基于plc的循环硫化床锅炉燃烧控制系统的设计_毕业设计

基于PLC的循环硫化床锅炉燃烧控制系统的设计摘要在当今各种工业企业的动力设备中，锅炉仍然是一重要的组成部分。随着现代化工业的飞速发展，对能源利用率的要求越来越高，作为将一次能源转化为二次能源的重要设备之一的锅炉，其控制和管理随之要求越来越高。但在我们国家，除了一些大中型锅炉采用了先进的控制技术外，绝大多数中小企业所用的锅炉，大部分还在采用仪表/继电器控制，甚至还是人工操作，己无法满足要求。据此，本文针对于循环硫化床锅炉，提出了一套PLC加上位机的控制系统方案。对其各模拟量进行采集并进行处理本文以循环硫化床锅炉的PLC控制系统为背景，理论与实践相结合，详细阐述了集PLC技术，通信技术于一体的先进控制技术在循环硫化床锅炉控制系统中的应用。在该系统中，应用了SIEMENS公司的S7200系列PLC，并用其编程软件STEP7MICRO/WIN32V40设计锅炉控制的梯形图、STL语句关键词循环硫化床锅炉PLCSTEP7MICRO/WIN32V40ADESIGNOFCOMBUSTIONCONTROLSYSTEMOFCIRCULATINGFLUIDIZEDBEDBOILERONTHEPLCCONTROLEDABSTRACTNOWADAYSTHEBOILERSARESTILLANIMPORTANTCOMPONENTAMONGVARIOUSPOWEREQUIPMENTSININDUSTRIALENTERPRISESALONGWITHTHEFASTDEVELOPMENTOFMODERNINDUSTRY,HIGHEFFICIENTENERGYUTILIZATIONISPURSUEDMOREANDMOREANDTHEBOILERAREAKINDOFPRIMARYEQUIPMENTSFORCONVERTINGRAWENERGYINTOSECONDARYENERGY,SOTHEIRCONTROLANDSUPERVISIONISVERYIMPORTANTFORPROMOTINGENERGYUTILIZATIONEFFICIENCYBUTINADVANCEDCONTROLOURCOUNTRY,ONLYSOMEBIGANDMEDIUMSIZEDBOILERSHAVEADOPTEDTECHNIQUEMOSTBOILERSBEINGUSEDBYMEDIUMANDSMALLENTERPRISES,ARECONTROLLEDBYMETER/RELAYS,OREVENMANUALLYTHATCANNOTMEETDEMANDINTHISPAPER,ACONTROLSYSTEMSCHEMEOFPLCIPCISPROPOSED,WHICHISAIMINGCIRCULATINGFLUIDIZEDBEDBOILERANADVANCEDCIRCULATINGFLUIDIZEDBEDBOILERCONTROLTECHNIQUECOMPOSEDOFPLC,ANDCOMMUNICATIONAREDETAILLYDESCRIBEDWITHRESPECTTOTHEORYANDAPPLICATIONINTHISPAPER,WHICHISBASEDONCOMBUSTIONCONTROLSYSTEMOFCIRCULATINGFLUIDIZEDBEDBOILERONTHEPLCCONTROLEDINCERTAINPLANTTHES7300SERIESPLCOFSIEMENSCOMPANYISADOPTEDINTHEBOILERCONTROLSYSTEMSTHESTEP7PROGRAMMINGSOFTWAREISUSEDTODESIGNTHELADDERCHART,THESTLLANGUAGEKEYWORDSCIRCULATINGFLUIDIZEDBEDBOILER,PLC,STEP7MICRO/WIN32V40第一章绪论511国内外循环流化床技术的发展概况512锅炉自动化控制概述513课题提出的背景及意义614本文的工作内容615小结6第二章循环硫化床锅炉的控制系统721循环流化床锅炉的原理722循环流化床锅炉的结构823循环流化床锅炉燃烧控制的任务1024流化床锅炉的优点1125循环流化床床温控制技术研究状况及存在的主要问题11第三章硫化床锅炉控制系统硬件选择及设置1231机型的选择12311西门子S72001333编程通讯和数据通讯14331SIMATIC工业软件STEP7MICRO/WIN简介15332通讯口参数设置163424VDC电源PWR1735模块采集17351输入特性17352EM235端子连线17353EM235的校准和配置19第四章软件的设置2041模拟量处理2042燃烧室的控制2243系统的初始化2344子程序调用2545中断程序2646有关各系统的控制264故障处理27第五章结论与展望3251结论3252展望32参考文献33致谢35第一章绪论11国内外循环流化床技术的发展概况11国内外循环流化床技术的发展概况循环流化床锅炉CFBBCIRCULATING1LUIDIZEDBEDBOILER是近30年来发展起来的一种新型煤燃烧技术。它具有一常规煤粉炉所没有的优点燃烧效率高，燃料适应性广，低污染燃烧，脱硫效率高，燃烧热强度大，炉膛体积小，床内传热系数高，负荷调节性能好，灰渣可综合利用。