内EPROM抄写程序时，接+5V电源。

Pin19:时钟XTAL1脚，片内振荡电路的输入端。

Pin18:时钟XTAL2脚，片内振荡电路的输出端。

8051的时钟有两种方式，一种是片内时钟振荡方式，但需在18和19脚外

接石英晶体(2-12MHz)和振荡电容,振荡电容的值一般取10p-30p。另外一种是外

部时钟方式，即将XTAL1接地，外部时钟信号从XTAL2脚输入。本设计采用外部

时钟电路，外接晶振和电容组成振荡器。

输入输出(I/O)引脚：Pin39-Pin32为P0.0-P0.7输入输出脚，Pin1-Pin1

为P1.0-P1.7输入输出脚,Pin21-Pin28为P2.0-P2.7输入输出脚，Pin10-Pin17

为P3.0-P3.7输入输出脚。

在对单片机设计中，P0口作为程序存储器扩展口，且是扩展并行输入/输出

接口的接口，另外也作为模数转换的数据传输口,P2口为程序存储器扩展口的高

八位地址总线口，P1口为输入/输出口。

Pin9:RESET/V

复位信号复用脚，当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET pd

引脚上出现24个时钟周期以上的高平，系统即初始复位。初始化后，程序计器

PC指向0000H， P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指钟写入07H，其它专用寄存

器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程

序。然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态。RESET/V

还

掉电期间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数是一复用脚，V

据不丢失, 此设计采用自动复位电路。

Pin30:ALE/当访问外部程序器时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址

的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。

如果单片机是EPROM，在编程其间,prog将用于输入编程脉冲。

Pin29:

当访问外部程序存储器时,此脚输出负脉冲选通信号，PC的16位

地址数据将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU读入并执行。

2.2 接口电路和I/O通道的扩充

本设计中I/O扩展使用8255A芯片，可以扩展3个8位I/O口，即PA,PB,PC。8255共有40个引脚，其中D0-D7是三态数据线，与单片机数据总线连接，用来传送数据信息；A1-A0为内部地址线，用来选择8255内部端口。8255有三种基本工作方式，方式0为基本输入输出，方式1为选通输入输出，方式2为双向传送，其中A口可工作于方式0、1、2，而B口只能工作在方式0和1，三种工作方式可以通过改变8255的工作方式控制字来实现。

图3 8051单片机I/O扩展

2.3 A/D转换器的设计

ADC0809是带有8为A/D转换器、8路多路开关以及与微型计算机兼容的控制

逻辑的CMOS组件，其转换方法是逐次逼近型。采用双列直插式封装，共有28条引脚。其内部有一个8位“三态输出锁存器”可以锁存A/D转换后的数字量，故它本身既可看作一种输入设备，也可以认为是并行I/O接口芯片。

2.3.1 ADC0809技术指标

(1)单一电源,+5V供电,模拟量输入范围为0-5V

(2)分辨率为8位

(3)最大不可调误差:ADC0808<±1/2LSB,ADC0809<±1LSB

(4)功耗为15mW

(5)转换速度取决于芯片的时钟频率。

图4 ADC0809与CPU的接线图

2.4 D/A转换器的设计

模拟量输出通道的任务是把计算机输出的数字量信号转换成模拟电压或电

流信号，以便去驱动相应的执行机构，达到控制目的。这个任务主要是有D/A 转换器来完成的。D/A 转换器就是一种把数字信号转换成模拟电信号的器件，是模拟量输出通道必不可少的器件。D/A 转换器与计算机的连接方式有3种，直接连接，采用可编程并行接口和采用锁存器连接。在本设计中，采用的是直接连接。由于系统中只有一路D/A 转换，可采用单缓冲方式接口电路，用P2.6做片选信号。

图5 8051与DAC0832接口电路

3 液位传感器的设计

我设计的液位传感器主要是由高亮二极管和光敏三极管所组成的设备。水位检测是通过四对高亮二极管和光敏三极管分别安装在四个不同的位置，由上至下四个输出端口分别接单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口，实时对锅炉里的水位进行检测。当水位到达某一光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出

高电平；当水位低于此光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出低电平。

由上至下的第一个位置为水位上限报警线，即当水位高于此位置时，开水房控制系统就会自动报警，提醒工作人员注意，加水电磁阀有可能出故障；第二个位置是自动停止加水线，即当水位高于此位置时，控制系统会自动关闭加水电磁阀，停止加水；第三个位置是自动加水线，即当水位低于此位置时，控制系统会自动

345

Title

N u mb er

Size

B D ate:

20-D ec-2011File:

G :\课程设计\PR O TEL\M

V c c

20Io u t1

lsb D I0

Io u t212D I16D I25R fb 9D I34D I416V ref 8D I515D I614msb D I713ILE

W R 218C S 1

W R 12X fer 17D AC 0832

EA /VP P 31X TA L119X TA L218R ST/V PD 9R D/P3.717W R /P3.616

INT 0/P3.212INT 1/P3.313T0/P 3.414T1/P 3.515P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.7

PS EN

A LE/PR O G

30TX D /P 3.111R XD /P3.0108051

8051

-5V

+5V

V o u t

接通加水电磁阀，开水加水；第四个位置是水位下限报警线，即当水位低于此位置时，开水房控制系统就会自动报警，提醒工作人员注意，加水电磁阀可能出故障。

我设计的液位传感器的主要组成光敏三级管就是属于模拟式光电传感器。通过吸收高亮二极管的光来测量液位的高度,在转化成光电流传到模拟传感器ADC0809中。光电传感器中的工作原理都基于不同形式的光电效应,

我们知道，PN 结加反向电压时，反向电流的大小取决于P 区和N 区中少数载流子的浓度，无光照时P 区中少数载流子(电子)和N 区中的少数载流子(空穴)都很少，因此反向电流很小。但是当光照PN 结时，只要光子能量h 大于材料的禁带宽度，就会在PN 结及其附近产生光生电子.空穴对，从而使P 区和N 区少数载流子浓度大大增加，它们在外加反向电压和PN 结内电场作用下定向运动，分别在两个方向上渡越PN 结，使反向电流明显增大。如果入射光的照度变化，光生电子.空穴对的浓度将相应变动，通过外电路的光电流强度也会随之变动，光敏二极管就把光信号转换成了电信号。而光敏三极管有两个PN 结，因而可以获得电流增益，它比光敏二极管具有更高的灵敏度。其结构如图6所示。

