基于PLC系统的锅炉内胆水温控制系统设计
1.引言
锅炉是工业生产和生活中常用的热能转化设备之一，用于产生蒸汽或
热水。为了确保锅炉运行安全可靠，以及能够满足不同工况下的需求，锅
炉内胆水温控制系统的设计十分重要。
2.系统结构设计
锅炉内胆水温控制系统主要由PLC控制器、传感器、执行器和人机界
面组成。
2.1PLC控制器
PLC控制器是系统的核心，用于获取传感器反馈的温度信号，并根据
设定的控制策略调整执行器的工作状态。PLC控制器具有良好的实时性、
可靠性和通信能力。
2.2传感器
传感器用于测量锅炉内胆水温度，并将其转化为电信号发送给PLC控
制器。常用的传感器有热电偶和温度传感器。热电偶适用于高温环境，具
有较高的测量精度；温度传感器则适用于一般工况，有多种类型可供选择。
2.3执行器
执行器根据PLC控制器的指令，调节锅炉内胆的工作状态，以实现水
温的控制。常用的执行器有电动调节阀和电加热器。电动调节阀通过改变
水流量来调节水温；电加热器则通过加热元件加热水体。
2.4人机界面
人机界面用于人机交互操作，显示当前的水温、设定温度和控制状态，以及提供参数调整和报警信息等功能。一般使用触摸屏作为人机界面，操
作简单直观。
3.系统控制策略设计
锅炉内胆水温控制系统的控制策略可以根据实际需求进行优化设计。
常用的控制策略有比例控制、比例积分控制和模糊控制等。
3.1比例控制
比例控制根据当前的温度误差大小，调节执行器的开度。开度与误差
成正比，以获得较好的稳态和动态响应。
3.2比例积分控制
比例积分控制在比例控制基础上加入积分项，用于补偿比例控制的静差。通过积分项的积累，使负反馈控制系统具有零静差特性。
3.3模糊控制
模糊控制可以根据实际的工作状态，自适应地调整控制策略。通过建
立模糊规则库，根据当前温度误差和变化率等信息，确定输出控制量。
4.系统硬件设计
根据设计需求，选择合适的硬件设备进行系统实现。主要包括PLC控
制器、传感器、执行器和人机界面等。
4.1PLC控制器
选择具有较好性能和稳定性的PLC控制器，能够满足实时性要求，并
具备足够的通信接口用于连接其他设备。
4.2传感器
根据实际需求，选择适用的温度传感器。需要考虑温度范围、测量精
度和对环境的适应性等因素。
4.3执行器
选择合适的执行器，能够快速、准确地对水流量或水温进行调节。需
要考虑其控制范围、响应速度和耐用性等因素。
4.4人机界面
选择集成度高、操作简单的触摸屏作为人机界面，能够直观地显示温度、控制状态和报警信息，并提供参数调整和历史数据查询等功能。
5.系统实施与调试
在完成硬件选型后，对系统进行实施和调试。首先进行硬件连接并配
置PLC控制器，将传感器和执行器与之连接。然后通过PLC编程，编写控
制程序，并根据实际需求进行参数设置。最后进行系统调试，验证控制效
果和稳定性，并进行必要的调整。
6.系统性能测试与优化
在实施阶段完成后，对系统进行性能测试，并根据测试结果进行优化。可以通过改变控制策略参数或调整执行器的动作范围等方式，优化系统的
响应速度、稳态误差和抗扰性能等。
7.系统维护与迭代改进
系统投入使用后，需要进行定期的维护工作，检查硬件设备的运行状况，并根据需要进行升级和改进。另外，根据用户的反馈和需求变化，对系统进行迭代改进，提高其性能和可靠性。
总结
锅炉内胆水温控制系统设计涉及硬件选型、控制策略设计、系统实施和调试等方面。通过合理的设计和优化，能够保证锅炉内胆水温在设定范围内稳定控制，提高系统的工作效率和生产安全性。
锅炉温度定值S7-300控制系统设计 摘要：锅炉温度定值S7--300 控制系统采用PLC作为控制系统的核心，使用西门子公司的S7--300 系列PLC编程软件中的PID功能块来实现控制算法，通过 和计算机的通信实现数据的自动处理和操作的远程控制。监控画面采用西门子公 司的Wincc组态软件来制作，从而实现对Kp、Ti、Td三个参数的在线修改，以 及实时监视被控对象的运行状态。 关键词：PID 可编程控制器组态软件 1 引言 锅炉的水温控制在一些场合仍然采用传统的继电器、接触器控制方式，没有控制算法，自动化程度不高，运行稳定性较差，操作维护部方便。针对这些问题，本文采用S7--300 PLC 作为主控制单元，配合外围检测电路、执行单元、人机界面等技术，引入PID算法控制程序，设计出一种新的锅炉定值水温控制系统，以获得良好的控制效果。 在工业控制领域，基于运行稳定性考虑，大多采用PLC控制器作为控制核心。特别是对生产过程中的各种物理量的检测和控制，PID控制仍然占据着非常重要的地位，在冶金、机械、化工等行业中获得了广泛应用。PID算法简单、实用，容易为现场工程技术人员所掌握，它不需要求出被控系统的数学模型，通过调节比列（P）、积分（I）、微分（D）三个参数的大小就可以获得较好的控制效果。对于比较复杂的控制系统，例如具有大惯性、纯滞后系统，可以在传统PID调节器的基础上，融入相应的智能控制算法衍生出各种实用可行的改进PID算法，因此，它具有较强的灵活性和应用性。西门子中可编程控制器自带有两路模拟量输入和一路模拟量输出，具有较好的数值运算能力和处理模拟信号量的功能，可以设计出各种PID调节器，运用于具有连续量控制的闭环系统；还可根据被控对象的具体特点和要求来调整必
