锅炉调研报告

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课 程 锅炉及锅炉房设备 班 级 姓 名 学 号 指导教师 时 间

我国工业锅炉行业现状及行业发展形势

1 我国工业锅炉行业现状及行业发展初探 .错误!未定义书签。

摘要 .....错误!未定义书签。

关键词:...错误!未定义书签。

第一、概述 .....错误!未定义书签。

工业锅炉行业概况 错误!未定义书签。

工业锅炉的产品现状 ........错误!未定义书签。

第二、.我国工业锅炉发展的问题及制约发展的因素 ........错误!未定义书签。

目前我国工业锅炉存在的问题 错误!未定义书签。

燃煤锅炉的污染物排放偏高 错误!未定义书签。

燃煤锅炉的热效率不高 错误!未定义书签。

工业锅炉发展的主要问题 ....错误!未定义书签。

大多数锅炉制造厂技术力量仍然薄弱 .错误!未定义书签。

燃料的因素 错误!未定义书签。

市场机制的影响及科研开发投入的不足 ..错误!未定义书签。

第三、．努力提高工业锅炉行业整体水平 .......错误!未定义书签。

提高企业的技术开发能力加强技术的开发力度 ..错误!未定义书签。

加大锅炉辅机和锅炉控制的开发投入 .......错误!未定义书签。

加强市场监管加强市场导向 ..错误!未定义书签。

第四、结束语 ...错误!未定义书签。

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摘要 本文通过我国工业锅炉行业现状的介绍，分析了目前制约工业锅炉发展的因素，并提出了促进行业发展的建议措施，如加大产品研发的力度，完善标准体系，提升技术标准的水平，加强市场监管和市场导向等。

关键词: 工业锅炉 现状 发展

第一、概述

工业锅炉是重要的热能动力设备，广泛应用于工厂动力、建筑采暖、人民生活等各个方面，需求量很大。由于受国家宏观经济政策的影响，工业锅炉的新增需求量逐年减少，市场竞争日趋激烈，企业间相互压价销售，导致许多厂家经济效益逐年滑坡，行业整体效益不佳，特别是2008年的国际金融危机，使国内市场需求受到相当程度的冲击。工业锅炉目前是中国主要的热能动力设备，工业锅炉多于电站锅炉。目前，整个行业的产能已经超过8000万千瓦，不仅能满足国内电力工业建设的需要，而且还进入了国际市场。工业锅炉是重要的热能动力设备，近二十年来，我国工业锅炉的年产量基本上维持在7～10万蒸吨的水平。我国已成为世界上生产和使用工业锅炉最多的国家。由于我国能源结构的特殊性，我国的工业锅炉以燃煤为主，每年约燃用全国原煤产量的三分之一。因此，工业锅炉也是我国煤烟型大气污染的主要污染源之一。

提高我国工业锅炉的能源利用率，降低其污染物的排放，已成为迫切需要解决的重要问题。

1.1 工业锅炉行业概况

我国的工业锅炉制造业随着国民经济的蓬勃发展，取得了长足的进步，到目前为止，全国持有各级锅炉制造许可证的企业超过一千家，生产各种不同压力等级和容量的锅炉。

1.2 工业锅炉的产品现状

通过我国工业锅炉企业的共同努力，我国已形成了自己的工业锅炉的产品型谱。至上世纪九十年代，我国就已拥有8个大类、38个系列、85个品种、300多个规格的工业锅炉产品。据2010 年全国污染源普查数据，340 个地级以上城市现有工业锅炉 万台（合计万蒸吨），平均容量为 蒸吨/台，10t 以下锅炉数量占70%，容量占20%，耗煤量占23%；
随着集中供热的发展，大吨位热水锅炉的比例增加，35 吨以上锅炉占总台数的7%，总容量的52%，燃煤量占总燃煤量的50%。

340 个城市工业锅炉台数、容量和燃煤量分布如下

图3

参考文献1我国工业锅炉分布状况分析 我国是一个煤炭生产大国，长期以来我国实行以煤为主的能源政策。受到我国特殊的燃料结构的影响，我国的工业锅炉的燃料以煤为主，工业锅炉每年消耗全国原煤产量的约三分之一。最近十几年来，由于受到国家环保政策的影响及我国大型的油气田的开发，我国的能源结构发生了一些变化。但是，我国总的能源特征是“富煤、少油、有气”。而且，煤炭因其储量大和价格相对稳定，在本世纪前50年内，煤炭在我国一次能源构成中仍将占主导地位，因此，燃煤锅炉仍将是工业锅炉的主导产品。

第二、.我国工业锅炉发展的问题及制约发展的因素

在过去的五十多年，我国工业锅炉的技术水平的发展取得了长足的进步。特别是最近发展起来的燃油燃气锅炉，由于从一开始，锅炉的燃烧设备就基本上是从国外进口的，在锅炉控制方面也借鉴了国外的先进技术，锅炉达到了全自动控制。因此，燃油燃气锅炉与国外同类产品相比，差距不是很大。然而，燃煤锅炉方面，我们与国外还存在较大的差距。

中国锅炉制造业是在新中国成立后建立并发展起来的，改革开放以来，随着国民经济的蓬勃发展，我国锅炉制造业取得了长足的进步。根据前瞻产业研究院发布的《2014-2018中国锅炉制造行业市场前瞻与节能技术分析报告》显示：2013年，全国持有各级锅炉制造许可证的企业1616家，工业总产值达万元。

图表1:2009-2013年我国锅炉制造业产成品趋势图

图1 前瞻产业研究院整理

中国锅炉制造企业实行许可证制度。自锅炉制造企业实行许可证以来，锅炉制造业得到了规范并壮大，生产能力不断提高，但行业发展极不平衡，生产集中度不高，大而全、小而全的现象普遍存在。近十多年来，全国工业锅炉年产量较为稳定。中国工业锅炉行业已形成比较完整的产品体系，但近十年来，随着国民经济的蓬勃发展和人民生活的不断改善，同时受国家能源结构变化和日益严格的环境保护政策的制约，工业锅炉锄品发展出现了新的变化。

随着国家新型工业化、城镇化和消费结构的升级，我国能源需求量延续涨势，工业锅炉的装备水平、运营管理能力和自动化程度要求提升，各省市的未来发展开始要以技术节能、提效减排为核心，产量要维持市场供求平衡，增长要以绿色环保为重心。行业内企业要注重改进产品的生产管理和操作方法，更注重技术经济效益，获得更大的社会价值。

参考文献2中国锅炉行业市场现状

2.1 目前我国工业锅炉存在的问题 2.1.1 燃煤锅炉的污染物排放偏高

我国燃煤工业锅炉状况令人堪忧，2010年工业锅炉燃煤排放二氧化硫约1000万吨、氮氧化合物约200万吨、粉尘约100万吨，废渣约9000万吨，是我国仅次于燃煤发电的第二大煤烟型污染源。