因此在短短的30年间，流化床技术得到了飞速发展，山最初的鼓泡流化床发展到了循环流化床，其应用也山小型锅炉发展到容量与煤粉炉大体相当的大型电站锅炉。循环流化床真正得到应用始于70年代末80年代初。1979年，芬兰奥斯龙AHLSTROM公司开发的世界首台20T1H商用循环流化锅炉投入运行。此后，循环流化床锅炉技术发展很快，已有一许多小同的流派和形式，从技术上可以分为三家德国鲁奇LURGI、法国STEIN、美国ABBCE型CFBB,采用鲁奇技术。1992年，德国LURGI，LENTJES和BABCOCK公司三家公司联合成立了LLB公司，拥有LURGI型和CIRCOFLUID型循环流化床锅炉。芬兰奥斯龙公司1995年被美国FW收购的PYROFLOW型循环流化床锅炉。美国福斯特惠勒FW公司自有一型循环流化床锅炉。其中，带有一外置式热交换器的循环流化床锅炉有一鲁奇循环流化床锅炉、ABBCE型循环床锅炉和福斯特惠勒循环流化床锅炉小带外置式热交换器的循环床锅炉主要有一PYROFLOW循环流化床锅炉和CIRCOFLUID型循环流化床锅炉。目前，世界上发电容量为100MW250MW的循环流化床电站锅炉已有一数十台投入运行，其中容量最大的是采用鲁奇LURGI技术，由法国STEIN公司制造，安装在法国GARDANNE电厂的250MW700T/H循环流化床锅炉，于1995年5月投入运行。美国ABBCE公司，FW公司等主要循环流化床锅炉的制造商都在开发300350MW等级的产品可以说，目前国外大型化循环流化床技术正日起成熟，逐渐达到与煤粉炉容量相当的水平。国内中小型循环流化床技术也已相当成熟，但在大型化循环流化床锅炉的开发研究方而，与先进国家仍有一相当大的差距。引进国外技术制造的220T/HMW和引进的410T/H的CFBB已投运，但从运行实绩看，在燃烧效率、锅炉可靠性、价格和能耗等指标上，与传统煤粉炉相比，仍有一定的差距。12锅炉自动化控制概述锅炉是把煤、石油、天然气等燃料所储藏的化学能转换成热能的重要设备，在工业生产和军民生活中扮演重要角色。但是锅炉工业的迅猛发展却是近十几年的事情。我国的锅炉工业是新中国成立后才建立和发展起来的。电力、机械、冶金、化工、纺织、造纸、食品等行业，以及工业和民用采暖都需要锅炉供给大量的蒸汽。目前，中、大型锅炉的设计、控制、运行技术相对比较成熟，运行效率比较好。而中、小型锅炉的控制、运行现状不尽人意，多数锅炉处于人工控制状态，人工控制不仅加大了操作工人的劳动强度，难以使锅炉处于良好的工况，运行效率低下，降低了锅炉的热效率。因此提高中、小型锅炉的运行效率，实现锅炉生产过程微机控制，对国民经济的发展有十分重大的意义。计算机的应用使机组运行的安全可靠性得到了进一步的提高。提高机组运行的经济性。自动化仪表能保护机组在良好的状态下运行。因此，可以减少事故停机的损失和设备检修费用，可提高热效率，降低供电热耗和煤耗。机组实现自动启停，可缩短启停时间，因而使各种热损失及工质损失都大为减少。实现生产过程自动化，可使运行人员从繁忙的体力劳动和紧张的精神负担中解脱出来，值班员除在机组启停时有些操作外，正常运行时只需在控制室内集中监视主设备及自动化仪表的运行情况。13课题提出的背景及意义尽管循环流化床锅炉由于其独特优点受到广泛的重视，但仍然存在着许多急待解决的问题，尤其是在自动控制与优化运行方面，大多数的循环流化床锅炉的自动化水平不高。锅炉工业突飞猛进的发展却是近几十年的事情，国外的锅炉制造工业在二十世纪五、六十年代发展最快，七十年代前后达到高峰，国外的工业锅炉多以石油和天然气为燃料，自七十年代世界性能源危机以来，由于石油和天然气燃料价格的高涨，煤炭资源又重新受到重视。但是为防止环境污染，燃煤锅炉主要在净化燃烧产物技术上发展。总的来说国外的锅炉控制技术、自动化控制程度完善。我国是当今世界燃煤锅炉生产和使用最多的国家，每年生产工业锅炉3万台计，大部分为燃煤锅炉，其中，中、小型燃煤锅炉占了绝大多数，这些锅炉年耗煤量占全国年产煤量的三分之一。而且其中大部分锅炉处于人工操作状态，劳动强度大，热效率低，每年排放的烟尘大约620万吨，S02约520万吨，此外还有大量的NOX等有害气体，成为我国大气煤烟型污染的主要来源之一，尤其是燃煤排放的C02气体超过5亿吨，对全球温室效应也有一定影响。近几年，随着人们环保意识的不断加强，燃煤锅炉尾气排放问题引起了广泛的关注，在我国从2000年起，很多地方政府都相继开展清洁能源活动。各地对燃煤锅炉不同程度地进行了煤改气技术改造，将燃煤锅炉改造成了燃油燃气锅炉。但是同燃煤锅炉相比，由于燃油燃气锅炉的运行成本较高，直接影响到广大工业生产企业的生产成本核算。因此目前燃煤锅炉的煤改气工程，还仅仅限于小型煤炉。由于循环流化床锅炉的燃烧温度低灰未烧结成渣，内部结构没有被破坏，活性较好，尤其是燃用煤研石、油页岩等燃料，其灰渣可以用作水泥生产的良好掺和料，亦可作为其它建筑材料。正是以上的优势和特点，使得循环流化床锅炉的发展和应用，在我国和世界范围内都非常迅速，现已成为公认的洁净煤技术领域的研究重点和热点。14本文的工作内容1介绍循环流化床锅炉的燃烧系统的结构及特性。2分析和研究了循环流化床锅炉部分的系统特性，进行相应的控制。