基于DCS的锅炉控制系统应用研究

论文摘要

锅炉是工业生产中一次能源转换为二次能源的重要动力设备,也是主要的能源消耗设备。尤其在北方,冬季采暖以燃煤锅炉为主,其能源消耗以及引发的环境污染问题日趋严重。采用计算机系统实现锅炉及供热系统的优化控制,可以大大提高燃烧效率,节约能源,减少污染。本课题来源于大连金石滩热源厂供热控制系统DCS的设计与研究。系统的控制任务包括5台80t/h锅炉和3个换热站,监测与控制点数在800点以上。一期工程完成其中2台锅炉和3个换热站的控制系统的设计。针对系统的控制需求,本论文采用了集散控制系统的方案。系统由2台上位机组成冗余操作站,每台锅炉及每个换热站采用两套EC20控制单元构成冗余热备控制单元,上位机和下位机之间采用现场总线连接构成全冗余的集散型控制系统上位机采用Turingcontrol2000组态软件,通过形象的控制界面实现人机交互,并设计了多种报警功能,运行时系统可以自动判断参数报警状态,并输出报警信息,同时伴有声光报警提示；系统监视界面实时显示锅炉的炉温、炉压、水位、气压等参数,并可以显示实时趋势；运行中系统实时保存炉温、炉压、水位、气压等参数,用户可以调用查询任意时刻的历史数据并以历史曲线、报表等方式显示,方便用户管理以及用于系统优化分析。下位机负责系统的数据采集与监控控制任务,采用艾默生公司的EC20系列控制单元作为核心控制器。通过对给煤系统、鼓风系统、引风系统及给水系统的协调控制完成锅炉的水位控制、燃烧控制以及优化控制；EC20具备较强的组网功能,可以方便的与上位机联网构成集散控制网络。本论文设计了锅炉燃烧的优化控制算法,可以使煤料充分燃烧减少污染,节约能源。同时也增加了供热系统的优化调节,通过气候补偿调节水系统,既满足了用户的需求,又节约了大量的能源,实现按需供热。本次项目经过一年时间的运行及客户检验,运行高效,安全,稳定,同时节约了大量的能源,减少了污染排放,优化的算法及控制方式适合本次供热项目。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 DCS控制系统的先进性
• 1.3 控制系统发展方向
• 第2章 软件设计及体系结构
• 2.1 操作站
• 2.1.1 上位机PC
• 2.1.2 上位机组态软件
• 2.1.3 上位机组态软件编程
• 2.2 控制单元
• 2.2.1 控制单元硬件配置
• 2.2.2 EC20控制单元软件
• 2.2.3 控制单元软件编程
• 2.3 体系结构
• 2.4 无线远控单元
• 第3章 集中供热工程热水锅炉控制系统
• 3.1 用户分析
• 3.2 控制任务
• 3.2.1 燃烧控制的难点
• 3.2.2 锅炉燃烧系统调节
• 3.2.3 克服滞后环节的调节
• 3.2.4 燃烧系统规则库的建立
• 3.2.5 根据室外温度调节锅炉燃烧系统
• 3.2.6 炉膛负压控制系统
• 3.2.7 水循环控制
• 3.2.8 运行监视与安全保护
• 3.3 控制回路实现
• 3.3.1 锅炉出水温度自动控制系统
• 3.3.2 鼓风量的控制
• 3.3.3 炉膛微负压控制回路
• 3.3.4 热力站的控制
• 3.3.5 测点清单
• 第4章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