热水锅炉电气控制系统设计设计说明Word

.毕业设计电热锅炉供热控制系统设计学生学号：学生姓名：导师姓名：专业名称机电一体化2011 年 5 月摘要现在人们的环保意识不断的在提高，为了能节能使用电热锅炉供热的人越来越多了，它的经济性、安全性及较高的自动化程度也已被认同。

电热锅炉已成为工业及民用供热、热水和洗浴等使用场所的首选设备，它具有无污染、热效率高、无燃料运输和储备烦琐等诸多优点。

现在使用的绝大多数电热锅炉控制系统的设计还不完善，所以需要一种新的、高性能的电热锅炉控制系统来取代原来的控制系统，帮助完善原有的控制系统。

现在生产线控制的大多数是用继电器、接触器为主的控制装置。

使用继电器电路构成的控制系统不断出现问题，其可靠性很差而本文采用的是PLC来替代原有的控制系统。

PLC控制系统能大大减小控制设备的外部接线，使控制系统设计及建造的周期缩短。

同时还维护也改变得容易起来。

更重要的是其可靠性很高。

关键字：PLC 电热锅炉供热系统目录一、引言 (4)二、设计任务分析 (4)2.1任务分析内容 (4)2.2任务分析要求 (5)2.2.1对锅炉控制的基本要求 (5)2.2.2对系统控制的要求 (5)三、技术方案初选 (5)3.1使用设备及器件初选 (5)3.2控制系统方案的初选 (6)四、技术方案的详细设计 (6)4.1PLC选型 (6)4.2控制系统的I/O点及地址分配 (6)4.3电气控制系统原理图 (7)4.3.1主电路图 (7)4.3.2控制电路图 (9)4.3.3PLC的外接线图 (9)五、总结评价 (10)致谢 (11)参考文献 (11)附录： (12)一、引言电热锅炉已成为工业及民用供热、热水和洗浴等使用场所的首选设备，它具有无污染、热效率高、无燃料运输和储备烦琐等诸多优点。

现在大多数电热锅炉控制系统的设计还不完善，所以非常需要一种高性能的电热锅炉控制系统来取代原来的控制系统。

控制系统的要求：补水泵交替运行，互为备用；所以水泵均具有过载、短路、缺相保护功能；缺相报警，水泵停止运行；故障停机后，手动复位；循环泵主/备用泵可选择，具有定时控制、手/自动控制功能。

一、概述SML800系列智能锅炉控制器吸收国外先进技术，结合国内锅炉自动化的需求，采用单片微电脑控制技术而推出的新一代全自动小型锅炉通用控制器，适用于燃油∕燃气、电加热的蒸汽锅炉，蒸汽发生器，热水锅炉，开水锅炉的自动控制。

本控制器具有可靠性强、自动化程度高、使用操作简便、造型新颖美观、显示信息丰富直观，性价比高等优点。

本说明适用于热水锅炉、取暖锅炉。

二、主要技术指标2.1 输入⏹炉水温度输入信号检测，测量精度1％F.S显示分辨率1℃，量程0-120℃。

⏹一个低水位电极检测。

当电极与液位计筒体间电阻≤50K时为水位高于电极，电阻≥200K时为水位低于电极。

⏹一路热保有源开关量输入（常闭，断开有效）。

2.2 输出⏹二路220V∕20A输出容量（其中一路备泵，需用户订货）。

⏹一路或三路220V∕10A输出容量（燃油/燃气炉只有一路L1输出，电炉为三路输出L1、L2、L3，需用户另配接触器及保护）。

2.3 显示方式⏹55×100mm超大高亮多色LED动态模块显示屏。

2.4 使用条件⏹电源：交流220V ±10％（50Hz）。

⏹功耗：≤8W。

⏹工作环境：环境温度0～45℃相对湿度≤85％。

⏹外型尺寸：高×宽×深=215×158×70 mm。

⏹开孔尺寸：高×宽=185+1×129.6+1 mm。

三、基本操作3.1 参照对应炉型接线图正确接线,接通电源。

3.2 按电源键,控制器打开,蜂鸣器鸣叫一声，显示屏全部点亮：控制器自检3秒后进入上次关断电源时的状态，即上次是在待机状态关断电源开关的，则此次打开电源开关就进入待机状态,反之进入运行状态：3.3 待机状态按运行∕停止键，运行灯亮,控制器按所选控制要求运行。

