毕业设计说明书（论文）中文摘要第 1 页毕业设计说明书（论文）外文摘要第 2 页目录前言 (5)第一章绪论 (7)1.1课题背景 (7)1.2国内外研究现状 (7)1.2.1PLC下位机研究现状 (7)1.2.2上位机研究现状 (9)1.3本文研究内容 (9)第二章工作原理和流程分析 (10)2.1石灰石湿法脱硫的基本原理 (12)2.2石灰石湿法脱硫的系统组成和主要设备 (13)第三章控制方案设计 (16)3.1 控制需求 (16)3.2控制系统分析 (17)3.2.1系统架构 (17)3.2.2控制系统功能分析 (18)3.2.2.1启停控制功能实现分析 (20)3.2.2.2石灰石浆液制备功能实现分析 (20)3.2.2.3烟气通入功能实现分析 (20)3.2.2.4石膏制备功能实现分析 (21)3.2.2.5报警功能实现分析 (21)3.2.2.6模拟量控制功能实现分析 (21)3.3控制系统系统配置和I/O清单 (22)3.3.1脱硫浆液制备系统 (22)3.3.2烟气净化系统 (24)3.3.3循环液处理系统 (25)3.4系统配置 (26)第 3 页第四章火电厂烟气脱硫系统控制系统设计 (32)4.1控制系统硬件设计 (33)4.2控制系统软件设计 (33)4.2.1 编程环境 (33)4.2.2 PLC控制程序设计 (34)4.2.3 触摸屏监控界面设计 (40)第五章控制方案实施 (44)5.1控制程序的调试 (44)5.2与上位机的连接 (45)5.3程序的调试 (46)5.3.1 PLC的通讯端口 (46)5.3.1.1 Modbus通讯和USB通讯 (46)5.3.1.2 TCP/IP通讯方式 (47)5.2.2与上位机的连接 ................................................... 错误!未定义书签。

5.3.2与上位机的连接 ................................................... 错误!未定义书签。

第六章结论 (48)参考文献 (49)致谢 (50)第 4 页前言PLC原理及应用课程是一门强调应用能力训练与培养，以实践动手能力培养为显著特征的控制及相近专业重要的专业课程。

多年来，高校开设的此类课程以训练基本概念和基本应用能力为主，导致学生在走上工作岗位后仍然需要进行二次培训。

这在采用中、高端PLC的热能动力工程专业，热工过程自动化专业方向表现的更为特出。

为了改变这一情况，能源与动力工程学院基于“南京工程学院-施耐德电气联合实验与培训中心”的建设，选择了施耐德最新的中端产品Modicon M340 PLC作为该课程的教学系统，建设了“施耐德电气M340 PLC实验室”。

作为全球领先的自动化产品供应商，施耐德电气在各种类型的应用领域都拥有性能卓越的可编程控制器。

Modicon M340 PLC集各种强劲功能和创新设计于一身，为复杂设备制造商和中小型项目提供各种自动化系统的最佳技术和高效、灵活、经济的解决方案。

M340是仅次于Unity的施耐德投资第二大研发项目，于2007年7月1日开始接受订货，其开发平台基于Unity Pro 3.0及更高版本。

Modicon M340可编程控制器集各种强劲功能和创新设计于一身，完美无缺地满足复杂设备制造商和中小型项目的要求，提供各种自动化功能的最佳技术和高效、灵活、经济性的解决方案。

Modicon M340充分支持工业和基础设施自动化控制系统的“透明就绪”架构，成为Modicon Premium 和Quantum系列产品线的最佳拓展。

使得该平台几乎具有了高端PLC应用系统开发的所有特征，很好地满足了热工过程自动化专业方向在PLC原理及应用课程的教学需要。

为了满足PLC课程的教学需要，“施耐德电气M340 PLC实验室”的M340 PLC实验教学系统不仅要包括如交通灯实验、电机起停等经典教学实验，同时为使学生更加系统全面的了解PLC应用系统，而且选择了一个完整的过程控制系统案例——火电厂烟气脱硫控制系统，作为课程教学的主线。

