基于WinCC的锅炉控制系统设计

1、基于WinCC的锅炉控制系统界面设计Interface Design of Boiler Control system based on WinCC目录摘要IABSTRACTII第一章 绪论11.1 课题的背景与发展趋势11.2 课题主要设计任务1第二章 锅炉工艺控制方案设计32.1 锅炉简述32.2 锅炉控制工艺方案设计32.3 工艺仪表参数确定42.4 锅炉控制系统工艺流程图4第三章 锅炉控制系统的硬件选型与配置63.1 S7-300 PLC概述及模块配置63.2 锅炉控制系统硬件通讯网络63.3 锅炉控制系统I/O分配表73.4 PLC模块原理接线设计9第四章 锅炉控制系统的PLC编程设

2、计124.1 STEP7编程软件概述124.2 锅炉控制系统的STEP7配置过程124.2.1 新建工程项目124.2.2 站点配置组态134.2.3 模块参数设置144.3 锅炉控制系统的PLC程序编写16第五章 锅炉控制系统的WinCC监控界面设计215.1 WinCC7.3组态软件概述215.2 WinCC7.3 项目创建设置215.2.1 新建工程215.2.2 变量驱动添加215.2.3 创建变量235.3 系统监控界面组态255.3.1 烟气脱硫主界面组态255.3.2 报表界面组态265.3.3 曲线界面组态275.3.4 报警记录界面组态27第六章 锅炉控制系统的模拟运行测试2

3、96.1 仿真器设置启动296.2 锅炉控制模拟运行测试30结论35参考文献36附录37附录1 锅炉控制系统PLC程序37致谢45III摘要本设计主要以小型热水锅炉为研究对象，设计研究锅炉系统的监控界面为目的。在设计过程中，通过查阅文献和分析锅炉控制系统工艺流程和工作原理要求，设计出适合本设计锅炉控制系统控制内容。对锅炉控制系统采用PLC控制系统进行分析，同时对现场控制仪表进行选型，配置参数，利用AutoCAD绘制锅炉控制系统的PLC模块电气原理接线图。 然后根据锅炉控制工艺要求，利用STEP7编程软件设置锅炉控制系统硬件网络和通讯网络以及编写PLC控制梯形图程序。其中硬件网络主要配置S7-3

4、00硬件组态配置选择，通讯网络MPI参数设置。在设计WinCC监控界面时，配置WinCC的通讯驱动，设置通讯参数，添加和链接变量，制作报警监控控件等等。利用仿真软件进行模拟仿真运行。关键词：锅炉控制；监控；WinCC；PLC；通讯IABSTRACTThis design mainly takes the small hot water boiler as the research object, and designs the monitoring program and the interface design of the main control water temperature. I

5、n the process, through consulting literature, the operation process and working procedure requirements of boiler control system are analyzed. The control content of boiler control system suitable for this design is designed. The PLC control system is used to analyze the boiler control system. At the

6、 same time, the field control instruments are selected and the parameters are configured. The electrical principle wiring diagram of PLC module of boiler control system is plotted by AutoCAD.Then according to the boiler control technology requirements, the boiler control system hardware network and

7、communication network are set up by using STEP7 programming software, in which the hardware network is mainly configured with S7-300 hardware configuration. When designing WinCC monitor interface, configure the communication driver of WinCC, set communication parameters, add and link variables, make

8、 alarm monitoring control and so on.The boiler control is simulated by simulation software. Keywords: boiler control; monitoring and control; WinCC-PLC; CommunicationII第一章 绪论1.1 课题的背景与发展趋势改革开放以来，中国社会经济飞速发展，城镇化规模不断扩大。进入21世纪，人们的生活水平不断提高，因此对生活供暖的居民数量和供暖的质量的要求也不断提高。当下，热水锅炉以及是人们生活必不可少的部分。热水锅炉具有较高的经济性，安全性

