供暖熱水鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)電熱鍋爐供熱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 導(dǎo)師姓名： 專業(yè)名稱 機(jī)電一體化 2011 年 5 月1麗職院機(jī)電信息分院畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要現(xiàn)在人們的環(huán)保意識(shí)不斷的在提高，為了能節(jié)能使用電熱鍋爐供熱的人越來越多了，它的經(jīng)濟(jì)性、安全性及較高的自動(dòng)化程度也已被認(rèn)同。電熱鍋爐已成為工業(yè)及民用供熱、熱水和洗浴等使用場所的首選設(shè)備，它具有無污染、熱效率高、無燃料運(yùn)輸和儲(chǔ)備煩瑣等諸多優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在使用的絕大多數(shù)電熱鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還不完善，所以需要一種新的、高性能的電熱鍋爐控制系統(tǒng)來取代原來的控制系統(tǒng)，幫助完善原有的控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在生產(chǎn)線控制的大多數(shù)是用繼電器、接觸器為主的控制裝置。使用繼電器電路

2、構(gòu)成的控制系統(tǒng)不斷出現(xiàn)問題，其可靠性很差而本文采用的是PLC來替代原有的控制系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)能大大減小控制設(shè)備的外部接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期縮短。同時(shí)還維護(hù)也改變得容易起來。更重要的是其可靠性很高。關(guān)鍵字：PLC 電熱鍋爐 供熱系統(tǒng) 目 錄一、引言4二、設(shè)計(jì)任務(wù)分析42.1任務(wù)分析內(nèi)容42.2任務(wù)分析要求52.2.1對(duì)鍋爐控制的基本要求52.2.2對(duì)系統(tǒng)控制的要求5三、技術(shù)方案初選53.1使用設(shè)備及器件初選53.2控制系統(tǒng)方案的初選6四、技術(shù)方案的詳細(xì)設(shè)計(jì)64.1PLC選型64.2控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址分配64.3電氣控制系統(tǒng)原理圖74.3.1主電路圖74.3.2控制電路圖94.

3、3.3PLC的外接線圖9五、總結(jié)評(píng)價(jià)10致謝11參考文獻(xiàn)11附錄：12一、引言電熱鍋爐已成為工業(yè)及民用供熱、熱水和洗浴等使用場所的首選設(shè)備，它具有無污染、熱效率高、無燃料運(yùn)輸和儲(chǔ)備煩瑣等諸多優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在大多數(shù)電熱鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還不完善，所以非常需要一種高性能的電熱鍋爐控制系統(tǒng)來取代原來的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的要求：補(bǔ)水泵交替運(yùn)行，互為備用；所以水泵均具有過載、短路、缺相保護(hù)功能；缺相報(bào)警，水泵停止運(yùn)行；故障停機(jī)后，手動(dòng)復(fù)位；循環(huán)泵主/備用泵可選擇，具有定時(shí)控制、手/自動(dòng)控制功能。二、設(shè)計(jì)任務(wù)分析 2.1任務(wù)分析內(nèi)容圖2-1所示為用一臺(tái)電熱鍋爐供暖系統(tǒng)，其工作過程為：電熱鍋爐（具有超溫保護(hù)裝置B

4、T、超壓保護(hù)裝置BP1）根據(jù)設(shè)定出水溫度BTO或回水溫度BTB（也可以根據(jù)室外氣溫的變化自動(dòng)確定BT0或BTB）確定電加熱管投入的組數(shù)；鍋爐提供的熱量通過循環(huán)泵直接向供暖系統(tǒng)供熱；供暖系統(tǒng)的定壓由補(bǔ)水泵及落地膨脹水箱完成，通過壓力控制器BP2控制。圖2-1電熱鍋爐供暖系統(tǒng)工作原理圖 2.2任務(wù)分析要求 2.2.1對(duì)鍋爐控制的基本要求1 點(diǎn)加熱管“梯式”加（減）載，循環(huán)投切；2 保護(hù)供暖齊全；3 具有出水定時(shí)（回水）控制或顯示功能；4 具有定時(shí)控制功能；5 具有手動(dòng)/自動(dòng)控制選擇功能；6 可根據(jù)室外氣溫的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)出（回）水溫度；7 缺相報(bào)警，電加熱管停止加熱；8 故障停機(jī)后，手動(dòng)復(fù)位； 2.