此次毕业设计即是结合该实验教学系统的设计，完成试验台的初步的结构设计和功能设计，并主要完成火电厂烟气脱硫控制系统案例的全面设计、编程和调试工作。

火电厂烟气脱硫控制系统是一个非常典型的过程控制系统案例，综合了脱硫、液位、压力、温度控制功能，涉及到顺序控制、模拟量调节、安全报警等控制系统第 5 页中必不可少的功能，可以向学生展示一个完整的PLC控制应用系统，帮助学生全面的了解PLC控制系统，对学习PLC原理和PLC应用系统开发有一个全面的认识。

火电厂烟气脱硫控制系统教学案例采用典型的监控上位机+PLC下位机的两层架构系统。

本部分设计内容主要是完成案例的下位机PLC层的设计、组态、编程和调试工作。

该部分工作是从火电厂烟气脱硫的工艺流程分析入手，进行控制需求分析，设计出一套的功能完备、系统简单、低成本的PLC控制系统解决方案。

为了完成毕业设计任务，需要全面了解PLC，掌握根据实际使用情况对PLC进行选型和配置的原则，根据火电厂烟气脱硫的工艺过程特点确定控制需求，进行控制系统进行分析，确定火电厂烟气脱硫控制系统的P&ID图和I/O清单，设计火电厂烟气脱硫控制系统拓扑和控制原理图（SAMA）。

毕业设计的另一项重要工作是完成控制系统的编程和调试，这需要借助施耐德Unity Pro软件平台来完成。

Unity Pro是施耐德新开发的综合控制系统开发和调试平台，该平台的开发思想和方法与DCS系统几乎一致。

Unity Pro开发平台的教学应用可以很好地满足热工过程自动化专业方向在PLC，以及后续的计算机控制系统课程教学的需要。

本次毕业设计工作是对PLC控制系统设计、过程控制系统设计以及计算机控制系统的全面、系统的综合训练，为PLC原理及应用课程的案例教学方法进行较全面的实验平台、教学方法和教学内容的设计。

所设计的成果对“南京工程学院-施耐德电气联合实验与培训中心”的建设和PLC及计算机控制系统课程配套教学方法的改革具有较大的参考价值。

第 6 页第一章绪论1.1课题背景SO2是大气污染的重要来源，是形成硫酸型酸雨的最直接原因。

目前，煤电仍是我国电力生产的主要形式，煤电生产量约占全国发电量的75%以上。

因此，除了需要全面提高燃煤发电技厂的发电技术，获得更高的发电效率外，还必须面临如何控制其燃烧排放物的重大问题。

以燃烧化石燃料为基础的火力发电厂，其烟气排放物中带给环境带来污染和危害，的主要有有氧化物（大部分为SO2，少部分SO3）、氮氧化物、二氧化碳和粉尘等，其中烟气排放产生的SO2是世界上最大的SO2排放源之一。

因此，控制火力发电厂SO2的排放，保护环境，是电力生产发展中急需解决的问题之一。

火电厂脱硫工艺选择脱硫技术可分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫三种。

燃烧后脱硫即烟气脱硫（Flue Gas Desulfurization，FGD）技术它是在烟道处加装脱硫设备，对尾部烟气进行脱硫处理，净化咽气，降低烟气中SO2排放量。

