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基于PLC的锅炉温度控制系统毕业设计

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基于PLC的锅炉温度控制系统

作者姓名xxx

专业自动化

指导教师姓名xxx

专业技术职务讲师

目录

摘要 (1)

第一章绪论 (3)

1.1课题背景及研究目的和意义 (3)

1.2国内外研究现状 (3)

1.3项目研究内容 (4)

第二章 PLC和组态软件基础 (5)

2.1可编程控制器基础 (5)

2.1.1可编程控制器的产生和应用 (5)

2.1.2可编程控制器的组成和工作原理 ··············错误!未定义书签。

2.1.3可编程控制器的分类及特点 (7)

2.2组态软件的基础 (8)

2.2.1组态的定义 (8)

2.2.2组态王软件的特点 (8)

2.2.3组态王软件仿真的基本方法 (8)

第三章 PLC控制系统的硬件设计 (9)

3.1 PLC控制系统设计的基本原则和步骤 (9)

3.1.1 PLC控制系统设计的基本原则 (9)

3.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤 (9)

3.1.3 PLC程序设计的一般步骤 (10)

3.2 PLC的选型和硬件配置 (11)

3.2.1 PLC型号的选择 (11)

3.2.2 S7-200CPU的选择 (12)

3.2.3 EM235模拟量输入/输出模块 (12)

3.2.4 热电式传感器 (12)

3.2.5 可控硅加热装置简介 (12)

3.3 系统整体设计方案和电气连接图 (13)

3.4 PLC控制器的设计 (14)

3.4.1 控制系统数学模型的建立 (14)

3.4.2 PID控制及参数整定 (14)

第四章 PLC控制系统的软件设计 (16)

4.1 PLC程序设计的方法 (16)

4.2 编程软件STEP7--Micro/WIN 概述 (17)

4.2.1 STEP7--Micro/WIN 简单介绍 (17)

4.2.2 计算机与PLC的通信 (18)

4.3 程序设计 (18)

4.3.1程序设计思路 (18)

4.3.2 PID指令向导 (19)

4.3.3 控制程序及分析 (25)

第五章组态画面的设计 (29)

5.1组态变量的建立及设备连接 (29)

5.1.1新建项目 (29)

5.2创建组态画面 (33)

5.2.1新建主画面 (33)

5.2.2新建PID参数设定窗口 (34)

5.2.3新建数据报表 (34)

5.2.4新建实时曲线 (35)

5.2.5新建历史曲线 (35)

5.2.6新建报警窗口 (36)

第六章系统测试 (37)

6.1启动组态王 (37)

6.2实时曲线观察 (38)

6.3分析历史趋势曲线 (38)

6.4查看数据报表 (40)

6.5系统稳定性测试 (42)

结束语 (43)

参考文献 (44)

致谢 (45)

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摘要

从上世纪80年代至90年代中期,PLC得到了快速的发展,在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC 逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位,在可预见的将来,是无法取代的。

本文介绍了以锅炉为被控对象,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。

电热锅炉的应用领域相当广泛,在相当多的领域里,电热锅炉的性能优劣决定了产品的质量好坏。目前电热锅炉的控制系统大都采用以微处理器为核心的计算机控制技术,既提高设备的自动化程度又提高设备的控制精度。

本文分别就电热锅炉的控制系统工作原理,温度变送器的选型、PLC配置、组态软件程序设计等几方面进行阐述。通过改造电热锅炉的控制系统具有响应快、稳定性好、可靠性高,控制精度好等特点,对工业控制有现实意义。

关键词:电热锅炉的控制系统温度控制串级控制PLC PID

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ABSTRACT

From the last century to 90 in the mid 80's, PLC has been rapid development in this period, PLC capability in dealing with analog and digital computing power, man-machine interface capabilities and network capabilities are greatly improved, PLC gradually entering the field of process control, replaced in some applications in the field of process control dominant DCS.PLC has the versatility, ease of use, wide adaptation, high reliability and strong anti-interference, simple to program and so on.PLC control, especially in the industrial automation sequence control the position, in the foreseeable future, is no substitute.

This paper introduces the boiler as the charged object to the boiler water temperature of the main accused of the export parameters to furnace temperature as deputy accused of parameters to control the heating resistance wire voltage parameters to PLC, controller, constitutes a series of boiler temperaturelevel control system; using PID algorithm, the use of PLC ladder programming language, programming, boiler temperature control.

Electric boilers a wide range of applications, in a considerable number of field, the electric boiler performance advantages and disadvantages of the decision The quality of the product.Electric boiler control systems currently used mostly for computer control microprocessor core technology, both to improve the automation equipment have improved the control precision equipment.

This paper on the heating boiler control system works, selection of temperature transmitter, PLC configurations, the configuration software design aspects were described.Through the transformation of electric boiler control system has fast response, good stability, high reliability, control accuracy and good features, practical significance for industrial control.

Key words:heating boiler control system temperature control cascade control PLC PID

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第一章 绪论

1.1课题背景及研究目的和意义

电热锅炉的应用领域相当广泛,电热锅炉的性能优劣决定了产品的质量好

坏。目前电热锅炉的控制系统大都采用以微处理器为核心的计算机控制技术,既

提高设备的自动化程度又提高设备的控制精度。

PLC 的快速发展发生在上世纪80年代至90年代中期。在这时期,PLC 在处

理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到了很大的提高和发

展。PLC 逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治

地位的DCS 系统。PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰

能力强、编程简单等特点。[4]

电热锅炉是机电一体化的产品,可将电能直接转化成热能,具有效率高,体

积小,无污染,运行安全可靠,供热稳定,自动化程度高的优点,是理想的节能

环保的供暖设备。加上目前人们的环保意识的提高,电热锅炉越来越受人们的重

视,在工业生产和民用生活用水中应用越来越普及。电热锅炉目前主要用于供暖

和提供生活用水。主要是控制水的温度,保证恒温供水。

PID 控制是迄今为止最通用的控制方法之一。因为其可靠性高、算法简单、

鲁棒性好,所以被广泛应用于过程控制中,尤其适用于可建立精确数学模型的确

定性系统。PID 控制的效果完全取决于其四个参数,即采样周期t s 、比例系数 K p 、

积分系数K i 、微分系数K d 。因而,PID 参数的整定与优化一直是自动控制领域研

究的重要课题。PID 在工业过程控制中的应用已有近百年的历史,在此期间虽然

有许多控制算法问世,但由于PID 算法以它自身的特点,再加上人们在长期使用

中积累了丰富经验,使之在工业控制中得到广泛应用。在PID 算法中,针对P 、

I 、D 三个参数的整定和优化的问题成为关键问题。[5]

1.2 国内外研究现状

自70年代以来,由于工业过程控制的需要,特别是微电子技术和计算机技

术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下,国内外温度控制系统

的发展迅速,并在智能化,自适应、参数整定等方面取得成果,在这方面,以日

本、美国、德国、瑞典等国技术领先,都生产出了一批商品化的、性能优异的温

度控制器及仪器仪表,并在各行各业广泛应用。它们主要有以下特点:

1)适应于大惯性、大滞后等复杂的温度控制体统的控制。

2)能适应于受控系统数学模型难以建立的温度控制系统的控制。

3)能适用于受控系统过程复杂、参数时变的温度控制系统的控制。

4)这些温度控制系统普遍采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工

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智能等理论及计算机技术,运用先进的算法,适应范围广泛。

5)温度控制器普遍具有参数整定功能。借助于计算机软件技术,温度控制器具有对控制参数及特性进行自整定的功能。有的还具有自学习功能。

6)温度控制系统既有控制精度高、抗干扰能力强、鲁棒性好的特点。目前,国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方向发展。

随温度控制系统在国内各行各业的应用虽然应用很广泛,但从国内生产的温度控制器来讲,总体发展水平仍然不高,同日本、美国、德国等先进国家相比仍然有着较大的差距。目前,我国在这方面总体水平处于20世纪80年代中后期的水平,成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主,它只能适用于一般的温度系统的控制,难以控制滞后、复杂、时变温度系统控制。能适应于较高的控制场合的智能化、自适应控制仪表,国内还不十分成熟。

随着科学技术的不断发展,人们对温度控制系统的要求越来越高,因此,高精度、智能化、人性化的温度控制系统是国内外必然发展的趋势。

1.3 项目研究内容

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。

可编程逻辑控制器(PLC)是集计算机技术、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动控制装置。其性能优越,已被广泛的应用于工业控制的各个领域,并已经成为工业自动化的三大支柱(PLC、工业机器人、CAD/CAM)之一。

PLC技术在温度监控系统上的应用从整体上分析和研究了控制系统的硬件配置、电路图的设计、程序设计,控制对象数学模型的建立、控制算法的选择和参数的整定、人机界面的设计等。论文通过对德国西门子公司的S7-200系列PLC 控制器,温度传感器将检测到的实际炉温转化为电压信号,经过模拟量输入模块转换成数字信号送到PLC中进行PID调节,PID控制器输出转化为0-10mA的电流信号输入控制可控硅电压调整器或触发板改变可控硅管导通角的大小来调节输出功率。对于监控画面,利用亚控公司的组态软件“组态王“

