《PLC的船用辅锅炉燃烧控制系统设计方案 .docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC的船用辅锅炉燃烧控制系统设计方案 .docx（18页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精品名师归纳总结封面可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结作者： PanHongliang仅供个人学习专科毕业设计（论文）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结设计题目： 基于 PLC 的船用辅锅炉燃烧掌握系统系部： 电气工程系专业： 电气自动化 港口方向 班级： 港电 081301姓名： 谢杰 学 号： 46指导老师： 马建峰 职 称： 讲师2021 年 6 月 南京摘要可编程序掌握器（ PLC）作为现代工业掌握的四大支柱之一，而且具有体积小，编程简洁，组装敏捷，牢靠性高及抗干扰才能强等优点，特别适合于在 恶劣的工作环境下使用，被认为是工业上的无故障产品，将替代传统继电接
2、触器掌握系统设备成为自动化掌握系统的主要掌握设备。本文将主要介绍PLC 在船用辅锅炉燃烧掌握系统中的应用。关键词 可编程序掌握器船用辅锅炉燃烧掌握AbstractProgrammable Logic Controller PLC as a modern industrial control one of the four pillars, and with small, simple programming, flexible assembly, high reliability and strong anti-interference,etc., is very suitable for u
3、se in harsh working conditions use, is considered to be non-defective products industry, will replace the traditional relay contactor control system equipment as the main control system of automatic control equipment. This article可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结introduces the PLC in marine auxiliary boiler
4、combustion control system.Keywordsprogrammable controller for marine auxiliary boilercombustion control目录1 引言 52 可编程序掌握器概述 52.1 PLC 的产生、定义、分类 52.1.1PLC的产生52.1.2PLC的定义52.1.3PLC的分类62.2 PLC 的基本结构 62.2.1 PLC的硬件组成 62.2.2 PLC的软件组成 72.3 PLC 的特点及主要功能 72.4 PLC 的应用领域及进展趋势73 锅炉概述 83.1 锅炉的定义 83.2 锅炉的重要性 83.3 锅炉
5、的分类 83.4 锅炉的基本构造及工作过程 83.4.1 锅炉的基本构造 83.4.2 锅炉的工作过程 94 船用辅锅炉的燃烧掌握系统 94.1 PLC 系统在锅炉燃烧掌握系统中的掌握要求104.2 PLC 选型及输入 / 输出端口的设计 104.2.1 PLC的选型 104.2.2 输入/ 输出点的设计 114.3 PLC 掌握燃烧系统梯形图 114.4 PLC掌握锅炉燃烧系统过程分析 12结论 15致谢 16参考文献 16可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1 引言可编程掌握器（ PLC）作为传统继电接触掌握系统的替代产品，已广泛应用于工业掌握的各个领域，由于它可通过软件来转变