5、2.2對(duì)系統(tǒng)控制的要求1 循環(huán)泵主/備用泵可選擇，具有定時(shí)控制、手/自動(dòng)控制功能；2 補(bǔ)水泵交替運(yùn)行，互為備用；3 所有水泵均具有過載、短路、缺相保護(hù)功能；4 缺相報(bào)警，水泵停止運(yùn)行；5 故障機(jī)停機(jī)后，手動(dòng)復(fù)位；三、技術(shù)方案初選 3.1使用設(shè)備及器件初選1 CPU224XP型PLC一個(gè)，根據(jù)需要可增加相應(yīng)的擴(kuò)展模塊；2 TP177B觸摸屏一個(gè)；3 用來模擬各種I/O信號(hào)動(dòng)作的傳感器、精密電位器、按鈕、指示燈等器件若干；4 標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)源或低壓信號(hào)源若干5 編程軟件和WinCC Flexible組態(tài)軟件 3.2控制系統(tǒng)方案的初選對(duì)于電加熱管的控制采用模糊控制。根據(jù)鍋爐的出水溫度，與設(shè)定的鍋爐下限

6、溫度和上限溫度進(jìn)行比較，按照一定的時(shí)間投入或切除加熱組。當(dāng)溫度達(dá)到上限與下限溫度中間值時(shí)，每加、減一組加熱組后，將采集回來的溫度與設(shè)定值進(jìn)行比較，來決定是否繼續(xù)加、減加熱組。正常啟動(dòng)，加熱管每10秒鐘加一組，當(dāng)達(dá)到下限與上限中間值是每30秒加一組；正常停止時(shí)每3秒鐘減一組。當(dāng)有故障時(shí)每1秒鐘減一組。在人機(jī)界面上做到了整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)流程顯示，控制操作，每臺(tái)鍋爐的動(dòng)態(tài)流程顯示和控制操作。每臺(tái)鍋爐的定時(shí)啟動(dòng)、停止時(shí)間，每臺(tái)鍋爐有四段定時(shí)。每臺(tái)鍋爐的出水溫度實(shí)時(shí)曲線。當(dāng)有故障報(bào)警是，彈出當(dāng)前報(bào)警畫面，提示報(bào)警內(nèi)容，并且快速停爐。有歷史報(bào)警記錄功能，能夠查詢報(bào)警發(fā)生的日期和時(shí)間。四、技術(shù)方案的詳細(xì)設(shè)計(jì) 4

7、.1 PLC選型系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點(diǎn)5個(gè)、開關(guān)量輸出點(diǎn)9個(gè)；模擬量輸入點(diǎn)3個(gè)。參照西門子S7-200產(chǎn)品目錄及市場實(shí)際價(jià)格，選用主機(jī)CPU224（14人/10繼電器輸出），擴(kuò)展一個(gè)模擬量模塊EM（4AI/1AO),再配以一個(gè)觸摸屏，這樣最為經(jīng)濟(jì)。4.2控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址分配系統(tǒng)I/O點(diǎn)分配如表4-2所示表4-2 輸入/輸出點(diǎn)代號(hào)及地址編號(hào) 4.3電氣控制系統(tǒng)原理圖 4.3.1主電路圖如圖4-3所示為主電路圖。四組電加熱管分別由接觸器QA1、QA2、QA3、QA4控制，QA11、QA12、QA13、QA14為其短路、過載保護(hù)空氣開關(guān)；循環(huán)泵分別由接觸器QA5、QA6控制，QA15、QA16