串级系统是由调节器串联起来工作,其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。整个系统包括两个控制回路,主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成;主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。一次扰动:作用在主被控过程上的,而不包括在副回路范围内的扰动。二次扰动:作用在副被控过程上的,即包括在副回路范围内的扰动。在串级控制系统中,由于引入了一个副回路,不仅能及早克服进入副回路的扰动,

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而且又能改善过程特性。副调节器具有“粗调”的作用,主调节器具有“细调”的作用,从而使其控制品质得到进一步提高。[7]

第二章 PLC和组态软件基础

可编程控制器是是一种工业控制计算机,简称PLC(Programmable logic Controller),它使用可编程序的记忆以存储指令,用来执行逻辑、顺序、计时、计数、和演算等功能,并通过数字或模拟的输入输出,以控制各种机械或生产过程。

2.1可编程控制器基础

2.1.1可编程控制器的产生和应用

1969年美国数字设备公司成功研制世界第一台可编程序控制器PDP-14,并在GM公司的汽车自动装配线上首次使用并获得成功。1971年日本从美国引进这项技术,很快研制出第一台可编程序控制器DSC-18。1973年西欧国家也研制出他们的第一台可编程控制器。我国从1974年开始研制,1977年开始工业推广应用。进入20世纪70年代,随着电子技术的发展,尤其是PLC采用通讯微处理器之后,这种控制器功能得到更进一步增强。进入20世纪80年代,随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的迅猛发展,以16位和少数32位微处理器构成的微机化PLC,使PLC的功能增强,工作速度快,体积减小,可靠性提高,成本下降,编程和故障检测更为灵活,方便。目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。

2.1.2可编程控制器的组成和工作原理

可编程控制器的组成:

PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。

1.CPU

CPU是PLC的核心,它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据,用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的寄存器中,同时,诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成,CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据,是PLC不可缺少的组成单元。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数,它们决定着PLC的工作速度,IO数量及软件容量等,因此限制着控制规模。

2.I/O模块

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PLC与电气回路的接口,是通过输入输出部分(I/O)完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路,其输入暂存器反映输入信号状态,输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统,输出模块相反。I/O分为开关量输入(DI),开关量输出(DO),模拟量输入(AI),模拟量输出(AO)等模块。

常用的I/O分类如下:

开关量:按电压水平分,有220VAC、110VAC、24VDC,按隔离方式分,有继电器隔离和晶体管隔离。

模拟量:按信号类型分,有电流型(4-20mA,0-20mA)、电压型(0-10V,0-5V,-10-10V)等,按精度分,有12bit,14bit,16bit等。

除了上述通用IO外,还有特殊IO模块,如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按I/O点数确定模块规格及数量,I/O模块可多可少,但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力,即受最大的底板或机架槽数限制。

3.编程器

编程器的作用是用来供用户进行程序的输入、编辑、调试和监视的。编程器一般分为简易型和智能型两类。简易型只能联机编程,且往往需要将梯形图转化为机器语言助记符后才能送入。而智能型编程器(又称图形编程器),不但可以连机编程,而且还可以脱机编程。操作方便且功能强大。

4.电源

PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时,有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有:交流电源(220VAC或110VAC),直流电源(常用的为24VDC)。[6]

可编程控制器的工作原理:

PLC的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式。每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。 CPU 从第一条指令开始,按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束,然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。 PLC 就是这样周而复始地重复上述循环扫描的。

PLC工作的全过程可用图 2-1 所示的运行框图来表示。

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图 2-1 可编程控制器运行框图

2.1.3可编程控制器的分类及特点

(一)小型PLC

小型PLC 的I/O 点数一般在128 点以下,其特点是体积小、结构紧凑,整个硬件融为一体,除了开关量I/O以外,还可以连接模拟量I/O 以及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术、运算数据处理和传送通讯联网以及各种应用指令。

(二)中型PLC

中型PLC 采用模块化结构,其I/O 点数一般在256~1024 点之间,I/O 的处理方式除了采用一般PLC 通用的扫描处理方式外,还能采用直接处理方式即

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在扫描用户程序的过程中直接读输入刷新输出,它能联接各种特殊功能模块,通讯联网功能更强,指令系统更丰富,内存容量更大,扫描速度更快。

(三)大型PLC

一般I/O 点数在1024 点以上的称为大型PLC,大型PLC 的软硬件功能极强,具有极强的自诊断功能、通讯联网功能强,有各种通讯联网的模块可以构成三级通讯网实现工厂生产管理自动化,大型PLC 还可以采用冗余或三CPU 构成表决式系统使机器的可靠性更高

2.2组态软件的基础

2.2.1组态的定义

组态就是用应用软件中提供的工具、方法,完成工程中某一具体任务的过程。组态软件是有专业性的,一种组态软件只能适合某种领域的应用。组态的概念最早出现在工业计算机控制中,如DCS(集散控制系统)组态,PLC 梯形图组态。人机界面生成软件就叫工控组态软件。工业控制中形成的组态结果是用在实时监控的。从表面上看,组态工具的运行程序就是执行自己特定的任务。工控组态软件也提供了编程手段,一般都是内置编译系统,提供类BASIC语言,有的支持VB,现在有的组态软件甚至支持C#高级语言。

在当今工控领域,一些常用的大型组态软件主要有:ABB-OptiMax,WinCC,iFix,Intouch,组态王,力控,易控,MCGS等。本设计采用亚控的组态王软件进行组态的设计。

2.2.2组态王软件的特点

组态王软件具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层,对上连接管理层,它不但实现对现场的实时监测与控制,且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题:画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析,采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面,有利于试验者实时现场监控。而且,它能充分利用Windows的图形编辑功能,方便地构成监控画面,并以动画方式显示控制设备的状态,具有报警窗口、实时趋势曲线等,可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能[8]。

2.2.3组态王软件仿真的基本方法

(1)图形界面的设计

图形,是用抽象的图形画面来模拟实际的工业现场和相应的工控设备。

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(2) 构造数据库

数据,就是创建一个具体的数据库,并用此数据库中的变量描述工控对象的各种属性,比如水位、流量等。

(3)建立动画连接

连接,就是画面上的图素以怎样的动画来模拟现场设备的运行,以及怎样让操作者输入控制设备的指令。

(4)运行和调试

第三章 PLC控制系统的硬件设计

本章主要从系统设计结构和硬件设计的角度,介绍该项目的PLC控制系统的设计步骤、PLC的硬件配置、外部电路设计以及PLC控制器的设计参数的整定。

3.1 PLC控制系统设计的基本原则和步骤

3.1.1 PLC控制系统设计的基本原则

1.充分发挥PLC功能,最大限度地满足被控对象的控制要求。

2.在满足控制要求的前提下,力求使控制系统简单、经济、使用及维修方便。3.保证控制系统安全可靠。

4.应考虑生产的发展和工艺的改进,在选择PLC的型号、I/O点数和存储器容量等内容时,应留有适当的余量,以利于系统的调整和扩充。

3.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤

设计PLC应用系统时,首先是进行PLC应用系统的功能设计,即根据被控对象的功能和工艺要求,明确系统必须要做的工作和因此必备的条件。然后是进行PLC应用系统的功能分析,即通过分析系统功能,提出PLC控制系统的结构形式,控制信号的种类、数量,系统的规模、布局。最后根据系统分析的结果,具体的确定PLC的机型和系统的具体配置。PLC控制系统设计可以按以下步骤进行:1.熟悉被控对象,制定控制方案分析被控对象的工艺过程及工作特点,了解被控对象机、电、液之间的配合,确定被控对象对 PLC控制系统的控制要求。

2.确定I/O设备根据系统的控制要求,确定用户所需的输入(如按钮、行程开关、选择开关等)和输出设备(如接触器、电磁阀、信号指示灯等)由此确定PLC的I/O点数。

3.选择PLC 选择时主要包括PLC机型、容量、I/O模块、电源的选择。

4.分配PLC的I/O地址根据生产设备现场需要,确定控制按钮,选择开关、接触器、电磁阀、信号指示灯等各种输入输出设备的型号、规格、数量;根

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据所选的PLC 的型号列出输入/输出设备与PLC 输入输出端子的对照表,以便绘

制PLC 外部I /O 接线图和编制程序。

5.设计软件及硬件进行PLC 程序设计,进行控制柜(台)等硬件的设计及

现场施工。由于程序与硬件设计可同时进行,因此,PLC 控制系统的设计周期可

大大缩短,而对于继电器系统必须先设计出全部的电气控制线路后才能进行施工

设计。

6.联机调试 联机调试是指将模拟调试通过的程序进行在线统调。

3.1.3 PLC 程序设计的一般步骤

1.绘制系统的功能图。

2.设计梯形图程序。

3.根据梯形图编写指令表程序。

4.对程序进行模拟调试及修改,直到满足控制要求为止。调试过程中,可采

用分段调试的方法,并利用编程器的监控功能。

PLC 控制系统的设计步骤可参考图 3-1 :

图 3-1 PLC 控制系统的设计步骤

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3.2 PLC的选型和硬件配置

3.2.1 PLC型号的选择

本温度控制系统采用德国西门子S7-200 PLC。S7-200 是一种小型的可编程序控制器,适用于各行各业,各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中,或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。