3分析和研究循环硫化床锅炉各部分的控制要求，对其性能指标进行分析，设置发生故障的性能参数，并对其系统发生故障时作了相应的动作。15小结本章介绍了循环流化床床温控制技术研究的课题来源，论文的研究背景及研究的目的和意义，概述了循环流化床锅炉的主要类型及发展过程，介绍了循环流化床的工作原理和结构，阐述了课题的国内外研究现状，最后介绍了本论文的主要研究内容。第二章循环硫化床锅炉的控制系统21循环流化床锅炉的原理循环流化床燃烧是一种燃烧化石燃料、废物和各种生物燃料的燃烧技术。它的基本原理是煤和脱硫剂被送入炉膛后，迅速被炉膛内的大量惰性高温物料包围，着火燃烧，发生脱硫反应，并在上升的烟气流作用下向炉膛上部运动，对水冷壁和炉内布置的其他受热面放热粗大粒子在被上升气流带如悬浮区后，在重力及其他外力作用下不断减速偏离主气流，并最终形成附壁下降粒子流被夹带出炉膛的粒子气固混合物进入高温分离器，大量固体物质，包括煤粒和脱硫剂，被分离出来回送至炉膛，进行循环燃烧和脱硫未被分离的极细粒子则随气进入尾部烟道，进一步对受热面，空气预热器进行放热冷却，经除尘器后，由引风机送入烟囱排入大气22循环流化床锅炉的结构循环流化床锅炉可分为两部分。第一部分由炉膛快速流化、气固物料分离设备、固体物料再循环设备等组成，上述部件形成了一个固体物料循环回路。第二部分为尾部对流烟道，布置有过热器、省煤器和空气预热器等，与常规煤粉锅炉相似。这里主要介绍前一部分。图21为典型循环流化床锅炉的示意图。燃烧所需的一次风和二次风分别从炉膛的底部和侧墙送入，燃料的燃烧主要在炉膛完成，炉膛的四周布有水冷壁，用于吸收燃烧产生的部分热量。由气流带出炉膛的固体物料在气固物料分离装置中被收集并通过反料装置送回炉膛。流化床燃烧室以二次风入口为界分为两个区。二次风以下为大粒子还原气氛燃烧区，二次风入口以上为小颗粒氧化气氛燃烧区。燃料的燃烧过程、脱硫过程、NO和从O的生成及分解过程主要在燃烧室内完成。燃烧室内布置有受热面，它完成大约50燃料释放热量的传递过程。粒度010MM的燃煤，粒度05MM的石灰石由给煤机不断送入高温炉膛，与上升气流混合并被加热，燃煤迅速着火并呈沸腾悬浮状态燃烧。石灰石分解并与燃煤燃烧产生的反应生成不再污染空气的硫酸钙，达到脱硫的目的。流化床的飞灰分离装置将冲出炉膛烟气中的飞灰收集，并通过飞灰回送器使之重返炉膛循环燃烧直至燃尽，烟气经烟道过尾部受热面进行热交换，最后通过除尘器烟筒排入大气，床层密相区的粗灰经自动排渣机和冷轧机排出，汽水系统从给水管中引出后一路经给水调节门、省煤器预热后去汽包另一路经减温水调节器进入减温器，在减温器中热交换后将蒸汽变成为成品蒸汽。循环流化床燃烧室是一个燃烧设备、热交换器，集流化过程、燃烧、传热与脱硫反应于一体。因此循环流化床燃烧室是流化床燃烧系统的主体。循环硫化床锅炉的外观图2123循环流化床锅炉燃烧控制的任务循环流化床锅炉燃烧系统的基本任务是使燃料所提供的热量适应蒸汽负荷的要求，同时，还要保证锅炉的安全经济运行。每台锅炉燃烧过程的具体控制任务及控制系统的选择因燃料种类、燃烧设备及锅炉的运行方式的不同而有区别，燃烧系统的控制任务归纳起来有几个方面1维持锅炉主蒸汽的压力单台锅炉运行，维持过热出口主气压力，多台锅炉并列运行，维持母管主蒸汽压力，气压的变化表示锅炉的蒸汽产量与负荷的耗汽量不相适应。这时必须相应地改变燃料的供应量，改变锅炉的供汽产量。2保证锅炉燃烧的经济性。当燃料量改变时，必须相应地调节送风量，使它与燃料量相配合，保证燃烧过程有较高的经济性。到目前为止，锅炉的热效率不能直接测量出来，都是用间接的方法判断锅炉的热效率，而燃烧系统的发展与这一问题的解决方案密切相关。3引风量与送风量相配合以保证炉膛压力在某一值。炉膛压力的高低，关系着锅炉的安全经济运行。床体温度是一个直接影响锅炉能否安全连续运行的重要控制参数，同时也直接影响锅炉运行的脱硫效率及NOX产生量。一般床体温度控制在850OC左右，这个温度是实现炉内脱硫的最佳温度，同时在850OC左右时，NOX的产生量也比较小。床体温度过低，不但使锅炉效率下降，而且会使锅炉运行不稳定，容易灭火。温度过高会使炉内脱硫效率下降，使NOX产生量大大增加，同时容易造成炉膛料床结焦，使循环流化床锅炉无法循环流化燃烧。若发生炉膛料床结焦的情况，则必须停炉。由此可见，床体温度参数的控制是极为重要的控制参数。5床高控制也与锅炉的安全联系运行密切相关。6二级返料回灰量控制的好坏，将直接影响循环流化床锅炉的循环率，另外床体温度也有影响。24流化床锅炉的优点1燃料的适应性好。只要燃料的热值大于把燃料本身和燃料所需空气加热到稳定燃烧温度所需的热量，这种燃料就能在循环流化床内稳定燃烧，不需要使用辅助燃料助燃，还可以达到高的燃烧效率。循环流化床锅炉既可燃用优质煤，也可燃用各种劣质燃料，如高灰煤、高硫煤、高灰高硫煤、高水分煤、煤研石、煤泥，以及油页岩、泥煤、石油焦、尾矿、炉渣、树皮、废木头、垃圾等。这对一些燃料来源，种类和质量多变的锅炉用户，是十分适宜的。燃料效率高。由于炉内颗粒的内外循环，延长了颗粒在炉内的停留时间，且颗粒与气体的相对运动速度大，可获得较好的传热效果。所以循环流化床锅炉的燃烧效率通常在975995范围内。3排烟清洁。在燃烧过程中，同时完成炉内脱硫，脱氧反应。