3.4 运行状态按运行∕停止键，停止灯亮,控制器切换到待机状态。

3.5 按电源键,关闭控制器,显示器熄灭。

控制器当前状态被记忆。

锅炉过程控制方案设计班级:自1201 学号: 1501120121 学生:向朋指导教师:薄翠梅2015年7月9日电气工程与控制科学学院第一章自然循环锅炉分析1被控对象工艺流程1. 1 工艺流程赛题的被控对象是流程工业领域常见的自然循环锅炉。

锅炉是用于生产蒸汽的装置，生产的蒸汽用于发电和提供热能。

软化水经给水泵P1101泵出，分成两路，一路给水去减温器E1101，与过热蒸汽换热，然后与另一路给水混合进入省煤器E1102。

去减温器E1101的锅炉给水用于调整过热蒸汽的温度，同时也对锅炉给水进行预热。

正常工况时，大部分锅炉给水直接流向省煤器，小部分锅炉给水流向减温器。

省煤器E1102由多段盘管组成，燃料燃烧产生的高温烟气自上而下通过管间，与管的锅炉给水换热，回收烟气中的余热，并使锅炉给水进一步预热。

被烟气加热成饱和水的锅炉给水全部进入汽包V1102，再经过对流管束和下降管进入锅炉水冷壁，吸收炉膛辐射热在水冷壁里变成汽水混合物，然后返回汽包V1102进行汽水分离。

锅炉汽包为卧式圆筒形承压容器，部装有给水分布槽、汽水分离器等。

汽水分离是汽包的重要作用之一，汽包V1102顶部设放空阀XV1104，分离出的饱和蒸汽再次进入炉膛F1101进行汽相升温，成为过热蒸汽。

出炉膛的过热蒸汽进入减温器E1101壳程，进行温度微调并为锅炉给水预热，最后以工艺所要求的过热蒸汽压力、过热蒸汽温度输送给下游生产过程。

过热蒸汽出口管线上设开关阀XV1105。

燃料经由燃料泵P1102泵入炉膛F1101的燃烧器，空气经变频鼓风机K1101送入燃烧器。

燃料与空气在燃烧器混合燃烧，产生热量使锅炉水汽化。

燃烧产生的烟气带有大量余热，对省煤器E1102中的锅炉给水进行预热。

烟气经由烟道，靠烟囱的抽力抽出，通入大气。

1.2 仪表及操作设备说明系统中用到的检测仪表及执行机构具体说明见下表。

1.3 锅炉系统控制要求（1）燃烧控制，需要控制燃料和空气的配比，以达到充分燃烧；（2）给水控制，需要与蒸汽产量匹配，以控制锅炉汽包水的储量；（3）过热蒸汽出口压力控制，要求能够根据负荷的变化控制蒸汽压力；（4）过热蒸汽出口温度控制，需要根据工艺要求精确控制蒸汽温度。

1 前言 (1)2 控制系统的总体方案 (2)2.1 概述 (2)2.2 控制方式的确定 (2)2.3检测元件和执行机构的选择 (3)2.4微型计算机的选择 (4)2.5输入输出通道及外围设备的选择 (6)2.6系统的原理框图 (6)3 控制算法的选择和参数计算 (8)3.1 控制算法的选择 (8)3.2 参数的计算 (8)4系统硬件设计 (16)4.1概述 (16)4.2 系统的硬件设计 (16)4.3系统电气原理图 (33)4.4 元器件明细表 (34)5 软件程序的编制 (35)5.1概述 (35)5.2程序流程图 (35)5.3 地址分配 (40)5.4程序设计 (40)6 控制系统的调试与实验 (42)6.1单元电路调试 (42)6.2 程序调试 (42)6.3 系统调试 (43)6.4 系统实验和结果分析 (43)7 设计总结 (44)7.1 系统具备的主要功能 (44)7.2 系统的测量精度 (44)7.3 存在的问题及改进措施 (44)参考文献 (46)致谢 (47)1 前言随着我国国民经济的快速发展，锅炉的使用范围越来越广泛。

