火电厂锅炉炉膛压力控制系统的设计(附件)
由火电厂生产的电能在我国电力系统供应中占有重要地位。为保证火电厂生产的稳定性与安全性，我们需要对锅炉系统炉膛压力进行控制。本文首先论述了炉膛压力控制的控制要求与课题任务，简单介绍了DCS技术与其发展现状。随后对本次毕业所用到的软件横河CENTUM VP系统进行介绍。然后，根据生产现场与课题的需要，对火电厂生产流程进行分析，进而确定了整体控制思路，采用以炉膛压力作为被调量，同时引入送风机频率作为系统前馈信号，从而构成前馈-反馈复合控制系统。最后通过CENTUM VP软件进行控制系统组态并进行虚拟测试。关键词 锅炉，炉膛压力控制，分散控制系统，反馈控制
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的背景及意义 1
1.2 课题的研究工作和任务 1
2 集散控制系统 1
2.1 集散控制系统概念 1
2.2 集散控制系统的组成与结构 2
2.3 集散控制系统的发展历史 3
2.4 集散控制系统的发展方向 4
3 CENTUM VP系统 4
3.1 现场控制站FCS 5
3.2 人机界面站 5
4 火电厂生产工艺与锅炉系统 5
4.1 汽水系统 7
4.2 燃烧系统 7
4.3 发电系统 7
5 炉膛压力控制系统 7
5.1 锅炉系统原理 8
5.2 炉膛压力控制系统的重要性 9
5.2 锅炉系统对燃烧控制的思路比较与选择 10
5.4 火电厂炉膛压力控制系统控制方式分析 10
6 控制原理分析 12
6.1 PID控制简介 12
6.2 PID控制原理 12
6.3 数字PID控制 16
6.4 控制回路 16
7 系统控制方案的确定 18
8 工程设计 19
8.1 工程设计流程图 19
8.2 工程实现 19
8.3 硬件IOM组态 22
8.4 控制策略组态 25
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
8.5 画面组态 34
9 虚拟测试 37
结论 41
致谢 42
参考文献 43
附录A （火电厂锅炉炉膛压力控制系统控制策略组态图） 44
附录B （连锁逻辑组态图） 45
附录C （手自动无扰切换模块） 46
附录D （画面组态） 47
1 绪论
1.1 课题的背景及意义
当下我国社会生产力不断发展，社会对于进一步解放生产力的需求变得日益迫切。现在我国社会生产的生产领域一直在扩大，对工业生产的工艺要求越来越高，这就导致了工业生产对生产控制系统的要求愈来愈高。因此我们需要不断提高现代工业生产技术（尤其是高新科技）在工业生产中的应用，其突破口之一便是提高自动控制技术在生产现场的应用。
现阶段火力发电在我国电力系统供应中仍占有重要地位，是我国重要的能源工业。为了进一步节约人力物力财力，进一步提高生产安全性，我们需要改善火电厂的自动控制系统。然而，在火电厂控制系统中被控对象的惯性和延时很大，并且所受到的干扰因素很多，传统的控制方法（例如PLC控制方式）已经无法对火电厂生产过程进行高效控制。
1.2 课题的研究工作和任务
本课题的主要任务是利用DCS技术设计出针对火电厂锅炉炉膛压力的控制系统。根据火电厂生产过程的实际情况，需要使该系统具有自动运行无障碍，手自动无扰切换，并在出现紧急情况时自动切换为手动模式并发出报警。因此我们需要做的工作有：
1. 选择对被控变量并进行分析；
2. 确定火电厂锅炉炉膛压力控制系统的控制方案；
3. 了解DCS技术，掌握CENTUM VP系统的操作方法；
4. 完成火电厂锅炉炉膛压力控制系统的硬件IOM组态，控制策略组态，画面组态，设计相应的连锁逻辑并对参数进行整定；
5. 对所设计出的控制系统进行虚拟测试，获得趋势图、报警列表等。
2 集散控制系统
2.1 集散控制系统概念
DCS(Distributed Control System)，又称为集中分散型控制系统，简称分散控制系统[1]。它是综合了计算机技术、通讯技术、控制技术和CRT显示技术（4C技术）的一种新型控制技术，实现了对生产过程的集中监视、操作、管理和分散控制，同时具备分散的仪表控制系统和集中式计算机控制系统的特点[2]。DCS控制系统安全可靠，适用性强，为工业生产带来了一种新的控制方式，广泛应用在各种重工业行业。
系统特点：
1. DCS系统包括HIS站、FCS站、数据通讯系统等等；
2. DCS系统可靠性较高，系统运行稳定；
3. DCS系统进行冗余配置，其硬件可靠性较高；
4. 系统的管理决策功能和控制功能实现了分散；
5. 系统由多个子系统组成，具有模块化设计，可以满足不同生产现场的要求；
6. 系统配置了组态工具，用以满足对任何监控的要求。
2.2 集散控制系统的组成与结构
集散控制系统具有垂直分层、横向分散的特点。其结构从下往上依次为：控制级、监控级和管理级，每级之间分别由控制网络(Control Network，Cnet)、监控网络(Supervision Network，Snet)、管理网络(Management Network，Mnet) 把相应的设备连接在一起，进行数据和命令的传输[3]。