在加入石灰石能得到90的脱硫效果。由于床温低于9000C，一、二次风分级燃烧，即保证充分燃烧，又形成局部还原区，有效的抑制NOX的生成。4操作灵活，易于调峰。当负荷变化时，只须调节给煤量和流化速度就可以满足负荷的变化。一般情况下，循环流化床锅炉的热负荷变化范围为10025，其变化速率为510/MIN5易于灰渣的综合利用。一循环流化床锅炉燃烧过程属于低温燃烧，同时炉内的优良燃烧条件使得锅炉的灰渣含碳量低，易于低温烧透，利于实现灰渣的综合利用。如灰渣作为水泥掺和料或做建筑材料、同时低温烧透也有利于灰渣中稀有金属的提取。6投资和运行费用适中。在综合考虑经济运行及污染物排放控制脱氧、脱硫及灰渣利用时，循环流化床锅炉投资及运行费用低于煤粉锅炉。25循环流化床床温控制技术研究状况及存在的主要问题炉床温度是直接影响锅炉能否安全连续运行的重要参数。它是通过在燃烧室密相区和炉膛布置多个测温点，安装相应的测温仪表进行测量，以获取温度信号，再通过补偿导线引入控制室，实现对床温的测量和控制。为保证循环流化床锅炉的稳定燃烧并有利于获得最佳脱硫和脱硝效果，床温需控制在8500C9000C，这也是炉内脱硫的最佳温度，高于此温度范围，C0,N0的产量大大增加，同时容易造成炉床结焦，低于此温度范围，会造成炉料无法循环流化燃烧，降低燃烧效率，甚至停炉。由此可见，床温测量仪表稳定、可靠的性能和较长的使用寿命及准确的测温精度是实现床温控制技术的关键。其床温控制主要通过改变送入炉内的一次、二次风量配比达到控制炉内温度的目的本系统主要是用PLC检测其炉床的温度，设定参数使炉床温度控制在850900之间。当炉床温度高于或低于此温度范围时，PLC对燃烧器发出信号，使燃烧器小火，熄火或是大火。第三章硫化床锅炉控制系统硬件选择及设置31机型的选择开关量输入输出地址表I/O地址说明I/O地址说明I00余热锅炉水位低Q151药剂输送泵I01余热锅炉水位高Q162药剂输送泵I02余热锅炉水位极低Q173药剂输送泵I03余热锅炉水位极高Q204药剂输送泵I041燃烧器熄火Q21药剂池搅拌电机I05余热锅炉压力高Q22鼓风机I06余热锅炉压力极高Q23酸性废液输送泵I072燃烧器熄火Q24碱性废液输送泵I10上料提升机上限位Q251自吸泵I11上料提升机下限位Q262自吸泵I123燃烧器熄火Q273自吸泵I13沉淀池液位极低Q30软化自吸泵I14沉淀池液位低Q31酸性废液喷嘴I15复位按扭Q32碱性废液喷嘴I16沉淀池液位高Q33502废液喷嘴I17沉淀池液位极高Q34Q00冷却塔1风扇电机Q40石灰池电磁阀Q01冷却塔2风扇电机Q411燃烧器电源Q021给水泵Q421燃烧器小火Q032给水泵Q431燃烧器大火Q04余热锅炉1给水泵Q442燃烧器电源Q05余热锅炉2给水泵Q452燃烧器小火Q06502预处理搅拌电机Q462燃烧器大火Q07Q473燃烧器电源Q10Q503燃烧器小火Q11Q513燃烧器大火Q12出渣机Q52Q13Q14引风机表31模拟量地址定义见表（4142）系统共有开关量输入点15个，开关量输出点39个，模拟量输入点16个，所以选择CPU226PLC，在加上4个扩展模块EM235硫化床锅炉控制系统PLC及扩展模块外围接线见附表。311西门子S7200西门子S7200系列可编程控制器是当前小型PLC领域内技术先进、性能/价格比高、单元/模块齐全的主流产品系列之一。以下为整体PLC的逻辑框图；SIMATICS7200由硬件系统和工业软件两大部分构成，如下图。AS7200系列PLC的存储系统计算机工业软件CPU主机扩展模块扩展模块TD文本显示器其他设备1存储系统S7200系列PLC的存储系统由RAM和EEPROM两种类型存储器构成，CPU模块内部配备一定容量的RAM和EEPROM，同时，CPU模块支持可选的EEPROM存储器卡。2存储器及使用S7200的程序从广义上看，由三部分构成用户程序、数据块和参数块。用户程序是必选部分，数据块和参数块是可选部分，参数块主要是指CPU的组态数据，数据块主要是用户程序执行过程中所用到和生成的数据。上装和下装用户程序是用STEP7MICRO/WIN32编程软件时，PLC主机和计算机之间的程序、数据和参数的传送。当系统运行时有时会出现电源掉电的意外情况，可以设置CPU参数时定义可选的保持的存储区。可以定义的存储区变量存储器V、通用辅助继电器M、计数器C和定时器T只有TONR有一记忆接通延时定时器。可以将用户程序存储在RAM中的字节、字或双字数据备份到EEPROM存储器，可以保存变量存储区任意位置的数据。存储卡是一个便携式的EEPROM存储器，可以将PLC中的程序和重要数据进行备份，使用方便，可保存用户程序、CPU组态参数和存储在EEPROM存储器中的变量存储器永久区的数据，使用简单。B扫描周期SIMATICS7200系统的扫描周期包括输入处理、执行程序、通信请求、执行CPL自诊测试和写输出。不同CPU工作方式下的扫描周期执行的任务也有所不同。S7200CPU226这种模块功能增强，主机输出和输入点为40点，最大可以扩展为248点数字量或35模拟量，通信能力增强，可用于点数较多、要求较高的小型或中型控制系统。