图6 光敏三极管的结构示意图图7 基本电路

当光敏三极管按图

7所示的电路连接时，

它的集电结反向偏置，发射结正向偏置。无光照时仅有很小的穿透电流流过，当光线通过透明窗口照射集电结时，和光敏二极管的情况相似，将使流过集电结的反向电流增大，这就造成基区中正电荷的空穴的积累，发射区中的多数载流子(电子)将大量注人基区，由于基区很薄，只有一小部分从发射区注入的电子与基区的空穴复合，而大部分电子将穿过基区流向与电源正极相接的集电极，形成集电极电流IC 。这个过程与普通三极管的电流放大作用相似，它使集电极电流IC 是原始光电流的(l+β)倍。这样集电极电流IC 将随入射光照度的改变而更加明显地变化。光电传感器通常由光源、

I Φ

电路

E U 0c

e I c

R L

N N P a)结构示意图b

)基本电路A

I Φ

基本电路b)

E U 0

I c R L N N

P a)结构示意

图b

)基本电路

光学通路和光电元件三部分组成,如下图8光电传感器框图:

x 1

x 2

x 3

Φ1

Φ2

光源

光学通路

光电元件

a)被测

是有

图8 光电传感器框图

光电传感器通常由光源、光学通路和光电元件三部分组成，如图3-3所示。图中，Ф1是光源发出的光信号，Ф2是光电器件接受的光信号，被测量可以是x1或者x2，它们能够分别造成光源本身或光学通路的变化，从而影响传感器输出的电信号I 。

光电传感器的敏感范围远远超过了电感、电容、磁力、超声波传感器的敏感范围。此外，光电传感器的体积很小，而敏感范围很宽，加上机壳有很多样式，几乎可以到处使用。最后，随着技术的不断发展，光电传感器在价钱方面可以同用其他技术制造的传感器竞争。

4 键盘/显示接口设计

4.1 键盘选择

本系统采用非编码行列式键盘，即用I/O 口线组成行列式结构，按键设置在行列的交点上。在按键数较多时，可节省I/O 口线。

该键盘采用的工作方式为编程扫描工作方式，它是利用CPU 在完成其他工作的空余，调用键盘扫描子程序，来响应键输入要求。在执行键功能程序时，CPU 不再响应键输入要求。编程扫描工作方式只有在CPU 空闲时才调用键盘扫描子程序。键盘采用的扫描法扫描方式，扫描法是在判定有键按下后逐行（或列）置低电平，同时读入行（或列）状态，如果行（或列）状态出现非全1状态，这时0状态的行、列交点的键就是所按下的键。

123

D 034D 133D 232D 331D 430D 529D 628D 727PA 04PA 13PA 22PA 31PA 440PA 539PA 638PA 737PB 018PB 119PB 220PB 321PB 422PB 523PB 624PB 725PC 014PC 115PC 216PC 317PC 413PC 512PC 611PC 7

R D 5A 09A 1

8R ESE T 35C S

W R 368255A

U ?

8255

+5V

图9键盘接口电路

4.2 LED 显示器

LED 显示块是由发光二极管显示字段的显示器件，常使用七段LED 。这种显示块有共阴极与共阳极两种接法。N 位LED 显示器有N 根位选线和8×N 根段选线。根据显示方式不同，位选线与段选线的连接方法不同。段选线控制字符选择，位选线控制显示器的亮暗。LED 显示方式有静态显示方式（因其占用 I/O 资源较多，故在位数较多时不采用）和动态显示方式，如八位LED 动态显示电路只需要两个8位I/O 口。其中一个控制段选码，另一个控制位选码。由于所有位的段选码皆由一个I/O 控制，因此，在每个瞬间，八位LED 只可能显示相同的字符，必须采用扫描显示方式。即在每一瞬间只使某一位显示相应字符。在此瞬间，段选控制I/O 口输出相应字符段选码，位选控制I/O 口在该显示位送入选通电平以保证该位显示相应字符。如此轮流，使每位显示该位应显示字符，并保持延时一段时间，以造成视觉暂留效果。段选、位选码每送一次后延时1～5ms 。

图10 LED数码管显示接口电路

5 声光报警电路

如图11声光报警电路所示：当流量高于上限流量、低于下限流量或者在误输入时，单片机P1.1口给warn一个低电平信号来导通三极管8550以驱动蜂鸣器

和LED灯，进行系统声光报警。当温度恢复到设置范围内后，声光报警自动撤销。

图11声光报警电路

6 电源

本设计中,各芯片以及外围电路均采用的是+5V 直流电源供电，由下图12所示电路实现。200V 交流电源经过变压器降压到较低的9V 交流电，再经过二极管桥式整流电路变换为脉动直流电压，经平缓电容滤波变为平滑直流，最后经集成稳压块7805获得稳定输出电压。

图12 直流供电电源

7 数字控制

对于大多数工业对象，都具有较大的滞后，使控制系统的性能下降，稳定性降低，过渡过程特性变坏，容易引起超调和持续的振荡。对于时候时间比较长的系统个，人们更为感兴趣的是要求系统没有超调量或是很少超调量，而调节时间则允许在较多的采样周期内结束，因此，稳定性，不产生超调是主要设计指标。大林算法正是针对这种系统的一种算法，大林算法的设计目标是设计一个合适的数字控制器，使整个闭环系统所期望的传递函数相当于一个带有纯滞后的一阶惯性环节，从而是系统不产生超调，同时保证系统的稳定性。大林算法要求在选择闭环脉冲传递函数时，采用相当于连续一阶惯性环节的脉冲传递函数来代替最少拍多项式。

7.1建模

广义被控对象的传递函数为10()(1)s

d e W s s s -=+。采样周期T=0.5s 。由传递函数知，

2/111====T N K T τ，，。连同零阶保持器在内的系统广义被控对象的函数：

()()()

()

1-1s 15.0d +=

-=--s s e W s e s G s

由此可以求出广义对象的脉冲传递函数：

V in

1G N D

+5V

D 1-D4

100u F 100u F

A C220V

A C9V

7805R L

V i

V o C 1

C 2

()131

6065.013935.011z 1

--------=--=z

z z e e

G T T T T N 按照大林算法就是设计一个数字控制器，使整个闭环系统的脉冲传递函数相当于一个带有纯滞后的一节惯性环节，设T0=0.1s 可得:

()()()

()(

)

21121

1T T -T -T

19933.090933.0116065.01524.211z e -1e 1z z 000----------++--=????

