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1、 毕业设计(论文)开题报告题 目： 锅炉综合自动化控制系统的设计 系： 电气信息学院 专 业： 自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2012年 04 月 13 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一
2、栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。4统一用A4纸，并装订单独成册，随毕业设计（论文）说明书等资料装入文件袋中。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。一、锅炉的简介锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅的原义指在火上加热的盛水容器，炉
3、指燃烧燃料的场所，锅炉包括锅和炉两大部分。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。二、锅炉的概述锅炉是由锅和炉组成的，上面的盛水部件为锅，下面的加热部分为炉，锅和炉的一体化设计称为锅炉。特种设备安全监察条例所定义的锅炉是指利用各种燃料、电或者其他能源，将所盛装的液体加热到一定的参数，并对外输出热能的设备。其范围规定为最高安全水位时存水容积大于或者等于30L的承压蒸
4、汽锅炉；出口水压大于或者等于0.1MPa（表压)，且额定功率大于或者等于0.1Mw的承压热水锅炉；有机热载体锅炉。三、参数1、蒸汽参数 是表示锅炉性能的主要指标，包括锅炉容量、蒸汽压力、蒸汽温度、给水温度等.锅炉容量可用额定蒸发量或最大连续蒸发量来表示。额定蒸发量是在规定的出口压力、温度和效率下，单位时间内连续生产的蒸汽量。最大连续蒸发量是在规定的出口压力、温度下，单位时间内能最大连续生产的蒸汽量。蒸汽参数包括锅炉的蒸汽压力和温度，通常是指过热器、再热器出口处的过热蒸汽压力和温度如没有过热器和再热 器，即指锅炉出口处的饱和蒸汽压力和温度。给水温度是指省煤器的进水温度，无省煤器时即指锅筒进水温度
5、。 锅炉可按照不同的方法进行分类。锅炉按用途可分为工业锅炉、电站锅炉、船用锅炉和机车锅炉等；按锅炉出口压力可分为低压、中压、高压、超高压、亚临界压力、超临界压力等锅炉；锅炉按水和烟气的流动路径可分为火筒锅炉、火管锅炉和水管锅炉，其中火筒锅炉和火管锅炉又合称为锅壳锅炉；按循环方式可分为自然循环锅炉、辅助循环锅炉(即强制循环锅炉)、直流锅炉和复合循环锅炉；按燃烧方式，锅炉分为室燃炉、层燃炉和沸腾炉等。自然循环锅炉简图2、水汽系统在水汽系统方面，给水在加热器中加热到一定温度后，经给水管道进入省煤器，进一步加热以后送入锅筒，与锅水混合后沿下降管下行至水冷壁进口集箱。水在水冷壁管内吸收炉膛辐射热形成汽水
6、混合物经上升管到达锅筒中，由汽水分离装置使水、汽分离。分离出来的饱和蒸汽由锅筒上部流往过热器，继续吸热成为一定温度的过热蒸汽（目前大多300MW、600MW机组蒸汽温度约为540左右），然后送往汽轮机。3、燃烧和烟风系统在燃烧和烟风系统方面，送风机将空气送入空气预热器加热到一定温度。在磨煤机中被磨成一定细度的煤粉，由来自空气预热器的一部分热空气携带经燃烧器喷入炉膛。燃烧器喷出的煤粉与空气混合物在炉膛中与其余的热空气混合燃烧，放出大量热量。燃烧后的热烟气顺序流经炉膛、凝渣管束、过热器、省煤器和空气预热器后，再经过除尘装置，除去其中的飞灰，最后由引风机送往烟囱排向大气。四、结构锅炉整体的结构包括锅
7、炉本体（drum)、辅助设备和安全装置两大部分。锅炉中的炉膛、锅筒、燃烧器、水冷壁、过热器、省煤器、空气预热器、构架和炉墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分，称为锅炉本体。锅炉本体中两个最主要的部件是炉膛和锅筒。炉膛又称燃烧室，是供燃料燃烧的空间。将固体燃料放在炉排上，进行火床燃烧的炉膛称为层燃炉，又称火床炉；将液体、气体或磨成粉状的固体燃料，喷入火室燃烧的炉膛称为室燃炉，又称火室炉；空气将煤粒托起使其呈沸腾状态燃烧，并适于燃烧劣质燃料的炉膛称为沸腾炉，又称流化床炉；利用空气流使煤粒高速旋转，并强烈火烧的圆筒形炉膛称为旋风炉。燃稻壳蒸汽锅炉的内部结构图五、总结 随着时代的进步，锅炉的智能控制越来