6、过程，而且具有体积小，编 程简洁，组装敏捷，牢靠性高及抗干扰才能强等优点，特别适合于在恶劣的工 作环境下使用，被公认为是工业上的无故障产品。因此，为了提高船用辅锅炉掌握安全及削减船员的工作量和提高工作效率，从而提高经济效益，所以在船用辅锅炉燃烧自动掌握系统中，PLC 掌握替代传统辅锅炉燃烧自动掌握系统是一种必定。2 可编程序掌握器概述2.1 PLC的产生、定义、分类2.1.1 PLC 的产生在 20 世纪 60 岁月，随着继电器掌握系统逐步的不能淡定适应市场的要求，人们要求用新的掌握装置取代继电器掌握系统，这时第一台PLC产生，这种新型的工业掌握装置以其简洁易懂、操作便利、牢靠性高、通用敏捷、
7、体积小、寿命长等优点，很快在工业领域得到广泛推广和应用。随着微处理器的显现，以及大规模、超大规模集成电路的迅猛进展，通信技术的不断进步， PLC快速进展，其进展过程大致可以分为：数字电路构成的雏形 PLC阶段、微处理器构成的有用产品阶段、大规模应用的成熟产品阶段、通用网络产品阶段。2.1.2 PLC 的定义可编程序掌握器的定义是： “可编程序掌握器是一种数字数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计。它采纳可编程序的储备器，用于在其内部储备程序，执行规律运算、次序掌握、定时、运算与算术操作等面对用户的指令，并通过数字式或模拟式输入 / 输出掌握各种类型的机械或生产过程。可编程序掌握器及其
8、有关外部设备都依据易于与工业掌握系统联成一个整体，易于扩充其功能的原就设计。”可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.1.3 PLC的分类PLC产品种特别多，依据其结构形式分类，我们可以将 PLC大致分成整体式、叠装式和模块式三类。依据功能分类，依据其掌握性能，可将PLC分为低档 PLC、中档 PLC和高档PLC三类。依据 I/O 点数分类，依据 PLC的 I/O 点数的多少，可将 PLC分为小型、中型和大型三类。2.2 PLC 的基本结构PLC采纳了 3C技术（ Computer、Control 、Communication），与运算机系统有着类似的组成结构。主要由 CPU模块、
9、输入 / 输出模块、电源和编程装置等组成。 PLC的特别功能模块用来完成某些特别的任务。2.2.1 PLC的硬件组成从广义上说， PLC 是一种工业掌握运算机，但比一般的运算机具有更强的与工业过程相连接的接口和更直接的、专用的适用于掌握要求的编程语言。所以它与运算机掌握系统特别相像，同样具有中心处理器（CPU）、储备器、输入/ 输出（ I/O ）接口、电源等。中心处理单元（ CPU，Central Processing Unit）中心处理单元是 PLC的核心部分，微处理器是PLC 的运算和掌握中心，由它实现规律运算、数字运算，和谐掌握系统内部各部分工作。PLC 通常采纳的微处理器主要有通用微处
10、理器、单片机、位片式微处理器。储备器（ Memory） 储备器主要有两种：一种是可读 / 写操作的随机储备器RAM。另一种是只读储备器 ROM,PROM,EPR和OMEEPRO。M在 PLC中，储备器主要用来存放系统程序、用户程序及工作数据。具体包括含有系统程序储备器和用户程序储备器。输入、输出单元（ Input/Output Unit） 输入/ 输出单元通常也称 I/O单元模块，是 PLC的 CPU与工业现场输入、输出装置或其他外部设备之间的连接接口部件。 PLC 供应了多种操作电平和驱动才能的I/O接口，主要类型有：数字量（开关量）输入 / 输出、模拟量输入 / 输出。电源 PLC 中一般
11、配有开关式稳压电源（ 5V DC）为内部电路供电。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结编程装置编程装置的作用是编辑、调试、输入用户程序，也可以在线监控 PLC内部状态和参数，与 PLC进行人机对话。2.2.2 PLC的软件组成PLC 的软件包括系统软件和用户程序。其中，系统软件主要包括系统治理程序、用户指令说明程序、标准程序模块及其调用程序。而用户程序包括梯形图语言、语句表语言、规律图语言、功能表图语言。2.3 PLC的特点及主要功能PLC 的主要特点有：牢靠性高，抗干扰才能强。编程便利，易于使用。功能强，扩展才能强，性价比高。硬件配套齐全，适应性强，应用敏捷。PLC 掌握系统设计