??--???? ??-=z z z z z G z e D N T T

N 由上式，D （z ）有3个极点1231,0.49670.864,0.49670.864z z j z j

==-+=--，

z=1处的的极点不会引起振铃现象，所以引起振铃现象的极点为：

T 23||||1e

0.99661

z z -==-==

令z=1，代

入上式即可消除振铃现象，此时110.8451(10.6065)

()1z D z z ---=

7.2 控制系统结构图

图13 控制系统结构图

7.3 Simulink 仿真

根据3.1大林算法的设计步骤，设计出的数字控制器D （z ）,将设计的数字控制器运用到下图14。

D(z)

零阶保持器被控对象

)(z φ

c(t)

c(s) G(z) _

图14 大林算法控制系统simulink框图

设置采样周期为0.5s，延迟时间为0.1s，仿真得到下图，可以看到，8s以后，经过数字控制器D(z)的调整，系统已趋于稳定，并且没有超调。

图15 仿真结果曲线

8 系统软件流程

图16 系统软件流程图

开始

计算误差值

)k (e 大林算法控制

液位数据采集及转换

求出控制量送D/A 转换器

液位值送LED 显示

控制量输出至执行机构系统自检

读取键盘输入

系统正常？

系统自调整

系统初始化

9 参考文献

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锅炉汽包水位控制系统设计-毕业论文

摘要汽包水位是影响锅炉安全运行的一个重要参数，汽包水位过高或者过低的后果都非常严重，因此对汽包水位必须进行严格控制。PLC技术的快速发展使得PLC 广泛应用于过程控制领域并极提高了控制系统性能，PLC已经成为当今自动控制领域不可缺少的重要设备。本文从分析影响汽包水位的各种因素出发，重点分析了锅炉汽包水位的“假水位现象”，提出了锅炉汽包水位控制系统的三冲量控制方案。按照工程整定的方法进行了PID参数整定，并进行了仿真研究。根据控制要求和所设计的控制方案进行硬件选型以及系统的硬件设计，利用PLC编程实现控制算法进行系统的软件设计，最终完成PLC在锅炉汽包水位控制系统中应用。关键词：汽包水位、三冲量控制、PLC、PID控制

ABSTRACT The steam drum water level is a very important parameter for the boiler safe operation, both high and low steam drum water level may lead to extremely serious consequence; therefore it must be strictly to be controlled. With the rapid development of PLC technology, it can widely be applied to the process control domain and enhances the performance of control system enormously. PLC has already become the essential important equipment in automatic control domain. Based on the analysis of all kinds of factors which influence steam drum water level, “unreal water level phenomenon”is analyzed specially, and three impulses control plan for steam drum water level control system is proposed. PID parameters are regulated by engineering regulation method, and simulation study is done. According to the needs of control, the selection of control requirements hardware and system hardware design as well as system software design are carried out. Finally the application of PLC in boiler steam drum water control system is completed. Key words:Steam drum water level、Three impulses control、PLC、PID control

锅炉控制系统的组态设计

；济南铁道职业技术学院电气工程系毕业设计指导书课题名称：锅炉控制系统的组态设计《专业电气自动化班级电气0831 姓名 cmy ~ 设计日期至指导教师 ly ? 2010、11

济南铁道职业技术学院电气工程系毕业设计指导书 2010、11 一、设计课题: ！锅炉控制系统的组态设计锅炉设备是工业生产中典型的控制对象，而组态控制技术是当今自动化系统应用广泛的技术之一。本课题采用组态王组态软件设计上位机监控画面，实时监控液位参数，并采用实时趋势曲线显示液位的实时变化。由此组成一个简单的液位控制系统。二、设计目的：通过本课题的设计，培养学生利用组态软件、PLC设计控制系统的能力，理解、掌握工业中最常用的PID控制算法，有利于进一步加深《自动控制原理》、《组态软件》和《过程控制》等课程的理解，为今后工作打好基础。三、设计内容：掌握锅炉生产工艺，实现锅炉自动控制的手段，利用“组态王”软件做出上位机监控程序，具体有主监控画面、实时曲线、历史曲线；掌握PID参数调整方法。 — 四、设计要求及方法步骤： 1．设计要求：（1）监控系统要有主监控画面和各分系统的控制画面，包括实时曲线、历史曲线和报表等。（2）各控制画面要有手/自动切换。

（3）掌握PID控制算法。 2．运用的相关知识（1）组态控制技术。（2）过程控制技术。 ~ 3．设计步骤：（1）熟悉、掌握锅炉的生产工艺。（2）设计各分系统的控制方案。（3）构思系统主监控画面和分画面，包括实时曲线、历史曲线和报表等。（4）编写设计论文。五、设计时间的安排：熟悉题目、准备资料 1周 @ 锅炉控制系统的工艺了解 1周监控画面的设计 2周控制算法的编制和系统调试 3周论文的编写 2周准备毕业设计答辩 1周六、成绩的考核在规定时间内，学生完成全部的设计工作，包括相关资料的整理，然后提交给指导教师，指导教师审阅学生设计的全部资料并初步通过后，学生方可进入毕业答辩环节，若不符合设计要求，指导教师有权要求学生重做。 … 答辩时，设计者首先对自己的设计进行10分钟左右的讲解，然后进行答辩，时间一般为30分钟。成绩根据学生平时的理论基础、设计水平、论文质量和答辩的情况综合考虑而定。成绩按优秀、良好、中、及格、不及格五个等级进行评定。

锅炉水位的自动控制

锅炉水位的自动控制摘要:本文介绍了锅炉汽包水位的动态特性,单冲量、双冲量、三冲量控制方案的特点及工程中需注意的问题,着重介绍了汽包三冲量控制方案。关键词:汽包水位;动态特性;控制方案;单冲量;双冲量;三冲量引言汽包水位是锅炉运行的主要指标,是一个非常重要的被控变量,维持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件,这是因为: (1) 水位过高会影响汽包内汽水分离,饱和水蒸汽带水过多,同时过热蒸汽温度急剧下降。该过热蒸汽作为汽轮机动力的话,将会损坏汽轮机叶片,影响运行的安全性与经济性。(2) 水位过低,说明汽包内的水量较少,而当负荷很大时,水的汽化速度加快,则汽包内的水位变化速度亦随之加快,如不及时调节,就会使汽包内的水全部汽化,导致炉管烧坏,甚至引起爆炸。因此,锅炉汽包水位必须严加控制。 1 汽包水位的动态特性锅炉汽水系统结构如图1 所示。汽包水位不仅受汽包(包括循环水管) 中储水量的影响,亦受水位下汽泡容积的影响。而水位下汽泡容积与蒸汽负荷蒸汽压力炉膛热负荷等有关。因此,影响水位变化的因素很多,其中主要的因素是锅炉蒸发量(蒸汽流量S) 和给水流量W。 1. 1 汽包水位在给水流量作用下的动态特性,见图2 : 图1 锅炉的汽水系统