8、為其短路保護(hù)空氣開關(guān)，BB1、BB2為其電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器；補(bǔ)水泵分別由接觸器QA7、QA8控制，QA17、QA18為其短路保護(hù)空氣開關(guān)，BB3、BB4為其電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器；29 圖4-3電熱鍋爐供熱系統(tǒng)主電路圖 4.3.2控制電路圖圖4所示為控制電路圖。圖中：SF為急停開關(guān)，KF為缺相保護(hù)繼電器，TA為隔離變壓器，專為PLC提供電源，抗干擾，另配置DC24V電源為觸摸屏供電，各接觸器及電鈴PB的控制均由PLC的繼電器控制，圖中Q0.0Q1.0為PLC的繼電器觸電。圖4電熱鍋爐供熱系統(tǒng)控制電路圖 4.3.3PLC的外接線圖圖5所示為PLC及擴(kuò)展模塊的外接線圖。工作時(shí)通過觸摸屏的設(shè)

9、定及操作，即可按規(guī)定的程序運(yùn)行圖5電熱鍋爐供熱系統(tǒng)PLC及擴(kuò)展模塊接線圖五、總結(jié)評(píng)價(jià)通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅鞏固了所學(xué)的知識(shí)并把知識(shí)充分使用到了實(shí)習(xí)工作中，而且豐富了自己的知識(shí)面，在查找資料的過程中了解了許許多多的課外知識(shí)，開拓了自己的視野，豐富了自己的知識(shí)并且認(rèn)識(shí)了將來電子的發(fā)展方向，通過實(shí)習(xí)使自己的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力得到了很大的提高。畢業(yè)設(shè)計(jì)大概是我作為一名學(xué)生在離開學(xué)校之前完成的最后一次作業(yè)，畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我在學(xué)校所學(xué)知識(shí)的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為今后走向社會(huì)做了一個(gè)一個(gè)良好開端，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的檢查和考察；是我在校期間向?qū)W校所交的最后一份綜和性作業(yè)必須努力認(rèn)真的完成他。通

10、過歷時(shí)幾個(gè)月的實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)我學(xué)到很多很多的的東西，不但鞏固理解了以前所學(xué)過的知識(shí)點(diǎn)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，而且朋友和老師的幫助也很重要，團(tuán)隊(duì)合作才能更好的完成任務(wù)。理論固然重要，但是只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，才能更好的完成一系列的任務(wù)。致謝幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)就要結(jié)束，敬請各位老師對(duì)我的設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)過程作最后檢查。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我得到了許多老師和同學(xué)的指導(dǎo)和幫助。此畢業(yè)設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師楊俐老師的細(xì)心的指導(dǎo)和熱切的關(guān)懷下完成的從論文的選題到資料的收集和最后的完成離不開老師的指

11、導(dǎo)和幫助。老師待人誠懇，做事一絲不茍，經(jīng)常會(huì)詢問我們論文的完成情況還在群里發(fā)一些資料的網(wǎng)站對(duì)我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成起到了很多的幫助在這里謝謝指導(dǎo)老師。通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我體會(huì)到了完成一個(gè)設(shè)計(jì)要付出多大的努力，也讓我懂得別人的指導(dǎo)和幫助是多么的重要。最后，我在此感謝所有指導(dǎo)和幫助過我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、師傅、朋友和同學(xué)表示衷心的感謝！參考文獻(xiàn) 1 章青, 周延興. 基于PLC和觸摸屏的膨脹機(jī)控制系統(tǒng)改造J. 電氣應(yīng)用 , 2009,(02)2 余盛. 觸摸屏與可編程控制器在制冷行業(yè)中的應(yīng)用J. 機(jī)電工程 , 2008,(03)3 關(guān)于繼電接觸式控制系統(tǒng)進(jìn)行PLC改造的思考J. 科技信息(學(xué)術(shù)版) , 2006,(10)4 王曉東, 劉淑梅. 唐鋼原料場PLC控制系統(tǒng)改造綜述J. 天津冶金 , 2006,(S2)5 陸平, 李芳, 凌大鵬, 陳寧. PLC和觸摸屏相結(jié)合的控制系統(tǒng)在檢測儀器中的應(yīng)用J. 艦船科學(xué)技術(shù) , 2009,(S2)6 觸摸屏在PLC中的應(yīng)用J. 機(jī)電一體化 , 2008,(04)7 李宏光. 富士觸摸屏與西門子PLC通訊中的問題及解決方案J. 微計(jì)算機(jī)信息 , 2006,