本科毕业设计（论文）任务书 题目:基于PLC的加热炉温度控制系统设计 原始依据(包括设计（论文）的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等)：温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同国外的日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。加热炉的温度控制系统具有较大的容量滞后，采用单回路控制往往会出现较大的动态偏差，很难达到好的控制效果，为提高系统对负荷变化较大或其他扰动比较剧烈时的控制质量，采用基于PLC的双闭环温度控制系统来提高加热炉的燃烧效率。 通过本毕业设计培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识、基本技能进行分析和解决实际问题的能力，使学生受到PLC系统开发的综合训练，达到能够进行PLC系统设计和实施的目的。 主要内容和要求（包括设计（研究）内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求）： 如图1所示的加热炉，它是由温度内胆、夹套、加热器、温度检测变送器组成。 图1加热炉温度系统 加热器采用传统的价格较低的电阻板加热，水系统是加速加热炉温度恒定。通过检测内胆和夹套的温度来控制电阻板两端的电压变化，使炉温达到设定值。
为提高系统对负荷变化较大或其他扰动比较剧烈时的控制质量，采用串级控制方案，主、副控制器采用PID控制算法，手动整定或自整定PID参数，实时计算控制量，控制加热装置，使加热炉温度为80℃左右，并能实时显示当前温度值。 毕业论文中需有与本课题有关的国内外的研究现状，系统总体方案设计，硬件的工程设计与实现， PLC控制程序设计（I/O地址分配，程序流程图），总结。日程安排： 2010.12 -2011.4. 8 认真收集有关资料，完成开题报告 2011.4.9-2011.4.20提出总体方案并进行论证 2011.4.20-2011.5.10论文主体设计 2011.5.11-2011.5.20论文撰写，完成初稿 2011.5.21-2011.5.28程序调试和修改论文 2011.5.29-2011.6. 7 编写设计说明书，准备答辩提纲，进行答辩 主要参考文献和书目： [1] 楼顺天、姚若玉、沈俊霞，MA TLAB7.x程序设计语言，西安电子科技大学出版社，2008 [2] 黄友锐、曲立国，PID控制器参数整定与实现，科学出版社，2010 [4] 卢京潮，自动化控制原理，西北工业大学出版社，2009 [5] 周美兰、周封、王岳宇，PLC电气控制与组态设计，科学出版社，2009 [6 ] 李科，温控系统的智能PID控制算法研究，[硕士论文]，中华科技大学，2006 [7] 吴长胜，基于PLC控制的加热炉温度控制系统设计，[学士论文]，贵州师范大学，2006 [8] 李世斌、李宏伟，PLC在锅炉控制中的应用、自动化技术与应用，2003年第22卷第1期 [9] 欧祖鸿，基于Wincc和S7-200的温度测控系统，[学士论文]，重庆科技学院，2010 [10] 廖常初，PLC 编程及应用，机械工业出版社，2005 [11] 顾占松、陈铁年，可编程控制器原理与应用，北京国防工业出版社，1996 [12] 王伟、张晶逃、柴天佑，PID参数先进整定方法综述，自动化学报，2000,5（26）347~355 [13] 胡学林，可编程控制器教程，电子工业出版社，2005 [14] 张扬、蔡春伟、孙明健，S7-200PLC原理与应用系统技术，机械工业出版社，2007 [15] Jurgen Muiler、张怀勇，西门子自动化系统实战，人民邮电出版社，2007 指导教师签字：年月日 教研室主任签字：年月日
课程设计 姓名张镇炀 学号08120131 班级电气优创0801
摘要 温度控制系统广泛应用于工业控制领域，如钢铁厂、化工厂、火电厂等锅炉的温度控制系统，电焊机的温度控制系统等。加热炉温度控制在许多领域中得到广泛的应用。这方面的应用大多是基于单片机进行PID 控制, 然而单片机控制的DDC 系统软硬件设计较为复杂, 特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处, PLC 在这方面却是公认的最佳选择。加热炉温度是一个大惯性系统，一般采用PID调节进行控制。随着PLC功能的扩充在许多PLC控制器中都扩充了PID 控制功能, 因此在逻辑控制与PID控制混合的应用场所中采用PLC控制是较为合理的。本设计是利用西门子S7-300PLC控制加热炉温度的控制系统。首先介绍了温度控制系统的工作原理和系统的组成，然后介绍了西门子S7-300PLC和系统硬件及软件的具体设计过程。 关键词：西门子S7-300PLC，PID，温度传感器，固态继电器
目录 摘要 ............................................................... I Abstract .......................................... 错误！未定义书签。第一章引言 ...................................... 错误！未定义书签。 1.1 系统设计背景.............................. 错误！未定义书签。 1.2 系统工作原理.............................................. IV 1.3 系统设计目标及技术要求.................................... IV 1.4 技术综述.................................................. IV 第二章系统设计 .................................................... V 2.1 控制原理与数学模型......................................... V 2.1.1 PID控制原理 ......................................... V 2.1.2 PID指令的使用注意事项 ............................ VIII 2.2 采样信号和控制量分析...................................... IX 2.3 系统组成.................................................. IX 第三章硬件设计 ................................................... X I 3.1 PLC的基本概念............................................ XI 3.1.1 模块式PLC的基本结构............................... XII 3.1.2 PLC的特点 ........................................ XIII 3.2 PLC的工作原理........................................... XIV 3.2.1 PLC的循环处理过程 ................................. XIV 3.2.2 用户程序的执行过程................................. XVI 3.3 S7-300 简介.............................................. XVI 3.3.1 数字量输入模块.................................... XVII 3.3.2 数字量输出模块.................................... XVII 3.3.3 数字量输入/输出模块............................... XVII 3.3.4 模拟量输入模块.................................... XVII 3.3.5 模拟量输出模块................................... XVIII 3.4 温度传感器............................................. XVIII 3.4.1 热电偶 (16) 3.4.2 热电阻 (17) 3.5 固态继电器................................................ XX 3.5.1 概述 (18) 3.5.2 固态继电器的组成 (18) 3.5.3 固态继电器的优缺点 (19)
基于PLC系统的锅炉内胆水温控制系统设计 1.引言 锅炉是工业生产和生活中常用的热能转化设备之一，用于产生蒸汽或 热水。为了确保锅炉运行安全可靠，以及能够满足不同工况下的需求，锅 炉内胆水温控制系统的设计十分重要。 2.系统结构设计 锅炉内胆水温控制系统主要由PLC控制器、传感器、执行器和人机界 面组成。 2.1PLC控制器 PLC控制器是系统的核心，用于获取传感器反馈的温度信号，并根据 设定的控制策略调整执行器的工作状态。PLC控制器具有良好的实时性、 可靠性和通信能力。 2.2传感器 传感器用于测量锅炉内胆水温度，并将其转化为电信号发送给PLC控 制器。常用的传感器有热电偶和温度传感器。热电偶适用于高温环境，具 有较高的测量精度；温度传感器则适用于一般工况，有多种类型可供选择。 2.3执行器 执行器根据PLC控制器的指令，调节锅炉内胆的工作状态，以实现水 温的控制。常用的执行器有电动调节阀和电加热器。电动调节阀通过改变 水流量来调节水温；电加热器则通过加热元件加热水体。 2.4人机界面
人机界面用于人机交互操作，显示当前的水温、设定温度和控制状态，以及提供参数调整和报警信息等功能。一般使用触摸屏作为人机界面，操 作简单直观。 3.系统控制策略设计 锅炉内胆水温控制系统的控制策略可以根据实际需求进行优化设计。 常用的控制策略有比例控制、比例积分控制和模糊控制等。 3.1比例控制 比例控制根据当前的温度误差大小，调节执行器的开度。开度与误差 成正比，以获得较好的稳态和动态响应。 3.2比例积分控制 比例积分控制在比例控制基础上加入积分项，用于补偿比例控制的静差。通过积分项的积累，使负反馈控制系统具有零静差特性。 3.3模糊控制 模糊控制可以根据实际的工作状态，自适应地调整控制策略。通过建 立模糊规则库，根据当前温度误差和变化率等信息，确定输出控制量。 4.系统硬件设计 根据设计需求，选择合适的硬件设备进行系统实现。主要包括PLC控 制器、传感器、执行器和人机界面等。 4.1PLC控制器 选择具有较好性能和稳定性的PLC控制器，能够满足实时性要求，并 具备足够的通信接口用于连接其他设备。
目录 1 绪论 (1) 1.1课题背景及研究目的和意义 (1) 1.2国内外研究现状 (1) 1.3项目研究内容 (2) 2 PLC和组态软件基础 (3) 2.1可编程控制器基础 (3) 2.2组态软件的基础 (5) 3 PLC控制系统的硬件设计 (7) 3.1PLC控制系统设计的基本原则和步骤 (7) 3.3系统整体设计方案和电气连接图 (9) 3.4PLC控制器的设计 (10) 4 PLC控制系统的软件设计 (13) 4.1PLC程序设计的方法 (13) 4.2编程软件STEP7--M ICRO/WIN概述 (13) 4.3程序设计 (15) 5组态画面的设计 (25) 5.1组态变量的建立及设备连接 (25) 5.2创建组态画面 (28) 6系统测试 (32) 6.1启动组态王 (32) 6.2实时曲线观察 (32) 6.3分析历史趋势曲线 (33) 6.4查看数据报表 (35) 6.5系统稳定性测试 (36) 总结 (38) 致谢 (39) 参考文献 (40)