参考文献3燃煤工业锅炉成我国第二大煤烟型污染源 由于我国燃料结构的特点，使得燃煤工业锅炉成为我国大气煤烟形污染的主要污染源之一。工业锅炉的每年的烟尘排放量约600~800万吨，占全国烟尘总排放量的33%；
SO2的排放量约为500~600吨，占全国总排放量的21%；
CO2的排放量约为6亿吨，以及大量的NOX。

目前工业锅炉的原始排放浓度偏高，国外先进国家的烟尘初始排放浓度一般＜1000mg/m3，而国内中小型工业锅炉的初始排放浓度一般＞1000 mg/m3。

燃煤锅炉的热效率不高

我国在用工业锅炉中将近85%是燃煤锅炉，我国燃煤工业锅炉以层燃燃烧为主，并且以链条炉排锅炉为主，锅炉的设计效率一般在72%~80%之间，但实际运行时普遍存在运行负荷较锅炉额定负荷低，炉渣含碳量高，过量空气系数大，排烟温度高，因此，热效率一般要比设计效率低。国外先进国家的层燃燃煤锅炉的热效率可达到80%~85%，有些锅炉已投入运行二、三十年，仍可保持很高的热效率，如美国NIOSH锅炉房的一台容量为55000lb/h的蒸汽锅炉，1980年投入运行至今已有23年，它的热效率仍达到83%。

2.2 工业锅炉发展的主要问题

（1）制造企业众多且生产能力低，难以形成规模化生产

近三年国家统计数据显示，我国锅炉制造企业数量基本在1500家左右，而近三年年产锅炉台数也就是13万台左右，平均每个锅炉企业年生产锅炉不到100台。许多规模小的锅炉企业一年只生产几十台，全员劳动生产率达到或超过50万元人民币的厂家为数不多。由于厂家规模小，生产能力低，无法形成规模化生产，产品质量、劳动生产率难以提高。一些老厂因企业体制和生产能力等问题，其产品数量及规格难以满足市场需求。

（2）技术基础工作比较薄弱

一是相关标准制修订工作满足不了产品发展的需要。目前采用的锅炉强度计算标准是2002年版，工业锅炉热力、水动力、烟风阻力设计计算方法至今还没有形成正式标准，许多锅炉企业对工业锅炉不进行热力计算，而是凭经验或参照同类产品进行结构设计和受热面布置，缺乏系统的技术理论支持。二是缺少科研的支持。与电站锅炉相比，长期以来工业锅炉得不到重视，一度被边缘化。与此相对应的是研究基础非常薄弱，手段落后，力量分散，缺少燃烧、传热等共性、关键技术及基础理论的研究和突破，至今仍停留在上世纪80年代中期水平。我国虽有上千家工业锅炉生产企业，但普遍规模小、技术力量薄弱，多数缺乏研发创新能力，技术集成与创新严重不足，绝大多数企业的产品是引进别人技术，做一些完善工作，能够独立进行产品开发设计、具有自主研发能力的企业只有几十家，不到取证企业总数的10%。

参考文献4工业锅炉行业发展现状及“十二五”规划分析 2.2.1 大多数锅炉制造厂技术力量仍然薄弱

目前，工业锅炉制造企业的技术力量参差不齐，具有自行设计和开发能力的仅百家左右，其余大多数企业的技术开发能力薄弱，特别是C、D两级的众多企业，这部分企业的技术力量更为薄弱，甚至，他们对标准的熟悉和理解的程度、对标准的应用范围的认识也较弱。

工业锅炉企业总的分布是生产分散，生产量小，缺少能在工业锅炉行业中起领头的龙头企业或骨干企业。

2.2.2 燃料的因素

我国的燃料结构和燃料政策决定了在未来相当长的一段时期内，燃煤链条炉排工业锅炉仍将是我国工业锅炉的主导产品，即使中小型的生产和生活用燃煤锅炉也会在最近相当长的一段时间内在部分地区保留并生产。

长期以来，我国的工业锅炉以燃用未经洗选加工的原煤为主，燃料的颗粒度没有保证。

2.2.3 市场机制的影响及科研开发投入的不足

由于受到市场的影响，部分的锅炉用户过分注重锅炉的价格。过分的压价使得锅炉制造厂的利润空间被压缩得很小，造成制造厂的科研开发的投入难以为继的局面。而另一些锅炉制造厂（主要是一些小企业）为了获得定单，甚至将原来的机械燃烧改为手工燃烧，并尽量减少锅炉的运行监控能力，降低锅炉的自控要求，使得锅炉的运行性能大打折扣。当然，更谈不上对锅炉自控系统的开发了。这不能不认为是一种退步。

第三、努力提高工业锅炉行业整体水平

工业锅炉产品的发展不但受到国民经济的发展速度和投资规模的影响，还越来越受到能源政策和环保要求的制约。提供高效、优质、低排放污染的工业锅炉是工业锅炉行业责无旁贷的责任。

3.1 提高企业的技术开发能力加强技术的开发力度

为了适应我国工业锅炉以燃煤为主的特定条件， 我国的工业锅炉企业应加大技术开发的力度，开发出低污染、高能效、安全可靠的燃煤锅炉。

3.2 加大锅炉辅机和锅炉控制的开发投入

加大对链条炉排等层燃燃烧设备、配套辅机以及锅炉控制研发的投入，或通过技术的引进，来提升燃烧设备、配套辅机及锅炉控制技术的水平。通过消化吸收、开发创新，来提高锅炉的整体技术水平，形成具有中国特色的工业锅炉先进的产品系列。

图2

传统锅炉中，排烟温度一般在160～250℃，烟气中的水蒸汽仍处于过热状态，不可能凝结成液态的水而放出汽化潜热。众所周知，锅炉热效率是以燃料低位发热值计算所得，未考虑燃料高位发热值中汽化潜热的热损失。因此传统锅炉热效率一般只能达到87%～91%。如图2所示，冷凝式余热回收锅炉，它把排烟温度降低到50～70℃，充分回收了烟气中的显热和水蒸汽。

参考文献5工业锅炉 3.3 加强市场监管加强市场导向

由于工业锅炉的特殊性，我们加强对锅炉整体机组的产品的认证是非常有必要的。锅炉整体机组产品的认证应包括锅炉安全性、燃烧性能、运行性能、锅炉排放等综合性能的认证。

在我国的市场经济体制逐步完善国民经济进行战略性结构调整的过程中，由于市场规则体系还不完善，法律法规体系还不健全，工业锅炉行业应加强其行业的引导功能，协助政府的监管部门开展和加强对锅炉机组整体的产品认证以及产品监管，同时，在国家能源和环保政策的指导下，做好对市场的导向，制定出切实可行的措施，提倡先进，淘汰落后，使我国的工业锅炉的整体水平尽快赶上国际先进水平。

