燃煤热水锅炉仿真培训系统设计

论文摘要

燃煤热水锅炉属于高温高危设备,在锅炉运行操作过程中,可能会伴随发生各种问题,如若控制不当,可能会造成较大的安全操作事故。为了做好燃煤热水锅炉作业人员的技术培训和取证工作,开发一套能模拟实际燃煤热水锅炉现场的培训考核系统具有非常重要的意义。课题针对目前以理论学习为主、锅炉现场实际操作为辅的传统培训方式中学员动手能力差、故障处理能力不足等,提出以实际锅炉为原型,按照1:3比例缩小设计热水锅炉物理模型,控制系统以及控制方案与实际锅炉系统一致,配以教师机培训操作软件,对燃煤热水锅炉的启炉前检查、点火启炉、运行调节、停炉以及事故处理过程进行模拟培训。本文主要贡献如下:（1）以欧姆龙型号CS1G-CPU42E的PLC为控制核心,辅以数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块、通信模块、继电器等,设计了燃煤热水锅炉培训考核系统的控制方案;根据控制方案分别设计了系统数字量输入输出原理图、模拟量输入输出原理图、动力系统控制原理图和接线端子连接原理图;根据上述原理图以及控制柜的装配图完成了燃煤热水锅炉培训考核系统控制柜的器件安装、连线以及调试运行。（2）编写了下位机控制软件,主要包括:系统的流程控制,各种电机启停、联锁/解锁以及变频控制,泵的的启停、变频控制,现场设备操作状态的数据采集,现场仪表的数据显示以及与上位机的数据交互等。（3）采用组态软件设计开发了燃煤热水锅炉培训考核系统的启炉检查、汽水流程、点火启炉、运行监控、报警参数设定以及报警状态显示等人机界面,与该软件与现场物理模型一起作为学员操作平台。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.1.1 课题来源及研究背景
• 1.1.2 课题研究目的和意义
• 1.2 课题研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 计算机仿真技术
• 1.3.1 仿真技术概述
• 1.3.2 仿真工具
• 1.3.3 仿真方法
• 1.3.4 仿真技术在培训仿真系统中的应用
• 1.4 论文的研究内容及结构安排
• 1.4.1 论文的研究内容
• 1.4.2 论文的结构安排
• 第2章 热水锅炉工艺介绍及流程简述
• 2.1 锅炉系统工艺介绍
• 2.1.1 锅炉规范及主要设计数据
• 2.1.2 锅炉简介
• 2.1.3 锅炉本体结构
• 2.1.4 锅炉的水循环系统
• 2.1.5 锅炉的烟、风系统
• 2.1.6 锅炉的煤、灰系统
• 2.1.7 锅炉辅机
• 2.2 锅炉的使用及操作规程
• 2.2.1 锅炉的启动
• 2.2.2 锅炉的运行
• 2.2.3 锅炉停炉
• 2.2.4 锅炉的停电保护
• 2.3 燃煤热水锅炉常见事故
• 2.3.1 热水锅炉欠压
• 2.3.2 给煤机部分断煤
• 2.3.3 热水锅炉过水汽化事故
• 2.3.4 炉管爆破
• 第3章 仿真培训系统的硬件控制电路设计
• 3.1 硬件系统结构设计
• 3.2 硬件电路功能设计
• 3.2.1 现场操作状态模拟与采集
• 3.2.2 现场就地仪表模拟与显示
• 3.2.3 点火及火焰状态模拟
• 3.2.4 数据交互
• 3.2.5 系统调节
• 3.3 器件选型及输入输出点设计
• 3.3.1 器件的配置
• 3.3.2 硬件系统的测量及显示点设计
• 3.4 硬件电路原理设计
• 3.4.1 数字量输入输出电路设计
• 3.4.2 模拟量输入输出电路设计
• 3.4.3 动力系统电路设计
• 3.4.4 信号通信电路设计
• 3.5 控制柜设计及器件装配
• 3.5.1 控制柜面板布置
• 3.5.2 控制柜器件装配
• 3.6 小结
• 第4章 控制系统软件的设计与开发
• 4.1 下位机软件的设计
• 4.1.1 总体功能设计
• 4.1.2 预处理
• 4.1.3 系统逻辑控制
• 4.2 触摸屏操作软件的设计
• 4.2.1 热水锅炉流程界面设计
• 4.2.2 点火启炉界面设计
• 4.2.3 运行监控界面设计
• 4.2.4 参数设定界面设计
• 4.2.5 IO通道检测界面设计
• 4.2.6 实时曲线设计
• 4.2.7 报警记录显示界面设计
• 4.3 小结
• 第5章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢
• 附录A 硬件控制系统设计电路图