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
2011 届毕业设计说明书 基于PLC和组态技术的锅炉水温串级控制 系统设计
摘要 本设计论述了基于PLC和组态技术的锅炉内胆水温和夹套水温构成的串级控制系统的设计过程。下位机编程软件采用SIEMENS公司的STEP 7软件，选用西门子S7-400PLC控制锅炉温度的控制系统，介绍了西门子S7-400PLC和系统硬件及软件的具体设计过程。上位机组态画面软件采用SIMATIC WINCC，对其进行了简单介绍，并详细介绍了项目的创建、变量的新建、画面的组态。上位机进行程序编写实现控制，下位机组态画面，建立人机界面，进行远程控制。 锅炉水温具有非线性、时变性、大滞后和不对称性等特点，采用传统的控制方法所得到的控制量的控制品质不高。锅炉内胆与夹套构成串级控制。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。串级控制中的主副回路是控制夹套和内胆的温度，温度是一个多变且不易控制的量，而PID控制在这方面具有突出的优点，很适合采用PID控制技术。综合以上得到一个品质比较高的控制系统。 关键词PLC；组态技术；串级控制；锅炉水温；PID控制
ABSTRACT This design is discussed based on PLC and configuration technology of water temperature and clip boiler water tank consists of cascade control system design process. Lower level computer programming software using the SIEMENS company's STEP 7 software, choose SIEMENS s7-400plc control boiler temperature control system, introduces SIEMENS s7-400plc and system hardware and software, and the specific design process. Upper unit used in the software configuration screen WINCC, the SIMA TIC simply introduced, and introduces the creation, variable of project construction, picture configuration. PC for programming realize control, lower frame) unit, establish normal screen man-machine interface, carries on the remote control. Boiler water temperature with nonlinearness, time delay and asymmetry wait for a characteristic, USES the traditional control method can get control portion control quality is not high. Boiler of the bladder and clip constitutes a cascade control. Due to the cascade control has effectively improve the dynamic characteristics, improve process working frequency, reducing the time constant and accelerate equivalent process characteristic, the response speed of the controlled system in overcome delay to the good result is achieved. Cascade control the principal deputy loop is control of the temperature of the clamping and bladder, temperature is a variable and not easy to control, and the amount of PID control in this respect has outstanding advantages, very suitable PID control technology. Comprehensive above gets a quality higher control system. Key words plc；configuration technology；cascade control；boiler water temperature；pid control