而锅炉温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制,有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量,因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常必要的。

而锅炉系统是一个具有时变和时滞的比较复杂的系统，因此，对锅炉温度进行控制是工业过程控制中一个重要而且困难的问题。

由于串级控制具有有效改善过程的动态特性、提高工作频率、减小等效过程时间常数和加快响应速度等特点，所以在克服被控系统的时滞方面能够取得较好的效果[1]。

由于PLC具有高可靠性、易于实现等优点，在工业控制领域中得到了广泛的应用。

进入21世纪以来，PLC已经由原来的逻辑控制器发展成具有较强的数据处理能力、通讯能力的标准工控设备，用其进行各种算法的实现是工控领域的发展趋势。

本设计以锅炉为被控对象，以锅炉出口水温为主被控参数，以炉膛内水温为副被控参数，以加热炉电阻丝电压为控制参数，以PLC为控制器，构成锅炉温度串级控制系统；采用PID 算法，运用PLC梯形图编程语言进行编程，实现锅炉温度的自动控制[2]。

36KW常压电热水锅炉系统控制设计摘要由于人类社会经济水平发展迅速，人们生活水平的不断提高，对城市生活供暖的数量和质量提出的要求越来越高。

由于传统的控制方式调节精度差，自动化程度低，系统稳定性差，锅炉运行耗能大，并且存在安全隐患等缺点，所以现代锅炉运行方式需要改进。

本次设计以电热水锅炉硬件设计为核心，通过外围硬电器设备的连接实现电热水锅炉的控制要求及锅炉供回水温度、水位等信号，并且通过控制器的辅助控制运算，实现对中小型锅炉运行的自动控制。

本次设计的电热水锅炉有占地面积小，组装维修方便，功能较齐全等优点。

而且有很高的性价比，有很广的使用前景。

同时在本次设计中加入了控制器的使用，通过控制器对水位信号和温度信号的监测达到自动控制的目的。

而且在设计中根据需要达到的效果对电路需要的硬电器进行选型，并通过电路设计以及连接使其完成常压电热水锅炉的控制要求。

同时为了降低设计和使用成本以及传递效率和热力损失等问题的考虑，本次设计的锅炉以水为传导媒介，这样也达到了节能环保的设计初衷。

关键词控制器；节能环保；硬电器36 kw Atmospheric Pressure in the Boiler ControlSystem DesignAbstractDue to the rapid development of human social and economic level, people's living standards continue to improve, the urban heating quantity and quality request is higher and higher. Due to the traditional way of control accuracy is poor, low degree of automation, the system stability is poor, boiler operation energy consumption, pose a safety hazard and other faults, so the modern boiler operation mode needs to be improved.This design in boiler hardware design as the core, through the peripheral hardware electrical equipment connected to realize the control request in boiler and boiler for the return water temperature, water level, such as signal, and the auxiliary control operation by the controller, to realize the automatic control of the middle and small boiler. The design in the boiler has small volume, convenient installation, the advantages of complete function, and has a high cost performance, wide application prospect, help find possible fault at the same time, through the controller to realize automatic water supply system of control and adjustment, will guarantee normal gas boiler heating, stable system, guarantee the safe and economic operation, has high practical value and superiority. At the same time this system by hot water for single phase medium, greatly reduce the design cost, and improve the use efficiency to reduce the heat loss.Keywords Controller,energy conservation and environmental protection,hard electronics目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题研究的背景及内容 (1)1.2 电热水锅炉国内外发展及现状 (1)1.3 电热水锅炉特点 (2)1.4 电热水锅炉技术参数实例 (4)1.5 本章小结 (5)第2章电热水锅炉系统方案 (6)2.1 电热水锅炉总体设计规划 (6)2.2 电热管组布置 (6)2.3 对流换热面布置 (7)2.4 控制系统与系统接线布置方案 (8)2.5 本章小结 (10)第3章电热水锅炉硬件的选择 (11)3.1 断路器的选择 (11)3.1.1 3VU13断路器 (11)3.1.2 3VU13断路器额定短路分断能力 (13)3.1.3 3VU13断路器的特性 (13)3.1.4 3VU13电路图及可接辅助电器 (15)3.2 交流接触器的选择 (16)3.3 过载继电器的选择 (18)3.4 控制器的选择 (20)3.5 本章小结 (21)第4章硬件电器电路的连接与控制方式 (22)4.1 主电路回路连接 (22)4.2 控制电路回路连接 (23)4.2.1 加热器的控制连接与控制方式 (23)4.2.2 水泵的控制连接与控制方式 (24)4.3 控制器的连接方式 (24)4.4 控制面板的布置与开孔设计 (25)4.5 本章小结 (27)结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录一 (31)附录二 (32)附录三 (33)第1章绪论1.1课题研究的背景及内容通过对我国的实际国情以及环境保护上的要求和发展考虑，燃料燃烧型锅炉由于热转换效率不高并且对环境有很大的污染，已经渐渐被新型锅炉替代。