图2 给水流量作用下水位阶跃响应曲线上图所示是给水流量W 作用下,水位L 的阶跃响应曲线。如果把汽包的给水看作单容量无自衡过程,水位阶跃响应曲线如上图L1 曲线。但由于给水温度比汽包内饱和水的温度低,所以给水流量W增加后,从原有饱和水中吸收部分热量,这使得水位下汽泡容积有所减少。当水位下汽泡容积的变化过程逐渐平衡时,水位就由于汽包中储水量的增加而逐渐上升,最后当水位下汽泡容积不再变化时,水位变化就完全反映了由于储水量的增加而逐渐上升。因此,实际水位曲线如图中L 线。即当给水量作阶跃变化后,汽包水位一开始不立即增加,而要呈现出一段起始惯性段。给水温度越低,时滞τ亦越大。 1. 2 汽包水位在蒸汽流量作用下的动态特性,见图3 :

锅炉水位控制器

河南科技学院新科学院单片机课程设计报告题目：基于单片机的锅炉水位控制器专业班级：电气工程及其自动化104 姓名： _ 时间：2012.12.03～2012.12.21 指导教师：邵峰、徐君鹏、张素君 2012年12月20日

基于单片机控制的锅炉水位控制器设计任务书一. 设计要求 (一) 基本功能 1.具有手动和自动两种操作模式 2.能够实现多点水位数据采集，并实时进行水位状态显示 3.具有多种连锁保护和报警功能具体工作过程如下：控制器上电后，首先处于自动工作模式，程序开始扫描当前锅炉的水位和压力状态，如果水位低于正常水位，发出报警信后，同时启动水泵上水，经过一定时间后，如水位到达正常水位，报警将自冻结除，同时如果压力为低压状态则马上启动鼓风机和引风机，否则控制器自动关闭鼓风机和引风机。如果水位达到最高水位和压力超过设定压力时自动报警，同时关闭水泵和风机。系统时刻跟踪显示水位和压力状态。如果你想手动操作，你可以通过手动/自动转换键把系统置为手动工作模式，此时可由人工控制水泵和风机的运行，水位和压力检测由控制器自动完成，且当水位过低时不能手动停止水泵，过高时不能启动水泵，压力过低不能停止风机，过高不能启动风机，从而实现安全联锁保护控制。（二）扩展功能 1.系统具备一定的硬件抗干扰能力 2.系统增加软件看门狗功能二．计划完成时间三周 1.第一周完成软件和硬件的整体设计，同时按要求上交设计报告一份。 2.第二周完成软件的具体设计和硬件的制作。 3.第三周完成软件和硬件的联合调试。

目录 1引言 (1) 2总体设计方案.............................................................................. 1 2.1设计思路.............................................................................. 2 2.2设计方框图 (2) 3设计组成及原理分析..................................................................... 3 3.1水位检测电路设计..................................................................... 3 3.2驱动电路设计 (4) 3.3报警电路设计 (4) 3.4复位电路 (5) 3.5振荡电路 (5) 3.6水位指示电路 (6) 3.7手动自动路 (6) 4总结与体会 (7) 参考文献…………………………………………………………………………… 8附录1 …………………………………………………………………………… 9附录 2 …………………………………………………………………………… 10附录 3 …………………………………………………………………………… 11附录 4 (12)

组态王课程设计--锅炉温度控制系统

锅炉温度控制系统上位机设计 1. 设计背景锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。它所产生的高压蒸汽，既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源，又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，生产设备的不断创新，作为全厂动力和热源的锅炉，办向着大容量、高参数、高效率发展。为了确保安全，稳定生产，锅炉设备的控制系统就显得愈加重要。随着经济的迅猛发展，自动化控制水平越来越高，用户对锅炉控制系统的工作效率要求也越来越高，为了提高锅炉的工作效率，较少对环境的污染问题，所以利用计算机与组态软件技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。 2.任务要求 (1) 按照题目设计监控画面及动态模拟； (2) 在数据字典中定义需要的内存变量和I/O变量； (3) 实现监控系统的实时、历史曲线及报警界面显示； (4) 实现保存数据和参数报表打印功能； (5) 实现登陆界面和帮助界面。 3. 界面功能 3.1 系统说明本系统的目的是实现锅炉的温度控制，所以在监控界面设置了加热部分和降温部分，同时通过观察相应仪表，操作者手动的实现对锅炉温度的控制，而且在加热过程和降温过程中有信号灯可以清楚地显示系统工作在什么阶段。此外，在监控界面加入了液位控制部分，通过对进水量和出水量的控制实现液位平衡。实时曲线和历史曲线可以让操作者清楚地观察到锅炉内液体的液位高度和温度，从而更加准确的操作系统，达到控制要求。实时报警界面可以随时进行提醒，防止发生意外情况。帮助界面可以让初次登陆该系统的用户快速学会如何操作系统。登陆界面中加入用户登陆部分，只有有相应权限的操作者也可以控制系统。该系统还加入历史曲线打印功能和对系统相关变量的保存功能，用户可以随时查看历史记录。 3.2主监控界面主控界面实现的是操作者观察仪表，得到锅炉内液体温度和液位的实时信息，通过调节电磁阀1、2，使得锅炉内液体液位保持在要求范围内，通过加热按钮和降温按钮对温度进行控制，使得温度在要求范围内。这样，就实现了锅炉温度的控制。在该界面加入菜单项，可以查看历史系统报警。加入实时曲线、历史曲线和帮助界面按钮，可以使操作者更加快捷、准确的实现对系统的控制。如图1所示：

锅炉汽包水位控制系统设计

过程控制系统实验报告专业****** 班级****** 学生姓名****** 学号******

锅炉汽包水位控制系统设计一、控制要求设计一个汽包水位控制系统，使汽包水位维持在120cm，稳态误差± 0.4cm，满足生产要求。G(s)=1/(s^3+10s^2+29s+20), σ%<20%,Ts<10s,Ess=0. 二、完成的主要任务 1.掌控锅炉生产蒸汽工及其工作流程 2.对被控对象进行特性分析，画出汽包水位控制系统方框图和流程图 3.选择被控参数和被控变量，说明其选择依据

4.设计控制系统方案，如何选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标 5.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程 6.对控制进行PID控制说明其参数整定理论 7.对锅炉汽包水位进行simulink仿真，对参数进行整定，其仿真图要满足动态性能指标 8.总结实验课程设计的经验和收获

