目  录

摘  要 I

Abstract II

目  录 IV

1 绪论 1

1.1锅炉控制的发展和现状 1

1.2 锅炉控制的意义 2

1.3课题内容 3

2蒸汽锅炉控制系统的总体方案设计 7

2.1 本论文所需的常规仪表介绍 7

2.2 锅炉水位的影响因素 8

2.3控制算法及其参数影响 9

3控制系统的硬件设计 11

3.1上位机硬件配置 11

3.2 PLC的类型及模块设备 11

3.3测量仪表及执行模式 13

4 下位机软件设计 15

4.1 STEP 7的简介 15

4.2 PLC程序总体模式 17

4.3具体回路的管理与策略的实现 18

5 上位机监控软件设计 25

5.1 MCGS概述 25

5.2 MCGS在蒸汽锅炉控制系统中的具体应用 26

6 系统通讯与调试 31

6.1 系统通讯的实现 31

6.2 系统设置 32

7 总结与展望 34

参考文献 35

致谢 37

1 绪论

1.1锅炉控制的发展和现状

锅炉是通过使用燃料将水升温加热变成蒸汽或热水的工业生产设备。锅炉所产生的蒸汽或热水可以直接为工业生产供给热能，蒸汽也可以转化为机械能,机械能可以通过发电机转换成电能。产生热水的锅炉叫做热水锅炉。主要用于日常生活。生成蒸汽的锅炉称作蒸汽锅炉，也就是我们平常所说的锅炉，经常被用于船舶、火力发电站、煤矿业等行业。锅炉发展到今天的水平经历了许多次技术革新[1]。

时间上溯到19世纪中，水管锅炉被制造出来。锅炉受热面由锅壳本身与锅壳内的炉筒转变为锅壳外面的水管。锅壳直径无法再限制锅炉的受热面积与蒸汽压力的提升，便于增加锅炉蒸发量与压力。新的锅炉里的桶型锅壳因此更名为锅筒，也称作汽包。20世纪初，旧锅炉已不能满足当代工业生产的要求。随着制作工艺和科学技术的发展，弯管式锅炉出现了。由于水冷壁、过热器与省煤器的广泛应用，锅炉筒数量渐渐变少，既提高锅炉的压力、温度、和效率又节约了材料。在20世纪30年代的时候我国开始进行直流锅炉的利用，在20世纪40年代的时候我国开始使用辅助循环锅炉的利用。辅助循环锅炉是在下降管系统中加循环泵，用来增加蒸发受热面的水循环。直流锅炉和辅助循环锅炉在第二次世界大战之后取得较快发展，因为高温高压与大容量是当时发电机组的主要要求。直流锅炉和辅助循环锅炉的优势在于缩小或不用锅筒，应用小直径管子用于受热面，因此布置受热面可以不受限制。，直流锅炉是仅有的在超临界压力下可正常工作的一种锅炉。到了20世纪70年代，复合循环锅炉出现了，复合循环锅炉是由辅助循环锅炉和直流锅炉复合形成的效率更高的工业生产设备。锅炉产业在中国是极其重要的产业，是一个不停进步发展的产业。20世纪80年代，中国的经济进入了新的增长阶段，各行各业都突飞猛进，锅炉行业尤为显著，具体表现为我国锅炉制造公司数量增长了近一半，绝大多数锅炉公司都具有独立建造锅炉的能力，锅炉的具体性能已不弱于发达国家的平均水平。20世纪90 年代，由于微型计算机技术的进步发展，工业锅炉的控制技术迎来了最好的发展契机。FCS 以及DCS等技术设置的大力利用，让锅炉的一体化监督管理从不现实变为现实，相应的，锅炉运行的安全性也得到了显著的增加。操作人员的工作环境也因此得到极大的改善，因为锅炉自动控制的实现又不可能变为可能，锅炉工作中的资源浪费大大降低，锅炉的热效率增加。进入21世纪后，归功于PLC、FCS、DCS等一系列先进的计算机控制系统的出现，整个工业控制领域迎来了崭新的发展机遇。人们普遍的期待着比经典锅炉控制系统更人性化、更高效、更优秀的控制系统的诞生。基于PLC控制的锅炉控制系统应运而生，锅炉行业的发展进入了新的时代。