3.2.2 S7-200 CPU的选择

S7-200 系列的PLC有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226等类型。此系统选用的S7-200 CPU226,CPU 226集成24输入/16输出共40个数字量I/O 点。可连接7个扩展模块,最大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器,2路独立的20kHz高速脉冲输出,具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。

3.2.3 EM235 模拟量输入/输出模块

在温度控制系统中,传感器将检测到的温度转换成4-20mA的电流信号,系统需要配置模拟量的输入模块把电流信号转换成数字信号再送入PLC中进行处理。在这里我们选择西门子的EM235 模拟量输入/输出模块。EM235 模块具有4路模拟量输入/一路模拟量的输出。它允许S7-200连接微小的模拟量信号,±80mV 范围。用户必须用DIP开关来选择热电偶的类型,断线检查,测量单位,冷端补偿和开路故障方向:SW1~SW3用于选择热电偶的类型,SW4没有使用,SW5用于选择断线检测方向,SW6用于选择是否进行断线检测,SW7用于选择测量方向,SW8用于选择是否进行冷端补偿。所有连到模块上的热电偶必须是相同类型。

3.2.4 热电式传感器

热电式传感器是一种将温度变化转化为电量变化的装置。在各种热电式传感器中,以将温度量转换为电势和电阻的方法最为普遍。其中最为常用于测量温度的是热电偶和热电阻,热电偶是将温度转化为电势变化,而热电阻是将温度变化转化为电阻的变化。这两种热电式传感器目前在工业生产中被广泛应用。

该系统需要的传感器是将温度转化为电流,且水温最高是100℃,所以选择Pt100铂热电阻传感器。P100铂热电阻,简称为:PT100铂电阻,其阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆,在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工作原理:当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆,它的的阻值会随着温度上升它的阻值成匀速增长[3]。

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3.2.5 可控硅加热装置简介

对于要求保持恒温控制而不要温度记录的电阻炉采用带PID 调节的数字式

温度显示调节仪显示和调节温度,输出0~10mA 作为直流信号输入控制可控硅电

压调整器或触发板改变可控硅管导通角的大小来调节输出功率,完全可以满足要

求,投入成本低,操作方便直观并且容易维护。温度测量与控制是热电偶采集信

号通过PID 温度调节器测量和输出0~10mA 或4~20mA 控制触发板控制可控硅导

通角的大小,从而控制主回路加热元件电流大小,使电阻炉保持在设定的温度工

作状态。可控硅温度控制器由主回路和控制回路组成。主回路是由可控硅,过电

流保护快速熔断器、过电压保护RC 和电阻炉的加热元件等部分组成。

3.3 系统整体设计方案和电气连接图

系统选用了PLC CPU 226为控制器,PT100型热电阻将检测到的实际锅炉水

温转化为电流信号,经过EM231模拟量输入模块转化成数字量信号并送到PLC 中

进行PID 调节,PID 控制器输出转化为0~10mA 的电流信号输入控制可控硅电压

调整器或触发板改变可控硅管导通角的大小来调节输出功率,从而调节电热丝的

加热。PLC 和组态王连接,实现了系统的实时监控。

整体设计方案如图3-3:

图3-3 整体设计方案 24V

系统硬件连线图如图 3-4

:

计算机 P L C EM 235 可控硅

PT100 锅 炉

CPU 226 COM1 COM2

1M I0.0 ----------- I1.4 2M I1.5-----------I2.7 M L+ M 1L+ Q0.0------Q0.7 2M 2L+ Q1.0-------Q1.7 M L +DC 输出 输入

EM235

RA A+ A- RB B+ B- RC C+ C- RD D+ M L+ MO VO IO

电源

负 载

TT2

TT1

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图 3-4 系统硬件连线图

3.4 PLC 控制器的设计

控制器的设计是整个控制系统设计中最重要的一步。首先要根据受控对象的数学模型和它的各特性以及设计要求,确定控制器的结构以及和受控对象的连接方式。最后根据所要求的性能指标确定控制器的参数值。

3.4.1 控制系统数学模型的建立

在本控制系统中,TT1(出口温度传感器)将检测到的出口水温度信号转化为电流信号送入EM235模块的A 路,TT2(炉膛温度传感器)将检测到的出口水温度信号转化为电流信号送入EM235模块的B 路。两路模拟信号经过EM235转化为数字信号送入PLC ,PLC 再通过PID 模块进行PID 调节控制。具体流程在第四章程序编写的时候具体论述。由PLC 的串级控制系统框图如图 3-5:

如图3-5 串级控制系统框图

3.4.2 PID 控制及参数整定

1.PID 控制器的组成

PID 控制器由比例单元(P )、积分单元(I )和微分单元(D )组成。其数学表达式为:

]dt de(t)Td e(t)dt Ti 1

Kc[e(t)u(t)t 0?++= 公式(3-1)

错误!未指定书签。(1) 比例系数K C 对系统性能的影响:

比例系数加大,使系统的动作灵敏,速度加快,稳态误差减小。Kc 偏大,振荡次数加多,调节时间加长。Kc 太大时,系统会趋于不稳定。Kc 太小,又会使系统的动作缓慢。Kc 可以选负数,这主要是由执行机构、传

感器以控制对象的特性决定的。如果Kc 的符号选择不当对象状态(pv 值)就

会离控制目标的状态(sv 值)越来越远,如果出现这样的情况Kc 的符号就一

主调节副调节器 可控硅 炉膛 锅炉出口

副变送器

主变送器

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定要取反。

错误!未指定书签。(2) 积分控制Ti 对系统性能的影响:

积分作用使系统的稳定性下降,Ti 小(积分作用强)会使系统不稳定,

但能消除稳态误差,提高系统的控制精度。

错误!未指定书签。(3) 微分控制Td 对系统性能的影响:

微分作用可以改善动态特性,Td 偏大时,超调量较大,调节时间较短。

Td 偏小时,超调量也较大,调节时间也较长。只有Td 合适,才能使超调量

较小,减短调节时间。

2.主、副回路控制规律的选择

采用串级控制,所以有主副调节器之分。主调节器起定值控制作用,副调节器起随动控制作用,这是选择规律的基本出发点。主参数是工艺操作的重要指标,允许波动的范围较小,一般要求无余差,因此,主调节器一般选PI 或PID 控制,副参数的设置是为了保证主参数的控制质量,可允许在一定范围内变化,允许有余差,因此副调节器只要选P 控制规律就可以。在本控制系统中,我们将锅炉出口水温度作为主参数,炉膛温度为副参数。主控制采用PI 控制,副控制器采用P 控制。

3.主、副调节器正、反作用方式的确定

副调节器作用方式的确定:

首先确定调节阀,出于生产工艺安全考虑,可控硅输出电压应选用气开式,这样保证当系统出现故障使调节阀损坏而处于全关状态,防止燃料进入加热炉,确保设备安全,调节阀的 K v >0 。然后确定副被控过程的K 02,当调节阀开度增

大,电压增大,炉膛水温度上升,所以 K 02 >0 。最后确定副调节器,为保证副

回路是负反馈,各环节放大系数(即增益)乘积必须为负,所以副调节器 K 2<0 ,副调节器作用方式为反作用方式。

主调节器作用方式的确定:

炉膛水温度升高,出口水温度也升高,主被控过程 K 01 > 0。为保证主回路

为负反馈,各环节放大系数乘积必须为负,所以主调节器的放大系数 K 1< 0,主调节器作用方式为反作用方式[7]。

4.采样周期的分析

采样周期Ts 越小,采样值就越能反应温度的变化情况。但是,T s 太小就会

增加CPU 的运算工作量,相邻的两次采样值几乎没什么变化,将是PID 控制器输出的微分部分接近于0,所以不应使采样时间太小。,确定采样周期时,应保证被控量迅速变化时,能用足够多的采样点,以保证不会因采样点过稀而丢失被采集的模拟量中的重要信息。

因为本系统是温度控制系统,温度具有延迟特性的惯性环节,所以采样时间

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不能太短,一般是15s~20s,本系统采样17s

经过上述的分析,该温度控制系统就已经基本确定了,在系统投运之前还要进行控制器的参数整定。常用的整定方法可归纳为两大类,即理论计算整定法和工程整定法。

理论计算整定法是在已知被控对象的数学模型的基础上,根据选取的质量指标,经过理论的计算(微分方程、根轨迹、频率法等),求得最佳的整定参数。这类方法比较复杂,工作量大,而且用于分析法或实验测定法求得的对象数学模型只能近似的反映过程的动态特征,整定的结果精度不是很高,因此未在工程上受到广泛的应用。

对于工程整定法,工程人员无需知道对象的数学模型,无需具备理论计算所学的理论知识,就可以在控制系统中直接进行整定,因而简单、实用,在实际工程中被广泛的应用常用的工程整定法有经验整定法、临界比例度法、衰减曲线法、自整定法等。在这里,我们采用经验整定法整定控制器的参数值。整定步骤为“先比例,再积分,最后微分”。

