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摘  要
 

锅炉是工业生产过程中极其重要的动力设备，而锅炉汽包液位自动控制是影响整个锅炉机组安全经济运斤的重要因素。但是，由于锅炉汽包液位具有非线性、不确定性、并且存在虚假液位等特点，这给锅炉汽包液位控制系统的设计带来了困难。为了使锅炉汽包液位控制系统能够实现超调量小、跟踪性能好、抗干执能力强、响应迅速。本文主要进行了如下工作：分析了影响汽包液位的各种因素，提出了锅炉汽包液位控制系统的三冲量控制方案，按照工程整定的方法进行了PID参数整定，并进行了仿真研究。根据控制要求和所设计的控制方案进行硬件选型以及系统的硬件设计，利用PLC编程实现控制算法进行系统的软件设计，最终完成PLC在锅炉汽包液位控制系统中应用。

 

关键词：锅炉；汽包液位；三冲量；模糊控制

 

Abstract:

The boiler is an important power equipment in the process of industrial production, and the automatic control of boiler water level is an important factor affecting the safety and economy of boiler unit to write the whole. However, due to the boiler drum water level is nonlinear, uncertainty, and the existence of false water level and other characteristics, which brings difficulties to the design of the boiler drum water level control system. In order to achieve the boiler drum water level control system to achieve a small overshoot, good tracking performance, strong resistance to dry, fast response. In this paper, the main works are as follows: the effect of various factors on the drum water level, put forward three impulse boiler drum water level control system control scheme, according to the engineering tuning method of PID parameter tuning, and a simulation study. The hardware design of hardware selection and system according to the control requirements and the design of control scheme, control algorithm to design the software system using PLC programming, the final completion of the application of PLC in boiler drum water level control system.

 

Key words: boiler; drum water level; three impulse; fuzzy control

 

目   录

1 绪论 1

1.1 锅炉系统概述 1

1.2 锅炉控制系统 2

1.2.1锅炉的主要调节任务 2

1.2.2锅炉主要控制系统 2

1.2.3 锅炉给水控制系统 3

1.3 汽包液位现有控制方案及其存在的问题 3

2 锅炉汽包液位动态特性及其控制技术分析 4

2.1 汽包液位的动态特性 4

2.2 汽包液位控制技术分析 5

2.2.1 汽包液位位式控制系统 5

2.2.2 比值控制系统 6

2.2.3 单冲量控制系统 6

2.2.4 双冲量控制系统 8

2.2.5 三冲量控制系统 9

3 锅炉汽包液位控制硬件电路设计 12

3.1 控制系统硬件选型 12

3.1.1 PLC选型 12

3.1.2 电机的选型 13

3.1.3 变频器的选型 13

3.1.4 液位传感器的选型 14

3.1.5 流量传感器的选型 14

3.1.6 接触器的选型 16

3.1.7 熔断器的选型 16

3.1.8 功率三极管的选型 16

3.1.9 变压器的选型 17

3.2 控制系统总体电路设计 17

3.3 控制电路设计 19

4 MATLAB对模糊控制器进行仿真参数整定与仿真 21

4.1 PID算法简介 21

4.2 三冲量控制系统参数整定 22

4.3 三冲量控制系统仿真分析 27

5 软件设计 31

5.1程序流程设计 31

5.2程序设计 32

结  语 40

参考文献 41

致谢 43

 

1 绪论
 

1.1 锅炉系统概述
 

锅炉是一种承受一定工作压力的能量转换设备。其作用就是有效地把燃料中的化学能转换为热能，或再通过相应设备将热能转化为其它生产和生活中所需的能量形式，长期以来在工业生产和居民生活中都扮演着极其重要的角色。
 

根据锅炉在生产和生活中所起的作用不同，可将其分为电站锅炉、工业锅炉、生活锅炉等。其中，电站锅炉主要用于发电；工业锅炉主要用于直接供给工农业生产能源或驱动机械；而生活锅炉则主要用于提供热水及取暖。随着工业生产规模不断扩大，生产过程不断强化，生产设备不断革新，锅炉也向着大容量、高参数、高效率方向发展。为确保安全，稳定生产，对锅炉设备的自动控制就显得十分重要。

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图1.1 锅炉主要工艺流程图

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