发布时间 : 星期四 文章基于smpt1000西门子pcs7的锅炉综合过程控制本科论文 - 图文更新完毕开始阅读b73c7d5e82c4bb4cf7ec4afe04a1b0717ed5b351
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基于西门子PCS7的锅炉综合过程控制
摘要
锅炉是一种能量转换设备，在我国的国民经济发展中占有着重要的地位，电力、机械、化工、冶金、纺织、食品、造纸等行业 , 以及工业和民用采暖都有着锅炉的身影。以工业上最常见的自然循环锅炉作为被控对象，根据锅炉的主要控制参数，成分，温度，压力，流量，液位，区分来说就是锅炉的产汽量，过热蒸汽出口温度以及压力，燃料量，汽包水位，烟气含氧量，风量，炉膛负压等等，并分析其工艺流程和动态特性的，结合安全、稳定等控制要求设计出了锅炉系统的总体控制方案。采用SMPT-1000仿真过程控制设备，根据控制方案三个层次的要求：生产要求，安全要求和优化要求以及锅炉的详细控制参数，设计工程有前馈-串级控制系统，串级控制系统，双闭环比值控制系统，前馈-反馈控制系统和单回路控制系统，并使用西门子集散控制系统DCS中PCS7软件编程，编程顺序有OS组态，AS组态，组态下载，CFC连续功能图与SFC顺序功能图的编译与下载， WINCC的在线监控以达到优化控制系统的设计目的。 关键词：PCS7；SMPT-1000；过程控制；锅炉
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Integrated process control of boiler based on
Siemens PCS7 simulation
Abstract
Boiler is a kind of energy conversion device, in our country, the development of national economy, plays an important role, electric power, machinery, chemical industry, metallurgy, textile, food, paper and other industries, and industrial and civil heating has a figure of the boiler. In industry the most common natural circulation boiler as a controlled object, according to the main control parameters of the boiler, composition, temperature, pressure, flow, level, distinguish it is boiler steam production quantity, superheated steam outlet temperature and pressure, the amount of fuel, drum water level, oxygen content in flue gases, air, vacuum furnace and so on and analysis the process and dynamic characteristics, combining with the safe and stable control requirements to design the control scheme of the overall system of boiler. The smpt-1000 simulation process control equipment, according to the requirements of the control scheme of three level: production requirements, safety requirements and requirements and boiler with control parameter optimization, engineering design with feedforward cascade control system, cascade control system, the double closed loop ratio control system, feedforward feedback control system and a single loop control system, and the use of Siemens distributed control system DCS PCS7 software programming and sequential programming with OS configuration, configuration of atherosclerosis, download configuration, CFC continuous functional diagram and the SFC sequential function chart, compile and download, WinCC online monitoring to achieve to optimal control system is designed.
Key words：PCS7; SMPT-1000; process control; boiler
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目 录
摘要 ............................................................................................................................................. I ABSTRACT ............................................................................................................................. II 1 绪论 ...................................................................................................................................... 1 2 仿真设备与软件的介绍 ...................................................................................................... 4 2.1 SMPT-1000仿真设备 .................................................................................................... 4 2.1.1 SMPT-1000硬件组成 ................................................................................................. 4 2.1.2 SMPT-1000软件系统 ................................................................................................. 5 2.2 西门子PCS7系统 ............................................................................................................ 6 3锅炉控制方案的设计 ........................................................................................................... 11 3.1仿真锅炉的设计原则 .................................................................................................... 11 3.2仿真锅炉的工艺流程 .................................................................................................... 12 3.3分析并设计系统的方案 ................................................................................................ 13 4锅炉系统方案的实现 ........................................................................................................... 16 4.1控制方案的硬件组态 .................................................................................................... 16 4.1.1 AS硬件组态 ............................................................................................................ 16 4.1.2编辑硬件变量表 ...................................................................................................... 17 4.1.3 OS站组态 ................................................................................................................ 18 4.1.4 网络连接组态与下载 ............................................................................................. 19 4.2 控制方案的软件编辑 .................................................................................................... 20 4.2.1 CFC连续功能图组态 ............................................................................................. 22 4.2.2 SFC顺序流程图组态 ............................................................................................... 27 4.2.3 WINCC组态 ............................................................................................................... 28 5锅炉系统方案的运行与参数的整定 ................................................................................... 31 5.1系统方案的运行 ............................................................................................................ 31 5.2 PID参数的整定 ............................................................................................................. 32 结 论 ........................................................................................................................................ 1 致 谢 ........................................................................................................................................ 2 参考文献 .................................................................................................................................... 3
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1 绪论
锅炉作为工业过程中的大型动力设备，不仅在电力化工领域有着广泛运用，同时又能产出巨大热能，即分裂精馏原油也能干燥气体，所以锅炉在工业领域中也有着举足轻重的地位。能应用于加热水使其转变为蒸汽的锅炉称为蒸汽式锅炉,也称之为蒸汽发生器;能应用于加热水使其提高温度转变为热水锅炉,称为热水式锅炉，而应用于加热有机热载体的锅炉又称为有机热载体式锅炉。从能源利用的角度来看,锅炉是种能源转换设备，在锅炉中,一次性能源(燃料)的化学贮藏通过燃烧过程转化成为燃烧产物(烟气和灰渣)将所载有的热能,又通过传热过程使热量传递给中间的载热体(例如水或蒸汽),然后依靠它将热量送到用热设备中去。这种传输热量的中间的载热体已经属于二次能源,因为它的用途是向用能的设备提供能量。当中间载热体应用于热机中进行热与功转换时,就叫做为“工质”。如果中间的载热体只是给热设备传输并且提供热量以进行热利用的话,那么通常被称为“热媒”。锅炉也能按其用途分为电站锅炉、船舶锅炉、工业锅炉和机车锅炉等四类。前两类称为固定式锅炉,那是因为安装在固定基础上并且不可移动的。后两类便称为移动式锅炉。
当今社会发展的迅速，特别是工业领域规模的不断壮大，我们也对能源需求越来越急切。同时我们现在的环境也要求锅炉控制的安全和环保，然而锅炉的工作环境却是高压高二氧化碳排放高温，怎么安全、有效和环保的控制使用锅炉已然成为工业领域上重要的课题。锅炉按照结构、燃料性质、容量大小、压力大小、用途和能源类型，亦可分为不同类型，锅炉工艺需求据锅炉类型不同也是多种多样，相应的控制方案也大不同。
伴随着工业自动化水平的步步提高，我国的石油化工等大型企业对工业锅炉的控制要求也加强了。在许多工业过程的使用中，锅炉中存在许多缺点，如耗能大，气压不稳，热效低等等。锅炉的控制包含了多个控制回路，例如压力控制回路，燃烧控制回路，液位控制回路，安全联防及温度控制回路等等，其中燃烧的过程是多输入多输出非线性的过程，而温度系统具有较大的惯性以及滞后性。所以，锅炉过程总体上来说是一个非线性时变的动态过程。
目前，在国际工业控制领域范围内，复杂的系统控制，除去了采用经典PID控制，还有采用模糊的控制理论来设计先进的控制方案。模糊控制方案都具有灵活多变性，且与自适应的控制理论互相结合，能消除模糊控制带来的稳态偏差，并且这种控制方案已