dcs在大型火力发电厂的应用plc控制子系统
火力发电厂控制系统是整个火电厂高效安全运行的根本保证，一个成熟的控制系统可以提高电厂的运行效率，同时还可以大大降低生产事故的发生率。而作为电厂生产主要核心设备——锅炉，其控制系统的高效性和安全性就更加重要。本文主要介绍的是火力发电厂的锅炉控制系统。在DCS为前提，以成熟的工控设备PLC作为控制器，利用各种传感器、调节阀和变频器对整个锅炉系统进行实时监控调节，确保整个生产的经济性和安全性。此外，本篇论文还简要说明了集散控制系统，着重介绍了火力发电厂锅炉系统的组成、工艺流程以及其自动控制方案，同时也阐明了如何通过PLC去实现自动控制的过程和与WINCC通信实现对控制的监控。关键词 锅炉控制系统，DCS，PLC,WINCC
目 录
1 绪 论 1
1.1 DCS简介 1
1.2 火力发电厂锅炉控制系统的发展 2
1.3 课题研究背景与意义 3
2 火力发电厂锅炉控制方案 4
2.1 火力发电厂锅炉的组成及作用 4
2.2 锅炉工作原理 5
2.3 锅炉控制工艺要求 6
2.4 锅炉控制系统的控制方案 7
3 PLC程序设计 14
3.1 PLC的简要概述 14
3.2 PLC硬件组态 16
3.3 系统程序设计 21
4 WINCC与PLC通信 24
4.1 WINCC简介 24
4.2 建立WINCC监控软件与PLC之间的MPI通讯 25
5 系统的仿真与调试 26
5.1 PLC的仿真调试 27
5.2 系统的综合调试 27
结 论 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
附 录 PLC梯形图 33
1 绪 论
1.1 DCS简介
集散控制系统（Total Distributed Control System）其简称为DCS，它是以微处理器为基础的集中分散型控制系统。集散控制系统的主要特性是它的集中管理和分散控制[1]。随着各种信息技术的进步创新，DC *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
S在实现分散控制功能的同时，也不断地朝着集成管理的方向进发。此外，伴随着系统开放性的不断提升，使得不同制造商的集散控制系统产品可以进行组合构成一个有机整体,从而使得彼此间可以进行数据交换，同样也使得第三方的软件可以更便捷的应用在DCS中[1]。
集散控制系统的基本结构包括以下三个部分：
（1）分散过程控制装置：该部分是指控制系统与生产过程之间的界面，在生产过程中分散过程控制装置将各个过程的变量转化为可操作监视的数据，而需要操作的各种信息也通过分散过程控制装置下送到相应的执行机构，进而完成相应的控制[2]。
（2）操作管理装置：是指工人与集散控制系统之间的界面，工人可以通过管理装置了解整个生产过程的实时运行状况，并可以通过管理装置针对实际的情况发出相应的操作命令给生产过程，从而达到对生产过程的实时监管操控。
（3）通信系统：通信系统是联接操作管理装置和分散过程控制装置的纽带，管理装置和分散过程控制装置可以通过通信系统进行相应的数据传输和交换，确保生产和工人实时联系起来。
DCS能够被广泛的应用于各行各业的生产过程的原因是它具有优良的特性，其主要的特点包括以下6个方面：
（1）分散性和集中性：DCS的分散性是指广义的分散，不仅是控制分散，还是设备的分散、地域的分散、功能的分散和危险的分散，众多的分散保证危险分散的目的达成，进而使整个系统的安全性和可靠性大大提高。
DCS的集中性是指操作、监视和管理的集中。通信网络和分布式数据库突出了集散控制系统的集中性，通信网络把分散的设备构建成统一的整体，分布式数据库把全系统的信息集成，使得设备和人员间的达成信息共享，从而使多台操作员站上实现同时集中监视、操作和管理成为可能。
（2）自治性和协调性：集散控制系统的自治性是指系统中的各个计算机都可以独立工作；集散控制系统的协调性是指控制系统中的各个计算机可以通过通信网络相互连接在一起，彼此间可以进行数据交换，相互传递信息协调工作，从而实现系统的总体功能。
(3)灵活性和拓展性：集散控制系统硬件为积木式结构，因而能够灵活地配置成小、中、大各类型的系统。同时，企业还可以根据自身的实际情况和需求对系统进行拓展，更改相应的系统配置。集散控制系统的软件是模块式结构，拥有许多的功能模块，因而能够灵活地组态构成简单、复杂各式各样的控制系统。此外，企业可以根据自身的工艺流程，在系统容量允许的范围内对控制方案进行修改，仅需改变组态不需要改变硬件配置即可完成对控制系统的更改。
（4）先进性和继承性：集散控制系统集成了计算机、控制、通信和屏幕显示4项技术，随着这4项先进的技术的进步发展而不断地进步发展。DCS的升级速度较快，新的系统出现老的系统会作为新系统的一个子系统继续工作，新老系统之间可以进行相应的信息传递，这种系统间的继承性，即消除了顾客的后顾之忧，同时也不会因为两个系统之间不兼容而造成用户的经济损失[3]。
（5）可靠性和适应性：集散控制系统的分散性使得危险分散了，从而大大提高了系统的可靠性。此外，系统还拥有一系列故障诊断和维护软件，可以实时检查监控系统硬件建和软件的故障，并可以利用故障屏蔽技术，尽可能的减小故障对系统的影响。集散控制系统多采用较高性能的电子元器件、先进的生产工艺和各项抗干扰技术，使得系统尽可能适应复杂恶劣的生产环境；同时，系统设备也会根据工作的需求，尽可能的装配在合理的生产位置。