第四、结束语

我国的锅炉产业，它既不是“朝阳产业”，也不是 “夕阳产业”，而是与人类共存的永恒产业，且在我国还是一个不断发展的产业。但目前我国工业锅炉行业和企业也面临着各种挑战和机遇。工业锅炉制造企业做为市场竞争的主体，应该对自身所处的外部环境和自己拥有的内部条件有清醒的认识，明确自己的市场定位，并从战略的高度加以管理，做到有所为和有所不为。必须坚持市场导向战略，紧紧依靠科技进步，依靠科技创新，在国家能源和环保政策的引导下，调整企业结构和产品结构，抓住机遇，制造出适销对路并具有自己特色的高端产品以促进企业的发展并保持强劲的可持续发展的企业后劲，这样才能在激烈的市场竞争中占有一席之地。在我国加入WTO以后，我国的制造业同时面临着机遇和挑战。一方面国外先进的机电产品对中国的巨大的市场虎视眈眈，另一方面，中国的劳动力市场的潜力，使得世界的制造产业有向中国等第三世界转移的倾向。我国的工业锅炉行业已经打下了很好的基础，工业锅炉作为传统的制造产业应抓住机遇，迎接挑战，力争在世界制造业中占有一席之地。

调研报告

1 课题的来源及意义

蒸汽锅炉作为将一次能源转换为二次能源的重要设备之一其工作效率的高低直接

影响能源利用率的好坏在蒸汽锅炉工作过程中给水是否达到标准会直接影响锅炉

乃至后续设备的寿命同时给水系统也影响着锅炉生产的安全为减轻劳动人员的强度

同时也为了更好了解生产的各项参数情况设计一套给水自动监控系统变得尤为重要。

本课题是针对辽宁省恒泰热力公司的3台40T/h 蒸汽锅炉控制自动化的具体实施

要求完成蒸汽锅炉给水控制系统中的过程数据采集、监控及管理上位机功能实现依靠

美国FIX工控组态软件来完成。下位机功能依靠挂接在CAN总线上的智能组件来完成。

2 国内外发展情况

中国的锅炉产业它既不是“朝阳产业”也不是“夕阳产业”而是与人类共存的

永恒产业且在中国还是一个不断发展的产业。20世纪80年代以后中国的经济发生了

突飞猛进的变化锅炉行业更加突出全国锅炉制造企业增加近二分之一并形成了独

立开发研制一代又一代新产品的能力产品的技术性能已接近发达国家水平。锅炉是经

济发展时代不可缺少的商品未来将如何发展是非常值得研究的。

工业锅炉目前是中国主要的热能动力设备工业锅炉多于电站锅炉近年来中国

电站锅炉行业取得了快速的发展。锅炉产量大幅增长行业产能快速提升。目前整个

行业的产能已经超过8000万千瓦不仅能满足国内电力工业建设的需要而且还进入了

国际市场。

近年来国际锅炉产业保持高速增长态势。同时随着高性能产品的普及和产品质

量的提高在2006~2010年每年将有约500万蒸吨的工业锅炉需要更新2010年后每年

将有约700万蒸吨的工业锅炉需要更新再加上新增装机从需求上讲到2010年每

年工业锅炉需求量约为1O12万蒸吨。

未来几年国际锅炉行业将出现转型特别是改善大气环境、提高能源利用率越来

越为各行各业和各级政府部门关注减排、烟气脱硫、煤气化等技术得到广泛应用淘

汰燃煤锅炉成为大势所趋各种燃气、电热等环保锅炉正赢得国际市场和政府监管部门

的青睐。此外水资源的节约利用已引起国际社会的高度重视锅炉给水监控系统的开

发使用在未来lO年内将具有广阔的市场发展前景。

3 研究目标

减轻劳动人员的强度同时也为了更好了解生产的各项参数情况

4 研究内容

针对辽宁省恒泰热力公司的3台40T/h 蒸汽锅炉控制自动化的具体实施完成蒸汽

锅炉给水控制系统中的过程数据采集、监控及管理。

2 5 研究方法与研究手段

上位机功能实现依靠美国FIX工控组态软件来完成。下位机功能依靠挂接在CAN总线

上的智能组件来完成。

FIX主要特点FIX是INTELLU TION工业自动化软件FIX 家族的最新产品。本软件具

有良好的图形界,易于开发应用软件,操作简单,具备历史数据(HRC) 分析显示,实时监测

监控,故障记录分析报警,SAC 速度快,功能强大,其主要特点如下:

(1)内置分布式客户机/ 服务器体系结构,可作HT Service ,建立Windows NT 管理

信息网络。

(2)具有丰富的驱动能力,可同时运行8 种完全不同的基于DLL 的高性能I/ O 驱动,

开发的高性能、高速DLL 的I/ O 驱动程序500 余种,同现场I/O 设备直接通讯。

(3)完全开放的体系结构,适用于各种规模的MMI (MahmachineInt reface) 和SCADA

解决方案(Supervisory Control and Data Acquisition) ,系统升级和扩展方便、经

济。

FIX功能结构

基本功能(Basio Functions)

FIX 软件是一种自动化软件。自动化软件为操作人员和贯穿整个管理的应用软件提

供实时的数据,实时数据的处理是如何更加有效地利用资源、人力,最终提高自动化程度

的关键。FIX 最基本的两个功能就是数据采集和数据管理。

(1)

数据采集:FIX 软件采集数据时无需特定的硬件,它可以通过高性能、高速I/

O驱动程序直接与硬件通讯。

(2)

数据管理:一旦接受到数据,应用程序对数据进行处理与加工。

(3)

数据完整性:数据采集与数据管理为FIX与FIX MMI 执行的所有自动化任务提

供了基础,数据的绝对完整性是Intellution软件的核心,并且Intellution开发体系的

固有部分。

人机界面及监控与数据采集功能(MMI andSCADA Functions)

(1)

显示:FIX 强大的数据、文本、图像格式提供了最友善的人机界面。

(2) 监控:操作人员直接从计算机改变设定值和其它关键值的功能与监视数据显

示组配合。

(3) 报警:FIX 以多种途径(包括多媒体) 将得到的报警通知操作人员。

(4) 控制: FIX 软件包括连续控制、批处理控制、统计控制功能,利用算法调整

过程量,留有用户程序接口,方便诸如优化、模糊控制的嵌入。

报表功能(Reporting Funotion) 数据存档:系统中能够以用户指定的速率采样数据并将数据存储在数据文件中,任

何时候都能从数据文件中检索数据,创建历史数据的趋势显示。报表Intrllution支持

操作人员通过工业标准数据交换协议如DDE 和ODBC SQL 双向方门FIX 数据,操作人员能

3 够用如Microsoft 的Excel 电子表格建详细报表。

用户图形界面

在现场应用中FIX 和FIX MMI 最重要的功能是提供一个可视化的窗口过程处理,FIX

画面提供一个图形用户界面( GUI) ,在用户屏幕上提供图形化的过程信息,包括原始数

据、计算数据、报警、变量。

CAN 总线又称现场总线是20 世纪70 年代末起始、80 年代末兴起、90 年代初在国

际上发展形成的用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连

通讯网络新兴技术.目前成为国际标准的现场总线有CAN、ProfiBus、World-FIP 等12 种.