9、，而越来越完善的自动化程度也受到居民们的认同。其中反映热水锅炉质量好坏的是热水锅炉的性能优劣。而这性能优劣也体现在人们的生活之中。如今，洗浴，供热等场所的大多数设备都是锅炉。 锅炉有蒸汽和热水两种供热方式，蒸汽在日常生活和工业生产中常用于发电、生产以及间接供热，热水主要用生活热水和生活供暖。由此可见，合理并高效的使用锅炉，让其作为供热源的功效发挥到最大，是工业生产以及生活的一个重要环节。 以微处理器为核心的PLC控制技术是当下锅炉控制系统的首选，无论是在锅炉的控制精度和自动化程度上都非常可观，但大部分锅炉控制系统的设计还不完善，因此需要设计一种全新的，自动化程度高，精度达到工业生产要求的加热锅

10、炉控制系统。以继电器。接触器为主的大部分工业生产控制装置，在使用继电器组成的控制系统出现的操作失误较多，可靠性不好。1.2 课题主要设计任务本设计任务要求是研究热水锅炉使用情况，锅炉控制工艺环节流程和原理，为之后研发锅炉使用效率研发奠定基础。所以本设计主要设计任务如下所示：（1） 学习锅炉控制系统的工艺流程和控制要求，了解锅炉控制系统现场仪表的工作原理和通讯方式。（2） 了解S7-300PLC控制系统的原理和系统组成部分，S7-300与WinCC监控站的通讯方式和通讯地址参数设置。（3） 掌握STEP7V5.5编程软件的使用方法，熟练运用STEP7编程软件对锅炉控制系统的硬件组态，并且编写锅炉

11、控制系统的梯形图程序，并且利用仿真软件进行程序验证。（4） 掌握WinCC7.3组态软件的使用方法，熟练运用WinCC组态软件对锅炉控制系统的界面组态设计，界面控件使用和通讯驱动设置，并且运行监控界面进行验证。（5） 能够独立完成锅炉控制的论文设计，总结设计的优势和不足之处，以及设计带来的心得。 第二章 锅炉工艺控制方案设计2.1 锅炉简述锅炉主要包括加热炉和汽包锅组成，热水锅炉主要将燃料燃烧的热能对汽包锅内的水加热成蒸汽或沸水，锅炉内是热水可以供给居民生活供热，也可以为工业设备供热驱动设备，也可以为蒸汽动力推动装置提供推动动力，转化为机械能，然后通过蒸汽发电机将机械能转化为电能供电。热水锅炉

12、在工业生产中主要动力推动和供热。2.2 锅炉控制工艺方案设计本设计热水锅炉工艺组成主要有汽包锅炉、给水设备、送风设备、燃料供应设备、安全排水设备和热交换设备，具体组成如下图2-1所示。图2-1 锅炉设备组成图汽包锅炉：上为汽包锅，下为加热炉。汽包存储水以及加热存储设备。加热炉主要为燃料燃烧室为汽包加热。热交换设备：主体为板式热交换，将汽包输送来的热水与设备输送来的冷水进行热交换。给水设备：主要由给水泵、给水阀、供水管道、电磁流量计等组成。给水泵抽取原水，经过给水阀和电磁流量计为锅炉供水，保证锅炉正常用水。送风设备：主要由供氧阀门和鼓风机组成，主要目的为加热炉提供充足的燃烧氧气。燃料供应设备：包

13、括加热炉燃烧所需要的燃料以及油路管道。安全排水设备：主要由排水阀和污水池组成，当汽包运行异常时，为汽包泄压泄水。2.3 工艺仪表参数确定在锅炉控制系统中，WinCC监控系统主要采集显示整个循环水系统的各个仪表数据，在系统仪表选型时，需要对选择的仪表进行数据参数筛选，如汽包水位采集使用液位计采集，采集范围为0到3m。循环水温度和锅炉温度采集采用热电偶采集，温度采集范围为0到150。管道内流量采用电磁流量采集，锅炉汽包压强采用压力变送器采集。根据锅炉控制系统工艺流程，配置现场信号采集工艺仪表选型清单表，仪表选型配置具体参数如下表2-1所示。表2-1 锅炉控制系统仪表选型参数序号仪表工位号仪表测量内