(1)整定比例控制

将比例控制作用由小变到大,观察各次响应,直至得到反应快、超调小的响应曲线。

(2)整定积分环节

若在比例控制下稳态误差不能满足要求,需加入积分控制。先将步骤(1)中选择的比例系数减小为原来的50~80%,再将积分时间置一个较大值,观测响应曲线。然后减小积分时间,加大积分作用,并相应调整比例系数,反复试凑至得到较满意的响应,确定比例和积分的参数。

(3)整定微分环节

若经过步骤(2),PI控制只能消除稳态误差,而动态过程不能令人满意,则应加入微分控制,构成PID控制。先置微分时间TD=0,逐渐加大TD,同时相应地改变比例系数和积分时间,反复试凑至获得满意的控制效果和PID控制参数。

第四章 PLC控制系统的软件设计

PLC控制系统的设计主要包括硬件设计和软件设计两部分本在硬件基础上,详细介绍本项目的软件设计,主要包括软件设计的基本步骤、方法、编程软件STEP7-Micro/WIN的介绍以及本项目的程序设计。

4.1 PLC程序设计的方法

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PLC 程序设计常用的方法:主要有经验设计法、继电器控制电路转换为梯形图法、顺序控制设计法、逻辑设计法等。

1.经验设计法:经验设计法即在一些典型的控制电路程序的基础上,根据被控制对象的具体要求,进行选择组合,并多次反复调试和修改梯形图,有时需增加一些辅助触点和中间编程环节,才能达到控制要求。这种方法没有规律可遵循,设计所用的时间和设计质量与设计者的经验有很大的关系,故称为经验设计法。

2.继电器控制电路转换为梯形图法:用PLC 的外部硬件接线和梯形图软件来实现继电器控制系统的功能。

3.顺序控制设计法:根据功能流程图,以步为核心,从起始步开始一步一步地设计下去,直至完成。此法的关键是画出功能流程图。

4.

逻辑设计法:通过中间量把输入和输出联系起来。实际上就找到输出和输入的关系,完成设计任务。

4.2 编程软件STEP7--Micro/WIN 概述

STEP7-Micro/WIN 编程软件是基于Windows 的应用软件,由西门子公司专为S7-200系列可编程控制器设计开发,它功能强大,主要为用户开发控制程序使用,同时也可以实时监控用户程序的执行状态。

4.2.1 STEP7--Micro/WIN 简单介绍

以 STEP7-Micro/WIN 创建程序,为接通STEP7-Micro/WIN ,可双击STEP7 -Micro/WIN 的图标,如图4-1所示,STEP7-Micro/WIN 项目窗口将提供用于创建程序的工作空间。浏览条给出了多组按钮,用于访问STEP7--Micro/WIN 的不同编程特性。指令树将显示用于创建控制程序的所有项目对象指令。程序编辑器包括程序逻辑和局部变量表,可在其中分配临时局部变量的符号名。子程序和中断程序在程序编辑器窗口的的底部按标签显示。

图 4-1 STEP7--Micro/WIN 项目窗口

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本项目中我们利用 STEP7--Micro/WIN V4.0 SP5编程软件,其界面如图4-1所示。项目包括的基本组件:程序块、数据块、系统块、符号表、状态表、交叉引用表。

4.2.2 计算机与PLC 的通信 在STEP7-Micro/WIN 中双击指令树中的“通信”图标,或执行菜单命令的“查看”/“组件”/“通信”,将出现“通信”对话框,见图4-2。在将新的设置下载到S7-200之前,应设置远程站的地址,是它与S7-200的地址。双击“通信”对话框中“双击刷新”旁边的蓝色箭头组成的图标,编程软件将会自动搜索连接在网络上的S7-200,并用图标显示搜索到的S7-200。

图4-2 PLC 通信窗口

4.3 程序设计

4.3.1 程序设计思路

PLC 运行时,通过特殊继电器SM0.0产生初始化脉冲进行初始化,将温度设定值,PID 参数值等存入数据寄存器,随后系统开始温度采样,采样周期是17秒,TT1(出口水温温度传感器)将采集到的出口水温度信号转换为电流信号,电流信号在通过AIW0进入PLC ,作为主回路的反馈值,经过主控制器(PID0)的PI 运算产生输出信号,作为副回路的给定值。TT2(炉膛水温传感器)将采集到的炉膛水温度信号转换为电流信号,电流信号在通过AIW2进入PLC ,作为副回路的反馈值,经过副控制器(PID1)的P 运算产生输出的信号,由AQW0输出,输出的4-20mA

组态王课程设计锅炉温度控制系统

锅炉温度控制系统上位机设计 1.设计背景 锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。它所产生的高压蒸汽,既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源,又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大,生产设备的不断创新,作为全厂动力和热源的锅炉,办向着大容量、高参数、高效率发展。为了确保安全,稳定生产,锅炉设备的控制系统就显得愈加重要。随着经济的迅猛发展,自动化控制水平越来越高,用户对锅炉控制系统的工作效率要求也越来越高,为了提高锅炉的工作效率,较少对环境的污染问题,所以利用计算机与组态软件技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。 2.任务要求 (1) 按照题目设计监控画面及动态模拟; (2) 在数据字典中定义需要的内存变量和I/O变量; (3) 实现监控系统的实时、历史曲线及报警界面显示; (4) 实现保存数据和参数报表打印功能; (5) 实现登陆界面和帮助界面。 3. 界面功能 3.1 系统说明 本系统的目的是实现锅炉的温度控制,所以在监控界面设置了加热部分和降温部分,同时通过观察相应仪表,操作者手动的实现对锅炉温度的控制,而且在加热过程和降温过程中有信号灯可以清楚地显示系统工作在什么阶段。此外,在监控界面加入了液位控制部分,通过对进水量和出水量的控制实现液位平衡。实时曲线和历史曲线可以让操作者清楚地观察到锅炉内液体的液位高度和温度,从而更加准确的操作系统,达到控制要求。实时报警界面可以随时进行提醒,防止发生意外情况。帮助界面可以让初次登陆该系统的用户快速学会如何操作系统。登陆界面中加入用户登陆部分,只有有相应权限的操作者也可以控制系统。该系统还加入历史曲线打印功能和对系统相关变量的保存功能,用户可以随时查看历史记录。 3.2主监控界面 主控界面实现的是操作者观察仪表,得到锅炉内液体温度和液位的实时信息,通过调节电磁阀1、2,使得锅炉内液体液位保持在要求范围内,通过加热按钮和降温按钮对

燃气蒸汽锅炉DCS控制系统方案

xxx工业有限责任公司 锅炉房3台10T蒸汽锅炉自控系统 控 制 方 案 xxxx电气系统

一:概述 xxxx电气是暖通、供暖节能、锅炉、热能设备等领域自动化控制的高科技股份制公司,是国最大的锅炉电脑控制器厂家。 xx公司于1995年在全国率先推出锅炉电脑控制器,至今已发展到全系列燃煤、燃油(气)和电热锅炉的电脑控制、PLC控制、小型和大型DCS控制和供暖节能控制,控制锅炉的吨位达到150t/h,并且始终保持技术领先地位。目前xx公司产品已遍布全国,部分出口国外,近1000家国锅炉厂和11家外资锅炉厂配套使用,已成为我国锅炉控制的主流产品和著名品牌,是中国锅炉行业“工业锅炉控制标准”起草单位。 公司资质: 中国锅炉行业“工业锅炉控制标准”起草单位 省级高新技术企业 国家级高新区企业 计算机软件企业 中国锅炉行业协会团体会员 二、控制对象和设备 10T燃油气两用饱和蒸汽锅炉3台,每台包括: ●程控器外置式燃烧器1台;风机功率12KW, ●给水泵2台,功率15kw(一主一备); ●循环泵 ●节能泵 由上述设备组成锅炉补水及蒸汽负荷输出系统。 三、关于标准 1、目前尚无锅炉控制器的国家标准或行业标准,我公司执行的是xxxx公司企业标准Q/3201RTG01-2000,是 目前国唯一具有企业标准的锅炉电脑控制厂家。 2、我国工业锅炉控制装置的行业标准正在制定中,我公司为该标准的第一起草单位。 3、本控制方案依照国家有关标准和规程及xxxx公司企业标准编制,全面满足招标方要求。 四:系统设计原则 我方在进行本控制系统设计时,将严格遵循以下系统设计原则:

