課程設(shè)計(jì)（論文）鍋爐控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)

1、鍋爐控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器 姓名： 學(xué)號(hào)：30 輔導(dǎo)老師：摘要為提高控制系統(tǒng)的性能,使顯示與控制在同一臺(tái)工控機(jī)上實(shí)現(xiàn),獲得簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的鍋爐控制系統(tǒng).自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件采用通用的工控機(jī),同時(shí)配備必要的基本板卡;軟件系統(tǒng)選用國(guó)產(chǎn)的組態(tài)王軟件,利用其自帶的命令語(yǔ)言,使用先進(jìn)的控制算法實(shí)現(xiàn)了pid控制功能,使鍋爐控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定.結(jié)果控制系統(tǒng)可靠性較高,成本較低,便于維護(hù),兼容性好,運(yùn)行效果良好.該系統(tǒng)對(duì)建立小型的鍋爐控制系統(tǒng),特別是對(duì)舊系統(tǒng)的改造,具有很強(qiáng)的適用性,性能可靠且可大大降低成本.本文主要介紹鍋爐過(guò)程控制、組態(tài)王軟件及其基于組態(tài)王開(kāi)發(fā)的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)。詳述該系統(tǒng)的硬件組成、

2、控制方法、組態(tài)過(guò)程、組態(tài)軟件的運(yùn)行環(huán)境。該系統(tǒng)具有界面友好、參數(shù)在線(xiàn)整定方便、擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。鍋爐設(shè)備是工業(yè)生產(chǎn)中典型的控制對(duì)象，而組態(tài)控制技術(shù)是當(dāng)今自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用廣泛的技術(shù)之一。本課題采用組態(tài)王6.5組態(tài)軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)監(jiān)控畫(huà)面，實(shí)時(shí)監(jiān)控液位參數(shù)，并采用實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線(xiàn)顯示液位的實(shí)時(shí)變化。由此組成一個(gè)簡(jiǎn)單的液位控制系統(tǒng)。一、設(shè)計(jì)的目的通過(guò)本課題的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生利用組態(tài)軟件、plc設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的能力，理解，有利于進(jìn)一步加深自動(dòng)控制原理、組態(tài)軟件和過(guò)程控制等課程的理解，為今后工作打好基礎(chǔ)。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容：掌握鍋爐生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)鍋爐自動(dòng)控制的手段，利用“組態(tài)王6.5”軟件做出上位機(jī)監(jiān)控程序，具體有主監(jiān)控畫(huà)

3、面、實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、歷史曲線(xiàn)。三、設(shè)計(jì)思路鍋爐溫度控制畫(huà)面通訊狀態(tài)畫(huà)面實(shí)時(shí)曲線(xiàn)畫(huà)面歷史曲線(xiàn)畫(huà)面 智能調(diào)節(jié)儀液位傳感器電動(dòng)調(diào)節(jié)閥溫度傳感器rs232/rs485如上圖，思路是通過(guò)傳感器將鍋爐液位數(shù)值和溫度數(shù)值反應(yīng)給上級(jí)通過(guò)儀表反應(yīng)出具體的數(shù)值，當(dāng)溫度或者液位過(guò)高時(shí)使用者通過(guò)控制改變電動(dòng)開(kāi)度閥的開(kāi)度從而改變液位和鍋爐內(nèi)的溫度。一參考資料及思路1. 組態(tài)技術(shù)是一種計(jì)算機(jī)控制技術(shù)。利用組態(tài)控制技術(shù)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)與一般計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，它們都是由被控對(duì)象、傳感器、i/o接口、計(jì)算機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)幾部分組成，如圖1.1所示。 圖1.1 一般計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 2. 鍋爐工藝流程 鍋爐的

4、種類(lèi)很多，按所用燃料分類(lèi)，有燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t、燃?xì)忮仩t，還有利用殘?jiān)?、殘油等為燃料的鍋爐。所有這些鍋爐，雖然其燃料種類(lèi)各不相同，但蒸汽發(fā)生系統(tǒng)和蒸汽處理系統(tǒng)是基本相同的。常見(jiàn)的鍋爐設(shè)備主要工藝流程如圖2.1所示： 圖1.2 鍋爐設(shè)備主要工藝流程圖3系統(tǒng)硬件配置 計(jì)算機(jī)對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)控制算法，用計(jì)算機(jī)輸出的控制量控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的位置來(lái)改變鍋爐的進(jìn)水流量，從而實(shí)現(xiàn)鍋爐液位實(shí)時(shí)監(jiān)控。鍋爐的給水、出水流量的測(cè)量采用鍋爐電感式浮球液位傳感器uhgg-21/31a-g，將流量信號(hào)轉(zhuǎn)化為4-20ma的電流信號(hào)；將鍋爐的溫度通過(guò)ad590溫度傳感器轉(zhuǎn)化成電流信號(hào)；同時(shí)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥反饋回閥位