其中CAN 成为ISO 国际标准化组织的ISO11898 标准( 其他为IEC 国际标准) , 它是一

种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络, 最初由德国Bosch 公司于20 世纪

80 年代用于汽车内部测试和控制仪器之间的数据通信.自从CAN 总线诞生以来, 就以其

独特的设计思想、优良的性能和极高的可靠性越来越受到人们的青睐.与一般的通信总

线相比, CAN 总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性、灵活性.其应用范围目前已

不再局限在汽车行业, 而向自动化、机器人、数控机床、机械工业、智能大厦、小区安

防、环境监测、航空航天及传感器等领域发展.

CAN 与其它通信方案的比较

在实践中,有两种重要的总线分配方法:按时间表分配和按需要分配.在第一种方法

中, 不管每个节点是否申请总线, 都对每个节点按最大期间分配.由此,总线可被分配

给每个站并且是唯一的站,而不论其是立即进行总线存取或在一特定时间进行总线存取.

这将保证在总线存取时有明确的总线分配.在第二种方法中,总线按传送数据的基本要

求分配给一个站, 总线系统按站希望的传送分配(如:Ethernet CSMA/CD).因此,当多个

站同时请求总线存取时,总线将终止所有站的请求,这时将不会有任何一个站获得总线

分配.为了分配总线,多于一个总线存取是必要的.CAN 实现总线分配的方法,可保证当

不同的站申请总线存取时,明确地进行总线分配.这种位仲裁的方法可以解决当两个站

同时发送数据时产生的碰撞问题.不同Ethernet网络的消息仲裁,CAN 的非破坏性解决

总线存取冲突的方法, 确保在不传送有用消息时总线不被占用.甚至当总线在重负载情

况下,以消息内容为优先的总线存取也被证明是一种有效的系统.虽然总线的传输能力

不足,所有未解决的传输请求都按重要性顺序来处理.在CSMA/CD 这样的网络中,如

Ethernet,系统往往由于过载而崩溃,而这种情况在CAN 中不会发生.

CAN 的报文格式

在总线中传送的报文,CAN 协议支持两种报文格式,其唯一的不同是标识符(ID)长度

不同,标准格式为11 位,扩展格式为29 位.在标准格式中,报文的起始位称为帧起始

(SOF),然后是由11 位标识符和远程发送请求位(RTR)组成的仲裁场.RTR 位标明是数据

帧还是请求帧, 在请求帧中没有数据字节.控制场包括标识符扩展位(IDE),指出是标准

格式还是扩展格式.它还包括一个保留位(ro),为将来扩展使用.它的最后四个字节用

4 来指明数据场中数据的长度(DLC).数据场范围为08 个字节,其后有一个检测数据错

误的循环冗余检查(CRC).应答场(ACK)包括应答位和应答分隔符.发送站发送的这两位

均为隐性电平(逻辑1),这时正确接收报文的接收站发送主控电平(逻辑0)覆盖它.用这

种方法,发送站可以保证网络中至少有一个站能正确接收到报文.报文的尾部由帧结束

标出.在相邻的两条报文间有一很短的间隔位,如果这时没有站进行总线存取,总线将处

于空闲状态.

数据错误检测 不同于其它总线,CAN 协议不能使用应答信息.事实上, 它可以将发生的任何错误

用信号发出.CAN 协议可使用五种检查错误的方法,其中前三种为基于报文内容检查.

循环冗余检查(CRC)

在一帧报文中加入冗余检查位可保证报文正确.接收站通过CRC 可判断报文是否有

错.

帧检查

这种方法通过位场检查帧的格式和大小来确定报文的正确性,用于检查格式上的错

误.

应答错误

如前所述,被接收到的帧由接收站通过明确的应答来确认.如果发送站未收到应答,

那么表明接收站发现帧中有错误, 也就是说,ACK 场已损坏或网络中的报文无站接收.

CAN 协议也可通过位检查的方法探测错误.

总线检测

有时,CAN 中的一个节点可监测自己发出的信号.因此,发送报文的站可以观测总线

电平并探测发送位和接收位的差异.

6 进度安排

第1周查找相关资料完成毕业设计进度计划

第2周完成调研报告掌握国内相关的最新研究

第3周完成外文翻译了解国外在方面的最新研究情况

第4周了解CAN总线特点掌握蒸汽锅炉给水监测系统的生产过程

第5周掌握FIX工控组态软件的特点、功能、使用方法开发手段。

第6周了解智能组件的组态模块组态方法、步骤 第7周根据蒸汽锅炉给水监控系统生产过程设计给水系统生产流程监控界面

第8周完成给水系统下位机功能组态

第9周建立给水监控系统的实时数据库

第10周完成给水监控系统的实时曲线、历史曲线

第11周建立给水监控系统的安全管理报警管理

第12周整理材料5 第13周完成毕业设计说明书准备答辩

第14周毕业答辩

7 实验方案可行性分析

FIX工控组态软件是美国INTELLUTION公司开发图形化编程软件该软件通过建立友

好的系统流程及监控人机界面可以完成实时数据显示、修改、控制系统报警管理、

及实时和历史趋势显示功能。

CAN 具有十分优越的特点这些特性包括

目前为止唯一具有国际标准的现场总线支持多主方式报文可分成不同的优先级

报文不包含源地址或目标地址仅用标志符来指示功能信息、优先级信息非破坏总线

仲裁可实现点对点、一点对多点及全局广播无需专门的调度直接通信距离最远达

10Km 速率5kbps;最高通信速率可达1Mbps此时通信距离最远4 0 m 目前节点

数可达110个主要取决于总线驱动电路报文采用短帧结构传输时间短受干扰概

率低采用CRC校验和其他检错措施具有极好的检错效果通信介质可为双绞线、同

轴电缆或光纤抗干扰能力强可靠的错误处理和检错机制如错误严重的节点可自动

关闭输出功能、发送的信息遭到破坏后可自动重发网络具备较高的可靠性 C A N总

线具有较高的性价比- - - 结构简单、器件容易购置且价格便宜、开发技术容易掌握

极高的总线利用率。

编

写

毕

业

设

计

说

明

书

8 已具备的实验条件

随着锅炉在世界各地扮演着越来越重要的角色节能减排也成为各个国家强烈呼吁

的口号因此设计一套先进的锅炉给水检测系统是很有必要的。给水是锅炉生产运行的

主要环节之一因此做好给水工作能够大大减少消耗实现少能多效的目标。在实现系

统所用系统工具方面CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性强、抗干扰性好

和组网方式灵活的优点。FIX软件具有良好的图形界,易于开发应用软件,操作简单,具备

历史数据(HRC) 分析显示,实时监测监控,故障记录分析报警,SAC 速度快,功能强大的特

点。

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我国工业锅炉行业现状及行业发展形势

1 我国工业锅炉行业现状及行业发展初探 .............................................错误！未定义书签。

摘要 ..................................................................................................................................................3 关键词:.............................................................................................................................................3