安全性原则:由于锅炉属于压力容器,而且工作环境比较恶劣,因此,控制系统首先要保证的就是锅炉系统运行的安全性,这是首要设计原则。为了达到安全的目的,在一次仪表和二次仪表的选型上,要严格遵循行业规,从根源上保证系统的安全。 可靠性原则:可靠性原则是针对控制系统的安全而言的,同样是为了保证锅炉的安全运行,在控制系统设计时,要注意控制的层次和相应层次的操作等级、权限。目前,国际上普遍认同的可靠控制系统分为三个等级:计算机上位监控子系统、实时控制子系统和就地强电手动操作子系统,本项目也将严格按这种方式来设计整体控制系统。 科学性原则:科学性原则是指控制系统中选用的一次、二次仪表、PLC等产品都属于目前国和国际上的主流产品,同时,控制系统的结构是合理的,具有行业针对性的。 先进性原则:先进性原则是指在系统科学设计和元器件经济合理的前提下,要尽量保证控制系统符合国际上自动化控制系统的发展方向,保证本控制系统在5-10年仍属于比较先进的锅炉控制系统。 五、控制方案 根据燃气锅炉的运行特点,锅炉控制系统控制采用小型分布式控制系统,本系统由一个工程师站,两个操作员站作为集中监控平台;S7-300作为锅炉及辅机控制系统,一次仪表信号分别送入PLC ,由PLC 经智能逻辑运算后驱动燃烧、循环泵等相关设备;上位系统一方面接收下位机上传的现场信号进行数据显示及报表和记录生成,另一方面,根据数据分析结果对下位机进行管理,实时监控锅炉系统运行以保证整个锅炉控制系统绝对安全可靠。拓扑图如下: 上位机: I/O数据处理、回路控制和顺序控制、完成面向过程的全部监测、调节和运算功能。包括温度、压力的显示、各种复杂调节和先进控制算法,各种电机的起停等控制,相关设备运行状态的监控及连锁保护等。 PLC柜:现场数据采集及简单处理、现场执行机构驱动。 操作员站及工程师站:工控机采用研华品牌,P4,512MB存,250G硬盘,DVD光驱,显示器采用22寸DELL 液晶显示器

主蒸汽温度控制系统

主蒸汽温度控制系统 本机组的锅炉为单汽包、单炉膛、再热式自然循环锅炉。由汽包分离分离出的蒸汽依次流过顶棚、热回收包覆面、初级过热器、屏式过热器和未级过热器,最后达到一定的温度离开锅炉。 两级喷水减温器分别布置于初过出口、屏过入口处和屏过出口、未级过热器入口处,如图1所示。主蒸汽温度控制系统,通过这两级喷水减温,将未级过热器出口主蒸汽温度控制在某个定值上,并且保护整个过热器管路乃至主蒸汽管道及汽机金属不被高温损坏。 该系统分两级喷水控制,每级喷水又分左右两侧控制,如图1所示,同一级的两侧减温控制设计思想是相同的。一、二级减温水控制系统是相互独立的,现分别予以剖析。 1.1一级减温水控制 一级减温水的作用,简单地说是将一级减温器出口温度即屏过入口温度控制在某个定值上。图2为原理性框图。 这个温度定值通常是锅炉负荷(用汽机第一级压力P1代表),主汽压力P,主汽压偏差△P的函数(P1、P、△P)。其中,定值与负荷的关系,如图2中的曲线所示,而与压力的关系待定。但在特殊工况下,这个定值还要受最小减温水量和最大减温水量的限制。 ①最小一级减温水量限制 限制最小减温水量的目的是为了防止屏式过热器被高温烧坏,因屏过接受炉内高温火焰辐射,防止屏过内蒸汽温度过高尤为重要,因此最小一级减温水量限制又可理解成屏过出口最高蒸汽温度限制。图2中,A1为屏过出口所允许的最高汽温值。当屏过出口汽温高于这个最高值后,PID1将逐渐减小输出,最后在小值选择器之后,将取代通常的定值(P1、P,

△P),即去降低一级减温器出口温度定值,PID0将去增加一级减温水量,从而降低整个屏过段的蒸汽温度。 ②最大一级减温水量限制 限制最大一级减温水量目的是为了防止屏过入口汽温过低以致低于此处当前压力下水蒸汽的饱和点,所以又可将最大一级减温水量限制理解成屏过入口最低温度限制。图2中,f(x)输出为相应压力下屏过入口蒸汽的饱和温度,在此基础上再加上A2(约11℃)的过热度,这个和值在大值选择器中与前级的小选输出进行比较,取大值输出。这样就可限制屏过入口蒸汽温度定值,使其不致低于饱和点,从而防止了屏过入口蒸汽带水。 如果不出现两种极端情况,即屏过出口汽温过高或屏过入口汽温过低,定值将是f(P1、P、△P)。 实际屏过入口温度与其定值求偏差后,经PID0调节器运算,其输出去调节一级减温水量最终使屏过入口实际汽温与其定值相等。 由此可见,一级减温水控制回路只是一个单回路调节系统,虽然虽然在框图中有两个PID调节器“串联”在一起,但并不是串级控制系统。

锅炉过热蒸汽温度控制系统设计

课程设计任务书 题目: 锅炉过热蒸汽温度控制系统设计 摘要 本文是针对锅炉过热蒸汽温度控制系统进行的分析和设计。控制系统采用串级控制以提高系统的控制性能,在系统中采用了主控-串级控制的切换装置,使系统可以适用于不同的工作环境。通过使用该系统,可以使得锅炉过热器出口蒸汽温度在允许的范围内变化,并保护过热器营壁温度不超过允许的工作温度。 关键字:过热蒸汽控制串级控制系统自动控制主控-串级切换 目录 1 生产工艺介绍 .................................................. 错误!未定义书签。 1.1 锅炉设备介绍............................................................................ 3 1.2 蒸汽过热系统的控制................................................................ 52控制原理简介 ..................................................................................... 6 2.1控制方案选择............................................................................. 6 2.1.1单回路控制方案................................................................. 6

51单片机的热水锅炉温度控制系统设计

0 基于单片机热 水锅炉炉温控制系统设计

东北大学秦皇岛分校基于单片机的热水锅炉温度控制系统设计dennis 基于单片机热水锅炉炉温控制系统设计 作者:陈明 单位:东北大学秦皇岛 【摘要】本系统是基于单片机的锅炉温度控制,在设计中主要有温度检测、按键控制、水温控制、循环控制、显示部分、故障报警等几部分组成来实现温度控制。主要用数字温度传感器DS18B20来检测水温,用五个控制按键来实现按健控制,用液晶显示屏LCD1602来完成显示部分。并且通过模数转换把这些信号送入单片机中。把这些信号与单片机中内部设定的值相比,以判断单片机是否需要进行相应的操作,即是否需要打开或者关闭温度加热的操作,从而实现单片机自动控制的目的。本设计用单片机控制易于实现锅炉供暖、而且有造价低、程序易于调试、一部分出现故障不会影响其他部分的工作、维修方便。 【关键词】单片机(AT89C51),传感器DS18B20,扬声器,继电器 引言 自从20世纪90年代以来,单片机已经进入了一个高速发展的阶段,世界上著名的半导体厂商都注重新型单片机的研制、生产和推广。单片机的应用已经深入到来各个国家的国民经济当中。例如国内外目前知名的企业:atmel公司的avr单片机,motorola单片机,MICROCHIP单片机,东芝单片机,intel的8051单片机,宏晶STC单片机等等。 温度自动控制系统主要是有温度采集系统、液晶显示系统、扬声器报警系统和继电器控制系统四部分组成。本次设计主要是以温度采集到的温度为参考。如果温度在设定值内部,则系统正常工作,本系统的温度正常范围为0-50摄氏度,如果超出温度范围,则系统发出警报并控制系统负载停止工作。温度控制系统的编程软件为keil,仿真软件为proteus。 1. 热水锅炉温度控制系统设计 1.1方案极其论证 方案一: 用PLC做主要的设计技术,通过用其中的相关部件的开关控制达到锅炉水温的控制目的。但是由于对PLC相关配套的设备和仿真软件的限制,因此放弃了PLC方案。

高温箱式电阻炉温度控制器介绍

高温箱式电阻炉温度控制器介绍 本章主要介绍电阻炉温度过程控制中,常用的位控、晶闸管调节器及变压器等几种控制方法,并对计算机和可编程控制器在电阻炉控制系统中的应用、PID控制原理也作了简单介绍。 电阻炉的温度控制,就是根据实际温度与设定温度的偏差,改变炉子的加热功率,使炉子温度在设定温度范围之内,满足加热工艺要求。加热功率的大小决定了炉子温度的高低和升温速度的快慢,加热功率的稳定性决定了宏达炉业电阻炉温度的稳定性。改变加热功率的方法很多,常见的有位式、晶闸管调节器和电炉变压器控制方式等,采用何种加热方式由炉子的结构、用途和温度的高低决定。 电阻炉的温度控制无论采用哪种控制方式,其控制过程基本是相同的,总是包括温度测量、温度控制器、加热驱动部件、电热元件以及辅助电路等 (1)温度测量。电阻炉的温度测量通常采用热电偶温度传感器和光电高温计,一般情况下采用热电偶进行接触式侧量,当温度较高时则必须选用辐射型光电测温计进行非接触时测量。 (2)温度控制器。温度控制器也就是常说的温度控制仪表,其作用是一方面显示温度传感器或变送器送来的温度信号;另一方面把测量的温度值与设定值进行比较,输出温度控制信号。在电阻炉温度控制中,如果控制精度要求不高,可采用模拟位控温度控制器,否则采用数字式智能温度控制仪表,目前后者应用较多。 (3)加热驱动部件。加热驱动部件起着功率放大的作用,把温度控制信号的变化转换为加热功率的变化,给电热元件加热,达到改变炉子温度的目的。加热驱动部件是影响温度控制方式的主要因素之一,常用的有接触器、固态继电器、晶闸管调节器以及变压器等。 (4)电热元件。电热元件是把电能转化为热能的部件,主要有非金属、金属合金及纯金属三种类型。 (5)辅助电路。辅助电路是指除加热主电路以外的电路,包括辅助装置的动作、工作状态的指示以及安全互锁保护等。