基于PLC锅炉水温控制系统设计 摘要： 该文主要研究基于PLC的锅炉水温控制系统，并提出了一种基于PID控制算法的水温控制算法。本文设计了一个完整的PLC水温控制系统，包括传感器、控制器和执行器，通过PID控制算法控制水温。根 据实验结果，本文设计的PLC控制器可以有效地控制锅炉水温在目标 温度范围内波动，并且与传统的控制方法相比，具有更优的控制效果。 关键词：PLC；PID；水温控制；控制算法 1. 研究背景 随着现代化工业的不断发展，锅炉已经成为各种工业生产中必不 可少的能源设备，因为它可以提供所需的高温高压水蒸气。然而，如 果锅炉水温控制不当，将导致锅炉的安全性下降，生产效率下降，甚 至是事故的发生。因此，锅炉水温控制在现代工业中变得越来越重要。 现代电气自动化技术的快速发展，尤其是基于PLC的控制方案， 使得锅炉水温控制系统的设计和实现更加简单、可靠和高效。锅炉水 温控制系统的功能是通过给定温度范围内无缝控制锅炉水温，以实现 锅炉水温的稳定，同时最大程度地降低能源消耗。PID控制算法是现代自动化控制中最常用的控制算法之一，通过调整比例、积分、微分三 个参数，快速、准确地控制温度。 2. 控制系统设计 基于PLC的水温控制系统主要由传感器、控制器、执行器三部分 组成。 2.1 传感器 传感器是水温控制系统中最基本的组成部分。在本文中，我们选 择了一种PT100型号的温度传感器，它可以测量水的温度，并将温度 值转换为一定数量的电信号。该信号将被传输到控制器中以进行进一 步的处理。 2.2 控制器
控制器是水温控制系统中最关键的部分。在本文中，我们选择了 一个Siemens S7-200系列PLC为控制器。PLC将传感器从水温读数转 换为数字信号，并使用PID控制算法计算最佳输出值，以便控制水温 保持在稳定的范围内。该PLC电路设计实现了水温基准值的设定、水 温的PID控制等功能。 2.3 执行器 执行器是控制系统的最后一步。本文中，我们将使用一个差压控 制阀，它通过控制水流的通道来调整水流，以控制水温。PLC将计算得到的输出值传输到执行器中，控制阀开度来调整水流，从而控制水温。 3. 控制算法实现 在本文中，我们基于PID控制算法实现了水温控制。该算法需要 调整比例、微分和积分三个参数，以获得最佳的温度控制效果。比例 项将在保持温度误差的前提下增加控制量，积分项将在一段时间内积 累误差，微分项反映了变化的速度。 4. 实验结果分析 本文使用了一台锅炉来测试PLC水温控制系统。我们针对三种不 同操作条件分别设计了实验，包括系统升温、系统降温、系统波动情 况下的控制和稳定水温等情况。结果表明，本文设计的PLC控制器可 以非常稳定地控制锅炉水温，并且可以在短时间内实现非常精确的温 度控制。相比传统的控制方法，本文方法的控制效果更好，更加灵活，更加可靠。 5. 结论 本文提出了一种基于PLC的锅炉水温控制系统，通过PID控制算 法控制水温。实验结果表明，本文设计的PLC控制器可以有效地控制 锅炉水温在目标温度范围内波动，并且与传统的控制方法相比，具有 更优的控制效果。
基于PLC的锅炉电加热控制系统设计 基于PLC的锅炉电加热控制系统设计包括以下几个步骤： 1. 系统需求分析：确定锅炉电加热控制系统的功能需求， 包括温度控制范围、加热功率调节范围、安全保护要求等。 2. 系统架构设计：根据需求分析结果，设计系统的硬件和 软件架构。硬件部分包括PLC、温度传感器、电加热器、电 源等；软件部分包括PLC程序设计和人机界面设计。 3. 传感器选择和安装：根据需求分析确定温度传感器的类 型和数量，并将其安装在适当的位置上，以便准确测量锅 炉的温度。 4. 电加热器选择和安装：根据需求分析确定电加热器的类型、功率和数量，并将其安装在锅炉中，以提供所需的加 热功率。 5. PLC程序设计：根据系统需求和硬件架构设计，编写 PLC程序来实现温度控制和加热功率调节。程序需要包括温 度测量、温度控制算法、加热功率调节等功能。 6. 人机界面设计：设计一个直观易用的人机界面，用于监 视和控制锅炉电加热控制系统。界面应该显示当前温度、 设定温度、加热功率等信息，并提供设定温度和加热功率 的调节功能。 7. 安全保护设计：设计系统的安全保护功能，包括过温保
护、过电流保护、短路保护等。这些保护机制可以通过PLC 程序来实现，当检测到异常情况时，系统会自动停止加热并发出警报。 8. 系统测试和调试：在完成系统设计后，进行系统测试和调试，确保系统能够正常工作，并满足设计要求。 总之，基于PLC的锅炉电加热控制系统设计需要考虑到温度控制、加热功率调节、安全保护等方面的需求，并通过合适的传感器、电加热器、PLC程序和人机界面来实现。在设计过程中，需要进行系统测试和调试，以确保系统能够稳定可靠地工作。
毕业设计（论文）_基于PLC的锅炉出水温度控制系统的研究与设计
毕业设计 锅炉出水温度控制系统的研究与设计 总计毕业设计（论文）61页 表格2表 插图16幅
I 摘 要 随着我国经济的发展，资源和环境矛盾同趋尖锐，使我国的现代化建设面临严峻挑战。作为温度控制系统重要能源转换设备的锅炉能耗巨大，占我国原煤产量的三分之一左右。然而，我国目前运行的很多锅炉控制系统自动化水平不高、安全性低，工作效率和环境污染普遍低于国家标准，因此实现锅炉的计算机自动控制具有重要的意义。 随着科学技术的不断发展人们开始利用各种先进的仪器和技术组成计算机控制系统来代替人工复杂的控制操作，直接数字控制DDC 系统 （Direct Control ），便是其中之一。直接数字控制DDC 系统，它是工业生产计算机控制系统中用的最广泛的一种系统应用形式，在这类系统中的计算机，除了经过输入通道对多个工业过程参数进行巡回检测采集外， 它还代替了模拟调节系统中的模拟调节气，按预定的调节规则进行调解运算，然后将运算结果通过过程输出通道输出并作用于执行机构，以实现多回路调节的目的。 本设计设计了基于PLC 的锅炉温度控制系统，该系统包括下位机控制和上位机控制两部分。文中给出了通过时间和室外温度相结合的控制策略对系统温度进行调节控制。 关键字：锅炉；计算机控制； PLC
