目录

第一章 绪论................................................................... 1

1.1 课题背景................................................................ 1

1.2 锅炉的国内外现状........................................................ 2

1.3 锅炉自动化控制的发展史和发展趋势........................................ 2

1.4 本课题设计的内容及要求.................................................. 3

1.5 本章小结................................................................ 3

第二章 变频调速技术的应用..................................................... 5

2.1 变频调速原理............................................................ 5

2.2 变频器的控制方式........................................................ 5

2.2.1 V/f控制 ........................................................... 5

2.2.2 转差频率控制........................................................ 5

2.2.3 矢量控制............................................................ 5

2.2.4 直接转矩控制........................................................ 5

2.2.5 最优控制............................................................ 6

2.3 变频器选型.............................................................. 6

 ........................................................................ 6

2.4 本章小结................................................................ 7

第三章 锅炉控制系统总体设计................................................... 8

3.1 船舶辅锅炉控制系统的概述................................................ 8

3.2 水位控制................................................................ 8

3.3 蒸汽压力控制............................................................ 9

3.3.1 燃烧的双位控制...................................................... 9

3.3.2 燃烧的比例控制 .................................................... 9

3.4 燃烧程序自动控制........................................................ 9

3.5 自动保护和报警......................................................... 11

3.6 本章小结............................................................... 11

第四章 系统硬件设计.......................................................... 12

4.1 PLC的选型............................................................. 12

4.1.1 PLC机型的选择..................................................... 12

4.1.2 PLC容量选择....................................................... 12

4.1.3 开关量I/O模块的选择............................................... 13

4.2 模拟量I/O模块选择..................................................... 14

4.2.1 模拟量输入模块的选择............................................... 14

4.2.2 模拟量输出模块的选择............................................... 15

4.2.3 FX2N-2DA的接线.................................................... 16

4.2.4 FX2N-2DA的偏置与增益的调整........................................ 17

4.2.5 模拟量的输入/输出分配.............................................. 17

4.3 温度传感器选型......................................................... 17

4.4 PID控制............................................................... 18

4.4.1 PID组成........................................................... 18

4.4.2 PID参数的整定..................................................... 18

4.5 通信模块............................................................... 19

4.6 硬件接线图............................................................. 19

4.7 系统电路图............................................................. 20

4.8 本章小结............................................................... 20

第五章 系统软件设计.......................................................... 22

5.1 系统流程图............................................................. 22

5.2 程序设计............................................................... 24

5.2.1 起动前的准备....................................................... 24

5.2.2 水位控制........................................................... 25

5.2.3 蒸汽压力控制....................................................... 25

5.2.4 燃烧程序自动控制................................................... 26

5.2.5 安全保护........................................................... 30

5.2.6 停炉程序........................................................... 30

5.2.7 手动程序........................................................... 31

5.2.8 PID控制部分....................................................... 31

5.3 系统梯形图............................................................. 33

5.4 本章小结............................................................... 33

第六章 组态画面的设计........................................................ 35

6.1组态仿真软件的选择..................................................... 35

6.2 Kingview6.53软件简介.................................................. 35

6.3 组态王6.53的组成...................................................... 35

6.4 组态图................................................................. 36

6.4.1 手动加水图......................................................... 36

6.4.2 手动风机开启图..................................................... 36

6.4.3 手动油泵开机图..................................................... 37

6.4.4 手动点火图......................................................... 37

6.4.5 自动风机开启图..................................................... 38

6.4.6 自动油泵开启图..................................................... 38

6.4.7 自动升温图......................................................... 39

6.4.8 排气阀打开图....................................................... 39

6.5 系统的变量设计......................................................... 40

6.6 动画连接............................................................... 42

6.7 仿真程序............................................................... 43

6.7.1 手动加水程序....................................................... 43

6.7.2 风机启动程序....................................................... 43

6.7.3 点火程序........................................................... 44

6.7.4 停止程序........................................................... 45

6.8 本章小结............................................................... 45

论文小结.................................................................... 46

致谢........................................................................ 47

参考文献.................................................................... 48

随着时代的发展，船舶控制系统的自动化控制系统也逐渐的发展起来。使用可编程控制器来控制船舶锅炉系统的自动化取代了传统继电接触控制系统，简化了线路使人员操作更加简单安全，减少了出现事故的可能性，避免了不必要的的经济人员损失。同时使用可编程控制器来控制船舶锅炉系统的自动化提高了锅炉的工作效率，能够更加准确的控制锅炉的系统。本课题设计的内容是锅炉是船舶辅助燃油锅炉,本次设计的要求需要实现锅炉的全自动起、停，在燃烧过程中，利用PLC编程，使得风门根据要求自动进行开大开小，最后是能够在水位达到危险水位，蒸汽压力过大或者设备故障时进行报警。本文主要内容如下：

第一章 绪论： 主要介绍了课题的背景，锅炉的国内外现状和锅炉自动化控制的发展史和发展趋势。

第二章 变频调速技术的应用：主要介绍了变频调速原理和变频器选型。

第三章 锅炉控制系统总体设计：介绍了锅炉控制系统的水位自动控制，蒸汽压力自动控制，燃烧程序的自动控制，保护与报警这四部分。

第四章 系统的硬件设计：主要是相关硬件的选型，还有硬件接线图和系统电路图。

第五章 系统的软件设计：系统的流程图、梯形图和上位机监控组态软件设计。

第六章 系统组态画面的设计

1.5 本章小结

本章主要介绍了课题的背景并且以立式横烟管锅炉为例子简述了辅锅炉结构，介绍了锅炉的国内外现状，同时介绍了锅炉的发展历史和发展趋势以及锅炉自动化控制的发展历史和发展趋势。最后介绍了本次课题的设计内容和要求。在了解锅炉的情况下，更好的进行本次设计。

第三章 锅炉控制系统总体设计

3.1 船舶辅锅炉控制系统的概述

本次设计内容主要针对的是船舶辅助燃油锅炉。它一般过程是锅炉水位自动控制，蒸汽压力自动控制，燃烧程序的自动控制，保护与报警这四部分。

3.2 水位控制      

本次设计所用的是辅锅炉，辅锅炉由于蒸发量小，蒸汽压力也低，所用可以简化其控制系统，对水位只要进行双位控制就可以了。当水位下降到所允许的下下限水位时，水泵就会自动起动并给锅炉供水。而当锅炉水位逐渐上升时，锅炉水位达到所允许上限水位时，水泵自动停止工作，停止向锅炉供水。所以，锅炉在它正常工作的时候，其水位是在允许的上限水位和下限水位之间波动，一般的水位波动范围是在60～120mm之间，不会一直稳定在一个固定水位上。而本次设计采用水位计也叫液位计对水位进行检测，根据控制需要将3个水位的3个开关量信号接入PLC，经PLC控制水泵电机，实现合适给水量的控制、低水位联锁、报警处理给水水泵电机故障时的联锁控制等，使系统全自动平稳地运行。但又因为传感器原理的不同又可以将水位的制动控制分为浮子式、电极式和压差控制器式三种。本次设计采用的电极式水位计，它是利用水和汽的电导率不同来测量水位的。电极式水位调节系统如图3-1所示。