锅炉主汽温度控制系统设计说明书

内蒙古科技大学 本科生过程控制课程设计说明书 摘要 随着先进的电子和计算机技术的发展和控制功能的不断完善以及对热电厂中锅炉仪表控制系统进行的先进改造,以先进的DCS系统作为锅炉的控制核心,锅炉鼓风机和引风机采用变频驱动技术,以保护电机和节约能源,结合实际的现场仪表、变频调速器、DCS控制方案的具体实施方案。而在锅炉主汽温度控制系统中,也有越来越多的方法可以实现生产控制,这里需要我们对过热器的出口蒸汽温度进行检测,当温度不在控制范围内时就通过对过热器阀门的控制,设计锅炉主汽温度控制系统,实现对汽包主蒸汽温度的控制,以产生合格的产品,这个就是这次设计的主要内容。 关键词:锅炉;主汽;温度;控制

目录 第一章绪论 (3) 第二章热电厂概述 (4) 2.1锅炉概述 (4) 2.2锅炉、锅筒设备及结构 (5) 2.3锅炉控制的工作原理 (6) 第三章锅炉主汽温度控制系统概述 (7) 3.1锅炉蒸汽温度控制概述 (7) 3.2过热器的基本概念 (7) 3.3锅炉主汽温度控制系统的总体设计方案 (8) 第四章锅炉主汽温度控制的设计过程 (9) 4.1锅炉主汽温度控制说明 (9) 4.2锅炉主汽温度控制系统的分析与初步设计 (10) 4.3锅炉主汽温度串级控制系统图解及仪表选型 (11) 4.4锅炉主汽温度控制系统安全保护对策 (13) 第五章总结 (15) 参考文献 (16)

第一章绪论 这个学期的第一个课程设计是过程控制课程设计,通过上个学期的热电厂的实习,以及对热电厂的工艺和锅炉的生产设备及工艺的了解,我们选择了各自的课程设计题目,我的设计主要是介绍锅炉控制中的主汽温度控制系统的设计。随着科学的进步以及各种仪器的发展,现在已经有很成熟的控制方法来控制锅炉的生产,我这里是根据一般的场合所需要的控制方案,设计了一个串级的控制系统。对一些大的生产设备和一些有大的延迟或者是大的滞后的生产过程就不做叙述了。

锅炉内胆温度控制系统设计

锅炉内胆温度控制系统设计 一.引言 过程控制是自动化的重要分支,其应用范围覆盖石油、化工、制药、生物、医疗、水利、电力、冶金、轻工、建材、核能、环境等许多领域,在国民经济中占有极其重要的地位。无论是在现代复杂工业生产过程中还是在传统生产过程的技术改造中,过程控制技术对于提高劳动生产率、保证产品质量、改善劳动条件以及保护生态环境、优化技术经济指标等方面都起着非常重要的作用。 过程控制的主要任务是对生产过程中的有关参数(温度、压力、流量、物位、成分、湿度、PH值和物性等)进行控制,使其保持恒定或按一定规律变化,在保证产品质量和生产安全的前提下,是连续型生产过程自动的进行下去。实际的生产过程千变万化,要解决生产过程的各种控制问题必须采用有针对性的特殊方法与途径。这就是过程控制要研究和解决的问题。二.任务和要求 任务:设计锅炉内胆温度控制系统,选择合适的传感器、控制器和执行器,使其满足一定的控制要求。 要求:本系统的控制对象为锅炉内胆的水温,要求锅炉内胆的温度的稳定值等于给定值,误差保持在 5%的误差带以内。 三.总体方案 系统组成:本实验装置由被控对象和控制仪表两部分组成。系统动力支路分两路:一路由三相(380V交流)磁力驱动泵、电动调节阀、直流电磁阀、涡轮流量计及手动调节阀组成;另一路由日本三菱变频器、三相磁力驱动泵(220V变频)、涡轮流量计及手动调节阀组成。1.原理框图 图1

2.简要原理 单闭环锅炉水温定值控制系统的结构示意如课程设计指导书所示,图1为其结构框图。其中锅炉内胆为动态循环水,磁力泵、电动调节阀、锅炉内胆组成循环供水系统。而控制参数为锅炉内胆的水温,即要求锅炉内胆的水温等于设定值。先通过变频器-磁力泵动力支路给锅炉内胆打满水,然后关闭锅炉内胆的进水阀。待系统投入运行后,再打开锅炉内胆的进水阀,允许变频器-磁力泵以固定的小流量使锅炉内胆的水处于循环状态。在锅炉内胆水温的控制过程中,由于锅炉内胆由循环水,因此锅炉内胆循环水水温控制相比于内胆静态水温控制时更充分,因而控制速度有较大的改善。 在结构原理框图中可以清楚的看出,我们给定温度的设定值,将温度传感器的值与设定值相比较,把偏差值送入PID调节器,PID调节器的输出信号送入可控硅调压装置,经调压装置输出的电压信号来控制加热装置的阻值,从而控制锅炉内胆的水温。此控制系统为单闭环反馈系统,只要PID参数设置的合理,就能够使系统达到稳定。 3.优缺点分析 优点:单闭环系统结构简单,稳定性好、可靠性高,在工业控制中得到广泛的应用。 缺点:对动态特性复杂、存在多种扰动或扰动幅度很大,控制质量要求高的生产过程,简单控制系统难以满足要求 四.元器件的选择与参数整定 1.元器件的选择: (1)被控对象 由不诱钢储水箱、4.5千瓦电加热锅炉(由不锈钢锅炉内胆加温筒构成)、冷热水交换盘管和敷朔不锈钢管道组成。 模拟锅炉:本装置采用模拟锅炉进行温度实验,此锅炉采用不锈钢精制而成,设计巧妙。 管道:整个系统管道采用不诱钢管组成,所有的水阀采用优质球阀,彻底避免了管道系统生锈的可能性。有效提高了实验装置的使用年限。其中储水箱底有一个出水阀,当水箱需要更换水时,将球阀步打开直接将水排出。 (2)检测装置 变送器:采用工业用的扩散硅压力变送器,含不诱钢隔离膜片,同时采用信号隔离技术,对传感器温度漂移跟随补偿。 温度传感器:本装置采用六个Pt100传感器,分别用来检测上水箱出口、锅炉内胆、锅炉夹套以及盘管的水温。经过调节器的温度变送器,可将温度信号转换成4~20mA DC电流信

电阻炉温度控制系统的设计说明

电炉温度控制系统设计

摘要 热处理是提高金属材料及其制品质量的重要技术手段。近年来随工业的发展, 对金属材料的性能提出了更多更高的要求,因而热处理技术也向着优质、高效、节能、无公害方向发展。电阻炉是热处理生产中应用最广泛的加热设备,加热时恒温过程的测量与控制成为了关键技术,促使人们更加积极地研制热加工工业过程的温度控制器。 此设计针对处理电阻炉炉温控制系统,设计了温度检测和恒温控制系统,实现了基本控制、数据采样、实时显示温度控制器运行状态。控制器采用51 单片机作为处理器,该温度控制器具有自动检测、数据实时采集处理及控制结果显示等功能,控制的稳定性和精度上均能达到要求。满足了本次设计的技术要求。 关键词:电阻炉,温度测量与控制,单片机

目录 一、绪论 ....................................................................................................... - 1 - 1.1 选题背景........................................................................................ - 1 - 1.2 电阻炉国发展动态........................................................................... - 1 - 1.3 设计主要容 .................................................................................... - 2 - 二、温度测量系统的设计要求........................................................................... - 3 - 2.1 设计任务......................................................................................... - 3 - 2.2 系统的技术参数................................................................................ - 3 - 2.3 操作功能设计................................................................................... - 4 - 三、系统硬件设计........................................................................................... - 5 - 3.1 CPU选型........................................................................................ - 5 - 3.2 温度检测电路设计.............................................................................. - 6 - 3.2.1 温度传感器的选择..................................................................... - 6 - 3.2.1.1热电偶的测温原理 ......................................................... - 7 - 3.2.1.2 热电偶的温度补偿......................................................... - 7 - 3.2.2 炉温数据采集电路的设计.......................................................... - 8 - 3.2.2.1 MAX6675芯片.......................................................... - 8 - 3.2.2.2 MAX6675的测温原理................................................. - 9 - 3.2.2.3 MAX6675 与单片机的连接.......................................... - 10 - 3.3 输入/输出接口设计......................................................................... - 10 - 3.4 保温定时电路设计 .......................................................................... - 13 - 3.4.1 DS1302 与单片机的连接....................................................... - 13 - 3.5 温度控制电路设计............................................................................ - 14 - 系统硬件电路图...................................................................................... - 17 - 四、系统软件设计......................................................................................... - 19 - 4.1 软件总体设计 .................................................................................. - 19 - 4.2 主程序设计 ..................................................................................... - 19 - 4.3 温度检测及处理程序设计................................................................... - 20 - 4.4 按键检测程序设计............................................................................ - 23 - 4.5 显示程序设计 .................................................................................. - 25 - 4.6 输出程序设计 .................................................................................. - 27 - 4.7中值滤波 ......................................................................................... - 28 - 五、结论 ..................................................................................................... - 30 - 参考文献 ..................................................................................................... - 31 -

