供暖热水锅炉控制系统设计

1、 毕 业 设 计电热锅炉供热控制系统设计学生学号： 学生姓名： 导师姓名： 专业名称 机电一体化 2011 年 5 月1丽职院机电信息分院毕业设计摘 要现在人们的环保意识不断的在提高，为了能节能使用电热锅炉供热的人越来越多了，它的经济性、安全性及较高的自动化程度也已被认同。电热锅炉已成为工业及民用供热、热水和洗浴等使用场所的首选设备，它具有无污染、热效率高、无燃料运输和储备烦琐等诸多优点。现在使用的绝大多数电热锅炉控制系统的设计还不完善，所以需要一种新的、高性能的电热锅炉控制系统来取代原来的控制系统，帮助完善原有的控制系统。现在生产线控制的大多数是用继电器、接触器为主的控制装置。使用继电器电路

2、构成的控制系统不断出现问题，其可靠性很差而本文采用的是PLC来替代原有的控制系统。PLC控制系统能大大减小控制设备的外部接线，使控制系统设计及建造的周期缩短。同时还维护也改变得容易起来。更重要的是其可靠性很高。关键字：PLC 电热锅炉 供热系统 目 录一、引言4二、设计任务分析42.1任务分析内容42.2任务分析要求52.2.1对锅炉控制的基本要求52.2.2对系统控制的要求5三、技术方案初选53.1使用设备及器件初选53.2控制系统方案的初选6四、技术方案的详细设计64.1PLC选型64.2控制系统的I/O点及地址分配64.3电气控制系统原理图74.3.1主电路图74.3.2控制电路图94.

3、3.3PLC的外接线图9五、总结评价10致谢11参考文献11附录：12一、引言电热锅炉已成为工业及民用供热、热水和洗浴等使用场所的首选设备，它具有无污染、热效率高、无燃料运输和储备烦琐等诸多优点。现在大多数电热锅炉控制系统的设计还不完善，所以非常需要一种高性能的电热锅炉控制系统来取代原来的控制系统。控制系统的要求：补水泵交替运行，互为备用；所以水泵均具有过载、短路、缺相保护功能；缺相报警，水泵停止运行；故障停机后，手动复位；循环泵主/备用泵可选择，具有定时控制、手/自动控制功能。二、设计任务分析 2.1任务分析内容图2-1所示为用一台电热锅炉供暖系统，其工作过程为：电热锅炉（具有超温保护装置B

4、T、超压保护装置BP1）根据设定出水温度BTO或回水温度BTB（也可以根据室外气温的变化自动确定BT0或BTB）确定电加热管投入的组数；锅炉提供的热量通过循环泵直接向供暖系统供热；供暖系统的定压由补水泵及落地膨胀水箱完成，通过压力控制器BP2控制。图2-1电热锅炉供暖系统工作原理图 2.2任务分析要求 2.2.1对锅炉控制的基本要求1 点加热管“梯式”加（减）载，循环投切；2 保护供暖齐全；3 具有出水定时（回水）控制或显示功能；4 具有定时控制功能；5 具有手动/自动控制选择功能；6 可根据室外气温的变化自动调节出（回）水温度；7 缺相报警，电加热管停止加热；8 故障停机后，手动复位； 2.

5、2.2对系统控制的要求1 循环泵主/备用泵可选择，具有定时控制、手/自动控制功能；2 补水泵交替运行，互为备用；3 所有水泵均具有过载、短路、缺相保护功能；4 缺相报警，水泵停止运行；5 故障机停机后，手动复位；三、技术方案初选 3.1使用设备及器件初选1 CPU224XP型PLC一个，根据需要可增加相应的扩展模块；2 TP177B触摸屏一个；3 用来模拟各种I/O信号动作的传感器、精密电位器、按钮、指示灯等器件若干；4 标准电流信号源或低压信号源若干5 编程软件和WinCC Flexible组态软件 3.2控制系统方案的初选对于电加热管的控制采用模糊控制。根据锅炉的出水温度，与设定的锅炉下限

6、温度和上限温度进行比较，按照一定的时间投入或切除加热组。当温度达到上限与下限温度中间值时，每加、减一组加热组后，将采集回来的温度与设定值进行比较，来决定是否继续加、减加热组。正常启动，加热管每10秒钟加一组，当达到下限与上限中间值是每30秒加一组；正常停止时每3秒钟减一组。当有故障时每1秒钟减一组。在人机界面上做到了整个系统动态流程显示，控制操作，每台锅炉的动态流程显示和控制操作。每台锅炉的定时启动、停止时间，每台锅炉有四段定时。每台锅炉的出水温度实时曲线。当有故障报警是，弹出当前报警画面，提示报警内容，并且快速停炉。有历史报警记录功能，能够查询报警发生的日期和时间。四、技术方案的详细设计 4

