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摘 要

锅炉汽包水位控制系统是保证锅炉正常运行的关键因素之一。若水位过高，影响汽水分离的效果，导致设备发生故障；而水位过低则会破坏汽水循环，严重时导致锅炉爆炸，所以锅炉汽包水位必须严加控制。当今，PLC技术的快速发展，使得PLC广泛的运用在了过程控制领域，使得控制精度大大提高，它已经成为了控制领域不可缺少的设备之一。

本文将描述锅炉汽包水位控制的三冲量控制方案，它是通过分析影响汽包液位的各种因素，重点放在如何避免“假水位现象”。首先按照工程整定的方法对PID参数进行整定和仿真，再通过所设计的控制方案进行硬件的选型和设计和西门子S7-200编程来实现控制算法对锅炉的汽包控制，最后通过MCGS组态实现仿真。

关键词：PID控制 汽包液位 三冲量控制 PLC

Boiler Water Level PID Control of Three impulse

Abstract

A important factor that Boiler drum level control system is ensure the normal operation of the boiler. If the water level is too high, the impact separator effect, cause the device to malfunction; while the water level is too low would undermine soda circulation, leading to serious boiler explosion, the boiler feed water must be strictly controlled. Today, the rapid development of PLC technology, the PLC widely used in the field of process control, making the control accuracy is greatly improved, it has become one of the indispensable device control areas.

  This article will describe three boiler drum level control impulse control scheme, it is through the analysis of various factors affecting the drum level, with emphasis on how to avoid "false water level phenomenon." First, in accordance with the method works tuning PID parameters tuning and simulation, and then the selection and design of hardware and Siemens S7-200 programmable via the control scheme is designed to achieve the control algorithm to control the boiler drum, and finally through MCGS configuration achieve simulation.

Keywords: PID control Drum level three impulse control PLC

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

第二章 控制方案分析与设计 2

2.1设计的主要工作： 2

2.2液位特征与控制方案分析： 2

2.2.1汽包液位动态特性： 3

2.3汽包液位控制方案设计 6

2.3.1单冲量控制系统 6

2.3.2双冲量控制系统 7

2.3.3三冲量控制系统 8

3.1液位传感器选型： 10

3.2流量传感器的选型 10

3.3电机的选型 12

3.4变频器选型 13

3.5接触器的选型 13

3.6功率三极管的选型 14

3.7熔断器的选型 14

3.8PLC的选型 14

第四章 硬件工作方式、原理与整体设计 15

4.1变频器的组成 15

4.2变频器的工作方式： 15

4.3变频器的工作原理： 15

4.4PLC基本组成结构 16

4.5PLC分类： 16

4.6PLC结构： 17

4.7PLC工作方式： 17

4.8整体线路设计 18

第五章 控制算法及参数整定 20

5.1PID算法介绍 20

5.2三冲量控制系统参数整定 21

第六章 PLC程序设计 28

6.1程序流程： 28

6.2梯形图设计： 29

第七章 监视与控制通用系统设计 34

7.1MCGS构成： 34

7.2MCGS组态实现步骤： 34

7.3MCGS监控组态软件的设计 35

7.3.2实时数据 37

7.3.3运行策略 38

7.7.4设备窗口 41

7.4MCGS监控界面运行 42

第八章 结束语 43

参考文献 44

致谢 46

第一章 绪论

锅炉是当今社会生产和人民生活不可缺少的重要设备，所产生的高温热水和蒸汽直接运用在人民生活和国民经济的各个领域，我国现阶段70%以上的电能是利用蒸汽推动汽轮发电机组发电而获得的，工农业（如纺织、化工、造纸、机械、农产品加工工业等）生产过程中也不能离开蒸汽，供热通风、空气调节以及生活热水供应所需要的热能也是来自于高温热水或蒸汽。而锅炉是一个及其复杂的控制对象，为了能正常运行，配套控制策略还有硬件选型，都必要要符合该锅炉的参数。其中汽包液位必须要在安全范围内，因此液位的参数是重要的监控对象，它是给水与锅炉负荷之间的桥梁。

早期的传统的控制方法，受到计算机硬软件的约束，使得很多控制只能通过手动进行调节，而且各个检测器件对被控参数的反馈不及时，导致控制效果不明显，故障率高，不利于系统长时间高效、正常运行。现代控制系统发展的趋势是大力研究和发展先进控制技术（APC），但因为先进控制算法的复杂性，先进控制的实现需要足够的计算能力作为支持平台，同时现在广泛在工业中利用的控制技术还有FCS和DCS，但由于这些控制系统造假昂贵，因此汽包液位控制系统并不适合利用这些控制技术。

但由于近几年开发了智能I/O模块的PLC，它可以将顺序控制和过程控制结合起来，实现对生产过程的控制，并具有高的可靠性，造价也不昂贵，已经广泛运用在化工，能源等各行业。PLC是专为在工业环境下应用而设计的，具有七大特性：1.可靠性高、抗干扰能力强。2.通用性强、灵活性好、功能齐全。3.编程简单、使用方便。4.模块化结构。5.安装简单、调试方便。6.维修工作量小、维护方便。7.体积小，能耗低。正是因为这些特性，PLC在锅炉上的运用已经越来越多，越来越成熟，减少了人为失误，保障了锅炉的正常、经济的运行。

此次控制系统的设计，它的被控对象是汽包液位，调节量是给水流量，通过对水位的实时监控和检测，PLC通过监控和检测反馈的信号与给定信号进行对比，做出相应的运算，最终输出信号给执行装置，从而实现对汽包液位的控制，汽包液位将能稳定在允许的范围之内。

第二章 控制方案分析与设计

2.1设计的主要工作：

1.锅炉汽包液位控制方案：

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