8、越贴近人们的日常生活，人们对智能控制的要求越来越高，越来越精确，越来越人性化。因此作为一名未来的自动化智能设计工程师，这个对于我们是一个机遇，也是一种挑战，我们有必要也有义务的设计出更加智能环保的高科技产品进一步提高人民的生活水平。六、参考文献1 冯嘉花. 变频调速改造锅炉房55 kW循环水泵J.电气时代，2007，26(5)：94952 常斗南.可编程序控制器原理应用试验M.北京：机械工业出版社1998，83 吕景泉.可编程序控制器及其应用M.北京：机械工业出版社，200l，64 刘法治.模糊控制技术在高楼恒压供水系统中应用J.微机算机信息，2005，（7）：21235 赵明，许寥.工厂电气
9、控制设备M.北京：机械工业出版社，2004，56刘星平.基于PLC及其网络的智能炉温控制系统J.电气应用，2006.3 20-227 裘旭东，徐健丰.基于PLC的XA62W型万能升降台铣床的技术改造J.煤矿机械，2007，28(12)：1501528李 明，徐向东.用容错技术提高锅炉控制系统的可靠性J.清华大学学报，1999，(39)3，88-919 9王永平，陈建华.基于S7200PLC的高性能电热锅炉控制系统J.仪表技术与传感器，2002，(3)26-2810吴春旺，陈 霞.锅炉汽包水位调节控制系统设计J.电工技术，2006，3，71-7211杨智,明丽萍,吕雪艳.21世纪燃气锅炉在中国的
10、发展前景J.锅炉制造，2001，712宋书中，葛 玻.通用型工业过程控制器及在温控中的应用J.电气自动验化，2000，6，34-3613 郁汉琪主编.机床电气及可编程序控制器实验、课程设计指导书M.北京：高等教育出版社，2001，714 廖常初.PLC基础应用M.北京：机械工业出版社，2003，615 陈建明.等，电气控制与PLC应用M.北京：电子工业出版社，2006，216 贺哲荣.流行PLC实用程序及设计M.西安：西安电子科技大学出版社，2006，117 陈远龄.机床电气自动控制M重庆：重庆大学出版社，2004，818 刘金琪.机床电气自动化控制M哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社1999，11
11、9 李良仁.变频调速技术与应用M北京：电子工业出版社，2004，620 王太展.机械设计大典M北京：江西科学技术出版社，2002，2 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告开题报告：一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施一、选题背景及依据 11 选题的技术背景及意义锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。它所产生的高压蒸汽，既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源，又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，生产设备的不断创新，作为全厂动力和热源的锅炉，办向着大容量、高
12、参数、高效率发展。为了确保安全，稳定生产，锅炉设备的控制系统就显得愈加重要。燃煤锅炉是工业生产和集中供热过程中重要的动力设备。锅炉能耗巨大，每年的耗煤量超过3亿吨，占我国原煤产量的三分之一，提高其生产效率不仅具有客观的经济效益，还有重要的环保意义。但是我国目自矿运行的大多数锅炉系统控制水平不高，效率普遍偏低于国家标准，操作工人水平参差不齐，经常是凭感觉和经验去操作，长期使锅炉处在能耗高、环境污染严重的生产状态。据有关资料显示，世界85的人口正陆续进入工业化阶段，全球性的人口、资源、环境矛盾尖锐，使我国的现代化面临严峻的挑战，即使国际市场能够弥补中国资源的不足，生态和环境破坏的沉重代价也难以承受
13、。随着经济的迅猛发展，自动化控制水平越来越高，用户对锅炉控制系统的工作效率要求也越来越高，为了提高锅炉的工作效率，较少对环境的污染问题，所以利用计算机与组态软件技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。其优越性主要在于：首先，通过对锅炉燃烧过程进行有效控制，使燃烧在合理的空燃比条件下进行，可以提高燃烧效率。由于工业锅炉耗煤量大，燃烧热效率每提高1都会产生巨大的经济效益。其次，锅炉控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面使运行参数在CRT上的集中监测，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修改运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。随着计算机控制技术