14、容参数范围仪表类型1LT100汽包水位03m液位计2PT200汽包水压05MPa压力变送器3PT201热水管道水压05MPa压力变送器4PT202加热炉压力05MPa压力变送器5FT400给水流量02000 m3/h电磁流量计6FT401供氧流量02000 m3/h电磁流量计7FT402循环水流量02000 m3/h电磁流量计8TT300汽包水温0150热电偶9TT301加热炉温0150热电偶10TT302循环水热交换前温度0150热电偶11TT303循环水热交换后温度0150热电偶12TT304供热管道交换前温度0150热电偶13TT305供热管道交换后温度0150热电偶2.4 锅炉控制系统

15、工艺流程图 锅炉控制系统运行模式可分为手动控制和自动控制，具体工艺流程如下图2-2所示。手动模式：首先将系统切换到手动模式下，然后可以打开相对应的水泵电机启动信号和阀门打开信号，也可以停止某个阀门或电机运行。自动模式：首先将锅炉控制系统的模式由手动模式切换到自动模式后，然后按下锅炉控制系统的启动按钮，锅炉控制系统的系统运行灯亮起，系统进入到运行状态，汽包内的液位计实时采集汽包水位，如果汽包此时水位低于2.5米时，然后按下启动按钮，运行指示灯亮起，汽包水位计检测汽包水位，汽包水那么汽包给水阀关闭，同时水位低于1.5米时，给水泵启动为锅炉汽包补水；否则给水阀门和给水泵自动关闭。当汽包内压力变送器检

16、测到炉压低于4MPa时，供氧阀门打开，加热炉内压强低于3MPa时，并且汽包水位低于120时，鼓风机立即启动。否则供氧阀关闭，鼓风机停止。当锅炉热水加热到90以上后，循环热水阀打开，循环热水泵启动向板式热交换器供应热水，当汽包内压强大于3.5MPa时，汽包压强过大，排水阀打开泄压保护，系统停止。图2-2 系统控制流程图第三章 锅炉控制系统的硬件选型与配置3.1 S7-300 PLC概述及模块配置由德国西门子公司生产的可编程序控制器（PLC)衍生出了一系列产品，S7-300就是其中之一。S7-300PLC控制系统硬件主要由信号模块（SM）、通讯处理器（CP）、导轨、CPU模块、电源模块（PS）、借

17、口模块（IM）和功能模块（FM）组成。集成了PROFIBUS-DP接口和MPI点对点通讯端口CPU 317-2，可以使用以下PROFIBUS通讯协议，也可以使用MPI点对点通讯协议。数字量输入SM321模板用于外部数字量信号输入。使用于连接标准开关和两线制接近开关。使用于小功率电机、交流接触器等等。模拟量输入SM331模块主要用于采集外部模拟量输入，主要采集信号为0到10V电压或4到20mA电流，并且经过转化为PLC内数据。而模拟量输出SM332模块主要输出0到10V电压或4到20mA电流控制模拟量设备。根据热水锅炉控制系统的控制内容，统计出PLC模块配置表，如下表3-1所示。表3-1 锅炉控

18、制系统PLC 选型与配置表名称型号订货号数量插槽号基架Rail6ES7 300-1TA01-0A01个0电源模块PS307 10A6ES7 307-1KA01-0AA01 块1CPU模块CPU317-26ES7 317-2AJ10-0AB01 块2DI模块SM 3216ES7 321-1BH00-0AA01 块4DO模块SM 3226ES7 322-1BH00-0AA01 块5AI模块SM 3316ES7 331-7KF00-0AB02 块67AO模块SM 332SM 3326ES7 332-5HB01-0AB01 块83.2 锅炉控制系统硬件通讯网络在整个锅炉控制系统的通讯网络中，主要分上位