第一、概述 .......................................................................................................................3 1.1 工业锅炉行业概况 .......................................................................................................3 1.2 工业锅炉的产品现状 ...................................................................................................3 第

二、.我国工业锅炉发展的问题及制约发展的因素 ...............................................4 2.1 目前我国工业锅炉存在的问题 ...................................................................................6

2.1.1燃煤锅炉的污染物排放偏高 ..................................................................................6 2.1.2 燃煤锅炉的热效率不高 ...................................................................................6 2.2 工业锅炉发展的主要问题 .........................................................错误！未定义书签。

2.2.1 大多数锅炉制造厂技术力量仍然薄弱 ...........................................................7 2.2.2 燃料的因素 .......................................................................................................7 2.2.3 市场机制的影响及科研开发投入的不足 .......................................................8 第

三、．努力提高工业锅炉行业整体水平 .......................................................................8 3.1 提高企业的技术开发能力加强技术的开发力度 .......................................................8 3.2 加大锅炉辅机和锅炉控制的开发投入 .......................................................................8 3.3 加强市场监管加强市场导向 .......................................................................................9 第

四、结束语 .................................................................................................................10 第

五、参考文献 .............................................................................错误！未定义书签。

摘要 本文通过我国工业锅炉行业现状的介绍，分析了目前制约工业锅炉发展的因素，并提出了促进行业发展的建议措施，如加大产品研发的力度，完善标准体系，提升技术标准的水平，加强市场监管和市场导向等。

关键词:工业锅炉 现状 发展

第一、概述

工业锅炉是重要的热能动力设备，广泛应用于工厂动力、建筑采暖、人民生活等各个方面，需求量很大。由于受国家宏观经济政策的影响，工业锅炉的新增需求量逐年减少，市场竞争日趋激烈，企业间相互压价销售，导致许多厂家经济效益逐年滑坡，行业整体效益不佳，特别是2008年的国际金融危机，使国内市场需求受到相当程度的冲击。工业锅炉目前是中国主要的热能动力设备，工业锅炉多于电站锅炉。目前，整个行业的产能已经超过8000万千瓦，不仅能满足国内电力工业建设的需要，而且还进入了国际市场。工业锅炉是重要的热能动力设备，近二十年来，我国工业锅炉的年产量基本上维持在7～10万蒸吨的水平。我国已成为世界上生产和使用工业锅炉最多的国家。由于我国能源结构的特殊性，我国的工业锅炉以燃煤为主，每年约燃用全国原煤产量的三分之一。因此，工业锅炉也是我国煤烟型大气污染的主要污染源之一。

提高我国工业锅炉的能源利用率，降低其污染物的排放，已成为迫切需要解决的重要问题。

1.1 工业锅炉行业概况

我国的工业锅炉制造业随着国民经济的蓬勃发展，取得了长足的进步，到目前为止，全国持有各级锅炉制造许可证的企业超过一千家，生产各种不同压力等级和容量的锅炉。

1.2 工业锅炉的产品现状

通过我国工业锅炉企业的共同努力，我国已形成了自己的工业锅炉的产品型谱。至上世纪九十年代，我国就已拥有8个大类、38个系列、85个品种、300多个规格的工业锅炉产品。据2010 年全国污染源普查数据，340 个地级以上城市现有工业锅炉6.5 万台（合计75.8万蒸吨），平均容量为11.7 蒸吨/台，10t 以下锅炉数量占70%，容量占20%，耗煤量占23%；
随着集中供热的发展，大吨位热水锅炉的比例增加，35 吨以上锅炉占总台数的7%，总容量的52%，燃煤量占总燃煤量的50%。

340 个城市工业锅炉台数、容量和燃煤量分布如下

图3

参考文献1我国工业锅炉分布状况分析 我国是一个煤炭生产大国，长期以来我国实行以煤为主的能源政策。受到我国特殊的燃料结构的影响，我国的工业锅炉的燃料以煤为主，工业锅炉每年消耗全国原煤产量的约三分之一。最近十几年来，由于受到国家环保政策的影响及我国大型的油气田的开发，我国的能源结构发生了一些变化。但是，我国总的能源特征是“富煤、少油、有气”。而且，煤炭因其储量大和价格相对稳定，在本世纪前50年内，煤炭在我国一次能源构成中仍将占主导地位，因此，燃煤锅炉仍将是工业锅炉的主导产品。

第二、.我国工业锅炉发展的问题及制约发展的因素

在过去的五十多年，我国工业锅炉的技术水平的发展取得了长足的进步。特别是最近发展起来的燃油燃气锅炉，由于从一开始，锅炉的燃烧设备就基本上是从国外进口的，在锅炉控制方面也借鉴了国外的先进技术，锅炉达到了全自动控制。因此，燃油燃气锅炉与国外同类产品相比，差距不是很大。然而，燃煤锅炉方面，我们与国外还存在较大的差距。

中国锅炉制造业是在新中国成立后建立并发展起来的，改革开放以来，随着国民经济的蓬勃发展，我国锅炉制造业取得了长足的进步。根据前瞻产业研究院发布的《2014-2018中国锅炉制造行业市场前瞻与节能技术分析报告》显示：2013年，全国持有各级锅炉制造许可证的企业1616家，工业总产值达329378.70万元。

图表1:2009-2013年我国锅炉制造业产成品趋势图

图1 前瞻产业研究院整理

中国锅炉制造企业实行许可证制度。自锅炉制造企业实行许可证以来，锅炉制造业得到了规范并壮大，生产能力不断提高，但行业发展极不平衡，生产集中度不高，大而全、小而全的现象普遍存在。近十多年来，全国工业锅炉年产量较为稳定。中国工业锅炉行业已形成比较完整的产品体系，但近十年来，随着国民经济的蓬勃发展和人民生活的不断改善，同时受国家能源结构变化和日益严格的环境保护政策的制约，工业锅炉锄品发展出现了新的变化。

随着国家新型工业化、城镇化和消费结构的升级，我国能源需求量延续涨势，工业锅炉的装备水平、运营管理能力和自动化程度要求提升，各省市的未来发展开始要以技术节能、提效减排为核心，产量要维持市场供求平衡，增长要以绿色环保为重心。行业内企业要注重改进产品的生产管理和操作方法，更注重技术经济效益，获得更大的社会价值。参考文献2中国锅炉行业市场现状 2.1 目前我国工业锅炉存在的问题 2.1.1 燃煤锅炉的污染物排放偏高

我国燃煤工业锅炉状况令人堪忧，2010年工业锅炉燃煤排放二氧化硫约1000万吨、氮氧化合物约200万吨、粉尘约100万吨，废渣约9000万吨，是我国仅次于燃煤发电的第二大煤烟型污染源。