如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知！安徽建筑大学毕业设计（论文）专业：测控技术与仪器班级 : 二班学生姓名 : 胡磊学号 : 09210040203课题 : 锅炉温度控制系统设计指导老师：纪明伟2013 年 06 月 14 日摘要在调查对当前采暖需求情况的基础上，根据小型家用燃气锅炉的工作特点，再结合工程实际需要，研究了基于MCS-51单片机的家用燃气锅炉温度控制系统，旨在解决使用燃煤锅炉集中采暖时所遇到的锅炉温度不易控制的问题，改进家庭采暖的控制方式，提高采暖的经济性。

利用 Protel99se软件设计电路，对智能控制器的电源电路、报警电路、时钟电路、复位电路、LCD液晶显示电路以及控制器的核心—温度采集电路进行了设计。

电源采用三端集成稳压器W7800 (W7900)系列元件7805,交流220 v电压转换为单片机所需要的5V电压；利用AT89S51作为控制器的核心器件；利用集成电路温度传感器DS18B20测量锅炉水温;并将测量的水温与设定值比较，另外系统使用LCD液晶显示器显示当前水位、水位的上下限值、当前采集的温度值和预先设定的温度报警值。

当温度超过所设定的报警温度值，系统将发出报警声音，同时关闭锅炉燃烧器。

等待温度降到下限值，这时就可以重新锅炉燃烧器通电，继续加温，如此反复监控温度。

这样就可以提高能源的使用率，节约能源。

针对系统的特点和要求，在上述硬件电路及实现方法的基础上，利用汇编语言，设计了基于单片机的锅炉温度控制系统。

控制软件主要包括温度和温度采集子程序、水位控制程序、LCD液晶显示子程序等。

关键词：单片机；温度控制；DS18B20；燃气锅炉；LCD；ABSTRACTAccording to the market demand and the characteristics of domestic heating, this paper develops MCU intelligence controller for the minor gas-fired boiler which is domestic heating equipment on the basis of investigation of heating demand widely. The research purpose is to change the inconvenience of temperature control bring by using coal fired boiler for centralized heating, to increase economics of heating.The software called Protel99se for circuit designed is used to develop the hardware of the controller. The hardware includes the power supply circuit, the reset circuit,the clock circuit, the alarm circuit, the LCD display circuit, and the temperature collection which is the core of this controller. The three-pin integrated-circuit voltage regulator W7800 (7900) series component 7805 is used for the power supply. The Atmel AT89S51 chip is the core chip of the controller. The integrated temperature sensor DS18B20 is used to measure water temperature in boiler. The key circuit is used to set the alerm temperature and analog water in or out. In addition, LCD is used to display water level bound, current water level, temperature alerm value by presupposition and current temperature. When water level beyond its bound or when current temperature beyond its alerm value, the system gives an