具有集成的24V负载电源，可以直接用于连接到传感器和执行机构输入同时接通的数量24路输入，主机输出16路输出存储安全，EEPROM存储模块可选，可在不用编程器的条件下作为拷贝与修改程序的快速工具，并可进行辅助软件归档工作，超级电容和电池模块，用于长时间保存数据，用户数据可以通过主机的超级电容存储若干天，电池模块可选，可以使数据的存储时间延长到200天高速反应，脉冲捕捉功能，可以用于普通输入端子捕捉比CPU扫描周期更快的脉冲信号中断输入，它允许以极快的速度对信号的上升沿作出响应高速计数器，速度为30KHZ，可编程并具有复位输入，多个独立的输入端脉冲输出，2路最大可达20KHZ的高频脉冲输出，可以驱动步进电机和伺服电机以实现准确定位可以用模块电位器来改变它对应的特殊寄存器中的数值，可以即时更改程序运行中的一些参数可用以对信息加注时间标一记，记录机器运行时间或对过程进行时间控制可扩展模块数为70TD200文本显示器所有SIMAT工C57200系列操作员界面问题的最佳解决方法。TD200连线简单，只需用它提供的电缆连接到S7200系列PPI接口即可。TD200具有下列用途显示信息在控制系统中可设定和修正参数可以提供8个由用户自定义的功能键提供密码保护作用。TD200特点牢固的塑料壳，前面板IP65防护等级27MM的安装深度，无需附件即可安装在箱内或面板内人体工学设计的输入键位于可编程的功能键的上部TD200中文版内置国际汉字库内置连接电缆的接口。TD200具有的功能文本信息显示用选择项确认方法可显示多达80条信息，每个信息可包含4个变量提供强制I/0点诊断功能密码保护过程参数的显示和修改，参数在显示器中显示并可用输入键进行修改可编程的8个功能键可以替代普通的控制按钮，作为控制键可以选择通讯速率输入和输出的设定，8个功能键的每一个都分配了一个存储器位可选择显示信息刷新时间。TD200用STEP7MICRO/WIN软件进行编程。无需其它的参数赋值软件。在S7200系列的CPU中保留了一个专用区域用于与TD200交换数据。TD200直接通过这些数据区访问CPU的必要功能。33编程通讯和数据通讯为了实现对S7200PLC的通讯，利用了西门子推出了STEP7MICRO/WIN40软件和编程电缆。STEP7MICRO/WIN32V40版的运行环境为WINOWS2000或WINDOWSXP操作系统。STEP7MICRO/WIN32V40的主要改进与新功能有以“超级树形目录”组织项目文件资源数据块支持分页存储，并且能够导入/导出状态趋势图对新存储卡的支持支持新的字符串数据格式新的PLC指令可以用PC/PPI电缆建立个人计算机与PLC之间的通信这是单主机的个人计算机的连接，不需要其他硬件，如调用解调器和编程设备典型的单主机连接及CPU组态如图所示把PC/PPI电缆的端连接到计算机的RS232通信口，把PC/PPI电缆的PPI端连接到PLC的485通信口即可RS232RS485PC/PPI电缆331SIMATIC工业软件STEP7MICRO/WIN简介在WINDOWS98平台上运行的SIMATICS7200软件简单，易学，能够解决复杂的自动化任务，可以快速进入，节省编程时间。本机集成14输入/10输出共24个数字量I/0点。可连接7个扩展模块，最大扩展至主机主机S7200CPU168路数字量I/0点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30KHZ高速计数器，2路独立的20KHZ高速脉冲输出，具有PID控制器。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/0端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控制能力的控制器。具有扩展功能基于标准的WINDOWS软件类似于WINWORD,OUTLOOK等标准应用软件功能它还有如下特点简单的程序结构通过一个主程序调用其他子程序或中断程序，保证了程序结构的清晰此外，还可以生产数据块可以用语句表STI_和梯形图LAD编程可以进行符号编程通过符号表分配符号和绝对地址，并可打印输出支持三角函数，开方，对数运算功能易学的指令集指令由容易记的缩写组成相同的指令只需稍加修改就可用于不同的功能例如指令MOVE根据传送的方式不同有不同的形式易于使用的组态向导用于_TD200文本显示器_PID控制器_CPU间数据传输的通讯功能_高速计数器并可用于CPU硬件设置_扩展模块_输入延时_实时时钟设置_口令分配_CPU保持区的组态_通讯系统的网络地址_CPU最近的错误状态其中内部集成的PPI接口为SIMATS7200的使用提供了强大的通讯功能。对整个项目程序的密码保护其他功能易用性的提高，。通过连接电缆如USB/PPI电缆等连接后，STEP7MICRO/WIN32V40就可以对S7200CPU进行编程通讯和数据通讯。332通讯口参数设置通过连接电缆连接PLC之后要进行通讯口参数设置才能进行通讯。缺省情况下，S7200CPU的通讯口处于PP工从站模式，地址为2，通讯速率为96K。要更改通讯口的地址或通讯速率，必须在系统块中的COMMUNICAITONPORTS通讯端口选项卡中设置，然后将系统块下载到CPU中，新的设置才能起作用。