14、应用的普及、可靠性的提高及价格的下降，工业锅炉的微机控制必将得到更加广泛的应用。锅炉作为重要的动力设备，其控制的基本要求是供给合格的蒸汽，使锅炉蒸发量适应负荷的需要。为此，生产过程的各个主要参数必须严格控制。锅炉设备是一个多输入、多输出的复杂控制对象，这些输入变量与输出变量之间是相互关联的。近年来大型集中供热锅炉房的控制系统开始采用可编程逻辑控制器PLC控制方式。在集中供热锅炉房，PLC(Programmable Logic Controller)主要用于输煤、驱动风机及进行比例积分微分PID(Proportional Integral Derivative)调节控制系统中1。当前国内许多地方
15、的锅炉控制系统主要是采用分布式控制系统DCS(Distributed Control System)2。这是由于锅炉系统的仪表信号较多采用此系统性价比相对较好，但随着PLC技术的不断发展PLC在仪表控制方面的功能已经不断强化。用于回路调节和组态画面的功能不断完善而且PLC的抗干扰能力也很强对电源的质量要求比较低。基于PLC在工业控制系统中的良好应用本文将西门子S7300PLC用于集中供热锅炉控制系统。整个系统的工作原理为：从控制现场传感器送来的4.20 mA或0.5 v的标准信号经过信号调理模块送到现场控制单元(PLC)经过智能运算后形成控制信号控制信号再经过信号调理模块返送到现场执行单元(电
16、磁阀)。各个控制单元通过以太网相连将需要监控的信号送入上位机，实现人机交互和远程控制。12 参考文献【1】 任双燕，边春元. S7-300400 PLC原理于实际应用开发指南【M】机械工业出版社，2007【2】 Siemens AG.Step7 V5.0 使用入门，1998【3】 阳宪惠，工业数据通信与控制网络【M】.北京：清华大学出版社，2003【4】 德国西门子公司 S7-200可编程控制器操作手册【5】 Siemens AG.S7-300可编程控制器产品目录，2003【6】 王卫兵.plc系统通信、扩展与网络互连技术.北京:机械工业出版社,2004二、主要设计（研究）内容、设计（研究）思
17、想、解决的关键问题、拟采用的技术方案及工作流程2.1控制对象：控制参数：集中供热系统锅炉出水口温度、用户家中温度、炉内温度、锅炉水位、锅炉压力、出水口和进水口的流量。控制内容：燃烧机开关、真空泵开关、电磁阀开关、给煤机开关、报警、鼓风机和燃烧机的调速。2.2设计内容：硬件部分：开关、传感器、电机等原件的选型；主回路接线图、PLC外部接线图（包括信号采集部分、电源部分、显示与报警部分）软件部分：满足控制要求的控制程序（系统根据锅炉内水温高、低控制燃烧机大、小火。水温控制值可以设定，根据锅炉内空气的含氧量控制真空泵自启动根据液位的高低实现锅炉内的自动调节同样根据出水管内的流量大小也可来控制出水口电
18、磁阀。）操作台设计：各种控制开关、各种状态显示信号灯2.3设计思想从控制现场传感器送来的4.20 mA或0.5 v的标准信号经过信号调理模块送到现场控制单元(PLC)经过智能运算后形成控制信号控制信号再经过信号调理模块返送到现场执行单元(电磁阀)。各个控制单元通过以太网相连将需要监控的信号送人上位机，实现人机交互和远程控制。2.4解决的关键问题 1 根据本课题设计的任务要求完成对电机、变频器、传感器和各种开关的选型；2 PLC与外设的连接以及其软件设计；3 控制状态显示和控制面板。2.5拟采用的技术方案S7-300CPU 315EM321 模块EM322 模块EM331 模块EM331 模块E
19、M332 模块引 风 机循 环 泵给 煤 机电 磁 阀 报警人机界面温度传感器压力传感器锅炉水位传感器流量传感器补 水 泵 除渣除尘说明：1.按键输入：上煤、补水1、补水2、除渣、除尘。 2.传感器：检测水温、水压、室内温度、室外温度。 3.PLC选型：根据输入、输出设备，估算I/O点数；根据输入输出信号类型、电平高低、驱动电压等选择适合的PLC类型 4.PLC编程：根据设计要求，通过向变频器发送调速信号，实现对锅炉系统的启、停和温度控制。 5.显示：用若干信号灯表示系统的运行状态毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日