19、机管理层和下位机操作层。其中下位机PLC中的CPU317-2模块配置MPI和DP通讯端口，MPI主要用于WinCC通讯，DP用于PLC与远程站通讯。在主站S7-300中主要配置了如下图3-1所示的模块，这些模块都用于热水锅炉控制系统，并且在配置过程中需要考虑备用通道。 图3-1 锅炉控制系统硬件网络配置图3.3 锅炉控制系统I/O分配表 根据锅炉控制系统的工艺要求设计，整个PLC控制系统主要的信号采集为现场工艺仪表数据输入输出信号、各个阀门开闭信号、电机启停信号、按钮开关信号和报警输入信号等等，具体I/O地址分配如下表所示。 1、下表如3-2所示为热水锅炉的模拟量AI/AO点分配清单地址。 表

20、3-2 锅炉控制系统AI/AO点分配清单序号仪表位号变量名称信号类型I/O变量地址1LT100汽包水位AIPIW2562PT200汽包水压AIPIW2583PT201热水管道水压AIPIW2604PT202加热炉压力AIPIW2625FT400给水流量AIPIW2646FT401供氧流量AIPIW2667FT402循环水流量AIPIW2688备用备用AIPIW2709TT300汽包水温AIPIW27210TT301加热炉温AIPIW27411TT302循环水热交换前温度AIPIW27612TT303循环水热交换后温度AIPIW27813TT304供热管道交换前温度AIPIW28014TT305

21、供热管道交换后温度AIPIW28215备用备用AIPIW28416备用备用AIPIW28617FV500供氧风机频率AOPQW25618备用备用AOPQW25819备用备用AOPQW26020备用备用AOPQW2622、锅炉控制系统的DI/DO点分配清单地址表如3-3所示。 表3-3 锅炉控制系统DI/DO点分配清单序号仪表位号变量名称信号类型I/O变量地址1SA1手自动切换DII0.02SB1急停按钮DII0.13SB2启动按钮DII0.24SA2鼓风机启动开关DII0.35SA3给水泵启动开关DII0.46SA4循环热水泵启动开关DII0.57SA5供氧阀启动开关DII0.68SA6给水阀

22、启动开关DII0.79SA7热水阀启动开关DII1.010SA8排水阀启动开关DII1.111Alarm1鼓风机报警信号DII1.212Alarm2给水泵报警信号DII1.313Alarm3循环热水泵报警信号DII1.414SA9备用DII1.515SA10备用DII1.616SA11备用DII1.717M1鼓风机DOQ0.018M2给水泵DOQ0.119M3循环热水泵DOQ0.220KA1供氧阀DOQ0.321KA2给水阀DOQ0.422KA3热水阀DOQ0.523KA4排水阀DOQ0.624备用备用DOQ0.725HL1运行指示灯DOQ1.026HL2系统报警灯DOQ1.127HL3鼓风机

23、指示灯DOQ1.228HL4鼓风机报警灯DOQ1.329HL5给水泵指示灯DOQ1.430HL6给水泵报警灯DOQ1.531HL7循环热水泵指示灯DOQ1.632HL8循环热水泵报警灯DOQ1.7经过以上I/O数量统计和分配，所得到锅炉控制系统需要52个I/O点数，其中分别为DI共有13点，DO共有15点，AI共13点, AO共1点。3.4 PLC模块原理接线设计在绘制PLC模块输入输出接线图时，首先需要对锅炉控制系统各个变量进行地址分配以及位号定义，然后根据PLC硬件分配图的模块配置位置，绘制设计PLC模块的原理接线图。其中SM321为数字量输入模块，该模块的I/O输入通道有16点，工作电压