12、、安装、调试便利。修理便利，修理工作量小。体积小，质量轻，能耗低，易于实现机电一体化。PLC 的主要功能有：开关量规律掌握功能。模拟量掌握功能。定时、定位、计数功能。闭环过程掌握功能。步进掌握功能。数据处理功能。运动掌握功能。扩展功能。网络通信功能。监控功能。2.4 PLC的应用领域及进展趋势PLC的应用领域 PLC 是一种很有特色和进展前途的新型工业掌握装置，它不仅可以取代传统的继电器规律掌握系统，使硬件“软”化，并使工业掌握装置具有运算、计数、定时、通信和联网等功能。仍可以用于输入/ 输出点数较多、掌握要求较复杂的工业场合。目前，在各行各业得到了特别广泛的应用。如电力工业、冶金工业、机械工
13、业、汽车工业、公共事业、交通行业等。随着 其性价比的不断提高， PLC 的应用范畴将进一步不断扩大，现将其应用领域简要概括如下：次序掌握（规律掌握）、运动掌握、过程掌握、数据处理、通信 和联网。PLC 的进展趋势随着运算机网络的进展，可编程序掌握器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。 PLC 在以下几个方面会有很大突破：向高速、打容量方向进展。向超大型、超小型方向进展。智能模块应运而生，联网通信才能不断加 强。故障的检测和处理才能不断增强。编程语言丰富多样。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3 锅炉概述3.1 锅炉的定义
14、在我们日常生活中有许多可以把化学能、风能、太阳能等能源转变为动力或其他能源的装备，比如燃油发点机、太阳能电池、风车等。其中有一种设备可以把化学能转变为热能，它就是锅炉。锅炉是一种承担肯定工作压力的能量转换设备。其任务就是有效的把燃料中的化学能转换为热能，从而产生出肯定数量和质量 温度和压力 的蒸汽。3.2 锅炉的重要性锅炉在日常生活和生产中，主要供应热量和动力。锅炉是供热系统中热源产生的主要设备。锅炉是化工、石化、冶金、轻纺、造纸等工矿企业主要动力及供热设备。锅炉是能源工业进展的主要组成部分火力发电站三大主机之一。锅炉设备在节能、环保等科技改造及争论方面具有重要位置。3.3 锅炉的分类锅炉的分
15、类有许多种，例如按用途、使用燃料、载热工质、受热面管内流淌工质、燃烧室内压力、锅炉容量、出口介质等许多种类，我们在这里只介绍其中几种。按用途可分为：电站锅炉、工业锅炉、动力锅炉。按使用燃料可分为：燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、废气锅炉、太阳能锅炉和其它燃料（木材、垃圾等）锅炉。按载热工质可分为：蒸汽锅炉、热水锅炉、有机热载体（导热油）锅炉。按受热面管内流淌工质可分为：水管锅炉、火管锅炉、水火管锅炉。3.4 锅炉的基本构造及工作过程3.4.1 锅炉的基本构造构成锅炉的基本组成部分称为锅炉本体，是由汽锅、炉子及安全附件组成。其它的部件包括锅炉金属钢架及平台楼梯等。可编辑资料 - - - 欢迎下载精
16、品名师归纳总结其中汽锅是锅炉本体中汽水系统，高温燃烧产物烟气通过受热面将热量传递给汽锅内温度较低的水，水被加热，沸腾汽化，生成蒸汽。炉子是锅炉本体中燃烧设备，燃烧将燃料的化学能转化为热能。安全附件包括水位计、压力表、安全阀。3.4.2 锅炉的工作过程锅炉的工作过程基本可以概括为三个阶段：燃料的燃烧过程、烟气向水 汽等工质 的传热过程、工质 水 的加热和汽化过程蒸汽的生产过程。燃烧过程：燃料在炉内（燃烧室内）燃烧生成高温烟气，并排出灰渣的过程。由于依据燃料的不同，燃烧过程也不同，我们这里主要争论船用辅锅炉的燃烧过程。燃油加热后通过管道输送到燃烧器雾化和空气充分混合，混合物喷入炉内燃烧，产生高温烟
17、气，热量传导给受热面内流淌工质，燃烧后烟气排 出。烟气向水 汽等工质 的传热过程：高温烟气通过热对流把热量传导给水冷壁，经过水冷壁的高温烟气再通过过热器（凝渣管），然后依次是对流管束、 尾部受热面、除尘器、引风机、烟囱。工质 水 的加热和汽化过程蒸汽的生产过程：这个过程很三部分，给水过程，水通过省煤器到汽锅里。水循环过程，水通过汽锅到下降管和下集箱水冷壁，最终一个过程是汽水分别。锅炉的种类繁多，依据各种生产和生活的需求，它的功能、构造及工作过程也是不尽相同，这里我们重点争论船用帮助锅炉。4 船用辅锅炉的燃烧掌握系统随着世界造船业进展，船舶将向船舶大型化、自动化，大多数船舶都以柴油机为主动力，为