参考文献3燃煤工业锅炉成我国第二大煤烟型污染源 由于我国燃料结构的特点，使得燃煤工业锅炉成为我国大气煤烟形污染的主要污染源之一。工业锅炉的每年的烟尘排放量约600~800万吨，占全国烟尘总排放量的33%；
SO2的排放量约为500~600吨，占全国总排放量的21%；
CO2的排放量约为6亿吨，以及大量的NOX。

目前工业锅炉的原始排放浓度偏高，国外先进国家的烟尘初始排放浓度一般＜1000mg/m3，而国内中小型工业锅炉的初始排放浓度一般＞1000 mg/m3。2.1.2燃煤锅炉的热效率不高

我国在用工业锅炉中将近85%是燃煤锅炉，我国燃煤工业锅炉以层燃燃烧为主，并且以链条炉排锅炉为主，锅炉的设计效率一般在72%~80%之间，但实际运行时普遍存在运行负荷较锅炉额定负荷低，炉渣含碳量高，过量空气系数大，排烟温度高，因此，热效率一般要比设计效率低。国外先进国家的层燃燃煤锅炉的热效率可达到80%~85%，有些锅炉已投入运行

二、三十年，仍可保持很高的热效率，如美国NIOSH锅炉房的一台容量为55000lb/h的蒸汽锅炉，1980年投入运行至今已有23年，它的热效率仍达到83%。

2.2 工业锅炉发展的主要问题

（1）制造企业众多且生产能力低，难以形成规模化生产

近三年国家统计数据显示，我国锅炉制造企业数量基本在1500家左右，而近三年年产锅炉台数也就是13万台左右，平均每个锅炉企业年生产锅炉不到100台。许多规模小的锅炉企业一年只生产几十台，全员劳动生产率达到或超过50万元人民币的厂家为数不多。由于厂家规模小，生产能力低，无法形成规模化生产，产品质量、劳动生产率难以提高。一些老厂因企业体制和生产能力等问题，其产品数量及规格难以满足市场需求。

（2）技术基础工作比较薄弱

一是相关标准制修订工作满足不了产品发展的需要。目前采用的锅炉强度计算标准是2002年版，工业锅炉热力、水动力、烟风阻力设计计算方法至今还没有形成正式标准，许多锅炉企业对工业锅炉不进行热力计算，而是凭经验或参照同类产品进行结构设计和受热面布置，缺乏系统的技术理论支持。二是缺少科研的支持。与电站锅炉相比，长期以来工业锅炉得不到重视，一度被边缘化。与此相对应的是研究基础非常薄弱，手段落后，力量分散，缺少燃烧、传热等共性、关键技术及基础理论的研究和突破，至今仍停留在上世纪80年代中期水平。我国虽有上千家工业锅炉生产企业，但普遍规模小、技术力量薄弱，多数缺乏研发创新能力，技术集成与创新严重不足，绝大多数企业的产品是引进别人技术，做一些完善工作，能够独立进行产品开发设计、具有自主研发能力的企业只有几十家，不到取证企业总数的10%。

参考文献4工业锅炉行业发展现状及“十二五”规划分析

2.2.1 大多数锅炉制造厂技术力量仍然薄弱

目前，工业锅炉制造企业的技术力量参差不齐，具有自行设计和开发能力的仅百家左右，其余大多数企业的技术开发能力薄弱，特别是C、D两级的众多企业，这部分企业的技术力量更为薄弱，甚至，他们对标准的熟悉和理解的程度、对标准的应用范围的认识也较弱。

工业锅炉企业总的分布是生产分散，生产量小，缺少能在工业锅炉行业中起领头的龙头企业或骨干企业。

2.2.2 燃料的因素

我国的燃料结构和燃料政策决定了在未来相当长的一段时期内，燃煤链条炉排工业锅炉仍将是我国工业锅炉的主导产品，即使中小型的生产和生活用燃煤锅炉也会在最近相当长的一段时间内在部分地区保留并生产。

长期以来，我国的工业锅炉以燃用未经洗选加工的原煤为主，燃料的颗粒度没有保证。

2.2.3 市场机制的影响及科研开发投入的不足

由于受到市场的影响，部分的锅炉用户过分注重锅炉的价格。过分的压价使得锅炉制造厂的利润空间被压缩得很小，造成制造厂的科研开发的投入难以为继的局面。而另一些锅炉制造厂（主要是一些小企业）为了获得定单，甚至将原来的机械燃烧改为手工燃烧，并尽量减少锅炉的运行监控能力，降低锅炉的自控要求，使得锅炉的运行性能大打折扣。当然，更谈不上对锅炉自控系统的开发了。这不能不认为是一种退步。

第三、努力提高工业锅炉行业整体水平

工业锅炉产品的发展不但受到国民经济的发展速度和投资规模的影响，还越来越受到能源政策和环保要求的制约。提供高效、优质、低排放污染的工业锅炉是工业锅炉行业责无旁贷的责任。

3.1 提高企业的技术开发能力加强技术的开发力度

为了适应我国工业锅炉以燃煤为主的特定条件， 我国的工业锅炉企业应加大技术开发的力度，开发出低污染、高能效、安全可靠的燃煤锅炉。

3.2 加大锅炉辅机和锅炉控制的开发投入

加大对链条炉排等层燃燃烧设备、配套辅机以及锅炉控制研发的投入，或通过技术的引进，来提升燃烧设备、配套辅机及锅炉控制技术的水平。通过消化吸收、开发创新，来提高锅炉的整体技术水平，形成具有中国特色的工业锅炉先进的产品系列。

图2 传统锅炉中，排烟温度一般在160～250℃，烟气中的水蒸汽仍处于过热状态，不可能凝结成液态的水而放出汽化潜热。众所周知，锅炉热效率是以燃料低位发热值计算所得，未考虑燃料高位发热值中汽化潜热的热损失。因此传统锅炉热效率一般只能达到87%～91%。如图2所示，冷凝式余热回收锅炉，它把排烟温度降低到50～70℃，充分回收了烟气中的显热和水蒸汽。

参考文献5工业锅炉 3.3 加强市场监管加强市场导向

由于工业锅炉的特殊性，我们加强对锅炉整体机组的产品的认证是非常有必要的。锅炉整体机组产品的认证应包括锅炉安全性、燃烧性能、运行性能、锅炉排放等综合性能的认证。

在我国的市场经济体制逐步完善国民经济进行战略性结构调整的过程中，由于市场规则体系还不完善，法律法规体系还不健全，工业锅炉行业应加强其行业的引导功能，协助政府的监管部门开展和加强对锅炉机组整体的产品认证以及产品监管，同时，在国家能源和环保政策的指导下，做好对市场的导向，制定出切实可行的措施，提倡先进，淘汰落后，使我国的工业锅炉的整体水平尽快赶上国际先进水平。