24、为直流24V电压，而锅炉控制系统DI需要13点，而SM321模块主要输入信号主要有按钮开关、报警检测信号、设备手动控制开关等，具体原理接线图如下图3-2所示。图3-2 数字量输入SM321模块原理接线图图3-3所示为 SM322数字量输出模块的原理接线图，该模块工作电压为直流24V，I/O输出通道有16点，而热水锅炉控制系统输出点有15个，该模块主要输出控制水阀、报警指示灯以及中间继电器控制水泵电机。图3-3 数字量输出SM322(2#)模块原理接线图而SM331模拟量模块主要采集锅炉控制系统的模拟量输入信号，该模块输入通道有8通道，工作电压为直流24V，而锅炉控制系统所需要的AI共有13点，

25、所以需要2块SM331输入模块，主要检测信号有汽包锅炉水位信号、温度信号、流量信号和压力信号。并且所有仪表输入信号采用两线制输入控制，其中一模块检测水位、压力和流量信号采集0-10V电压输入模式，如果没有使用到的通道用2K电阻连接，具体原理接线图如下图3-4所示。图3-4 模拟量输入SM331(3#)模块原理接线图最后SM332模拟量输出模块的I/O输出通道有4点，工作电压为直流24V，锅炉控制系统主要输出控制供氧风机运行频率，该模块输出信号为4-20mA电流信号，具体原理接线图如下图3-5所示。 图3-5 模拟量输出SM332(5#)模块原理接线图第四章 锅炉控制系统的PLC编程设计4.1

26、STEP7编程软件概述专门为西门子PLC编程而开发的STEP7编程软件中文版，可进行数据传输、诊断或远程编程。Profibus DP Master/Slave, ProfibusFmS和LONWoRks在控制器功能中集成。其中SIMATIC Manager目前版本为V5.5,如下图4-1所示。图4-1 西门子S7-300编程界面4.2 锅炉控制系统的STEP7配置过程4.2.1 新建工程项目打开STEP7 V5.5编程软件后，新建项目名为“锅炉控制”，在锅炉控制项目文件下插入新对象， 选择添加SIMATIC 300，如下图4-2所示。图4-2 锅炉控制系统项目创建4.2.2 站点配置组态在锅炉

27、控制系统的项目浏览器硬件配置组态中，硬件添加了SIMATTC 300站点，然后双击硬件，进入站点配置组态窗口。在HW config组态界面内，在SIMATTC 300目录栏内，添加一条导轨Rail，然后添加S7-300的第一个卡槽内电源模块，选择PS 307 10A的电源模块。在选择CPU模块时，由于锅炉控制系统S7-300与WinCC采用MPI点对点通讯协议，所以该CPU模块需要配置MPI借口，而CPU 317-2 符合锅炉控制系统设计要求，将CPU 317-2添加到导轨的第二个卡槽内，然后根据系统网络配置图配置热水锅炉控制系统的硬件模块，根据以上硬件组态设置内容添加模块站点如下图4-3所示

28、。图4-3 锅炉控制系统PLC站点配置图当锅炉控制系统的硬件站点配置完成后，首先需要对S7-300 CPU 317-2 的MPI端口进行通讯参数设置，通讯地址为2，波特率为187.5Kbps，并且将PLC挂到MPI网络内，设置过程如下图4-4所示。图4-4 MPI通讯参数设置图4.2.3 模块参数设置在模拟量模块中主要设置量程卡设置和模拟量信号类型，对锅炉控制系统信号采集主要有压力采集信号、流量采集信号和液位采集，并且这三类信号都采用0-10V电压模式，且测量型号为E，故量程卡选择B，并且对各个通道进线诊断设置，而温度采集信号采用4到20mA电流信号，且输入信号为两线制，故量程卡选择为D，测量