18、了保证船用燃油加热分别、生活用水、主机备车时缸套水温升温、滑油加热、以及驱动一些小型辅机，在船舶上仍设有帮助锅炉。随着船舶向全自动、无人机舱方向的进展，现在船用帮助锅炉大多数都采纳 PLC 掌握方案，实现自动掌握运行。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4.1 PLC系统在锅炉燃烧掌握系统中的掌握要求在船舶的内燃机动力装置中使用的锅炉我们称为辅锅炉，船舶辅锅炉的掌握系统包括锅炉水位的自动掌握、锅炉点火及燃烧时的时序掌握、蒸汽压力的自动掌握和自动安全爱护掌握等，在下面的章节中我将主要争论船舶辅锅炉的点火及燃烧自动掌握系统。自动掌握的设计总要求是：锅炉的水位是采纳电极式双位掌握。火焰监
19、视器采纳光电池。锅炉气压在低负荷时采纳双位掌握，正常负荷时采纳压力比例调剂器及电动比例操作器的比例掌握。危急水位、低风压、超压爱护等安全爱护装置。自动掌握系统失灵的时候系统可转换到手动操作。在锅炉启动之前，工作人员要对锅炉做好预备工作：第一要先合上电源的总开关，观看锅炉的水位是否正常，假如不正常，调整好水位，否就不能启动锅炉。让燃油的压力、温度自动掌握系统投入正常工作。把“自动手动”转换开关打到“自动”档位等。等做好这些工作之后，就可以启动锅炉了，按下启动按钮，燃烧时序掌握系统投入工作，其主要功能为：预扫风、点火、负荷掌握和安全爱护。4.2 PLC选型及输入 / 输出端口的设计4.2.1 PL
20、C的选型PLC的种类许多，综合考虑，我们挑选FX2N PLC，其具有以下优点： FX2N配置敏捷，除了主机单元之外，仍可以扩展I/O模块， A/D 模块，D/A 模块以及其他特别功能模块。我们这个系统需要I/O 40点（输出 16 点，输入 24 点），而主机选用小型化基本单元FX2N 40MR。FX2N指令功能特别丰富，有各种操作指令性107 条，而且其指令执行速度快。FX2N PLC可使用内部帮助继电器M、状态继电器S、定时器 T、寄存器D、计数器 C的功能和数量满意了系统掌握的要求和需要。FX2N PLC的编程，可以用编程器，也可以在 PC 机上用其他的编程软件包进行编程，编程语言可使用
21、梯形图或者指令表，仍可以用 PC机对系统实时进行监控。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4.2.2 输入/ 输出点的设计船用辅锅炉 PLC掌握系统的输入 / 输出点的设计如表 1 所示。表1输入/ 输出点的设计X000水泵转换旋钮停止X023油泵转换按钮停止X001水泵转换旋钮自动X024油泵转换按钮自动X002水泵转换旋钮手动X025油泵转换按钮手动X003X004停炉开关启动按钮X026X027手动点火按钮光电池掌握触点X005燃烧按钮停止Y000水泵X006X007燃烧按钮自动燃烧按钮手动Y001Y002风机油泵X010X011风压爱护超压爱护Y003Y004点火变压器回油
22、及风量调剂X012X013危急低水位高水位Y005Y006压力比例调剂器燃油电磁阀X014低水位Y007熄火爱护手动复位X015X016水泵热爱护风机热爱护Y010Y011水泵运行指示灯风机运行指示灯X017油泵热爱护Y012油泵运行指示灯X020风机转换按钮停止Y013熄灯指示灯X021X022风机转换按钮自动风机转换按钮手动Y014Y015危急低水位指示灯报警器4.3 PLC掌握燃烧系统梯形图锅炉的燃烧时序掌握是指给锅炉一个启动信号后，能按时序的先后来自动进行预扫风、预扫风、喷油点火，点火胜利之后对锅炉进行预热，然后转入正常燃烧的负荷掌握阶段。同时仍要对锅炉的运行进行一系列的安全爱护，辅锅