目录第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理 1了解锅炉生产蒸汽工艺及其工作流程-------------------------------------------3 1.1锅炉汽包水位自动控制的意义--------------------------------------------------3 1.2了解锅炉生产蒸汽工艺及其工作流程-----------------------------------------3 第二章锅炉汽包水位控制系统方案的设计 2.1液位控制系统的方框图------------------------------------------------------------5 2.2液位控制系统的方案图------------------------------------------------------------5 2.3检测变送器的选择------------------------------------------------------------------6 2.4调节阀的选择------------------------------------------------------------------------6 2.5仪器性能指标的计算---------------------------------------------------------------6 2.6调节器的选择------------------------------------------------------------------------8 2.7调节器作用方向的选择------------------------------------------------------------8 第三章PID控制 3.1控制规律的比较--------------------------------------------------------------------9 3.2 PID参数的整定--------------------------------------------------------------------10 第四章仿真 4.1 simulink 仿真 ---------------------------------------------------------------------11 4.2 系统参数整定--------------------------------------------------------------------13

锅炉水位PLC电气控制系统设计

锅炉水位PLC电气控制系统设计发表时间：2019-05-05T15:21:28.417Z 来源：《基层建设》2019年第4期作者：章航伟 [导读] 摘要：在锅炉运行中，水位是一个很重要的参数。杭州富尔顿热能设备有限公司浙江杭州 310018 摘要：在锅炉运行中，水位是一个很重要的参数。若水位过高，则会影响汽水分离的效果，使用电气设备发生故障；而水位过低，则会破坏汽水循环，严重时导致锅炉爆炸。同时高性能的锅炉产生的蒸汽流量很大，而汽包的体积相对来说较小所以锅炉水位控制显得非常重要。锅炉水位自动控制的任务，就是控制给水流量，使其与蒸发量保持平衡维持汽包内水位在允许的范围内变化。关键词：锅炉水位；PLC电气控制；系统设计 1锅炉的基本构成 1.1气锅由上下锅炉和沸水管组成。水在管内受外部烟气加热，因而管簇内发生自然的循环流动，并逐渐汽化，产生的饱和蒸汽聚集在锅筒里面。下锅筒起着连接沸水管的作用，同时储水。 1.2 炉膛是使燃料充分燃烧并放出热能的设备。燃料（煤，燃油或煤气）由传送设备直接送入炉内燃烧。所需的空气由鼓风机送入，燃尽的灰渣被炉排带到除灰口。落入灰斗中，得到的高温烟气依次经过各个受热面，将热量传递给水以后，由烟囱排到大气中。 1.3 过热器是将锅炉所产生的饱和蒸汽继续加热为过热蒸汽的换热器。 1.4 省煤器利用烟气余热加热锅炉给水，以降低排出烟气温度的换热器。 1.5 空气预热器是继续利用离开省煤器后的烟气余热，加热燃料燃烧所需要的空气的换热器。通常，大、中型锅炉中均设有空气预热器。 2锅炉水位控制系统在锅炉生产控制系统中的重要性锅炉是一种受压又直接受火的特种设备，是工业生产中的常用设备。对锅炉生产如果操作不合理，管理不善，处理不当，往往会引起事故，轻则停炉影响生产，重则造成爆炸，造成人身伤亡，损坏厂房、设备，后果十分严重。因此，锅炉的安全问题是一项非常重要的问题，必须引起高度重视。工业锅炉中最常见的事故有：锅内缺水，锅炉超压，锅内满水，汽水共腾，炉管爆破，炉膛爆破，二次燃烧，锅炉灭火等。其中以锅炉缺水事故比例最高。这些事故中的大部分是由于锅炉水位控制不当引起的，可见锅炉汽包水位控制在锅炉设备控制系统中的重要性。 3锅炉控制系统的设计 3.1 系统硬件设计本系统PLC基本配置要求有9点开关量输入，10点开关量输出；3路模拟量输入，1路模拟量输出。其中SB0锅炉运行开关，SB1、SB2水位控制开关，SB3空气压力开关，SB4燃油压力开关，SB5鼓风压力开关，SB6、SB7蒸汽压力保护开关，SB8火焰检测器开关，KM1燃烧器鼓风机接触器，KM2油泵接触器，KM3空压机接触器，FM报警蜂鸣器，Kv1点火喷油电磁阀，TR点火线圈继电器，Kv2燃油电磁阀。 3.2 系统软件设计锅炉控制系统全自动起动、停炉和故障事件处理，按照要求在PLC中编制用户程序，实现：给水、扫气、点火、燃烧等过程的全自动起、停控制。锅炉水位自动控制，蒸汽压力自动控制，燃烧程序自动控制，保护与报警功能的实现。根据控制要求自动起停风机、开闭风门和控制风门的大小，完成扫气工序。 3.3 PLC输入输出控制系统 PLC具有可靠性高、抗干扰能力强，建造工作量小、维护方便，体积小、质量轻，能耗低等显著特点，运用PLC控制锅炉已越来越成为一种趋势。（1）锅炉PLC控制过程首先确定PLC输入、输出信号，确定哪些机床信号（如按钮、行程开关、继电器触点、无触点开关的信号等）需要输入给PLC，哪些信号（如继电器线圈、指示灯及其他的执行电路）需要从PLC输出给锅炉，从而计算出对PLC的输入、输出线数目以及IO地址分配。（2）PLC输入输出信号 PLC系统输入输出信号。利用系统输入输出IO分配，控制相应动作。输入信号包括刀具换刀、刀具夹紧、气压报警、坐标轴回零、坐标轴正负限位信号、主轴速度到达信号、外部运行允许信号等。根据程序控制输出信号，也可以按照控制需要对程序进行修改，改变输出信号或IO分配。输出信号包括刀具正反转、刀具换刀位、主轴使能、冷却开、伺服使能、伺服强电允许、主轴松紧等，输出信号也可以扩展。 4基于PLC的锅炉自动控制系统设计过程实现锅炉自动控制系统设计，首先我们需要对锅炉的整体结构有一个大致的了解：锅炉，顾名思义，由锅和炉组成，简单来说，锅是用来加热水的，炉是用来燃烧燃料的；前者涉及的是蒸汽输送系统和送水系统，后者涉及的是送煤系统和燃料燃烧系统。控制系统可以通过这一系列的控制信号和控制点对燃料供应系统、热水循环系统、燃烧系统以及热水锅炉机组控制系统进行及时有效的控制，从而保证系统能够对燃气是否泄漏做出判断，防止安全事故的发生、能够在水量不足的时候及时补充水、对锅炉水位进行监测，以保证锅炉不会因为水位过高或过低而发生事故、对锅炉压力进行监测，防止锅炉在超压时运行以及对炉水温度进行实时跟踪，防止炉水温度超过安全设定，保证机组安全运行。总而言之，用PLC实现的自动控制可以让锅炉更为安全、稳定并经济合理的运行。 5 PLC在系统中的应用针对锅炉控制对象的特点，周边环境的特殊性及运行周期的连续性，选用SIEMENS公司的S7-200系列PLC控制锅炉汽包系统。S7-