APLC地址设定CPU通讯口的地址。如果有两个通讯口，它们的地址可以相同，因为不属于一个网络B最高地址输入通讯网络上设备的最高地址C波特率设置通讯速率。从下拉列表中可以选择96K,192K,1875KD重试次数输入通讯失败时重新尝试的次数E地址间隙刷新因数设置本站每隔几次获得网络令牌后，尝试在本站地址和下一个已知活动的主站地址的空间内寻找新加入的主站仅在本站做主站时有效。一般情况下使用缺省值10就比较合适在波特率设置中用到SM302,SM303SM304这三个端口为波特率（BIT/S）设置，00038400,00119200,0109600,011480010024001011200,1101152K,111576K安装通信硬件；单击“浏览栏”，点“通信”按扭；弹出“通信对话框”在通信对话框的右窗格，单击“双击刷新”的标志。在网络上计算机和设备之间建立通信后，一个设备列表将出现。STEP7MICRO/WIN在同一时刻仅与一个PLC通信。一红色方框环绕PLC，表示起为当前与STEP7MICRO/WIN通信的PLC。在不同的PLC双击就可以更改该PLC通信。在“控制面板”中选择“SETTINGPG/PCINTERFACE”的图标，弹出“设定PG/PC界面”的对话框。在“设定PG/PC界面”对话框中，单击“选择”，弹出“安装/删除硬件”对话框，单击安装或是删除，就可以完成对硬件的安装或是删除。硬件通信属性的设置；安装硬件后，需要对硬件通信设定实际属性。首先选择网络协议，对CPU应使用PPI协议。决定使用的协议后，在“设定PG/PC界面”对话框中的“属性”安扭，根据前面选择的参数组，可进入不同的对话框。设定PC/PPI线参数在“设定PG/PC界面”对话框中，选择使用PC/PPO线，单击“属性”安扭，出现PC/PPI线的属性设置对话框。该对话框有两个选项卡PPI与本地连接。在PPI选项可参数区域内的地址栏内选择号码，设定STEP7MICROWIN32的PLC控制网络内所处的位置，默认站的站地址为0。网络上第一台PLC的默认站地址为2。网络内的各设备必须具有不同的地址。在PPI线支持的传输速率为96192KB/S3424VDC电源PWR在编程软件的SETPG/PCINTERFACE中选择“PC/PPICABLEPPI”，然后按电缆的PROPERTIES属性按钮，打开PC/PPI电缆属性设置窗口，在PPI标签中设置本地编程计算机地址和通讯速率等在LOCALCONNECTION标签中设置通讯连接端口对于RS232/PPI电缆，选择相应的串行端口如COML，对于USB/PPI电缆，选择USB端口。35模块采集所用到的采集模块有EM235，EM235是价格适中，高速12位模拟量输入模块。这中模块能在149微秒内将模拟量输入转换成相应的数字值。模拟输入信号的转换是在每次程序访问模拟点时完成的。这些时间必须加到执行模拟量输入指令的基本时间上。EM235具有4路模拟量输入，从5V获得30MA的电流，从L获得60MA的电流。351输入特性双极性的全量程数字范围为3200032000，单极性的全量程数字范围为032000。模拟量到数字量转换器的分辨率为12位，起数据格式是左对齐的，最高有效位是符号位，0表示正值数字量。对于单极性格式，4个连续的0使得A/D计数数值每变化1个单位，数字量的变化是以16为单位变化的。352EM235端子连线图31在本系统中共用到个模拟量输入模块EM，其没块模拟量输入模块的为路，与PLC的连接如下；EM235EM235EM235PLCEM235从左到右分别是PLC，扩展模块，其中扩展模块的输入中的四路是A,B,C,D扩展模块2的四路为E,F,G,H3,4扩展模块同上；每块模块中的四路分别对应表的地址，比如A路对应的是AIW0，传输的软水箱的温度353EM235的校准和配置EM235提供了一个未经处理的数字量，它对应于模拟量输入端出现的模拟量电压或是电流。由于这种模块是高速模块，可以跟踪模拟量信号中的快速变化。对于一个恒定或是变化缓慢的模拟量输入，由躁声引起的信号读数之间的差异，可通过对读数值取平均值的方法使其影响为最小。但由于计算机平均值而增加的读取信号的次数，会相应地降低对外部输入信号的响应速度。DIP开关用于选择模拟量的输入范围和分辨率，所有的输入只能设置成相同的范围和格式，具体见下表。单极性SW1SW2SW3SW4SW5SW6满量程输入分辨率1001010500MV125微伏0101010100MV25微伏1000110500MV125微伏01001101V250微伏10000105V125微伏100001020MA5微安010001010V25微伏表中的用ON为1，OFF为0表32第四章软件的设置在循环硫化床的控制系统中，要对循环硫化床锅炉进行燃烧室中燃烧器的控制，废液输送泵，酸碱液喷嘴，风机等执行机构进行控制，并且要进行故障的处理，和模拟量的采集对次应对系统分几个阶段处理一运行参数的初始化过程在这个过程中,调用系统启动的函数,设置一些控制系统运行所必要的参数；二燃烧室中燃烧器的控制过程在这个过程中,根究过程6所采集的各种现场信号,通过计算机处理控制燃烧室中燃烧器的运行；三废液输送泵等执行机构的控制系统进行通信,传送现场数据以及操作人员的指令；四通信过程PLC与上位机监控系统进行通信,传送现场数据以及操作人员的指令；五故障处理；只能地对现场一些故障进行初步处理；六模拟令信号采集；完成对现场温度，压力等重要参数的采集过程；从以上的处理，进行程序的设计；以下为总体程序流程图；初始化模拟量数据的采集模拟量数据的处理各个系统的控制未发生故障故障处理发生故障停止41模拟量处理PLC从外界输入的数字量要进行相应的处理。