Abstract With China’s economic development，resources and the environment has become increasingly acute contradictions，so that the modernization of our country is facing a formidable challenge．As an important energy source conversion equipment，heating system of the industrial boiler consumes about one-third of China’s coal．However，the majori ty of China’s current operating boiler system’s security and efficiency is generally lower than the national standard．So it's great significance to achieve automatic control for boiler with computer．Along with science technical develop continuously people start making use of every kind of advanced instrument constituting the calculator control system with the technique to the control operation that replace the artificial complicacy, direct arithmetic figure control DDC system( Direct Control), just one of them Direct arithmetic figure control DDC system, it is an industry to produce convenient and the most extensive a kind of system in system of control of calculator application form, in addition to through importation passage to several industries process parameter proceeding cruising to return to examination to collect, it returned to replace the emulation regulates the emulation in the system regulates the spirit, at the set regulate rule proceed the intermediation carries to calculate, then will carry to calculate result pass process output passage output combine function in carry out the organization, to realize many the purpose that back track regulate. the paper presents a overall control thinking，the system designed to heating in winter includes superordinate computer control system and the subordinate system．To meet all the campus’s winter heating，it gives a complete control strategy which combined with time and outdoor’s temperature. II
基于MCGS和PLC的炉温控制系统 作者：张凤雨虎恩典王佳梅 来源：《电子世界》2012年第01期 【摘要】本文在详细分析锅炉温度控制的特点上，设计了以PC机为上位机，西门子S7-200PLC为下位机的炉温控制系统，该系统采用经典PID控制算法实现锅炉内胆温度的准确控制，并通过MCGS组态软件生成精美的监控画面，完成了控制参数的在线修改及实时曲线、历史曲线绘制，实时数据历史数据的显示、查询、打印等。 【关键词】炉温控制；S7-200PL；PID；MCGS 引言 温度是工业生产中最常见最基本的工艺参数之一，例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛使用的各种加热炉、热处理、反应炉等，对工件的处理温度要求严格控制。至于温度控制系统，过去一般采用温控仪表等仪器来直接控制，自动化程度不高，运行稳定性较差，操作维护不方便，针对这些问题，本文提出以S7-200作为主控单元，配合外围电路、执行单元并通过上位机的组态软件进行监控，在控制算法上引入传统的PID控制，取得了良好的控制效果。 1.控制系统设计 系统采用S7-200PLC为控制单元（CPU型号为CPU224），经RS232/485串性总线与上位机相连，由于CPU224只有数字量的输入输出接口，而现场温度为模拟信号，因此本系统选取4输入1输出的EM235模拟量扩展模块进行模拟量扩展。执行机构为单向SCR可调压模块和变频器，其中调压模块通过调压加热器以升温，变频器调节水量以降温。上位机通过STEP7-Micro/WIN32编程软件设置通讯参数、编写控制程序并进行编译、调试、下载到PLC中去。此外，工控机还通过MCGS组态软件对控制系统进行了组态，实现实时数据采集、实时数据与历史数据的显示、实时曲线与历史曲线的绘制、实时控制参数的修改等。控制系统结构图如图1所示。 S7-200PLC与上位机的通信设置 S7-200PLC有很强的通信功能，有多重通信方式可供选择，如单主站方式、多主站方式和远程通讯方式等，基于实际需要及成本的考虑本设计采用单主站方式，PC作为单一主站，S7-200作为从站，两者之间通过PC/PPI电缆连接，通过STEP7-Micro/WIN32编程软件设定通信参数，如PLC地址、波特率等，如图2所示。 2.软件设计