锅炉液位控制系统的设计

锅炉液位控制系统的设计摘要：设计了一种数字式锅炉液位控制系统，并给出了硬件原理图和软件流程图。该控制系统主要由8051单片机、传感器、L E D显示、声光报警、电机驱动、键盘输入等相关硬件来实现,利用传感器(干簧管阵列)监测锅炉液位、ＣＰＵ循环检测传感器的输出状态,并用光柱和数码管L E D指示液位高度。当液位达到设定值时，系统自动关闭水泵停止上水。当水位处于危险高水位和危险低水位时，单片机发出信号，触发蜂鸣器报警装置，蜂鸣器发出响声。同时，和它并联的发光二极管发光，提醒工作人员采取相应措施，进而避免危险事故发生。该系统结构简单，性能可靠、具有很好的容错能力,简化了系统安装和维护，具有较高的性价比,能很好地完成锅炉液位控制的要求。关键词;锅炉液位；单片机；传感器；干簧管；报警 0引言锅炉的液位监控是锅炉运行过程中的一个重要环节。在锅炉运行中，要同时控制锅炉的液位、流量按一定规律变化，才能保证锅炉的正常运行。目前常用的液位传感器有：旋转编码浮子式传感器(机械式和光电式)、非接触式超声波传感器、压力式传感器、磁浮子接点式传感器(连续式和液位开关式)等。其分辨率从毫米级到厘米级不等，测量范围从几十厘米到几十米。除磁浮子接点式传感器外，其余传感器均比较适合测量范较宽的应用场合。一般压力式和超声波传感器均带有变送部分，即将液位信号转换成标准电流信号(4~20mA)。旋转编码浮子式传感器分为机械式和光电式两种，光电式又分为绝对型和增量型。除智能型一体化传感器外(压力式或超声波)，其他传感器一般没有就地显示和数字通信功能，控制和使用都很不方便。为此，设计了一种数字式锅炉液位控制系统,该系统采用干簧管阵列作为传感器，利用单片机循环检测其输出状态，从而控制锅炉液位达到用户预先设定的高度。当水位超过最高水位或低于最低水位时,系统报警，同时控制停炉。

锅炉汽包水位控制系统的设计

/ 过程控制系统实验报告（专业 xxxxxx 班级 xxxxxxxxx 学生姓名 xxxxxx < 学号 xxxxxxxx

锅炉汽包水位控制系统设计 < 一、控制要求设计一个汽包水位控制系统，使汽包水位维持在90CM，稳态误差±0,5CM，以满足生产要求。二、完成的主要任务 1.掌控锅炉生产蒸汽工及其工作流程 2.对被控对象进行特性分析，画出汽包水位控制系统方框图和流程图 3.选择被控参数和被控变量，说明其选择依据 4.】 5.设计控制系统方案，如何选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标 6.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程 7.对控制进行PID控制说明其参数整定理论 8.对锅炉汽包水位进行simulink仿真，对参数进行整定，其仿真图要满足动态性能指标 9.总结实验课程设计的经验和收获 (

* 过程控制系统实验报告............................... - 0 -第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理............ - 3 -概述............................................ - 3 -！锅炉生产蒸汽工艺简述 ............................ - 3 - 锅炉生产蒸汽工作流程 ............................ - 4 - ............... - 5 -对被控对象进行特性分析 ............................... - 5 -汽包水位控制系统方框图和流程图......................... - 5 -液位控制系统的方框图.................................. - 5 - 液位控制系统的方案图.................................. - 6 -选择被控参数和被控变量 ................................ - 6 -; 选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标............. - 7 -传感器、变送器选择........................................... - 7 -执行器的选择................................................. - 8 -关于给水调节阀的气开气关的选择。............................. - 8 - 关于给水调节阀型号的选择。.................................. - 8 -

锅炉液位控制系统审批稿

锅炉液位控制系统 YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】

锅炉液位控制系统一.锅炉液位控制系统原理概述? 锅炉是电厂和化工厂里常见的生产蒸汽的设备。为了保证锅炉的正常运行，需要维持锅炉液位为正常标准值。锅炉液位过低，易烧干锅而发生严重事故；锅炉液位过高，则易使蒸汽带水并有溢出危险。因此，必须通过调节器严格控制锅炉液位的高低，以保证锅炉正常安全的运行。常见的锅炉液位控制系统示意图如图1-1所示。图1-1锅炉液位控制系统示意图当蒸汽的耗气量与锅炉进水量相等时，液位保持为正常标准值。当锅炉的给水量不变，而蒸汽负荷突然增加或减少时，引起锅炉液位发生变化。不论出现哪种情况，只要实际液位高度与正常给定液位之间出现了偏差，调节器均应立即进行控制，去开打或关小给水阀门，使液位恢复到给定值。? 二．一阶单回路控制系统分析单回路系统是由四个基本环节组成，即被控对象（或被控过程）、测量变送装置、调节器和执行机构（本系统为调节阀）。有时为了分析方便起见，往往把执行机构、被控对象和测量变送装置合在一起，称之为广义对象。这样系统就归结为调节器和广义对象两部分。然而，一般来说，还是把系统看成上述四个基本环节所组成。?? 假定有如3-3图所示的水槽，流入量和流出量分别为q1和q2，我们的任务是维持水槽的液位不变。为了控制液位，就要选择相应的变送器、控制器、和控制阀，并按图3-4所示的原理图构成单回路控制系统。

图3-3 水槽示意图图3-4水槽液位控制系统上图中表示变送器，LC表示液位控制器，sp代表控制器的给定值。由图3-4我们可以得出单回路控制系统方块图（原理图）如图3-5所示：图?3-5单回路控制系统方块图图3-5是锅炉液位控制系统的方框图。图中，锅炉为被控对象，其输出为被控参数液位，作用于锅炉上的扰动是指给水压力变化的产生的内外扰动；测量变送器为差压变送器，用来测量锅炉液位，并转变为一定的信号输至调节器；调节器是锅炉液位控制系统中的调节器，有电动，气动等形式，在调节器内将测量液位与给定液位进行比较，得出偏差值，然后根据偏差情况按一定的控制律[如比例（P），比例-积分（PI），比例-积分-微分（PID）等]发出相应的输出信号去推动调节阀动作；调节阀在控制系统中执行元件作用，根据控制信号对锅炉的进水量进行调节，阀门的运动取决于阀门的特性，有的阀门与输入信