29、类型为2DMU，如下图4-5所示。图4-5 SM331模块属性设置图而SM332模块主要输出信号鼓风机运行频率，输出类型选择I为电流输出，输出范围选择4-20mA，故将未使用的通道取消激活，并且启动诊断中断，具体设置如下4-6所示。图4-6 SM332模块属性设置图4.3 锅炉控制系统的PLC程序编写锅炉系统的PLC控制程序主要编写了锅炉系统现场仪表信号转化程序、系统手自动切换程序、报警信号采集程序、模拟量输出控制调节程序等等。锅炉控制系统完整PLC程序件附录1，以下取部分程序进行解析。（1）模拟量采集程序在编写锅炉现场各个仪表采集程序时，主程序OB1内调用锅炉热水控制系统模拟量采集程序FC1

30、，如下图4-7子程序调用所示。图4-7 模拟量采集子程序调用在采集模拟量输入信号数据时，主要调用FC105功能指令，FC105主要将模拟量输入信号转化为数字量数据。LT100汽包水位采集锅炉汽包内水位值后转化为0到10V电压输入到SM331模拟量输入端内，对应PLC内地址为PIW256，在FC105指令内数据采集转化上限为27648，下限为0，转化过程为单极性，所以BIPOLAR输入端始终为0，指令转化错误代码存储位置为MW100,转化后实际锅炉水位值存储位置为MD104,具体转化程序如下图4-8所示。图4-8 LT100锅炉汽包水位采集程序（2）启动系统运行在锅炉控制系统切换到自动运行时，设

31、置启动和急停按钮，分别为I0.2和I0.1,当启动按钮I0.2按下后，运行指示灯Q1.0亮起，并且进行自锁，直到急停按钮I0.1按下，系统才停止运行，指示灯Q1.0熄灭，具体如下图4-9所示。图4-9 启动运行系统程序（3）锅炉汽包自动补水当锅炉系统自动运行启动后，系统运行指示灯Q1.0亮起后，当汽包内液位计检测到水位MD104低于2.5米时，给水阀门M6.4自动打开，等待给水泵加水，同时汽包水位MD104再次低于1.5米，汽包水位不再安全范围内，给水泵M6.1启动加水,具体如下图4-10所示。图4-10 汽包自动补水程序（4）鼓风机启动供氧当汽包水位MD104低于2.2米，高于1.5米处在安

32、全运行范围内，并且加热炉气压力MD104低于4.0MPa时，供氧阀门M6.3自动打开，当供氧阀打开后，汽包水压力MD114小于3.0MPa，并且汽包温度MD184小于120摄氏度，整个汽包锅炉都处在安全运行范围内，鼓风机M6.0立即启动运行，具体控制程序如下图4-11所示。图4-11 鼓风机启动供氧程序（5）循环热水自动循环使用当汽包内水温MD184大于90摄氏度后，并且无报警情况下，热水阀M6.5自动打开，同时循环热水泵M6.2自动启动运行，为需热动力设备提供热水，具体要求程序如下图4-12所示。图4-12 循环热水自动循环使用程序（6）报警检测当PLC控制系统检测到汽包水位MD104大于4

33、米时、汽包水压大于3.5Mpa时、热水管道水压大于2.5Mpa时、加热炉燃烧气压大于4.0Mpa时或者排水阀打开排水时，报警指示灯提示报警，具体控制程序如下图4-13所示。图4-13报警指示灯报警程序第五章 锅炉控制系统的WinCC监控界面设计5.1 WinCC7.3组态软件概述WinCC是专业操作和控制软件，通过该软件可以实现过程数据监视和控制。它提供了一个易于操作的Windows 2000/XP系统的基础上的图形用户界面。是世界上第一个集成的人机界面(HMI)软件系统，由德国西门子公司与微软共同开发的软件系统,。5.2 WinCC7.3 项目创建设置5.2.1 新建工程打开WinCC7.3