燃烧后脱硫（FGD）是目前唯一可以进行大规模商业运行的脱硫方式，大型电厂90%是采用这种方式。

所谓烟气脱硫，就是把烟气中的SO2和SO3转化为液体或固体化合物，使其从排出的烟气中分离出去。

脱硫的方法主要有干法、半干法和湿法，工业上应用最多，技术最成熟的是湿法脱硫。

湿法烟气脱硫工艺绝大多数采用碱性浆液或溶液作为吸收剂，脱硫效率高。

火电厂烟气脱硫的主要困难在于SO2的浓度低烟气体积大，SO2的总量大，由于SO2是酸性气体，因此碱性物质耗量很大。

烟气中SO2浓度具体由燃料的含硫量决定的。

我国引进的技术以石灰/石灰石法为主。

FGD工艺方案中，石灰石或石灰为吸收剂的强制氧化湿式脱硫方式是目前使用最广泛的脱硫技术。

1.2国内外研究现状1.2.1PLC下位机研究现状针对PLC下位机的设计，周宏英、王君、杨继志[1]等针对电厂脱硫控制系统主第7 页要功能及工艺流程，使电厂脱硫控制系统中脱硫浆液制备与输送系统、烟气净化系统以及循环液处理系统这三部分密切配合，从而提高了脱硫的效率。

郑晅[2]根据烟气脱硫系统的工艺特点，提出了自动控制要求和控制方式。

采用可编程控制器PLC作为控制主机,将脱硫控制纳入全厂辅助系统网络集中监控,既保证可靠性,又提高了经济性。

在脱硫系统设计时详细对设计方案分析并选择合适的可编程控制器，电源电路和数据采集电路。

曾志新[3]针对控制项目提出主要控制方案及联锁系统说明，才工艺中采用特殊的热工保护来维持脱硫系统正常运行以及发生事故时保护系统及设备。

徐鹏[4]锅炉负荷、燃煤质量、烟气浓度及烟气流量等情况实现各类磨机、泵、阀门等设备的自动控制，给出了石灰石- 石膏湿法全烟气脱硫系统中PLC系统的分组。

吴明亮、随晶晶等[5]在石灰石制粉控制系统中的应用中体现了PLC控制系统可控制良好的经济型、可靠性和灵活性。

李国峰[6]针对岱庄煤矿热电厂原有烟气脱硫系统脱硫效率低，运用PLC实现氨法烟气脱硫综合自动化监控，大大提高了热电厂的自动化水平。

梁冬青[7]结合PLC的特点，着重探讨了PLC在电厂石灰石（石灰）——石膏湿法脱硫监控系统中的应用，根据脱硫系统的特点采用三台上位计算机和三套PLC 控制系统组成冗余的控制系统和网络，整个系统采用双机热备冗余方式，体现了PLC 控制的可靠性。

黄红艳陈华东[8]针对安顺电厂二期 3号、4号机组建设的 2×300MW 机组的湿法脱硫系统，结合了DCS和PLC，分析了全厂控制配置的优缺点，介绍其工艺流程，软硬件配置、主要模拟量控制和顺序控制等，提出了良好的改造建议和方案。

另外介绍了采用PLC的脱硫辅助控制系统，对石灰石的制备系统、废水处理系统和石膏脱水系统的硬件和流程，使整个烟气脱硫系统更加全面可靠。

孟宪朋、李璐、田林[9]在硬件设计中考虑了控制站PLC的设计和现场变频器的选型。

关于变频器以前很少接触，在整个烟气脱硫工艺中，有很多需要用到变频器调速的地方，根据系统工艺要求变频器有足够的低频转矩提升能力和短视过流能力，选型时应该充分考虑各种情况。

张勇, 栾瑞瑛[10]结合石灰石——石膏湿法烟气脱硫控制系统的特点，从控制处理能力，数据通讯交换，组态维护功能，人机交流方式，安全性和发展方向等方面比较了分散控制系统（DCS）和PLC，并且总结了脱硫系统的主要特点。

针对湿式脱硫的缺点和干式脱硫的特点，干式脱硫主要调节反应塔内温度、压力、灰浆浓度以及锅炉热负荷。

干式脱硫在我国北方具有很高的推广价值。

邹瑞强、朱晓莉、毛伟峰[11]介绍了用施耐德PLC在济钢AV-71鼓风机组控制中的应用，施耐德PLC第8 页的应用减弱了仪表的复杂程度，接线简单明了，大大降低了事故率。