锅炉主蒸汽温度低原因及处理

我厂三期机组主蒸汽温度低原因及处理 近期,我厂#6、7机组机组负荷在50%及以上时经常出现主蒸汽温度低现象,现总结其原因及其处理方向。 一、主蒸汽温度过低的危害 当主蒸汽压力和凝结真空不变,主蒸汽温度降低时,主蒸汽在汽轮机内的总焓降减少,若要维持额定 负荷,必须开大调速汽阀的开度,增加主蒸汽的进汽量。一般机组主蒸汽温度每降低10C,汽耗量要 增加 1.3%~1.5%。 主蒸汽温度降低时,不但影响机组的经济性,也威胁着机组的运行安全。其主要危害是: (1)末级叶片可能过负荷。因为主蒸汽温度降低后,为维持额定负荷不变,则主蒸汽流量要增加,末级焓降增大,末级叶片可能过负荷状态。 (2)末几级叶片的蒸汽湿度增大。主蒸汽压力不变,温度降低时,末几级叶片的蒸汽湿度将要增加,这样除了会增大末几级动叶的湿汽损失外,同时还将加剧开几级动叶的水滴冲蚀,缩短叶片的使用寿命。 (3 )各级反动度增加。由于主蒸汽温度降低,则各级反动度增加,转子的轴向推力明显增大,推力瓦块温度升高,机组运行的安全可靠性降低。 (4)高温部件将产生很大的热应力和热变形。若主蒸汽温度快速下降较多时,自动主汽阀外壳、调节级、汽缸等高温部件的内壁温度会急剧下降而产生很大的热应力和热变形,严重时可能使金属部件产生裂纹或使汽轮机内动、静部分造成磨损事故;当主蒸汽温度降至极限值时,应打闸停机。 (5)有水击的可能。当主蒸汽温度急剧下降50C以上时,往往是发生水冲击事故的先兆,汽轮机值班员必须密切注意,当主蒸汽温度还继续下降时,为确保机组安全,应立即打闸停机。 二、引起主蒸汽温度低的因素: 1)水煤比。 在直流锅炉动态分析中,汽轮机调节汽阀的扰动,对直流锅炉是一种典型的负荷扰动。当调节汽阀阶 跃开大时,蒸汽流量D和机组输出功率N E立即增加,随即逐渐减少,并恢复初始值,汽轮机阀前压力 P T一开始立即下降,然后逐渐下降至新的平衡压力。由于直流锅炉的蓄热系数比汽包锅炉小,所以直流锅炉的汽压变化比汽包锅炉大得多。当负荷扰动时,过热汽温T2近似不变,这是由于给水流量和燃 烧率保持不变,过热汽温就基本保持不变。 燃烧率扰动是燃料量、送风量和引风量同时协调变化的一种扰动。当燃烧率B阶跃增加时,经过一段 较短的迟延时间,蒸汽流量D会暂时向增加方向变化;过热汽温T2则经过一段较长的迟延时间后单调上升,最后稳定在较高的温度上;汽压P T和功率N E的变化也因汽温的上升而最后稳定在较高的数值。 当燃烧率不变而给水流量增加时,一开始由于加热段和蒸发段的伸长而推出一部分蒸汽,因此蒸汽流 量D、汽压P T、功率Nk几乎没有迟延的开始增加,但由于汽温T2的下降,最后虽然蒸汽流量D增加,而输出功率N E却有所减少;汽压Pr也降至略高于扰动前的汽压,过热汽温T2则经过一段较长的迟延时间后,最后稳定在较低的温度。 给水和燃料复合扰动时的动态特性是两者单独扰动时的动态特性之和,由图2可知,当给水和燃料按 比例变化时,蒸发量D立即变化,然后稳定在新的数值上,过热汽温则保持在原来的数值上(额定汽温)。这就是说明严格控制水煤比是直流炉主蒸汽调节的关键。

计算机控制技术课程设计-电阻炉温度控制系统设计

合肥工业大学 《计算机控制技术》课程设计 ——电阻炉温度控制系统设计 学院专业 姓名 学号_______ ________ _ 完成时间

摘要:电阻炉的类型根据其热量产生的方式不同,可分为间接加热式和直接加热式两大类。间接加热式电阻炉,就是在炉子内部有专用的电阻材料制作的加热元件,电流通过加热元件时产生热量,再通过热的传导、对流、辐射而使放置在炉中的炉料被加热。直接加热式电阻炉,是将电源直接接在所需加热的材料上,让强大的电流直接流过所需加热的材料,使材料本身发热从而达到加热的效果。工业电阻炉,大部分采用间接加热式,只有一小部分采用直接加热式。由于电阻炉具有热效率高、热量损失小、加热方式简单、温度场分布均匀、环保等优点,应用十分广泛。 关键词:炉温控制;高效率;加热 一、总体方案设计 本次课程设计主要就是使用计算机以及相应的部件组成电阻炉炉温的自动控制系统,从而使系统达到工艺要求的性能指标。 1、设计内容及要求 电阻加热炉用于合金钢产品热力特性实验,电加热炉用电炉丝提供功率,使其在预定的时间内将炉内温度稳定到给定的温度值。在本控制对象电阻加热炉功率为8KW,有220V交流电源供电,采用双向可控硅进行控制。 2、工艺要求及要求实现的基本功能 本系统中所选用的加热炉为间接加热式电阻炉,控制要求为采用一台主机控制8个同样规格的电阻炉温度;电炉额定功率为20 kW;)恒温正常工作温度为1000℃,控温精度为±1%;电阻炉温度按预定的规律变化,超调量应尽可能小,且具有良好的稳定性;具有温度、曲线自动显示和打印功能,显示精度为±1℃;具有报警、参数设定、温度曲线修改设置等功能。 3、控制系统整体设计 电阻炉温度计算机控制系统主要由主机、温度检测装置、A/D转换器、执行机构及辅助电路组成。系统中主机可以选用工业控制计算机、单片微型计算机或可编程序控制器中的一种作为控制器,再根据系统控制要求,选择一种合理的控制算法对电阻炉温度进行控制。控制系统组成框图如图11-1所示。采用热电偶

计算机控制课程设计电阻炉温度控制系统

计算机控制课程设计 报告 设计题目:电阻炉温度控制系统设计 年级专业: 09级测控技术与仪器 姓名:武帆 学号: P6******* 任课教师:谢芳 电阻炉温度控制系统设计 0.前言 随着电子技术的发展,特别是随着大规模集成电路的产生,给人们的生活带来了根本性的变化,特别是微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃,利用单片机来改造落后的设备具有性价比高、提高设备的使用寿命、提高设备的自动化程度的特点。温度是工业生产中主要的被控参数之一,与之相关的各种温度控制系统广泛应用于冶金、化工、机械、食品等领域。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有价值的。本设计就是利用单片机来控制高温加热炉的温度,传统的以普通双向晶闸管(SCR)控制的高温电加热炉采用移相触发电路改变晶闸管导通角的大小来调节输出功率,达到自动控制电加热炉温度的目的。这种移相方式输出一种非正弦波,实践表明这种控制方式产生相当大的中频干扰,并通过电网传输,给电力系统造成“公害”。采用固态继电器控温电路,通

过单片机控制固态继电器,其波形为完整的正弦波,是一种稳定、可靠、较先进的控制方法。为了降低成本和保证较高的控温精度,采用普通的ADC0809芯片和具有零点迁移、冷端补偿功能的温度变送器桥路,使实际测温范围缩小。 温度控制系统属于一阶纯滞后环节,具有大惯性、纯滞后、非线性等特点,导致传统控制方式超调大、调节时间长、控制精度低。采用单片机进行温度控制,具有电路设计简单、精度高、控制效果好等优点,对提高生产效率、促进科技进步等方面具有重要的现实意义随着单片机技术的迅速兴起与蓬勃发展,其稳定、安全、高效、经济等优点十分突出,所以其应用也十分广泛。单片机已经无处不在、与我们生活息息相关,并且渗透到生活的方方面面。 1.课程设计任务 项目设计:电阻炉温度控制系统设计 以在工业领域中应用较为广泛的电阻炉为被控对象,采用MCS—52单片机实现电阻炉温度计算机控制系统的设计,介绍电阻炉温度计算机控制系统的组成,并完成系统总体控制方案和达林算法控制器的设计,给出系统硬件原理框图和软件设计流程图等。 1.1电阻炉组成及其加热方式 电阻炉是工业炉的一种,是利用电流通过电热体元件将电能转化为热能来加热或者熔化元件或物料的热加工设备。电阻炉由炉体、电气控制系统和辅助系统组成,炉体由炉壳、加热器、炉衬(包括隔热屏)等部件组成。由于炉子的种类不同,因而所使用的燃料和加热方法也不同;由于工艺不同,