34、组态软件后，右键新建项目，选择单用户项目，点击确认，进入命名项目名称为“锅炉控制”，项目生产完成，当新建锅炉控制系统项目后，在项目菜单栏下，自动生成了计算机、图形编辑器、变量管理、报警记录、全局变量、报表等等如下图5-1所示。图5-1 项目创建5.2.2 变量驱动添加当在WinCC7.3 资源管理器浏览窗口内，点击变量管理，进入到变量管理界面内，在变量管理的浏览框内，选中变量管理，右键添加新驱动程序，从目录内选择SIMATIC S7 Protocol Suite，添加后就完成驱动选取，如下图5-2所示。图5-2 SIMATIC S7 Protocol Suite驱动添加当SIMATIC S7

35、Protocol Suite驱动添加完毕后，由于锅炉控制系统通讯方式采用MPI点对点通讯方式，在SIMATIC S7 Protocol Suite驱动目录下，选择MPI通讯端口新建组。对MPI端口进行参数设置，选择MPI右键，选中系统参数设置，需要选择周期管理需要通过PLC并且更改驱动的传输，设备状态监控选择激活，并且以60间隙I，30超时间隙T，CPU停止监控激活。逻辑名称选择CP类型/总线配置为MPI,名称选择PLCSIM(MPI)，自动设置打勾，MPI通讯参数设置基本成功，如下图5-3所示。图5-3 MPI通讯参数设置当选择MPI通讯协议的连接参数，设置站地址为2,段ID为0,机架号为0

36、，插槽号为0，连接资源为02设置完毕后就可以添加变量了，如下图5-4所示。图5-4 MPI连接参数设置5.2.3 创建变量当MPI通讯参数设置完成后，并且添加好驱动连接后，就可以在MPI驱动下添加变量组，在变量组内可以创建与S7-300所通讯用的变量，如仪表采集数据、水阀水泵变量和指示灯变量等等。模拟量输入采集有温度、流量、水位和压力，如锅炉汽包水位模拟量采集变量创建，由于锅炉汽包水位值属于浮点数类型，那么选择数据类型为32位浮点数IEEE754，其地址在PLC内对应选择为MD104，其占地址长度为4个字，格式调整为Float To Float，上汽包水位限为3米，汽包水位下限为0米，然后完成

37、锅炉汽包水位变量创建，如下图5-5所示。图5-5 锅炉汽包水位变量创建数字量输入变量有水阀、水泵、指示灯等等，如创建给水泵变量属于PLC的输出Q,那么其数据类型选择二进制变量，其地址在PLC内对应选择为Q0.1，其占地址长度为1个字，确定后自动生成变量，如下图5-6所示。图5-6 给水泵变量创建5.3 系统监控界面组态根据锅炉控制系统设计要求和工艺流程，设计出了5个监控画面，分别为初始界面、锅炉主界面、曲线界面、报表界面和报警界面。5.3.1 烟气脱硫主界面组态根据锅炉控制系统的工艺图绘制锅炉监控界面，在监控界面主要绘制了锅炉给水控制部分，热水供应热交换部分、加热炉供氧部分和汽包排水部分，具体

38、如如下图5-7所示。图5-7 锅炉监控界面图5.3.2 报表界面组态在锅炉监控系统中，需要制作报表来统计锅炉用水流量、鼓风氧气流量等等。首先在控件中选择WinCC OnlineTableControl控件，然后在控件属性卡内选择数值列，将需要监控量添加到数值列，在数据连接中，数据源选择在线变量，小数点2位，并且添加对应的变量名称，添加所有需要记录的变量后，点击完成如下图5-8所示。图5-8 流量报表界面制作5.3.3 曲线界面组态在锅炉监控系统中，所有温度变化都需要制作数据曲线，首先在控件中选择WinCC在线趋势控件，在趋势控件内添加各个温度变量，周期更新为250毫秒，点击完成如下图5-9所示