在本系统中某些输入量是模拟量，如软水箱的温度，炉膛负压转换为表转量程的电流或电压，例如DC420MA,15V,010V,PLC用A/D转换器将它们转换成数字量。带正负号的电流或电压在A/D转换后用二进制补码表示。D/A转换器将PLC的数字输出量转换为模拟电压或电流，再去控制执行机构，模拟量I/O模块的主要任务就是实现A/D转换和D/A转换。模拟量输入模块的量程有DC010V,15V,01V,0500MV,0100MV,050MV,L量程用模块上的DIP开关设置。模拟量输入模块单极性全量程输入范围对应的数字量输出为032000。双极性全量程输入范围对应的数字量输出为3200032000，电压输入时输入阻抗10欧姆，电流输入时输入电阻为250欧姆，A/D转换时间250毫秒，模拟量输入的阶跃响应时间为1。5毫秒。模拟量转换为数字量的12位读数是左对齐的，最高有效位是符号位，0表示正值。在单极性格式中，最低位是3个连续的0，相当与A/D转换值被乘以8。在双极性格式中，最低位是4个连续的0。相当于A/D转换值被乘以了16。12位是做对齐的，所以转化的数字相当于乘以16。图中。AIW0是软水箱温度模拟量的地址。因为数字量相当于乘以了16，图三的程序将VD1008右移4位后传到VD1008，目的是将变为实际值。12位数据值0000实际要求中，是将0200摄湿度对应输入信号为DC420MA,模拟量将输入模块020转换为032000的数字量。0200对应的数字量是640032000，如果数字量是N，则温度的转化公式为C温度N6400/320006400200。图中VD1012中是数字量N。所以要对VD1012的数字进行以下处理。在本系统中还有其它模拟量。要对它的数字量进行相应的处理，下表是模拟量的地址；地址说明地址说明AIW0软水箱的温度AIW14喷淋塔2出口烟道温度AIW2502预处理罐温度AIW16喷淋塔2水温AIW4燃烧室1温度AIW18喷淋塔2水池温度AIW6炉膛负压AIW20余热锅炉压力AIW8燃烧室2温度AIW26引风机反馈信号AIW10锅炉出口温度AIW28鼓风机反馈信号AIW12喷淋塔2进口烟道温度AIW30工作油箱温度表41在对上表中的模拟量进行处理中，其实际中的范围如下表；说明范围说明范围软水箱的温度0200喷淋塔2出口烟道温度0300502预处理罐温度0200喷淋塔2水温0200燃烧室1温度01100喷淋塔2水池温度0200炉膛负压0200余热锅炉压力0100燃烧室2温度01300引风机反馈信号099锅炉出口温度0800鼓风机反馈信号1127喷淋塔2进口烟道温度0400工作油箱温度0100表4242燃烧室的控制系统启动后，燃烧室中的燃烧器根据由PLC所收集并处理的数据，判别大火与小火。因为硫化锅炉必须控制其燃烧室中的温度，一般为850900左右，因为这个温度是脱硫的最佳温度，并且这中温度远低于普通煤粉炉中的温度水平，并低于一般煤灰的熔点，这就免去了灰熔化带来的种种烦恼。这中“温燃烧”有很多优点，炉内结渣及碱金属析出来的均比煤粉炉要改善很多，对灰特性的敏感性减低，也无需很大空间去使高温灰冷却下来氮氧化物生成量低，可于炉内组织廉价而高效的脱硫工艺等。从燃烧反应动力学角度看，循环硫化床锅炉内的燃烧反应控制在动力燃烧区内。由于硫化床锅炉内的相对温度不是很高，并有大量的固体颗粒的强烈混合，在这种情况下的燃烧率主要取决于化学反应速率，也就是决定于温度水平，物理因素不再是控制燃烧速率的主导因素。循环硫化床锅炉内燃烧的燃尽度很高，通常性能了好的循环硫化床锅炉的燃烧效率可打9899以上。为了能很好的维持这个温度，燃烧室中的燃烧器设置有四种情况，大火小火同时运行，大火，小火，同时关闭。根据这四中不同情况，设置四个温度限位。在设置四个温度，以及本系统起它的数据量中，采用在数据块中对地址和数据赋值；数据块在对V存储器（变量存储器）赋初值时，可以用字节，字或双字赋值数据块中的典型行包括起始地址以及一个或多个数据值，双斜线之后的注释为可选项数据块的地一行必须包括明确的地址，以后的行可以不包含明确的地址在单地址值后面键入多个数据或键入只包含数据的行时，有编辑器进行地址赋值以下是1燃烧室的控制程序；其中VD208,VD212VD600VD604分别是由高到低的四个温度限位，对这四个温度限位进行处理的程序如下所示；43系统的初始化S7200上的通信接口是标准的RS485兼容的9针D型连接器。其管脚定义如下表表43通信网络电缆为PC/PPI电缆，其开关选择如下表波特率开关状态160011121200101324001004480001159600010619200001738400000表44波特率的设置在SMB30中。SM300和SM30100时为PPI/从站模式，01时为自由端口协议，10时为PPI/主站模式，11时保留。