基于PLC的锅炉加热温度控制系统设计锅炉加热温度控制系统设计是一个非常重要的工程项目，特别是在工 业生产中。PLC（可编程逻辑控制器）是一种高级自动化控制设备，可以 实现对锅炉加热温度的精确控制。本文将介绍一个基于PLC的锅炉加热温 度控制系统的设计。 【系统概述】 该系统的基本目标是稳定地控制锅炉的加热温度，保证锅炉在正常工 作范围内运行，并尽可能地提高热效率。具体来说，系统需要实现以下功能： 1.实时监测锅炉温度。 2.控制锅炉加热功率。 3.响应温度变化，并自动调整加热功率。 4.报警和故障保护功能。 【系统设计】 1.硬件设计： 硬件部分包括传感器、执行机构和PLC。传感器用于实时监测锅炉温度，常用的温度传感器有热电偶和敏感电阻。执行机构用于控制加热功率，可采用电磁阀或电加热器。PLC负责处理数据和控制信号，可以选择常用 的西门子、施耐德等PLC。 2.软件设计：
软件部分主要包括PLC编程和人机界面设计。PLC编程可以使用基于LD（梯形图）或SFC（时序功能图）的编程语言，根据具体控制要求，设计合适的控制算法和逻辑。人机界面设计可以使用HMI（人机界面）或SCADA（监控与数据采集系统），实时显示锅炉温度、加热功率和系统状态，并提供控制和设定温度的功能。 3.控制策略设计： 控制策略需要根据具体情况进行设计，一般分为开环控制和闭环控制两种。开环控制是根据经验或数学模型预先设定温度和加热功率曲线，直接输出控制信号。闭环控制则根据实时监测的温度反馈信息，通过控制算法动态调整加热功率，使实际温度尽可能接近设定温度。 4.报警和故障保护设计： 系统需要具备报警和故障保护功能，当温度超出设定范围或系统出现故障时，及时发出警报并采取相应的措施，以保护锅炉和工艺安全。 【实施与测试】 在实施前，需要进行系统调试，确保PLC编程和硬件连接正常。在实际运行中，需要对系统进行定期检测和维护，以保证系统的稳定性和可靠性。 总结起来，基于PLC的锅炉加热温度控制系统的设计是一个复杂的工程，需要综合考虑硬件和软件的因素。通过有效的控制策略和合理的报警机制，可以实现对锅炉温度的精确控制，提高工艺安全性和生产效率。
基于PLC的锅炉控制系统的设计范本 1.系统概述 本系统是基于PLC的锅炉控制系统，主要用于控制锅炉的启停、温度控制、压力控制、水位控制等功能。系统采用模块化设计，具有可靠性高、操作简单、易于维护等特点。 2.系统结构 本系统由PLC主控制器、触摸屏操作界面、温度传感器、压力传感器、水位传感器、电磁阀等组成。PLC主控制器负责控制各个模块的运行，触摸屏操作界面用于人机交互，传感器用于采集锅炉的温度、压力、水位等信息，电磁阀用于控制水的进出。 3.系统功能 本系统具有以下功能： (1) 锅炉的启停控制：PLC主控制器可以控制锅炉的启停，根据实际需要进行开关控制。 (2) 温度控制：通过温度传感器采集锅炉的温度信息，PLC主控制器可以根据设定值进行温度控制。 (3) 压力控制：通过压力传感器采集锅炉的压力信息，PLC主控制器可以根据设定值进行压力控制。 (4) 水位控制：通过水位传感器采集锅炉的水位信息，PLC主控制器可以根据设定值进行水位控制，控制水的进出。 (5) 报警功能：当温度、压力、水位等超出设定值时，系统会自动报警，提醒操作人员及时处理。
4.系统操作界面 本系统采用触摸屏操作界面，包括主界面、温度控制界面、压力控制界面、水位控制界面等。主界面显示锅炉的运行状态、温度、压力、水位等信息，可以进行锅炉的启停控制。其他界面用于设定温度、压力、水位等参数，进行相应的控制操作。 5.系统优点 本系统具有以下优点： (1) 可靠性高：系统采用模块化设计，各个模块之间相互独立，故障率低。 (2) 操作简单：系统采用触摸屏操作界面，操作简单方便。 (3) 易于维护：系统采用模块化设计，故障发生时可以快速定位和更换故障模块。 (4) 控制精度高：系统采用PLC主控制器进行控制，控制精度高，稳定性好。 (5) 报警功能：系统具有报警功能，能够及时提醒操作人员处理异常情况。 6.系统应用 本系统适用于各种锅炉的控制，如燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉等。可以广泛应用于工业、农业、商业等领域。
郑州科技学院毕业设计（论文）开题报告 课题名称基于PLC锅炉温度控制系统的毕业设计 课题来源教师命题课题类型BX 指导教师金楠学生姓名杨宗豪学号201042067 专业自动化