7、.1 PLC选型系统共有开关量输入点5个、开关量输出点9个；模拟量输入点3个。参照西门子S7-200产品目录及市场实际价格，选用主机CPU224（14人/10继电器输出），扩展一个模拟量模块EM（4AI/1AO),再配以一个触摸屏，这样最为经济。4.2控制系统的I/O点及地址分配系统I/O点分配如表4-2所示表4-2 输入/输出点代号及地址编号 4.3电气控制系统原理图 4.3.1主电路图如图4-3所示为主电路图。四组电加热管分别由接触器QA1、QA2、QA3、QA4控制，QA11、QA12、QA13、QA14为其短路、过载保护空气开关；循环泵分别由接触器QA5、QA6控制，QA15、QA16

8、为其短路保护空气开关，BB1、BB2为其电动机过载保护用热继电器；补水泵分别由接触器QA7、QA8控制，QA17、QA18为其短路保护空气开关，BB3、BB4为其电动机过载保护用热继电器；29 图4-3电热锅炉供热系统主电路图 4.3.2控制电路图图4所示为控制电路图。图中：SF为急停开关，KF为缺相保护继电器，TA为隔离变压器，专为PLC提供电源，抗干扰，另配置DC24V电源为触摸屏供电，各接触器及电铃PB的控制均由PLC的继电器控制，图中Q0.0Q1.0为PLC的继电器触电。图4电热锅炉供热系统控制电路图 4.3.3PLC的外接线图图5所示为PLC及扩展模块的外接线图。工作时通过触摸屏的设

9、定及操作，即可按规定的程序运行图5电热锅炉供热系统PLC及扩展模块接线图五、总结评价通过此次毕业设计，我不仅巩固了所学的知识并把知识充分使用到了实习工作中，而且丰富了自己的知识面，在查找资料的过程中了解了许许多多的课外知识，开拓了自己的视野，丰富了自己的知识并且认识了将来电子的发展方向，通过实习使自己的动手能力和团队协作能力得到了很大的提高。毕业设计大概是我作为一名学生在离开学校之前完成的最后一次作业，毕业设计是对我在学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会做了一个一个良好开端，毕业设计是我对所学理论知识的检查和考察；是我在校期间向学校所交的最后一份综和性作业必须努力认真的完成他。通

10、过历时几个月的实习和毕业设计设计我学到很多很多的的东西，不但巩固理解了以前所学过的知识点，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，而且朋友和老师的帮助也很重要，团队合作才能更好的完成任务。理论固然重要，但是只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，才能更好的完成一系列的任务。致谢几个月的毕业设计就要结束，敬请各位老师对我的设计及设计过程作最后检查。在这次毕业设计的过程中，我得到了许多老师和同学的指导和帮助。此毕业设计是在指导老师杨俐老师的细心的指导和热切的关怀下完成的从论文的选题到资料的收集和最后的完成离不开老师的指

11、导和帮助。老师待人诚恳，做事一丝不苟，经常会询问我们论文的完成情况还在群里发一些资料的网站对我们毕业设计的完成起到了很多的帮助在这里谢谢指导老师。通过这次的毕业设计，让我体会到了完成一个设计要付出多大的努力，也让我懂得别人的指导和帮助是多么的重要。最后，我在此感谢所有指导和帮助过我的领导、老师、师傅、朋友和同学表示衷心的感谢！参考文献 1 章青, 周延兴. 基于PLC和触摸屏的膨胀机控制系统改造J. 电气应用 , 2009,(02)2 余盛. 触摸屏与可编程控制器在制冷行业中的应用J. 机电工程 , 2008,(03)3 关于继电接触式控制系统进行PLC改造的思考J. 科技信息(学术版) , 2006,(10)4 王晓东, 刘淑梅. 唐钢原料场PLC控制系统改造综述J. 天津冶金 , 2006,(S2)5 陆平, 李芳, 凌大鹏, 陈宁. PLC和触摸屏相结合的控制系统在检测仪器中的应用J. 舰船科学技术 , 2009,(S2)6 触摸屏在PLC中的应用J. 机电一体化 , 2008,(04)7 李宏光. 富士触摸屏与西门子PLC通讯中的问题及解决方案J. 微计算机信息 , 2006,