2.2.1 网络通讯子系统
垂直分层时，DCS系统分四个不同的层次，分别是：过程监控级，全厂优化管理级，现场控制级和过程控制级。各控制网络的功能分别为：
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的背景及意义 1
1.2 课题的研究工作和任务 1
2 集散控制系统 1
2.1 集散控制系统概念 1
2.2 集散控制系统的组成与结构 2
2.3 集散控制系统的发展历史 3
2.4 集散控制系统的发展方向 4
3 CENTUM VP系统 4
3.1 现场控制站FCS 5
3.2 人机界面站 5
4 火电厂生产工艺与锅炉系统 5
4.1 汽水系统 7
4.2 燃烧系统 7
4.3 发电系统 7
5 炉膛压力控制系统 7
5.1 锅炉系统原理 8
5.2 炉膛压力控制系统的重要性 9
5.2 锅炉系统对燃烧控制的思路比较与选择 10
5.4 火电厂炉膛压力控制系统控制方式分析 10
6 控制原理分析 12
6.1 PID控制简介 12
6.2 PID控制原理 12
6.3 数字PID控制 16
6.4 控制回路 16
7 系统控制方案的确定 18
8 工程设计 19
8.1 工程设计流程图 19
8.2 工程实现 19
8.3 硬件IOM组态 22
8.4 控制策略组态 25
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
8.5 画面组态 34
9 虚拟测试 37
结论 41
致谢 42
参考文献 43
附录A （火电厂锅炉炉膛压力控制系统控制策略组态图） 44
附录B （连锁逻辑组态图） 45
附录C （手自动无扰切换模块） 46
附录D （画面组态） 47
1 绪论
1.1 课题的背景及意义
当下我国社会生产力不断发展，社会对于进一步解放生产力的需求变得日益迫切。现在我国社会生产的生产领域一直在扩大，对工业生产的工艺要求越来越高，这就导致了工业生产对生产控制系统的要求愈来愈高。因此我们需要不断提高现代工业生产技术（尤其是高新科技）在工业生产中的应用，其突破口之一便是提高自动控制技术在生产现场的应用。
现阶段火力发电在我国电力系统供应中仍占有重要地位，是我国重要的能源工业。为了进一步节约人力物力财力，进一步提高生产安全性，我们需要改善火电厂的自动控制系统。然而，在火电厂控制系统中被控对象的惯性和延时很大，并且所受到的干扰因素很多，传统的控制方法（例如PLC控制方式）已经无法对火电厂生产过程进行高效控制。
1.2 课题的研究工作和任务
本课题的主要任务是利用DCS技术设计出针对火电厂锅炉炉膛压力的控制系统。根据火电厂生产过程的实际情况，需要使该系统具有自动运行无障碍，手自动无扰切换，并在出现紧急情况时自动切换为手动模式并发出报警。因此我们需要做的工作有：
1. 选择对被控变量并进行分析；
2. 确定火电厂锅炉炉膛压力控制系统的控制方案；
3. 了解DCS技术，掌握CENTUM VP系统的操作方法；
4. 完成火电厂锅炉炉膛压力控制系统的硬件IOM组态，控制策略组态，画面组态，设计相应的连锁逻辑并对参数进行整定；
5. 对所设计出的控制系统进行虚拟测试，获得趋势图、报警列表等。
2 集散控制系统
2.1 集散控制系统概念
DCS(Distributed Control System)，又称为集中分散型控制系统，简称分散控制系统[1]。它是综合了计算机技术、通讯技术、控制技术和CRT显示技术（4C技术）的一种新型控制技术，实现了对生产过程的集中监视、操作、管理和分散控制，同时具备分散的仪表控制系统和集中式计算机控制系统的特点[2]。DCS控制系统安全可靠，适用性强，为工业生产带来了一种新的控制方式，广泛应用在各种重工业行业。
系统特点：
1. DCS系统包括HIS站、FCS站、数据通讯系统等等；
2. DCS系统可靠性较高，系统运行稳定；
3. DCS系统进行冗余配置，其硬件可靠性较高；
4. 系统的管理决策功能和控制功能实现了分散；
5. 系统由多个子系统组成，具有模块化设计，可以满足不同生产现场的要求；
6. 系统配置了组态工具，用以满足对任何监控的要求。
2.2 集散控制系统的组成与结构
集散控制系统具有垂直分层、横向分散的特点。其结构从下往上依次为：控制级、监控级和管理级，每级之间分别由控制网络(Control Network，Cnet)、监控网络(Supervision Network，Snet)、管理网络(Management Network，Mnet) 把相应的设备连接在一起，进行数据和命令的传输[3]。
2.2.1 网络通讯子系统
垂直分层时，DCS系统分四个不同的层次，分别是：过程监控级，全厂优化管理级，现场控制级和过程控制级。各控制网络的功能分别为：
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