23、炉的燃烧时序掌握程序梯形图如图 1 所示。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4.4 PLC掌握锅炉燃烧系统过程分析（1） 启动之前的预备工作：合上总电源的开关，让掌握电路接通电源。通可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 1 燃烧掌握梯形图过 PLC 自动和人工手动掌握让锅炉的水位处于工作范畴之内。将燃油掌握旋钮和风机旋钮转到“手动”位置，油泵转换开关转到“停”位置，然后通过手动启动风机进行预扫风，一分钟后停止风机工作。将水泵开关、燃烧开关、风机开关和油泵开关都转到“自动”位置，预备开头自动启动。（2） 燃烧的时序掌握过
24、程分为预扫风和点火两个阶段：预扫风，当按下启动按钮 X004 时，由于水位正常， M8有电，其常开触点闭合， T11 没有电，其常闭触点闭合， M2 有电， Y001 得电，风机开头运转， Y002 得电，油泵开头运转。但此时燃油电磁阀无电关闭，燃油从油泵排出后在管路中循环，不能进入炉内，风机对炉膛进行预扫风。由于 Y004 得电，压力比例调剂器YBD发讯电位器的滑动触点动作，逐步把风门关小，回油门开大，为点火做好预备。由于在 40 秒之前尚未点火，所以光电池感受不到火焰的光照，X027 断开， M31 无电， M4 有电，相应的M4 触点闭合，为点火变压器通电和熄火爱护T2 通电做好预备。点
25、火，在预扫风40 秒之后， T14 闭合，燃油电磁阀Y006 有电，打开油泵到喷油器的供油管路。但由于回油阀已开大，故向炉内喷油量很少。与此同时， T15 也闭合，使点火变压器 Y300 通电，使点火电极之间产生电火花进行点 火， T2 通电。但是，它要在通电7 秒后才能将其 Y007 闭合。所以，这时只要对点火进行监控，为熄火做好预备。假如在 7 秒内点火胜利，炉内有火光，光敏电池受光照，X007 闭合， M31 得电， M32 失电，使 M4触点断开，使 T2 断电，其触点由于未达到闭合时间继 续断开，维护 M1为断电状态。到 46 秒时， T11 断开，风压爱护 X010已闭合，使 M2
26、仍有电。此时正常点火时序掌握终止。但是在正常工作时仍会显现其它情形，具体情形如下：点火失败，假如点火时序从40 秒时开头点火，推迟时间超过7 秒，光电池仍未感受到炉膛火光的照耀， X007 断开， M31失电， M32得电， M32得电，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结使 M4触点始终闭合，当 T2 达到设定时间 7 秒之后，使触头 T2 闭合， Y007 得电，其常开触点闭合， M1 得电，使 M2 失电，将掌握回路电源断开。使风机， 油泵停转，电磁阀关闭，发出警报信号。再次启动，在第一次点火失败时，必需在排除故障后进行再次启动。首先将熄火爱护继电器触点 Y007 手动复位，
27、使其断开。只有M1断电，其常闭触点复原闭合后，才能重新启动。中途熄火，在燃烧过程中，假如中途熄火，光电池失去火焰光照，X007断开。 M31失电， M32得电 M4触点闭合，所以点火变压器 Y003 通电，重新进行点火。同时，开头 7 秒时，对点火时间进行监控。如在 7 秒内点火胜利，即转入正常燃烧。如仍未点燃，就同点火失败情形一样，使锅炉停止燃烧，并且发出熄火声光报警信号。也就是，在中途熄火后，自动点火一次，假如不胜利，停炉并且发出警报。在锅炉的点火掌握过程中仍存在气压的自动掌握和安全爱护的自动和手动掌握，在此就不作具体争论。当锅炉需要停炉时，可以手按停止按钮 X003， M2 断电，燃烧系
28、统停止工作，并且手动调剂水位至正常水位。以上为 PLC 在船用辅锅炉燃烧掌握系统中的应用浅析。在现代工业生产中， PLC 的应用越来越广泛，特别是在自动化掌握相当发达的将来，所以，把握好 PLC 的相关学问特别重要，作为一个即将登上远洋船舶的同学，我更应当充分懂得和把握其相关学问。结论旧式的锅炉及现在部分企业使用的小锅炉，大多仍采纳旧式的继电器系统掌握。由于继电器系统缺陷很大，导致其工作效率不高，并且安全得不到保障，随着世界PLC 的告知进展，以及其优点众多，将取代继电器应用在各个工业生产领域，本文浅析的船用辅锅炉也必定将采纳PLC 掌握系统，以达到提高工作及生产效率，并且减轻船员的劳动强度和