（6）友好性和新颖性：集散控制系统拥有新颖友好的人机交换界面。窗口操作和秋标器控制，操作相对简便。新颖的人机界面采用动态显示等多媒体技术，图文并茂，形象直观，操作简洁方便[4]。
目 录
1 绪 论 1
1.1 DCS简介 1
1.2 火力发电厂锅炉控制系统的发展 2
1.3 课题研究背景与意义 3
2 火力发电厂锅炉控制方案 4
2.1 火力发电厂锅炉的组成及作用 4
2.2 锅炉工作原理 5
2.3 锅炉控制工艺要求 6
2.4 锅炉控制系统的控制方案 7
3 PLC程序设计 14
3.1 PLC的简要概述 14
3.2 PLC硬件组态 16
3.3 系统程序设计 21
4 WINCC与PLC通信 24
4.1 WINCC简介 24
4.2 建立WINCC监控软件与PLC之间的MPI通讯 25
5 系统的仿真与调试 26
5.1 PLC的仿真调试 27
5.2 系统的综合调试 27
结 论 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
附 录 PLC梯形图 33
1 绪 论
1.1 DCS简介
集散控制系统（Total Distributed Control System）其简称为DCS，它是以微处理器为基础的集中分散型控制系统。集散控制系统的主要特性是它的集中管理和分散控制[1]。随着各种信息技术的进步创新，DC *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
S在实现分散控制功能的同时，也不断地朝着集成管理的方向进发。此外，伴随着系统开放性的不断提升，使得不同制造商的集散控制系统产品可以进行组合构成一个有机整体,从而使得彼此间可以进行数据交换，同样也使得第三方的软件可以更便捷的应用在DCS中[1]。
集散控制系统的基本结构包括以下三个部分：
（1）分散过程控制装置：该部分是指控制系统与生产过程之间的界面，在生产过程中分散过程控制装置将各个过程的变量转化为可操作监视的数据，而需要操作的各种信息也通过分散过程控制装置下送到相应的执行机构，进而完成相应的控制[2]。
（2）操作管理装置：是指工人与集散控制系统之间的界面，工人可以通过管理装置了解整个生产过程的实时运行状况，并可以通过管理装置针对实际的情况发出相应的操作命令给生产过程，从而达到对生产过程的实时监管操控。
（3）通信系统：通信系统是联接操作管理装置和分散过程控制装置的纽带，管理装置和分散过程控制装置可以通过通信系统进行相应的数据传输和交换，确保生产和工人实时联系起来。
DCS能够被广泛的应用于各行各业的生产过程的原因是它具有优良的特性，其主要的特点包括以下6个方面：
（1）分散性和集中性：DCS的分散性是指广义的分散，不仅是控制分散，还是设备的分散、地域的分散、功能的分散和危险的分散，众多的分散保证危险分散的目的达成，进而使整个系统的安全性和可靠性大大提高。
DCS的集中性是指操作、监视和管理的集中。通信网络和分布式数据库突出了集散控制系统的集中性，通信网络把分散的设备构建成统一的整体，分布式数据库把全系统的信息集成，使得设备和人员间的达成信息共享，从而使多台操作员站上实现同时集中监视、操作和管理成为可能。
（2）自治性和协调性：集散控制系统的自治性是指系统中的各个计算机都可以独立工作；集散控制系统的协调性是指控制系统中的各个计算机可以通过通信网络相互连接在一起，彼此间可以进行数据交换，相互传递信息协调工作，从而实现系统的总体功能。
(3)灵活性和拓展性：集散控制系统硬件为积木式结构，因而能够灵活地配置成小、中、大各类型的系统。同时，企业还可以根据自身的实际情况和需求对系统进行拓展，更改相应的系统配置。集散控制系统的软件是模块式结构，拥有许多的功能模块，因而能够灵活地组态构成简单、复杂各式各样的控制系统。此外，企业可以根据自身的工艺流程，在系统容量允许的范围内对控制方案进行修改，仅需改变组态不需要改变硬件配置即可完成对控制系统的更改。
（4）先进性和继承性：集散控制系统集成了计算机、控制、通信和屏幕显示4项技术，随着这4项先进的技术的进步发展而不断地进步发展。DCS的升级速度较快，新的系统出现老的系统会作为新系统的一个子系统继续工作，新老系统之间可以进行相应的信息传递，这种系统间的继承性，即消除了顾客的后顾之忧，同时也不会因为两个系统之间不兼容而造成用户的经济损失[3]。
（5）可靠性和适应性：集散控制系统的分散性使得危险分散了，从而大大提高了系统的可靠性。此外，系统还拥有一系列故障诊断和维护软件，可以实时检查监控系统硬件建和软件的故障，并可以利用故障屏蔽技术，尽可能的减小故障对系统的影响。集散控制系统多采用较高性能的电子元器件、先进的生产工艺和各项抗干扰技术，使得系统尽可能适应复杂恶劣的生产环境；同时，系统设备也会根据工作的需求，尽可能的装配在合理的生产位置。
（6）友好性和新颖性：集散控制系统拥有新颖友好的人机交换界面。窗口操作和秋标器控制，操作相对简便。新颖的人机界面采用动态显示等多媒体技术，图文并茂，形象直观，操作简洁方便[4]。
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