alerm and makes boiler burner off. When water temperature is down, the system releases alerm and makes boiler burener on. The system does it again and again.So the system can save energy and improve energy utilization rate. Aim at the demand and characteristic of the system, on the basis of these hardware and implement method, using assemble language, system designs boiler temperature control system design based on singlechip. This software includes temperature and water level monitor main program, temperature collection subprogram, analoy water in and out subprogram, keyboard scan subprogram, LCD display subprogrametc.Keywords:MCU; Temperature control; DS18B20;Gasboiler;Liquid CrystalDisplay;目录1 绪论 01.1 课题背景 01.2课题研究的目的及意义 (1)1.3系统的总体设计思想 (1)2 系统方案选择及工作原理 (3)2.1 系统设计方案 (3)2.2 系统结构框图 (4)2.2.1主要器件的选择 (6)2.2.2 辅助器件选择 (6)3 硬件电路设计 (7)3.1 主控单片机AT89S51芯片介绍 (7)3.1.1 主要性能特点 (7)3.1.2 AT89S51管脚说明 (8)3.2 单片机最小系统 (10)图3.2 最小单片机系统 (10)3.2.1时钟电路 (10)3.2.2 复位电路 (11)3.3 温度控制电路设计 (11)3.4按键电路设计 (12)3.5 水位检测电路设计 (12)3.6 稳压电源电路设计 (13)3.7温度传感器选择及温度采集电路 (15)3.7.1 DS18B20简介 (15)3.7.2温度采集电路 (16)3.8输出模块 (16)3.8.1 固态继电器SSR (16)3.8.2报警电路设计 (18)3.8.3液晶显示电路设计 (18)4 系统软件的设计 (21)4.1 系统主程序 (21)4.2 子模块软件设计............................................ 错误!未定义书签。

热水炉控制系统控制方案中国安阳大强锅炉有限公司地址：中国安阳市道口张堤工业园电话：传真：邮编：一、前言1、随着科学技术的日益发展和对设备管理要求的提高，很多高尖端科学技术不断的运用于锅炉控制系统，使锅炉控制更加科学化、智能化，锅炉运行更加精确和稳定，同时对于锅炉设备运行的管理也更加的方便和科学，在锅炉燃料能源消耗方面也有很大的节约。

我公司自主开发的热水锅炉全自动控制系统，经过近十年的实际使用和不断的改进，现在的控制系统，已经达到国内外先进水平。

其强大的功能，方便的操作界面，安全可靠的控制方式，节约成本的运行方式，受到专家和用户的好评。

全自动控制系统基本实现无人值守而安全可靠运行，最大限度的降低锅炉操作人员的劳动强度和因操作不当而造成的锅炉运行故障及能耗损失。

目前，我公司常规的锅炉电气控制系统充分考虑了不同用户的特殊使用要求，本方案所介绍的就是按照“中油管道物资装备总公司为西气东输二线工程西段购置燃气热水锅炉和热水循环及补水装置项目”招标文件提出的要求而定做22台燃气热水锅炉、19套循环泵及补水装置的控制系统方案和3台油气两用热水炉改造方案。

2、我公司锅炉控制系统的主要特点是：●可靠性高，系统主要配置均为原装进口优质品牌器件，控制系统设计制造经过严格质量控制、监控及调试●品种齐全，从普通经济型到大型计算机群控系统，应有尽有，能满足不同需求用户的使用要求●自动化程度高，操作维修极为方便，最简单的PLC锅炉电控箱也具有故障自诊断及黑匣子历史数据记录功能●节能效果显著，系统配合锅炉本体设计，充分考虑不同用户的使用情况进行针对性设计，并设计了多处最优数字PID运算，以保证锅炉燃烧效率，尽可能的降低燃料、水、电等费用●控制系统扩展性极佳，能根据用户要求很方便地增配控制功能，扩充使用用途，能很方便的实现计算机远程监控和网络控制●控制系统质量跟踪服务及时，具有一支专业队伍为用户提供优质快捷的售后服务。