第

四、结束语

我国的锅炉产业，它既不是“朝阳产业”，也不是 “夕阳产业”，而是与人类共存的永恒产业，且在我国还是一个不断发展的产业。但目前我国工业锅炉行业和企业也面临着各种挑战和机遇。工业锅炉制造企业做为市场竞争的主体，应该对自身所处的外部环境和自己拥有的内部条件有清醒的认识，明确自己的市场定位，并从战略的高度加以管理，做到有所为和有所不为。必须坚持市场导向战略，紧紧依靠科技进步，依靠科技创新，在国家能源和环保政策的引导下，调整企业结构和产品结构，抓住机遇，制造出适销对路并具有自己特色的高端产品以促进企业的发展并保持强劲的可持续发展的企业后劲，这样才能在激烈的市场竞争中占有一席之地。在我国加入WTO以后，我国的制造业同时面临着机遇和挑战。一方面国外先进的机电产品对中国的巨大的市场虎视眈眈，另一方面，中国的劳动力市场的潜力，使得世界的制造产业有向中国等第三世界转移的倾向。我国的工业锅炉行业已经打下了很好的基础，工业锅炉作为传统的制造产业应抓住机遇，迎接挑战，力争在世界制造业中占有一席之地。

调研报告

1 课题的来源及意义

蒸汽锅炉作为将一次能源转换为二次能源的重要设备之一，其工作效率的高低直接影响能源利用率的好坏，在蒸汽锅炉工作过程中，给水是否达到标准，会直接影响锅炉乃至后续设备的寿命，同时给水系统也影响着锅炉生产的安全，为减轻劳动人员的强度，同时也为了更好了解生产的各项参数情况，设计一套给水自动监控系统变得尤为重要。

本课题是针对辽宁省恒泰热力公司的3台40T/h 蒸汽锅炉控制自动化的具体实施，要求完成蒸汽锅炉给水控制系统中的过程数据采集、监控及管理，上位机功能实现依靠美国FIX工控组态软件来完成。下位机功能依靠挂接在CAN总线上的智能组件来完成。

2 国内外发展情况

中国的锅炉产业，它既不是“朝阳产业”，也不是“夕阳产业”，而是与人类共存的永恒产业，且在中国还是一个不断发展的产业。20世纪80年代以后，中国的经济发生了突飞猛进的变化，锅炉行业更加突出，全国锅炉制造企业增加近二分之一，并形成了独立开发研制一代又一代新产品的能力，产品的技术性能已接近发达国家水平。锅炉是经济发展时代不可缺少的商品，未来将如何发展，是非常值得研究的。

工业锅炉目前是中国主要的热能动力设备，工业锅炉多于电站锅炉，近年来，中国电站锅炉行业取得了快速的发展。锅炉产量大幅增长，行业产能快速提升。目前，整个行业的产能已经超过8000万千瓦，不仅能满足国内电力工业建设的需要，而且还进入了国际市场。

近年来，国际锅炉产业保持高速增长态势，。同时随着高性能产品的普及和产品质量的提高，在2006~2010年每年将有约500万蒸吨的工业锅炉需要更新，2010年后，每年将有约700万蒸吨的工业锅炉需要更新，再加上新增装机，从需求上讲，到2010年，每年工业锅炉需求量约为1O～12万蒸吨。

未来几年，国际锅炉行业将出现转型，特别是改善大气环境、提高能源利用率越来越为各行各业和各级政府部门关注，减排、烟气脱硫、煤气化等技术得到广泛应用，淘汰燃煤锅炉成为大势所趋，各种燃气、电热等环保锅炉正赢得国际市场和政府监管部门的青睐。此外，水资源的节约利用已引起国际社会的高度重视，锅炉给水监控系统的开发使用在未来lO年内将具有广阔的市场发展前景。

3 研究目标

减轻劳动人员的强度，同时也为了更好了解生产的各项参数情况

4 研究内容

针对辽宁省恒泰热力公司的3台40T/h 蒸汽锅炉控制自动化的具体实施，完成蒸汽锅炉给水控制系统中的过程数据采集、监控及管理。

5 研究方法与研究手段

上位机功能实现依靠美国FIX工控组态软件来完成。下位机功能依靠挂接在CAN总线上的智能组件来完成。

FIX主要特点：FIX是INTELLU TION工业自动化软件FIX 家族的最新产品。本软件具有良好的图形界,易于开发应用软件,操作简单,具备历史数据(HRC) 分析显示,实时监测监控,故障记录分析报警,SAC 速度快,功能强大,其主要特点如下:

(1)内置分布式客户机/ 服务器体系结构,可作HT Service ,建立Windows NT 管理信息网络。

(2)具有丰富的驱动能力,可同时运行8 种完全不同的基于DLL 的高性能I/ O 驱动,开发的高性能、高速DLL 的I/ O 驱动程序500 余种,同现场I/O 设备直接通讯。

(3)完全开放的体系结构,适用于各种规模的MMI (Mahmachine Int reface) 和SCADA 解决方案(Supervisory Cont rol and Data Acquisition) ,系统升级和扩展方便、经济。

FIX功能结构

基本功能(Basio Functions)

FIX 软件是一种自动化软件。自动化软件为操作人员和贯穿整个管理的应用软件提供实时的数据,实时数据的处理是如何更加有效地利用资源、人力,最终提高自动化程度的关键。FIX 最基本的两个功能就是数据采集和数据管理。

(1)数据采集:FIX 软件采集数据时无需特定的硬件,它可以通过高性能、高速I/ O驱动程序直接与硬件通讯。

(2)数据管理:一旦接受到数据,应用程序对数据进行处理与加工。

(3)数据完整性:数据采集与数据管理为FIX与FIX MMI 执行的所有自动化任务提供了基础,数据的绝对完整性是Intellution 软件的核心,并且Intellution 开发体系的固有部分。

人机界面及监控与数据采集功能(MMI andSCADA Functions)

(1)显示:FIX 强大的数据、文本、图像格式提供了最友善的人机界面。

(2)监控:操作人员直接从计算机改变设定值和其它关键值的功能与监视数据显示组配合。

(3)报警:FIX 以多种途径(包括多媒体) 将得到的报警通知操作人员。

(4)控制: FIX 软件包括连续控制、批处理控制、统计控制功能,利用算法调整过程量,留有用户程序接口,方便诸如优化、模糊控制的嵌入。

报表功能(Reporting Funotion)

数据存档:系统中能够以用户指定的速率采样数据并将数据存储在数据文件中,任何时候都能从数据文件中检索数据,创建历史数据的趋势显示。报表Int rllution 支持操作人员通过工业标准数据交换协议如DDE 和ODBC SQL 双向方门FIX 数据,操作人员能

够用如Microsoft 的Excel 电子表格建详细报表。

用户图形界面

在现场应用中FIX 和FIX MMI 最重要的功能是提供一个可视化的窗口过程处理,FIX 画面提供一个图形用户界面( GUI) ,在用户屏幕上提供图形化的过程信息,包括原始数据、计算数据、报警、变量。

CAN 总线又称现场总线是20 世纪70 年代末起始、80 年代末兴起、90 年代初在国际上发展形成的用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络新兴技术.目前成为国际标准的现场总线有CAN、ProfiBus、World-FIP 等12 种.其中CAN 成为ISO 国际标准化组织的ISO11898 标准( 其他为IEC 国际标准) , 它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络, 最初由德国Bosch 公司于20 世纪80 年代用于汽车内部测试和控制仪器之间的数据通信.自从CAN 总线诞生以来, 就以其独特的设计思想、优良的性能和极高的可靠性越来越受到人们的青睐.与一般的通信总线相比, CAN 总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性、灵活性.其应用范围目前已不再局限在汽车行业, 而向自动化、机器人、数控机床、机械工业、智能大厦、小区安防、环境监测、航空航天及传感器等领域发展.