开题报告内容：（调研资料的准备，设计的目的、要求、思路与预期成果；任务完成的阶段内容及时间安排；完成设计（论文）所具备的条件因素等。） 随着改革开放的进程，中国工业的高速发展，中国的工业技术已经达到国际领先水平。工业控制系统是工业技术的重要项目，而锅炉的温度控制系统更是工业控制系统的重中之重，随着工业技术的不断发展，PLC技术已经在工业控制系统中占有举足轻重的地位。 一调研资料准备 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。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。因此在工业控制中锅炉的温度控制是现代工业中的重要环节。 二设计目的 本次研究主要以锅炉为被控对象，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。是工业锅炉温度控制系统更加稳定，使控制系统更加准确。 三设计要求 1.熟悉课题，明确本课题的任务与要求。 2.收集查询与本课题有关系的文献资料,写出开题报告书。 3.拟定进行课题的技术路线和设计方案。 4.熟悉锅炉温度控制系统装置的控制流程与控制要求。 5画出锅炉温度控制过程的流程图。 6.确定控制的I/O端数,并画出控制端连接图。 7.根据I/O端口数目,选择PLC型号。 8.对I/O端进行分配。 9.画出控制线路图及控制逻辑梯形图。
基于PLC的锅炉控制系统的设计 本文介绍基于PLC的锅炉控制系统的设计的背景和目的。 锅炉控制系统是基于PLC（可编程逻辑控制器）的设计，采用了分布式控制策略。整体架构包括以下几个组成部分： 1.控制器 控制器是锅炉控制系统的核心部分，由PLC实现。PLC具备高速计算能力和强大的输入输出功能，可以对各个设备进行监控和控制。它接收来自传感器的输入信号，并根据预设的逻辑和算法进行实时处理，向执行器发送输出信号以控制设备运行。 2.传感器 传感器负责将锅炉系统的各个参数转化为电信号，并传输给PLC进行处理。常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等。 3.执行器
执行器根据PLC的控制信号来执行相应的操作，如调节燃料 供给、控制排放阀等。它们与PLC之间通过信号线或总线进行连接。 4.人机界面 人机界面提供给操作员与锅炉控制系统进行交互的界面。它可 以是触摸屏、计算机软件等形式，用于监视系统运行状态、设定参 数以及显示报警信息等。 5.通信模块 通信模块用于实现锅炉控制系统与外部设备的数据传输和通信。它可以连接到局域网或远程服务器，实现与其他系统或监控中心的 数据交互。 6.电源供应 为了保证锅炉控制系统的稳定运行，需要提供可靠的电源供应。这可以通过备用电源或UPS（不间断电源）来实现。 综上所述，基于PLC的锅炉控制系统采用分布式控制策略， 通过控制器、传感器、执行器、人机界面、通信模块和电源供应等 组成部分协同工作，实现对锅炉设备的监控和控制。
本文介绍基于PLC的锅炉控制系统所采用的控制策略和算法。 控制策略是指通过采取不同的控制方法和算法，在锅炉运行中实现温度、压力、流量等参数的稳定控制。基于PLC的锅炉控制系统采用了以下主要的控制策略： PID控制：PID（比例、积分、微分）控制是一种常用的控制方法。它通过根据控制对象的偏差来调节控制器的输出，使得偏差逐渐趋向于零，从而实现控制目标。在锅炉控制系统中，PID控制常用于调节温度、压力和流量等参数。PID控制：PID（比例、积分、微分）控制是一种常用的控制方法。它通过根据控制对象的偏差来调节控制器的输出，使得偏差逐渐趋向于零，从而实现控制目标。在锅炉控制系统中，PID控制常用于调节温度、压力和流量等参数。 模糊控制：模糊控制是一种智能控制方法，它通过模糊化和模糊推理来处理模糊的输入和输出，实现非线性系统的控制。在锅炉控制系统中，模糊控制常用于处理复杂的控制问题，如燃料供给的优化调节。模糊控制：模糊控制是一种智能控制方法，它通过模糊化和模糊推理来处理模糊的输入和输出，实现非线性系统的控制。在锅炉控制系统中，模糊控制常用于处理复杂的控制问题，如燃料供给的优化调节。模糊控制：模糊控制是一种智能控制方法，它通
基于PLC的PID温度控制系统设计（附程序代码） 摘要 自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。随着PLC技术的飞速发展，通过PLC 对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。温度控制系统广泛应用于工业控制领域，如钢铁厂、化工厂、火电厂等锅炉的温度控制系统。而温度控制在许多领域中也有广泛的应用。这方面的应用大多是基于单片机进行PID 控制, 然而单片机控制的DDC 系统软硬件设计较为复杂, 特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处, 然而PLC 在这方面却是公认的最佳选择。根据大滞后、大惯性、时变性的特点，一般采用PID调节进行控制。随着PLC功能的扩充，在许多PLC 控制器中都扩充了PID 控制功能, 因此在逻辑控制与PID控制混合的应用场所中采用PLC控制是较为合理的。 本设计是利用西门子S7-200PLC来控制温度系统。首先研究了温度的PID调节控制，提出了PID的模糊自整定的设计方案，结合MCGS监控软件控制得以实现控制温度目的。 关键词：PLC；PID；温度控制
目录 1 引言1 1.1 温度控制系统的意义 1 1.2 温度控制系统背景 1 1.3 研究技术介绍 1 1.3.1 传感技术 1 1.3.2 PLC 2 1.3.3 上位机3 1.3.4 组态软件 3 1.4 本文研究对象 4 2 温度PID控制硬件设计 5 2.1 控制要求5 2.2 系统整体设计方案 5 2.3 硬件配置6 2.3.1 西门子S7-200 CUP224 6 2.3.2 传感器6 2.3.3 EM235模拟量输入模块 7 2.3.4 温度检测和控制模块8 2.4 I/O分配表8 2.5 I/O接线图8 3 控制算法设计9 3.1 P-I-D控制9