二、工程方案设计概述本方案在设计时，根据锅炉设备招标文件的要求和实际情况，结合我公司在控制系统设计方面的实际经验和设计理念，充分考虑到各方面因素，使本方案设计得更加科学、合理、先进、易操作等。

213学术论丛高温热水锅炉自动控制系统的设计王秀丽 李瑞福辽宁石化职业技术学院摘要：为了解决当前供热中存在的供热效率低、供热不平衡、污染严重、能量浪费等诸多问题，设计开发了针对供热行业的高温热水锅炉自动控制系统。

系统采用德国西门子的可编程控制器(PLC)作为控制核心，操作员站采用工业控制计算机作为监控中心，既实现了分布式逻辑控制和过程控制，又实现了集中监视、方便操作的功能。

该套系统已成功运用在很多热电企业，达到了无人值守、节能减排的目的。

安装本系统，锅炉运行由人工手动烧炉发展到自动控制锅炉运行，大大提高锅炉燃烧的热效率，节省煤、水、电，改善锅炉的燃烧工况，降低故障率，改善司炉人员工作条件，促进安全生产，提高生产效率。

关键词：控制器；变送器；数据采集；PLC 一、系统概述某工程有限公司的29MW 链条炉排热水锅炉是一种中小型锅炉，其燃烧特点是空气在炉膛前后两端过剩，在中部不足，手动烧炉时升温速度慢、易掉火、燃烧火床短。

链条炉监控系统采用先进的控制算法，调节鼓风机、引风机和炉排电机转速使其达到合理的配比，控制出水温度、炉膛烟气压力、风煤比三个主要参数，快速稳定地跟随给定值，改善了手动烧炉时的缺陷。

监控系统采用分层、分布式监控方式，现场采用德国西门子的可编程控制器(PLC)作为控制核心，操作员站采用工业控制计算机作为监控中心，既实现了分布式逻辑控制和过程控制，又实现了集中监视、方便操作的功能。

监控系统各种实时、分析、计算数据库的建立，为检修、发展计划提供依据。

锅炉监控控制系统，具备自动控制、远程手动和就地手动三种控制方式，并且可以实现一种方式向另一种方式的无扰切换。

当操作站发生故障时，可由控制单元无扰动切换控制锅炉运转，保障锅炉的正常运行。

当计算机监控系统完全故障时，可在控制柜转换到手动操作，控制柜上有必要的信号指示。

本系统设计的控制方案使系统操作简单、安全、易于维护。

监控系统可以根据运行人员在操作站输入的给定出水温度值、风煤比、炉膛烟气压力，控制给煤量及给风量辅助设备自动联动投入工作，系统并对该给定值的合法性进行检查。

电热水锅炉的电路设计以及标准
电热水锅炉的使用领域是非常广泛的，设备可以有效的使用在浴池、宾馆、学校、酒店以及事业单位提供的采暖热水或者是生活热水，电热水锅炉可以有效的将电能有效的转化为热能的一种新型电热设备。

电热水锅炉严格的按照其设备得安全技术监察规程以及行业标准进行制作，设备可以选用一些的元件，这样的运行的过程中才会更加的安全可靠。

电热水锅炉运行时其电作为其加热源是没有污染的，在使用的过程中非常的清洁且环保，整个设备的额内胆采用优质的碳钢，可以有效的根据穷用户的要求进行设计成不锈钢内胆或者镀锌。

一般情况下大功率电热水锅炉都会直接采用控制柜和炉体分离方式，这样在一定程度上有效的避免电气元件因为受热而直接影响其供热的情况，机电分体化，这样比较便于进行安装以及检修。

电热水锅炉的电路设计非常的且合理，整个设备的制作精良且布线整齐，设备在操作的操作以及维护的过程中都是非常的方便的，控制柜设计上、下出现的方式，这样可以方便用户进行选择。

电热水锅炉连接电缆采用多股铜芯线，这样在使用的过程中具有非常高的绝缘等级，整个设备的散热性也良好，非常的经久耐用，整个设备拆卸方便且便于更换以及保养。