5、置的4-20ma電流信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的精密電阻（250）轉(zhuǎn)換為1-5v電壓信 號(hào)后傳給a/d采集卡。ad5904.程序的設(shè)定if(本站點(diǎn)液位170)本站點(diǎn)出水閥=0;本站點(diǎn)控制閥=0;本站點(diǎn)溫度1=本站點(diǎn)溫度1-3.3;5.各種控制畫(huà)面制作 主控畫(huà)面如上圖，就是這次設(shè)計(jì)的鍋爐系統(tǒng)，可以通過(guò)改變兩個(gè)分度閥的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度和液位的控制，當(dāng)使用鍋爐時(shí)打開(kāi)入水口，控制閥打開(kāi)，鍋爐內(nèi)進(jìn)水口開(kāi)始加熱，液位表和溫度表反映出實(shí)時(shí)液位和溫度，當(dāng)液位達(dá)到危險(xiǎn)值時(shí)報(bào)警系統(tǒng)記錄并提醒，系統(tǒng)自動(dòng)做出反應(yīng)增加出水閥開(kāi)度減小控制閥開(kāi)度液位降低，當(dāng)溫度達(dá)到限定值時(shí)同樣將出水量和入水量達(dá)到最大平衡使降溫速度達(dá)到

6、最快，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 鍋爐的實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線(xiàn)鍋爐的歷史趨勢(shì)曲線(xiàn)鍋爐的報(bào)警畫(huà)面6.結(jié)束語(yǔ)組態(tài)王的運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)中用戶(hù)指定的方式進(jìn)行各種處理，完成用戶(hù)組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。用戶(hù)通過(guò)運(yùn)行環(huán)境實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的控制。運(yùn)行環(huán)境本身沒(méi)有任何意義，必須與組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)作為一個(gè)整體，構(gòu)成用戶(hù)應(yīng)用系統(tǒng)。一旦組態(tài)工作完成后，運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)就可以離開(kāi)組態(tài)環(huán)境而獨(dú)立運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上，此后即可在運(yùn)行環(huán)境中，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試。 組態(tài)王軟件以其優(yōu)異的特性在鍋爐液位監(jiān)控系統(tǒng)中獲得了成功的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)瀏覽、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)顯示等功能，達(dá)到了預(yù)期的對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的改造目的。相對(duì)原有的儀表

7、調(diào)節(jié)器，該監(jiān)控系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可方便地通過(guò)硬、軟件的擴(kuò)充，實(shí)現(xiàn)鍋爐的溫度、流量等控制，即擴(kuò)展性強(qiáng)。該監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)提高工業(yè)鍋爐房的微機(jī)化自動(dòng)控制，具有一定的參考價(jià)值，值得推廣和應(yīng)用。該監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)半年多的運(yùn)行，滿(mǎn)足了生產(chǎn)的要求。由組態(tài)王軟件進(jìn)行組態(tài)實(shí)現(xiàn)的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)界面友好，運(yùn)行穩(wěn)定，便于操作。在工控方面上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)選用kingview組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)，不失為一種方便而有可行的方案7.總結(jié)2011年12月，我開(kāi)始了我的課程設(shè)計(jì)，時(shí)至今日，論文基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進(jìn)入狀態(tài)，再到對(duì)思路逐漸的清晰，整個(gè)寫(xiě)作過(guò)程難以用語(yǔ)言來(lái)表達(dá)。歷經(jīng)了大半個(gè)月的奮戰(zhàn)，緊張而又

8、充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于落下了帷幕?；叵脒@段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬(wàn)千，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我擁有了無(wú)數(shù)難忘的回憶和收獲。當(dāng)我確定選擇“鍋爐控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)”時(shí)候，我當(dāng)時(shí)便立刻著手資料的收集工作中，面對(duì)浩瀚的書(shū)海和網(wǎng)路真是有些茫然，不知如何下手。我將這一困難告訴了導(dǎo)師，在老師細(xì)心的指導(dǎo)下，終于使我對(duì)自己現(xiàn)在的工作方向和方法有了掌握。在搜集資料的過(guò)程中，我認(rèn)真準(zhǔn)備了一個(gè)筆記本。我在學(xué)校圖書(shū)館，還在網(wǎng)上查找各類(lèi)相關(guān)資料，將這些寶貴的資料全部記在筆記本上，盡量使我的資料完整、精確、數(shù)量多，這有利于論文的撰寫(xiě)。然后我將收集到的資料仔細(xì)整理分類(lèi)，及時(shí)拿給同學(xué)老師進(jìn)行溝通。1月初，資料已經(jīng)查找完畢了，我開(kāi)始著手論文的寫(xiě)作。在寫(xiě)作過(guò)程中遇到困難我就及時(shí)和導(dǎo)師聯(lián)系，并和同學(xué)互相交流，請(qǐng)教專(zhuān)業(yè)課老師。在大家的幫助下，困難一個(gè)一個(gè)解決掉，論文也慢慢成型。又經(jīng)過(guò)一周的奮戰(zhàn)，論文設(shè)計(jì)工作落下了帷幕。通過(guò)論文設(shè)計(jì)不僅使我加深了專(zhuān)業(yè)課的理解程度，還使我明白了做任何事情都要腳踏實(shí)地，認(rèn)認(rèn)真真，不能存在任何投機(jī)取巧的想法，在以后的工作和學(xué)習(xí)中我會(huì)牢記這些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。致謝非常感謝馮老師在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段給自己的悉心指導(dǎo)，從最初的定題，到資料的搜集，到寫(xiě)作、修改、到論文的寫(xiě)成，她給了我耐心的指導(dǎo)和無(wú)私的幫助。為了指導(dǎo)我們的