火电厂燃煤锅炉温度控制系统

火电厂锅炉温度控制系统 锅炉温度的控制效果直接影响着产品的质量,温度低于或高于要求时要么不能达到生产质量指标有时甚至会发生生产事故。采用双交叉燃烧控制以锅炉炉膛温度为主控参数、燃料和空气并列为副被控变 量设计火电厂锅炉温度控制系统,以达到精度在5 ℃范围内。 工程控制是工业自动化的重要分支。几十年来,工业过程控制获得了惊人的发展,无论是在大规模的结构复杂的工业生产过程中,还是在传统工业过程改造中,过程控制技术对于提高产品质量以及能源的节约都起着重要的作用。 生产过程是指物料经过若干加工步骤而成为产品的过程。该过程中通常会发生物理化学反应、生化反应、物质能量的转换与传递等等,或者说生产过程表现为物流过变化的过程,伴随物流变化的信息包括物流性质的信息和操作条件的信息。 生产过程的总目标,应该是在可能获得的原料和能源条件下,以最经济的途径,将原物料加工成预期的合格产品。为了打到目标,必须对生产过程进行监视和控制。因此,过程控制的任务是在了解生产过程的工艺流程和动静态特性的基础上,应用理论对系统进行分析与综合,以生产过程中物流变化信息量作为被控量,选用适宜的技术手段。实现生产过程的控制目标。 生产过程总目标具体表现为生产过程的安全性、稳定性和经济性。 (1)安全性在整个生产过程中,确保人身和设备的安全是最重要和最基本的要求。在过程控制系统中采用越限报警、事故报警和连锁保护等措施来保证生产过程的安全性。另外,在线故障预测与诊断、容错控制等可以进一步提高生产过程的安全性。 (2)稳定性指系统抑制外部干扰、保持生产过程运行稳定的能力。变化的工业运行环境、原料成分的变化、能源系统的波动等均有可能影响生产过程的稳定运行。在外部干扰下,过程控制系统应该使生产过程参数与状态产生的变化尽可能小,以消除或者减少外部干扰可能造成的不良影响。 (3)经济性在满足以上两个基本要求的基础上,低成本高效益是过程控制的另外一个重要目标。为了打到这个目标,不进需要对过程控制系统进行优化设计,还需要管控一体化,即一经济效益为目标的整体优化。 工业过程控制可以分为连续过程工业、离散过程工业和间隙过程工业。其中,连续过程工业占的比重最大,涉及石油、化工、冶金、电力、轻工、纺织、医药、建材、食品等工业部门,连续过程工业的发展对我国国民经济意义最大。过程控制主要指的就是连续过程工业的过程控制。 锅炉是工业生产中不可缺少的动力设备,它多产生的蒸汽不仅能够为蒸馏、化学反应、干燥、蒸发等过程提供热源,而且,还可以作为风机,压缩机、泵类驱动透平的动力源。随着石油化学工业规模的

锅炉蒸汽温度自动控制系统——模糊控制

锅炉蒸汽温度自动控制系统 摘要: 电厂实现热力过程自动化,能使机组安全、可靠、经济地运行。锅炉是火力 发电厂最重要的生产设备,过热蒸汽温度是锅炉运行质量的重要指标之一,过热蒸汽温度控制是锅炉控制系统中的重要环节。在实现过程控制中,由于电站锅炉系统的被控对象具有大延迟,大滞后、非线性、时变、多变量耦合的复杂特性,无法建立准确的数学模型,对这类系统采用常规PID控制难以获得令人满意的控制效果。在这种情况下,先进的现代控制理论和控制方法已经越来越多地应用在锅炉汽温控制系统。 本文以电厂锅炉汽温系统为研究对象,对其进行了计算机控制系统的改造。考虑到锅炉汽温系统的被控对象特点,本文分别采用了常规PID控制器和模糊-PID 控制器,对两种控制系统对比研究,同时进一步分析了一般模糊-PID控制器的控制特点,在此基础之上给出了一种改进算法,通过在线调整参数,实现模糊-自调整比例常数PID控制。在此算法中,比例常数随着偏差大小而变化,有效地解决了在小偏差范围内,一般的模糊-PID控制器无法实现的静态无偏差的问题,提高了蒸汽温度控制系统的控制精度。 关键词:锅炉蒸汽温度模糊控制 随着我国经济的高速发展,对重要能源“电”的要求快速增长,大容量发电机组的投入运行以及超高压远距离和赢流输电的混和电网的建设,以三峡电网为中心的全国性电力系统的形成,电力系统的不断扩大,对其自动控制技术水平的要求也越来越高。同时,地方性的自备热电厂亦有长足发展,随着新建及改造工程的进行,其生产过程自动控制与时俱进,小容量机组“麻雀虽小,五脏俱全”,自备热电厂其自身特点:自供电、与主电网的关系疏及相互影响小,供热及采暖季节性等,可以提供更多的应用、尝试新技术、新产品的机会和可能性。这样做的重要目标是提高和保证电力,热力及牛产过程的安全可靠、经济高效。为了适应发展并实现上述目标,必须采取最新的技术和控制手段对电力系统的各种运铲状态和设备进行有效的自动控制。 火力发电厂在我国电力工业中占有主要地位,是我国重点能源工业之一。其单元发电机组由锅炉、汽轮发电机和辅助设备组成的庞大的设备群。由于其工艺流程复杂,设备众多,管道纵横交错,大型机组多至上千个参数需要监视、操作或控制,而且电能生产还要求有高度的安全可靠性和经济性,因此,单元机组自动化水平受到特别的重视。 锅炉蒸汽温度自动控制系统的分析: 过热蒸汽温度自动控制是维持过热器出口蒸汽温度在允许范围内,并且保护过热器,使管壁温度不超过允许的工作温度。过热蒸汽温度是锅炉运行质量的重要指标之一,过热蒸汽温度过高或过低都会显著地影响电厂的安全性和经济性。目前,汽包锅炉的过热器侧调温都是以喷水减温方式为主的。它的原理是将洁净的给水直接喷进蒸汽,水吸收蒸汽的汽化潜热,从而改变过热蒸汽温度。汽温的变化通过减温器喷水量的调节加以控制。 影响过热器出口蒸汽温度变化的原因很多,如蒸汽流量变化、燃烧工况变化、

电阻炉温度控制.

项目九电阻炉温度控制 项目内容: 在现代化的工业生产中,电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如:在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中,人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用MCS-51单片机来对温度进行控制,不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高被控温度的技术指标,从而能够大大提高产品的质量和数量。因此,单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。 温度采集采用热电偶,经过变送器后转换为电信号。经过A/D转换器ADC0809转变为数字量。 8031对温度的控制是通过D/A转换实现的。双向可控硅管和加热丝串接在交流220V、50Hz市电回路。在给定周期T内,8031只要改变可控硅管的接通时间即可改变加热丝的功率,以达到调节温度的目的。 通常,电阻炉炉温控制都采用偏差控制法。偏差控制的原理是先求出实测炉温对所需炉温的偏差值,然后对偏差值处理获得控制信号去调节电阻炉的加热功率,以实现对炉温的控制。在工业上,偏差控制又称PID控制,这是工业控制过程中应用最广泛的一种控制形式,一般都能收到令人满意的效果。

能力目标: 课题1 A-D转换接口技术 课题2 ADC0809的应用技术 课题3 D-A转换接口技术 课题4 TLC5615的应用技术 实践演练: 1.亲手设计调试电阻炉的温度,对炉温的采集,与预设值相比较,对偏差值处理获得控制信号去调节电阻炉的加热功率,以实现对炉温的控制。 2.动手设计采集A/D转换温度对电炉丝进行控制,从而实现温度的调节。 3.通过该项目的训练,提高学生的实际动手操作能力,养成学生的工程道德观念,建立工程敬业精神和团队合作精神。

过程控制系统课程设计(锅炉汽包温度控制系统论文)

洛阳理工学院 过程控制系统课程设计题目:水塔温度控制系统

目录 第1章水塔温度控制系统设计方案.......................... 错误!未定义书签。 1. 1系统设计方案概述............................... 错误!未定义书签。 1.2 水塔温度串级控制系统仿真........................ 错误!未定义书签。 第2章水塔温度控制系统硬件设计.......................... 错误!未定义书签。 2.1系统对象特性设计................................ 错误!未定义书签。 2.2系统检测回路设计................................ 错误!未定义书签。 2.3控制器设计...................................... 错误!未定义书签。 2.4执行器选择...................................... 错误!未定义书签。 2.5参数整定 (9) 第3章水塔温度控制系统软件设计 (10) 3.1 程序设计 (11) 3.2 温度控制算法程序设计............................ 错误!未定义书签。 第4章设计结论.......................................... 错误!未定义书签。 参考文献................................................. 错误!未定义书签。 第1章水塔温度控制系统设计方案 1. 1系统设计方案概述 本次设计采用串级控制系统对水塔温度进行控制。 过程控制系统由过程检测、变送和控制仪表、执行装置等组成,通过各种类型的仪 表完成对过程变量的检测、变送和控制,并经执行装置作用于生产过程。 串级控制系统是两只调节器串联起来工作,其中一个调节器的输出作为另一个调节 器的给定值的系统。此系统改善了过程的动态特性,提高了系统控制质量,能迅速克服 进入副回路的二次扰动,提高了系统的工作频率,对负荷变化的适应性较强。 串级控制系统工程应用场合如下:

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