SM305这个端口为每个字符的数据位,08位/字符,17位/字符SM306和SM307这两个端口为奇偶校验选择,00不校验,01偶校验,10不校验,11奇校验以下为初始化的程序引脚信号定义引脚信号定义1逻辑地65V224V返回724V电源348584854RST95逻辑地以下为初始化的部分子程序；在本系统中，在模拟量的处理中用到了很多变量存储区，在用这些模拟量的存储区的时候，首先要对其进行清零，就是所谓的初始化以上为清零的两个存储区00001001传到SMB30中，其中前两位是奇偶校验的选择00为不校验，第三位是每个字符的数据位，0代表8位/字符，接下来的三位是波特率的设置010是9600BIT/S（见表），最后两位是协议选择，01代表的是自由端口协议。44子程序调用本系统对硫化床锅炉的控制程序中有四个子程序；创建方法是；在“编辑”菜单中执行命令“插入”“子程序”，程序编辑器将从原来的POU显示进入新的子程序。可以在主程序，其他子程序或是中断程序中调用子程序，调用子程序时将执行子程序的全部指令，直到子程序全部结束，然后返回调用它的程序中该子程序调用指令的下一条指令之处；以下为本系统对子程序调用的程序；45中断程序中断程序不是有程序调用，而是在中断发生时有操作系统调用，因为不能预知系统何时调用中断程序，在中断程序中不能改写其他程序使用的存储器，为此应在中断程序中使用局部变量。可以采用下列方法创建中断程序在“编辑”菜单中执行命令“插入”“中断”；或在程序编辑器视窗中点击鼠标右键，从弹出的菜单中执行“插入”“中断”。创建成功后的程序编辑器将显示新的中断程序，程序编辑器底部出现标有新的中断程序的标签，可以对新的中断程序编程。中断连接指令ATCH用来建立中断事件EVNT和处理此事件的中断程序（INT）之间的关系其中中断号8为通信口0字符接收。以下是一段中断程序的设置；INT为连接中断程序0，EVNT为中断时间，8为通讯口0，中断接受。46有关各系统的控制本系统包括；酸性废液输送泵控制，碱性废液输送泵控制，酸性废液喷嘴控制，碱性废液喷嘴控制。502废液喷嘴控制，引风机，鼓风机，风门的控制，出渣机控制，药剂输送泵，药剂池搅拌机的控制，12给水泵的控制，502予处理罐蒸汽电磁阀，搅拌电机控制，余热锅炉给水泵控制，自吸泵控制，喷淋塔电动阀控制，软水冷却泵控制，上料提升机控制，冷却塔风扇电机控制，石灰池电磁阀控制。以下为相应程程序；酸性废液输送泵控制；碱性废液输送泵控制；4故障处理循环硫化窗锅炉系统运行复杂，多变，当出现事故时，其事故原因很难在第一时间找到，并切排除故障，恢复系统运行。所以，在控制系统中，应设置故障处理，能够对硫化床锅炉智能的对现场一些故障进行初步的处理，能够发出提示信号，并且在故障不是很严重的情况下，能尽快的恢复系统，正常运作。在本设计中，故障的处理应包括软水箱温度传感器的故障，燃烧器温度传感器的故障，炉膛负压传感器的故障，锅炉出口温度传感器的故障，喷淋塔传感器的故障，引风机反馈故障，工作油位故障，燃烧室超温故障，余热锅炉压力过高，余热锅炉水位极低。在软水箱传感器的故障处理中，传感器的工作范围为0205。9，当所得到的数据不在此范围内的时候，启动一个定时器，在次期间，故障仍然不能消除，发出故障信号，并停止运行。以下为软水箱温度传感器故障程序；502预处理温度传感器故障程序；1燃器温度传感器故障程序；炉膛负压传感器故障；2燃烧室2燃烧器故障程序；锅炉出口温度传感器故障程序1喷淋塔出口温度传感器故障程序；2喷淋塔出口温度传感器故障程序；喷淋塔水温温度传感器故障程序；喷淋塔水池温度传感器故障程序；引风反馈故障程序；鼓风反馈故障程序；工作油位计故障程序；1燃烧室超温故障程序；2燃烧室超温故障程序；1燃烧器故障熄火故障程序；2燃烧室1燃烧器熄火故障程序；2燃烧室2燃烧器熄火故障程序；余热锅炉水位极低故障程序；工作油位极低故障程序；第五章结论与展望51结论作为新一代洁煤技术，循环流化床锅炉正受到广泛重视，在循环流化床锅炉推广应用的进程中，实现锅炉自动控制是一个关键的内容。循环流化床锅炉是一个分布参数、非线性、时变、多变量祸合紧密的控制对象，其结构十分复杂，影响因数很多，给自动控制带来较大的困难。52展望锅炉计算机控制系统集成了现代计算机控制技术和先进控制算法。通过对锅炉系统特性研究，我们制定了相应的控制策略，但是本系统还不是太完善。而锅炉系统正是一个大滞后系统，这直接造成系统随负荷的变化而剧烈波动变化。近年来出现的专家模糊控制系统是基于模糊理论和专家系统的一种新型智能控制系统，它集中了专家系统和模糊系统两种控制策略的优点，其控制具有预测性，比较适合于解决锅炉这种大滞后系统。模糊专家系统无疑将在锅炉控制领域有着良好的应用前景。因此采用高级语言或具备更多适用的功能块并且具备可靠性的控制器将是锅炉控制设备的软件和硬件发展方向。国内现在之所以还有很多的锅炉处于手动控制方式，和目前的锅炉控制手段和理论的不成熟以及控制设备、检测设备的可靠性不高有密切的关系。但是不容置疑的是，随着科学技术的发展，随着功能更强大，可靠性更高的控制设备的推出，辅以成熟的专家系统算法，锅炉计算机控制系统必将在完全替代锅炉原有控制手段的基础上，实现锅炉最佳工况运行，从而实现可观的经济效益和社会效益。参考文献1李明