基于PLC和组态软件锅炉水处理监控界面设计毕业论文.doc

目录1前言12监控系统工艺流程12.1锅炉给水压力控制22.2除氧水箱水位控制22.3软水箱水位控制42.4数据的采集与控制63监控系统硬件配置74监控系统软件配置74.1MCGS组态软件74.2编程软件94.3通信125监控系统主要功能126结束语12致谢13参考文献1411前言计算机监控系统是采用集中监测、集中控制、集中显示、集中管理、集中保存的系统，融合了较先进的自动化技术、计算机技术、通讯技术、故障诊断技术和软件技术，广泛应用在化工、供暖、机械、供水、水处理等多个领域，在工业生产中发挥越来越显著的作用。在满足锅炉连续、安全、稳定的前提下，本文介绍了集工业控制计算机、组态软件、PLC（可编程控制器）、变频器于一体的锅炉水处理自动监控系统。随着现代技术的不断提高，水处理技术在用水过程中也得到了迅猛发展，目前已成为提高锅炉热效率的关键。做好锅炉水处理，就要实现三个基本要求：即防止蒸汽夹带、结垢、腐蚀。蒸汽夹带、结垢、腐蚀严格来说是很难绝对避免的，它们会相互影响、相互作用，所以水处理时必须统一考虑。只有炉外处理和炉内处理有机结合，才能保证锅炉在高质量下运行。炉外处理的主要方法为树脂软化及热除氧气,一般以药剂实现。使用的药剂有五种：阻垢剂、淤渣、分散剂、除氧剂、消泡剂和蒸汽系统保护剂。由于水处理工艺比较复杂，所以选用自动监控系统进行集中监测、集中控制、集中显示、集中管理、集中保存，融合较先进的自动化技术、计算机技术、通信技术、故障诊断技术和软件技术。在满足锅炉连续、安全、稳定的前提下，用工业控制计算机、组态软件、PLC(可编程控制器)、变频器于一体的自动监控系统，实现对锅炉水处理的有效监控。2监控系统工艺流程锅炉水处理自动监控系统包括：锅炉给水压力的控制、除氧水箱水位的控制，软水箱水位的控制和数据的采集与控制。锅炉水处理系统的工艺流程简图如图1：图1水处理工艺简图钠离子交换器冷凝水箱软水管软水箱除氧水箱软水泵锅炉给水泵软水冷凝水冷凝水泵22.1锅炉给水压力的控制锅炉给水压力的控制采用水泵变频恒压供水，通过安装在出水管网上的压力变送器，把管网压力信号变成420mA的标准信号送入PLC（可编程控制器），PLC通过PID程序运算后，输出转速信号送给变频器，由变频器控制水泵电机的转速，调节水泵的供水量，使供水管网上的压力保持在给定的压力值上。当用水量超过或少于运行泵的供水量时，通过PLC控制切换进行加泵或减泵，即根据用水量的多少由PLC控制工作泵的数量增减以及变频器对运行泵的转速调节，实现恒压供水的目的。变频恒压供水原理图如图2：图2变频恒压供水原理图恒压供水控制系统的基本控制策略是：采用电动机调速装置与可编程控制器(PLC)构成控制系统，进行优化控制泵组的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。系统的控制目标是泵站总管的出水压力，系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较，其差值输入具有压力显示的PID调节器运算处理后，输出模拟信号给变频器，利用变频器的两个可编程的继电器输出口RO1，RO2，将信号传给PLC，从而PLC判断是否加泵还是切泵。用变频器来实现恒压供水，与用调节阀门来实现恒压供水相比较，节能效果十分显著。系统的优点是启动平稳，启动电流可限制在额定电流以内，从而避免了启动时对电网的冲击；由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等使用寿命；可以消除启动和停机时的水锤效应.2.2除氧水箱水位的控制除氧水箱水位的控制采用水泵变频与工频供水，通过安装在除氧水箱上的差压变送器，把水箱水位信号转变成420mA的标准信号送入PLC，PLC通过PID程序运算后，得出输出信号给变频器，由变频器控制电机的转速，调节水箱给水量，使除氧水箱的水位保持在给定的水位上。给除氧水箱供水还包括冷凝水箱水PLC变频器水泵变频器信号水位信号压力变送器给定水压水压3位的控制，当冷凝水箱水位高时，启动冷凝水泵，当冷凝水箱水位低时，停止冷凝水泵，防止冷凝水箱出现溢流现象，减少水源浪费。根据除氧水箱水位的高低，由PLC控制软水泵和冷凝水泵数量及变频器对软水泵的转速调节，实现恒水位供水。恒水位变频控制原理图如图3：图3恒水位变频控制原理系统采用一台变频器拖动2台电动机的起动、运行与调速，其中两台大机(75kW)和两台小机(55kW)分别采用循环使用的方式运行。PLC上接工控计算机，水位传感器采样水池水位信号，变频器输出电机频率信号，这两个信号反馈给PLC的模糊模块,PLC根据这两个信号经模糊运算，发出指令，对水泵电机进行工频和变频之间的切换。PLC上接工控计算机，上位机装有监控软件，对恒水位供水系统进行监测控制。系统工作过程:根据现场生产的实际情况，一般只需开动一台大泵和一台小泵，就能满足生产需要，小机工频运行作恒速泵使用，大机变频运行作变量泵；因此可以采用一大一小搭配的分组方式进行设计，即把1#水泵电机（50kW）和2#水泵电机（75kW）为一组。分析自动控制系统的机组的工作过程,可分为以下三个工作状态：1#电机变频起动；1#电机工频运行，2#电机变频运行；2#电机单独变频运行。一般情况下，水泵电机都处于这三种工作状态之中，当源水的水位发生变化时，管网压力也就随之变化，三种工作状态就要发生相应转换，因此这三种工作状态对应着三个切换过程。（1）切换过程1#电机变频起动，频率达到50Hz,1#电机切换到工频运行，2#电机变频运行。系统开始工作时，水池水位低于设定水位下限hl，按下相应的按钮,选择机组运行，在PLC可编程控制器控制下，1#电机先接至变频器输出端，接着接电机PID调节器变频器除氧水箱差压变送器给定值除氧水箱水位