29、削减工作失误。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结致谢在此，我第一要感谢马建峰导师，是其细心的指导让我完成了一篇合格的论 文。是他的为我建议的论文题目，让我在接下来的时间里有了明确的目标，而且在接下来的多次沟通中给了我许多建议和指导，为我的论文奠定了基调，并指明大方向，这样我才能在有限的时间里完成这篇论文。我仍要感谢学校的图书治理人员，是其辛勤的工作让我有了大量的资料，使得我的论文有血有肉。其次我仍要感谢学校全部为我门毕业设计操劳的领导们，你们辛苦了，真的很感谢您。最终，我仍要感谢我的家人，是他们的辛勤付出，多年的培育让我顺当毕业。参考文献1 陈清彬，轮机自动化人民交通出版社202
30、1 年 8 月。2 船用锅炉，国防工业出版社1984 年 9 月。3 万曼影，轮机自动化上海交通高校出版社2007 年 4 月。4 孙旭清，船舶电气设备大连海事高校出版社2007 年 8 月。5 陈晓琴，可编程序掌握器及应用哈尔滨工业高校出版社2021 年 1 月。6 赵秀珍单永磊，单片微型运算机原理及应用中国水利水电出版社2001 年 8 月。7 樊泉桂，锅炉原理中国电力出版社2021年 9 月 1 日。8 陈学俊、陈听宽，锅炉原理（下）机械工业出版社 1990 年 2 月。版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理。版权为潘宏亮个人全部This article incl
31、udes some parts, including text,pictures, and design. Copyright is Pan Hongliangs personalownership.用户可将本文的内容或服务用于个人学习、争论或观赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结法律的规定，不得侵害本网站及相关权益人的合法权益。除此以 外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权益人的书面许可，并支付酬劳。Users may use the contents or services of this a
32、rticle for personal study, research or appreciation, and other non-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisions of copyright law and other relevant laws, and shall not infringe upon the legitimate rights of this website and its relevant obligees. In add
33、ition, when any content or service of this article is used for other purposes, written permission and remuneration shall be obtained from the person concerned and the relevant obligee.转载或引用本文内容必需是以新闻性或资料性公共免费信息为使用目的的合理、善意引用，不得对本文内容原意进行曲解、修 改，并自负版权等法律责任。Reproduction or quotation of the content of this article must be reasonable and good-faith citation for the use of news or informative public free information. It shall not misinterpret or modify the original intention of the content of this article, and shall bear legal liability可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结such as copyright.可编辑资料 - - - 欢迎下载