供暖热水锅炉控制系统设计讲解

丽水职业技术学院机电息工程系毕业设计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 电热锅炉供热系统丽职院机电信息分院毕业设计目录一、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 5四、技术方案的详细设计 64.1 PLC 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 PLC的外接线图9五、总结评价10致谢11参考文献11附录：127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BT、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；9 .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5.1 使用设备及器件初选1 . CPU224X哩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5.2 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4.1 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所示名林代号地址名称代号地址输入信号串故信号锅炉超压保护BP1IQ.0第一组电加热管接触器QA1QO.O锅炉超温保护BT10.1第二组电加热管接触器QA2Q0.1系统定压压力下限BP210.2第三组电加热管接触器QA3Q0.2系统定压压力上限BP2IQ.3第四组电加热管接触器QA4 一Q03缺相保护KF10.4盾环泵接触器QA5Q0.41出水温度梗损器BTAIWO盾环奈接触器QA6Q03回水温度模拟器BTAIW21邙卜水泵接触器QA7Q0.6（室外温度模撅器BTAIW4二卢卜水泵接触器QASQ0.7报警电铃PBQ1.0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，QA1 QA12QA13 QA14为其短路、过载保护空气开关；循环泵分别由接触器QA5 QA6$制，QA15 QA16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QA 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；丽水职业技术学院机电息工程系毕业设计A500：!j01C600的跟EE?电1斗 i2#3#*1#2tti1#42# fl% 1电融觥懒热Mfl月ii咒线关叫 fl-#I泉条图4-3电热锅炉供热系统主电路图丽职院机电信息分院毕业设计334.3.2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 DC24Vt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。FA4L1FA5KFL21KF 3PG0TA 1 -PLC螂保羊急停搜包腐指示WWW-0VT球“bQ0,07IL1315E ECi-t4虹己19己1用1#加效组匕:甘加热曳4#和热迎TWW2#循环泵1 #小水聚图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定及操作，即可按规定的程序运图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关于继电一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,(06)8达善荣，王雁桥.副立井绞车电控系统的改造J.煤炭科学技术，2006,(08)9王迎旭.普通机械手 PLC与触摸屏全自动控制设计J.湖南工程学院学报(自然科学版)，2007,(01)10赵振.触摸屏和PLC在棉花打包机控制系统中的应用J. 机电一体化，2006,(02)附录:主要程序除Q符号地址 1违驿1锅炉自动位00SF12锅炉手动位10.1SF23_据出水逼10.2SF34据宜外温IQ.3SF45倡拜家自动04SF5循环泉生动105SF67Q循环臬启砺巨I0EGF7e_W借环泉启动碧10.7SF89定时加热11.0SF910aWWW渔环定时拄钮11.1F1t)hi符号未使用11.2SF1112,11.3SF1213手投二11 4SF1314手帙喧(1.5F1415超压保1户izoEPI16超温保;121BT17水箱压力上龈12.2BP2U16水箱压力下限陵BP2L1S脩泵1缺相但4KPI20循泵期相12.5KFZ21补水泵屋相12. EKF322补水获至相127KF423售1缺相13.0KF524意球相闵KF6g5管海相UZKF726管哪相3.3KF827脩聂1手信134SF1528循熬手僖115SF1629系统自动IMSH730警耸消除0 7SFia脩环泵1oaoQA1婴G循诉泵2Q0.1Q酝补水泵1Q07QA3补水桌2Q 口.3QA4管1Q0L4QA5管2Q0L5QAG37管3QC16QA738管&Q0.7QA839超温推等Q1PPG140超压抿萼Q1.1.PG41 _=42循环泵1灯Q2DPG循环泵组Q2.1PG心m W6*Tm .口 u,主程序网络1 网络标题I系豌启信琳1系统启动：I36M2.2I ITI()符号|地址比一系统启动百EI 5曰HS2I启动信号刚附上一5Moi1M2 3-I ICC1网络3保疑启闸济R编冲一次M2漏通状态变摭一次一MZ2M2.3M23II1 3 |p得年地址主释1二根管三根管四相管一根管2Ml 100V- INOUT -VE+网络5 IV4.1M5.0管就t 相：31管 2:QG.5T I1 IHIC )管2而5QA6管蠲相131KF6网络白I电热管璘i出U4NM30管默相;I32管孑QQE锅炉定时濡炉电热管定时子程序网络1网络标题WESM0.1MOV-WEN ENO0- IN.-VW700MO2T R)1R)1M0l2 R)1M0/0cc1MT -ENENO0- IM口UT - VW700网落2僖管店的初始化管1：或4H I1 N |管 2;QQ5HI1n|室:QUEHI1n|4IfM符号地址1在释管1Q0.4QA5管2Q0.5QA613Q0.6QA?管4Q0.7.孤网络3I电热管定时指钿接通一次州两助口锅如自动位也。1 / 1辆炉手动位;|口11 J 1定微嗷1 0I I_I P |MD.I fhlCMn1 - 1I !H r ILMC.I 4Uyl,-VW700-IN1OUTIM2W70C牌居I地址朝定附加典11 0SF9锅炉手动位101SF2耦炉自动位lapSF1同好4一甘时泰启动信号一屋时加巡1一。衡炉自动位旧.口 诺帕手动位田.1MD.2T 干,IId()M0.2福 定时加二 辆炉手;机 ”,地址！M.0注释*9动位10,1SF2锅炉自动位I0.0SF1网络5计时器开始计布MQ2T43T4210-lPT ICOms1地址主鞋超彖髀12.1TbT超压保护1120jgpi超压保炉：电口超温保护：层1M9.0( )RS io电硕管量达圜炉自动位口口踽炉手动位口 1M9.0M0.4管1 口 EU()肯御棺：白1宣Q.5W3QO.6g4:QQ7I地蚯|注释管1Q0.4QA5管1缺彳目13.0KF5管20.5QA6管醴宿13.1KF6管3QO.E的?管姗目1327f7管4盹71AS管硼13.3KFB据炉手动位10.1SF2锅炉自动位I0.DSF1