39、。图5-9 温度曲线界面制作5.3.4 报警记录界面组态在锅炉控制系统中，报警类型有很多种，有水位过高过低报警、温度过高过低报警、压力过高报警、水泵故障报警等等。在PLC控制系统中，需要对这样报警信息进行记录以便浏览，在制作报警组件中，首先在报警记录中对所需要报警的变量进行连接，并且设置上下限值后，在监控界面内添加报警控件，这样简单的历史报警记录制作完成，如下图5-10所示。图5-10 历史报警记录界面制作45第六章 锅炉控制系统的模拟运行测试6.1 仿真器设置启动在对程序进行模拟运行测试前，首先要对STEP7通讯借口进行设置，根据设计要求，通讯下载程序采用MPI通讯协议，故将PG/PC借口参

40、数进行选择为PLCSIM（MPI），并且确认选择,如下图6-1所示。图6-1 PG/PC接口参数设置启动STEP7软件后，通讯模式选择PLCSIM（MPI），地址设置为2，如下图6-2所示。图6-2 S7-PLCSIM模拟器6.2 锅炉控制模拟运行测试当PLC控制系统运行后，将将系统切换到自动模式下I0.0接通，启动按钮I0.2接通，运行指示灯Q1.0接通，此时系统进入运行状态,汽包水位MD104低于2.5米时，给水阀门自动打开M6.4,如下图6-3所示。图6-3 系统启动给水阀打开在仿真器内，可以模拟输入模拟量采集数据，每一个模拟量输入都有对应的PIW地址，如PIW2560为LT100锅炉汽

41、包水位，在模拟器S7-PLCSIM内添加PIW256模拟量输入框，然后进入到FC1内的程序段1，点击监控PLC程序，然后拖动变量PIW256，在LT100锅炉汽包水位采集程序内，可以观察到FC105模拟量采集转化程序，将PIW256内的整数转化为0到3米之间的水位，如下图6-4所示为PIW256采集数据16165对应实时采集水位为1.75米。图6-4 锅炉汽包水位采集当系统启动后，并且切换到自动模式下后，给水阀自动打开，给水泵自动启动，汽包水位到达1.8米，如下图6-5所示。图6-5 汽包加水过程监控当汽包水位MD104在2米左右时，处在汽包安全水位运行范围内，并且加热炉气压力MD104为0.

42、9Mpa，供氧阀门M6.3自动打开，当供氧阀打开后，汽包水压力MD114为2.1MPa，并且汽包温度MD184只有66摄氏度，整个汽包锅炉都处在安全运行范围内，鼓风机M6.0立即启动运行，如下图6-6所示。图6-6 鼓风机自动运行当鼓风机正常运行中，鼓风机的运行转速随着加热炉内的气压随之变化，可以在模拟量内调节PIW262,可以观察到供氧鼓风机运行转速变化，如下图6-7所示。图6-7 鼓风机运行转速检测当锅炉汽包内水温达到90摄氏度以上后，热水阀自动打开，循环热水泵自动启动，将热水输送到板式热交换器内进行热交换，如下图6-8所示。图6-8 冷热水热交换过程在锅炉给水控制系统中，按下曲线按钮，进

43、入到曲线监控界面，在曲线监控界面内可以实时观察到锅炉控制系统内所有温度计所检测到实际温度值，如下图6-9所示。图6-9 温度曲线检测表当进入到锅炉控制系统历史报表数据界面内，可以实时观察到汽包水位变化值、给水流量数据报表值等等，如下图6-10所示。图6-10 水流量报表进入到历史报警记录内，可以观察到之前锅炉的报警信息，如汽包水位过低、加热炉压力过低和汽包水位过低的报警信息，如下图6-11所示。图6-11 历史报警记录结论本设计主要以汽包过流为研究对象，研究控制锅炉为目的。本设计主要通过分析锅炉控制系统工艺流程和原理，设计出适合本设计锅炉控制系统的控制要求和控制内容，并且对控制系统进行分析，采用西门子S7-300为主控器所带来的优势，对整个PLC系统进行硬件配置，程序编写验证。最终整个系统完成运行测试，所得到的成果如下4点所示。（1） 根据查阅的的锅炉控制系统的资料和期刊，绘制了锅炉系统带检测与控制的工艺流程图，统计了