CAN 与其它通信方案的比较

在实践中,有两种重要的总线分配方法:按时间表分配和按需要分配.在第一种方法中, 不管每个节点是否申请总线, 都对每个节点按最大期间分配.由此,总线可被分配给每个站并且是唯一的站,而不论其是立即进行总线存取或在一特定时间进行总线存取.这将保证在总线存取时有明确的总线分配.在第二种方法中,总线按传送数据的基本要求分配给一个站, 总线系统按站希望的传送分配(如:Ethernet CSMA/CD).因此,当多个站同时请求总线存取时,总线将终止所有站的请求,这时将不会有任何一个站获得总线分配.为了分配总线,多于一个总线存取是必要的.CAN 实现总线分配的方法,可保证当不同的站申请总线存取时,明确地进行总线分配.这种位仲裁的方法可以解决当两个站同时发送数据时产生的碰撞问题.不同Ethernet网络的消息仲裁,CAN 的非破坏性解决总线存取冲突的方法, 确保在不传送有用消息时总线不被占用.甚至当总线在重负载情况下,以消息内容为优先的总线存取也被证明是一种有效的系统.虽然总线的传输能力不足,所有未解决的传输请求都按重要性顺序来处理.在CSMA/CD 这样的网络中,如Ethernet,系统往往由于过载而崩溃,而这种情况在CAN 中不会发生.

CAN 的报文格式

在总线中传送的报文,CAN 协议支持两种报文格式,其唯一的不同是标识符(ID)长度不同,标准格式为11 位,扩展格式为29 位.在标准格式中,报文的起始位称为帧起始(SOF),然后是由11 位标识符和远程发送请求位(RTR)组成的仲裁场.RTR 位标明是数据帧还是请求帧, 在请求帧中没有数据字节.控制场包括标识符扩展位(IDE),指出是标准格式还是扩展格式.它还包括一个保留位(ro),为将来扩展使用.它的最后四个字节用

来指明数据场中数据的长度(DLC).数据场范围为0～8 个字节,其后有一个检测数据错误的循环冗余检查(CRC).应答场(ACK)包括应答位和应答分隔符.发送站发送的这两位均为隐性电平(逻辑1),这时正确接收报文的接收站发送主控电平(逻辑0)覆盖它.用这种方法,发送站可以保证网络中至少有一个站能正确接收到报文.报文的尾部由帧结束标出.在相邻的两条报文间有一很短的间隔位,如果这时没有站进行总线存取,总线将处于空闲状态.

数据错误检测

不同于其它总线,CAN 协议不能使用应答信息.事实上, 它可以将发生的任何错误用信号发出.CAN 协议可使用五种检查错误的方法,其中前三种为基于报文内容检查.

循环冗余检查(CRC)

在一帧报文中加入冗余检查位可保证报文正确.接收站通过CRC 可判断报文是否有错.

帧检查

这种方法通过位场检查帧的格式和大小来确定报文的正确性,用于检查格式上的错误.

应答错误

如前所述,被接收到的帧由接收站通过明确的应答来确认.如果发送站未收到应答,那么表明接收站发现帧中有错误, 也就是说,ACK 场已损坏或网络中的报文无站接收.CAN 协议也可通过位检查的方法探测错误.

总线检测

有时,CAN 中的一个节点可监测自己发出的信号.因此,发送报文的站可以观测总线电平并探测发送位和接收位的差异.

6 进度安排

第1周查找相关资料完成毕业设计进度计划

第2周完成调研报告掌握国内相关的最新研究

第3周完成外文翻译了解国外在方面的最新研究情况

第4周了解CAN总线特点掌握蒸汽锅炉给水监测系统的生产过程

第5周掌握FIX工控组态软件的特点、功能、使用方法，开发手段。

第6周了解智能组件的组态模块，组态方法、步骤

第7周根据蒸汽锅炉给水监控系统生产过程，设计给水系统生产流程监控界面 第8周完成给水系统下位机功能组态

第9周建立给水监控系统的实时数据库

第10周完成给水监控系统的实时曲线、历史曲线

第11周建立给水监控系统的安全管理，报警管理

第12周整理材料，编写毕业设计说明书

第13周完成毕业设计说明书，准备答辩

第14周毕业答辩

7 实验方案可行性分析

FIX工控组态软件是美国INTELLUTION公司开发图形化编程软件，该软件通过建立友好的系统流程及监控人机界面，可以完成实时数据显示、修改、控制，系统报警管理、及实时和历史趋势显示功能。

CAN 具有十分优越的特点，这些特性包括：

目前为止唯一具有国际标准的现场总线；
支持多主方式；
报文可分成不同的优先级，报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、优先级信息；
非破坏总线仲裁；
可实现点对点、一点对多点及全局广播，无需专门的调度；
直接通信距离最远达10Km （速率5kbps）;最高通信速率可达1Mbps（此时通信距离最远4 0 m ）；
目前节点数可达110个（主要取决于总线驱动电路）；
报文采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低；
采用CRC校验和其他检错措施，具有极好的检错效果；
通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，抗干扰能力强；
可靠的错误处理和检错机制，如错误严重的节点可自动关闭输出功能、发送的信息遭到破坏后可自动重发，网络具备较高的可靠性；

C A N总线具有较高的性价比- - - 结构简单、器件容易购置且价格便宜、开发技术容易掌握；
极高的总线利用率。

8 已具备的实验条件

随着锅炉在世界各地扮演着越来越重要的角色，节能减排也成为各个国家强烈呼吁的口号，因此设计一套先进的锅炉给水检测系统是很有必要的。给水是锅炉生产运行的主要环节之一，因此做好给水工作能够大大减少消耗，实现少能多效的目标。在实现系统所用系统工具方面，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性强、抗干扰性好和组网方式灵活的优点。FIX软件具有良好的图形界,易于开发应用软件,操作简单,具备历史数据(HRC) 分析显示,实时监测监控,故障记录分析报警,SAC 速度快,功能强大的特点。

主要参考文献

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锅炉调查报告

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