锅炉汽包水位控制系统

1.汽包水位的动态特性描述 (1) 1.1.汽包在给水流量作用下的动态特性 (1) 1.2.汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性 (2) 2.汽包水位控制方案的选择及其原理 (4) 2.1.三冲量控制原理及各部分的作用 (4) 2.1.1.控制原理 (4) 2.1.2.各部分的作用 (5) 3.前馈-串级控制系统的特点和调节器作用方式判断 (7) 3.1.控制系统的特点 (7) 3.1.1.前馈控制系统的特点 (7) 3.1.2.串级控制系统特点 (7) 3.2.调节器作用方式判断 (7) 3.2.1.判断副调节器的作用方式 (7) 3.2.2.判断主调节的作用方式 (7) 4.控制仪表及技术参数 (8) 4.1.控制仪表的选定 (8) 4.2.各元器件的型号及参数 (8) 5.总结与体会 (10) 参考文献 (11)

在锅炉运行中，水位是一个很重要的参数。若水位过高，则会影响汽水分离的效果，使用气设备发生故障；而水位过低，则会破坏汽水循环，严重时导致锅炉爆炸。同时高性能的锅炉发生的蒸汽流量很大，而汽包的体积相对来说较小，所以锅炉水位控制显得非常重要。锅炉水位自动控制的任务，就是控制给水流量，使其与蒸发量保持平衡，维持汽包内水位在允许的范围内变化。锅炉汽包水位是一种非线性、时变大、强耦合的多变量系统，讨论了目前通常采用的控制方法,分析了水位对象模型的动静特性。首先从锅炉汽包内水的热平衡、物质平衡原理出发,推导出了用来描述锅炉水位对象的通用机理控制模型,通过对几种控制方案的分析、研究与比较,选三冲量系统作为最佳控制方案,并着力研究三冲量系统的特点。关键词：锅炉汽包水位控制三冲量控制系统

锅炉水位控制系统的研究与设计

摘要随着我国经济的发展，资源和环境矛盾日趋尖锐，使我国的现代化建设面临严峻挑战。作为供热系统重要能源转换设备的燃煤锅炉能耗巨大，占我国原煤产量的三分之一左右。然而，我国目前运行的很多锅炉控制系统的自动化水平不高、安全性低，工作效率和环境污染普遍低于国家标准，因此实现锅炉的计算机自动控制具有重要的意义。锅炉的建模与控制问题一直是人们关注的焦点，而汽包水位是工业锅炉安全、稳定运行的重要指标，保证水位控制在给定范围内，对于提高蒸汽品质、减少设备损耗和运行损耗、确保整个网络安全运行具有重要意义。本文分析了汽包水位对象的动态特性，介绍传统的控制方式。由于锅炉水位控制系统的调节器输入端常加有三个输入量，极易引起水位控制偏差，本文提出了两种消除水位偏差的方法：（1）辅助信号自消方法（2）辅助信号对消方法。根据三冲量水位调节系统控制水位误差,设计采用了三冲量PID串级控制方式采用辅助信号蒸汽流量和给水流量对消方法消除水位偏差。关键词：汽包水位；三冲量；串级系统；PID控制；

目录摘要...................................................... I 第1章引言.............................. 错误！未定义书签。第2章工业锅炉的基础理论 2.1 锅炉工艺流程简介 (1) 2.2 课题背景及本文研究内容 (3) 第3章汽包水位特性 (4) 3.1 汽包水位在给水流量作用下的动态特性 (5) 3.2 汽包水位在蒸汽流量干扰下的动态特性 (8) 第4章汽包水位的控制 (12) 4.1单冲量水位控制系统 (12) 4.2 双冲量水位控制系统 (13) 4.3 三冲量水位控制系统 (16) 4.4.1 三冲量控制方案一 (17) 4.4.2 三冲量控制方案二 (18) 4.4.3 三冲量控制方案三 (19) 4.4 锅炉水位控制原理图 (21) 结论 (23) 致谢 (24) 参考文献 (25)

锅炉汽包液位课程设计

天津城建大学课程设计任务书 2013 -2014学年第2学期控制与机械工程学院电气工程及其自动化专业班级电气12班姓名：学号：课程设计名称：过程控制设计题目：锅炉汽包液位控制完成期限：自 2014 年 6 月 20 日至 2014 年 6 月 26 日共 1 周设计依据、要求及主要内容：一、设计任务加热炉出口温度控制系统，测取温度对象的过程为：当系统稳定时，在温度调节阀上做 t/min 0 2 4 6 8 10 12 θ270.0 270.0 267.0 264.7 262.7 261.0 259.5 /o C t/min 14 16 18 20 22 24 26 θ258.4 257.8 257.0 256.5 256.0 255.7 255.4 /o C t/min 28 30 32 34 36 38 40 θ255.2 255.1 255.0 255.0 255.0 255.0 255.0 /o C δ≤的无差控制系统。具体要求如下：试根据实验数据设计一个超调量25% p （1）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型；（2）根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；（3）根据设计方案选择相应的控制仪表；（4）对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。二、设计要求采用MATLAB仿真；需要做出以下结果：（1）超调量（2）峰值时间（3）过渡过程时间（4）余差（5）第一个波峰值（6）第二个波峰值（7）衰减比（8）衰减率（9）振荡频率（10）全部P、I、D的参数（11）PID的模型

（12）设计思路三、设计报告课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课程设计报告写作要求”。四、参考资料 [1] 何衍庆．工业生产过程控制（1版）．北京：化学工业出版社，2004 [2]邵裕森．过程控制工程．北京：机械工业出版社2000 [3]过程控制教材指导教师（签字）：教研室主任（签字）：批准日期：年月日摘要锅炉是典型的复杂热工系统，目前，中国各种类型的锅炉有几十万台，由于设备分散、管理不善或技术原因，使多数锅炉难以处于良好工况，增加了锅炉的燃料消耗，降低了效率。锅炉的建模与控制问题一直是人们关注的焦点，而汽包水位是工锅炉安全、稳定运行的重要指标，保证水位控制在给定范围内，对于高蒸汽品质、减少设备损耗和运行损耗、确保整个网络安全运行具有要意义。锅炉汽包水位高度，是确保安全生产和提供优质蒸汽的重要参数，对现代工业生产来说尤其是这样。因为现代锅炉的特点之一就是蒸发量显著提高，汽包容积相对变小，水位变化速度很快，稍不注意就容易造成汽包满水或者烧成干锅。在现代锅炉操作中，即使是缺水事故，也是非常危险的，这是因为水位过低，就会影响自然循环的正常进行，严重时会使个别上水管形成自由水面，产生流动停滞，致使金属管壁局部过热而爆管。无论满水或缺水都会造成事故，因此，必须严格控制水位在规定范围之内。维持汽包水位在给定范围内是保证锅护和汽轮机安全运行的必要条件，也是锅炉正常运行的主要指标之一。水位过高，会影响汽包内汽水分离效果，使汽包出口的饱和蒸汽带水增多，蒸汽带水会使汽轮机产生水冲击，引起轴封破损、叶片断裂等事故。同时会使饱和蒸汽中含盐量增高，降低过热蒸汽品质，增加在过热器管壁和汽轮机叶片上的结垢。水位过低，则可能破坏自然循环锅炉汽水循环系统中某些薄弱环节，以致局部水冷管壁被烧坏，严重时会造成爆炸事故。这些后果都是十分严重的。随着锅炉容量的增加，水位变化速度愈来愈快，人工操作愈来

