集中供热控制系统的研究与应用

论文摘要

目前我国的整个供热行业生产技术水平还比较落后,同时燃烧供热所用的锅炉的燃烧效率还相当低,并且锅炉的燃烧不充分,而造成大气污染严重,这就迫切要求我们提高锅炉技术。目前广泛采用了集中供热模式来提高锅炉供热效率社会的高速发展,对集中供热系统提出了更高的要求。如何利用计算机使锅炉提供持续稳定的热源,如何实现锅炉的自动控制,如何远程、实时的监查和控制各个单位的生产和生活用热,并且满足环保、节约能耗的要求,就成为现今供热领域迫切要解决的问题。集中供热系统可分为锅炉自控系统和热网调度系统。两各系统有相同之处也各有特点。在对数据的处理上基本相同,都是通过热工仪表对现场数据进行采集,然后上传到主计算机进行处理分析,在把需要执行的指令下发到各执行机构。锅炉自控系统的燃烧自控和热网数据的远程传输是其重点。在锅炉自控系统部分中,以锅炉出水温度为被控量,对锅炉炉排引入模糊控制与经典PID结合构成的复合模糊PlD控制器进行出水温度的控制,解决了外界气温变化与锅炉燃烧实时调节的矛盾,实现了按需供热。同时也对汽包液位的控制方法进行了研究,讨论了三冲量调节系统的原理和适用条件及其应用。在热网调度系统的数据传输中探讨了GPRS技术。研究结果表明,实际应用效果比较理想可靠。本文结合实际工作环境要求,应用西门子PLC方法解决集中供热系统中的关键问题。首先对热网数据传输技术的具体实现进行了详细系统分析和设计,再结合实际工程需求明确了其参数选取与设置过程。此外,本文对汽包水位控制系统提出了三冲量自动控制方法,燃烧自控部分采用了模糊控制与经典PID结合构成的复合模糊PlD控制器实现方法。同时也对常规的利用排烟含氧量控制燃烧系统做了简单阐述对比。控制结果表明,本文所采用方法有效,稳定性较好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源和研究背景
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.2.1 控制节能，节能新理念
• 1.2.2 消除失调，保证平衡运行
• 1.2.3 以需求为导向，按需供热
• 1.2.4 以数据说话，提高能源利用率
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 锅炉自动控制技术与GPRS 数据传输技术
• 2.1 PID 调节技术概述
• 2.1.1 开环控制系统
• 2.1.2 闭环控制系统
• 2.1.3 阶跃响应
• 2.1.4 PID 控制的原理和特点
• 2.1.4.1 比例（P）控制
• 2.1.4.2 积分（I）控制
• 2.1.4.3 微分（D）控制
• 2.1.5 PID 控制器的参数整定
• 2.2 热工检测技术概述
• 2.2.1 温度测量仪表
• 2.2.1.1 热电阻温度仪表
• 2.2.1.2 热电偶温度仪表
• 2.2.2 压力检测仪表
• 2.3 可编程控制器概述（PLC）概述
• 2.3.1 PLC 简介
• 2.3.2 PLC 功能及特点
• 2.3.3 PLC 的联网与通信
• 2.4 系统通讯协议
• 2.5 GPRS 技术概述
• 2.6 GPRS 的逻辑结构
• 2.7 GPRS 数据传输
• 2.8 TCP/IP 在 GPRS 环境下的性能分析和改进
• 2.9 小结
• 第三章 锅炉控制系统的设计
• 3.1 功能设计
• 3.2 工作原理
• 3.3 汽包水位控制
• 3.4 锅炉燃烧控制
• 3.4.1 燃烧过程的控制任务
• 3.4.2 蒸汽压力控制和燃料与空气比值控制系统
• 3.4.3 燃烧过程中烟气氧含量闭环控制
• 3.4.3.1 锅炉的热效率
• 3.4.3.2 烟气含氧量的闭环控制系统
• 3.4.4 炉膛负压控制系统
• 3.5 热工仪表选择
• 3.5.1 温度仪表的选择
• 3.5.1.1 应变片压力传感器原理
• 3.6 西门子S7-300 PLC 简介
• 3.7 小结
• 第四章 热网控制系统的设计
• 4.1 功能设计
• 4.2 工作原理
• 4.3 数据信息协议
• 4.4 通信系统
• 4.4.1 通信介质的选择
• 4.4.2 GPRS 通信的基本工作流程
• 4.4.3 数据中心的IP 地址的选择
• 4.5 数据中心
• 4.6 监控终端站
• 4.7 小结
• 第五章 集中供热系统的详细设计和实现
• 5.1 数据中心实现
• 5.1.1 数据通信的功能
• 5.1.2 数据服务功能
• 5.1.3 以图表或图形动画的形式显示数据功能
• 5.1.4 数据中心软件
• 5.1.4.1 定时自动数据采集
• 5.1.4.2 请求数据
• 5.1.4.3 远程控制
• 5.1.5 数据中心接入
• 5.2 热网监控终端实现
• 5.2.1 终端 DTU 原理
• 5.2.2 终端 DTU 参数配置
• 5.2.2.1 超级终端的建立与设置
• 5.2.2.2 移动服务中心设置
• 5.2.2.3 数据终端单元设置
• 5.2.2.4 数据服务中心设置
• 5.2.2.5 用户串口设置
• 5.2.2.6 特殊参数设置
• 5.2.2.7 模块测试
• 5.2.3 终端 DTU 的设置
• 5.2.3.1 建立数据服务中心（DSC）
• 5.2.3.2 设置终端 DTU 参数
• 5.2.3.3 DTU 与 DSC 进行通讯
• 5.2.3.4 DTU 接入下位机并与 DSC 进行通讯
• 5.3 锅炉自控系统
• 5.3.1 锅炉汽包水位控制系统
• 5.3.2 燃烧控制系统
• 5.3.2.1 汽包压力及燃料比值控制系统
• 5.3.2.2 排烟氧含量控制系统
• 5.3.2.3 炉膛负压控制系统
• 5.4 调试问题总结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简介
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