(完整版)基于PLC的锅炉汽包水位控制系统设计毕业设计

以下文档格式全部为word格式，下载后您可以任意修改编辑。摘要汽包水位是影响锅炉安全运行的一个重要参数，汽包水位过高或者过低的后果都非常严重，因此对汽包水位必须进行严格控制。PLC技术的快速发展使得PLC广泛应用于过程控制领域并极大地提高了控制系统性能，PLC已经成为当今自动控制领域不可缺少的重要设备。本文从分析影响汽包水位的各种因素出发，重点分析了锅炉汽包水位的“假水位现象”，提出了锅炉汽包水位控制系统的三冲量控制方案。按照工程整定的方法进行了PID参数整定，并进行了仿真研究。根据控制要求和所设计的控制方案进行硬件选型以及系统的硬件设计，利用PLC编程实现控制算法进行系统的软件设计，最终完成PLC在锅炉汽包水位控制系统中应用。关键词：汽包水位三冲量控制PLC PID控制

ABSTRACT The steam drum water level is a very important parameter for the boiler safe operation, both widely be applied to the process control domain and enhances the performance of control system enormously. PLC automatic control domain. Based on the analysis of all kinds of factors which influence steam drum water level, “unreal water level phenomenon”is analyzed specially, and three impulses control plan for steam drum water level control system is proposed. PID parameters are regulated by engineering regulation method, and simulation study is done. According to the needs of control, the selection of control requirements as well as system software design are carried out. Finally the application of PLC in boiler steam drum water control system is completed. Key words: Steam drum water level Three impulses control PLC PID control

锅炉汽包水位控制系统的设计

过程控制系统实验报告专业 xxxxxx 班级 xxxxxxxxx 学生姓名 xxxxxx 学号 xxxxxxxx

锅炉汽包水位控制系统设计一、控制要求设计一个汽包水位控制系统，使汽包水位维持在90CM，稳态误差±0,5CM，以满足生产要求。二、完成的主要任务 1.掌控锅炉生产蒸汽工及其工作流程 2.对被控对象进行特性分析，画出汽包水位控制系统方框图和流程图 3.选择被控参数和被控变量，说明其选择依据 4.设计控制系统方案，如何选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标 5.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程 6.对控制进行PID控制说明其参数整定理论 7.对锅炉汽包水位进行simulink仿真，对参数进行整定，其仿真图要满足动态性能指标 8.总结实验课程设计的经验和收获

过程控制系统实验报告............................... - 0 -第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理............ - 3 - 1.1 概述............................................ - 3 - 1.2 锅炉生产蒸汽工艺简述 ............................ - 4 - 1.3 锅炉生产蒸汽工作流程 ............................ - 4 - 第二章锅炉汽包水位控制系统的方案设计............... - 5 - 2.1 对被控对象进行特性分析 ............................ - 5 - 2.2汽包水位控制系统方框图和流程图..................... - 6 - 2.2.1 液位控制系统的方框图.................................. - 6 - 2.2.2 液位控制系统的方案图.................................. - 6 - 2.3选择被控参数和被控变量............................. - 7 - 2.4选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标 ......... - 7 - 2.4.1传感器、变送器选择 ..................................... - 8 - 2.4.2执行器的选择........................................... - 8 - 2.4.3关于给水调节阀的气开气关的选择。 ....................... - 8 - 2.4.4 关于给水调节阀型号的选择。............................. - 9 - 2.4.5 给水流量蒸汽流量..................................... - 9 - 2.5 四个环节的工作形式对控制过程............................... - 9 -第三章PID控制.................................... - 10 - 3.1对控制进行PID控制.......................................... - 10 - 3.2整定PID理论参数............................................ - 11 -

锅炉汽包水位控制系统设计

锅炉汽包水位控制系统设计南华大学过程控制仪表课程设计设计题目锅炉汽包水位控制系统设计学生姓名_________欧鹏___________ 专业班级_______自动化1201________ 学号________20124460140______ 指导老师__ ____刘冲______________ 摘要锅炉是典型的复杂热工系统，目前，中国各种类型的锅炉有几十万台，由于设备分散、管理不善或技术原因，使多数锅炉难以处于良好工况，增加了锅炉的燃料消耗，降低了效率。锅炉的建模及控制问题一直是人们关注的焦点，而汽包水位是工锅炉安全、稳定运行的重要指标，保证水位控制在给定范围内，对于高蒸汽品质、减少设备损耗和运行损耗、确保整个网络安全运行具有要意义。锅炉汽包水位高度，是确保安全生产和提供优质蒸汽的重要参数，对现代工业生产来说尤其是这样。因为现代锅炉的特点

之一就是蒸发量显著提高，汽包容积相对变小，水位变化速度很快，稍不注意就容易造成汽包满水或者烧成干锅。在现代锅炉操作中，即使是缺水事故，也是非常危险的，这是因为水位过低，就会影响自然循环的正常进行，严重时会使个别上水管形成自由水面，产生流动停滞，致使金属管壁局部过热而爆管。无论满水或缺水都会造成事故，因此，必须严格控制水位在规定范围之内。维持汽包水位在给定范围内是保证锅护和汽轮机安全运行的必要条件，也是锅炉正常运行的主要指标之一。水位过高，会影响汽包内汽水分离效果，使汽包出口的饱和蒸汽带水增多，蒸汽带水会使汽轮机产生水冲击，引起轴封破损、叶片断裂等事故。同时会使饱和蒸汽中含盐量增高，降低过热蒸汽品质，增加在过热器管壁和汽轮机叶片上的结垢。水位过低，则可能破坏自然循环锅炉汽水循环系统中某些薄弱环节，以致局部水冷管壁被烧坏，严重时会造成爆炸事故。这些后果都是十分严重的。随着锅炉容量的增加，水位变化速度愈来愈快，人工操作愈来愈繁重，因此对汽包水位实现自动调节提出了迫切的要求。汽包水位的控制是锅炉控制的一个难点，目前，对汽包水位控制大多采用常规PID控制方式，传统的常规PID控制方式是根据控制对象的数学模型建立，由于锅炉水位系统存在非线性、不确定性时滞和负荷干扰、非最小相位特征等，其精确