锅炉液位控制系统设计实验报告
实验目的：
1. 掌握锅炉液位控制系统的工作原理，了解常见的液位控制方案。
2. 学习液位传感器的基本原理，并设计并实现一个基于差压传感器的锅炉液位控制系统。
3. 通过实验验证液位控制系统的有效性和稳定性。
实验仪器和设备：
1. 差压传感器
2. 显示仪
3. PLC 控制器
4. 冷却塔
5. 水泵
6. 液压系统
7. 电气保护仪
实验原理：
锅炉液位控制系统的工作原理基于液位的测量和比较，以及相应的控制电路。常见的液位控制方案有多种，例如浮球传感器、差压传感器、超声波探测器等。
本实验设计并实现的液位控制系统基于差压传感器。差压传感器是一种能测量液面压力差的传感器，其工作原理基于两个相隔一定距离的孔洞，分别在液位两侧，当液面高低不一时，两孔洞的压力就会不同，导致差压的产生。根据流体力学原理，液位高度与产生的差压成线性关系，因此通过测量差压即可得知液位高度。
液位控制系统的核心控制器是 PLC 控制器。PLC 控制器负责
对液位信号进行采集和处理，并根据实际需求输出控制信号，控制阀门、水泵等设备的运行。
实验步骤：
1. 搭建实验装置：
将差压传感器安装在锅炉的水箱上，保证传感器的两个孔洞分别在水面上下两侧，连接传感器与示数仪。将 PLC 控制器与
传感器和执行器（水泵、阀门等）进行连线。
2. PLC 编程：
编写 PLC 控制器的程序，实现对液位的控制和保护。程序中
应包含液位传感器的采集功能，液位数据的处理和比较功能，
以及对执行器的控制指令。另外，还需要设置自动保护功能，当液位过高或过低时及时切断加热器、泵等设备的供电，保证设备的安全运行。
3. 实验测试：
在实验时，首先注入一定量的水，打开水泵进行循环水处理，同时启动加热器加热。然后，由 PLC 控制器对液位信号进行采集和处理，控制水泵的开关以维持液位在一定范围内。实验过程中，应注意观察液位变化和执行器运行状态，并及时调整控制参数。
实验结果与分析：
本实验实现了基于差压传感器的锅炉液位控制系统，并通过PLC 控制器对液位信号进行采集和处理，控制水泵的开关以维持液位在一定范围内。实验结果显示，液位控制系统稳定可靠，并具有较高的精度和控制性能。
结论：
本实验通过设计并实现液位控制系统，深入了解锅炉液位控制方案，掌握了液位传感器的基本原理和应用方法，加深了对PLC 控制器的理解和掌握，对于锅炉控制和自动化控制技术的学习和研究具有重要的意义。
锅炉液位控制系统设计实验报告 实验目的： 1. 掌握锅炉液位控制系统的工作原理，了解常见的液位控制方案。 2. 学习液位传感器的基本原理，并设计并实现一个基于差压传感器的锅炉液位控制系统。 3. 通过实验验证液位控制系统的有效性和稳定性。 实验仪器和设备： 1. 差压传感器 2. 显示仪 3. PLC 控制器 4. 冷却塔 5. 水泵 6. 液压系统 7. 电气保护仪 实验原理：
锅炉液位控制系统的工作原理基于液位的测量和比较，以及相应的控制电路。常见的液位控制方案有多种，例如浮球传感器、差压传感器、超声波探测器等。 本实验设计并实现的液位控制系统基于差压传感器。差压传感器是一种能测量液面压力差的传感器，其工作原理基于两个相隔一定距离的孔洞，分别在液位两侧，当液面高低不一时，两孔洞的压力就会不同，导致差压的产生。根据流体力学原理，液位高度与产生的差压成线性关系，因此通过测量差压即可得知液位高度。 液位控制系统的核心控制器是 PLC 控制器。PLC 控制器负责 对液位信号进行采集和处理，并根据实际需求输出控制信号，控制阀门、水泵等设备的运行。 实验步骤： 1. 搭建实验装置： 将差压传感器安装在锅炉的水箱上，保证传感器的两个孔洞分别在水面上下两侧，连接传感器与示数仪。将 PLC 控制器与 传感器和执行器（水泵、阀门等）进行连线。 2. PLC 编程： 编写 PLC 控制器的程序，实现对液位的控制和保护。程序中 应包含液位传感器的采集功能，液位数据的处理和比较功能，
以及对执行器的控制指令。另外，还需要设置自动保护功能，当液位过高或过低时及时切断加热器、泵等设备的供电，保证设备的安全运行。 3. 实验测试： 在实验时，首先注入一定量的水，打开水泵进行循环水处理，同时启动加热器加热。然后，由 PLC 控制器对液位信号进行采集和处理，控制水泵的开关以维持液位在一定范围内。实验过程中，应注意观察液位变化和执行器运行状态，并及时调整控制参数。 实验结果与分析： 本实验实现了基于差压传感器的锅炉液位控制系统，并通过PLC 控制器对液位信号进行采集和处理，控制水泵的开关以维持液位在一定范围内。实验结果显示，液位控制系统稳定可靠，并具有较高的精度和控制性能。 结论： 本实验通过设计并实现液位控制系统，深入了解锅炉液位控制方案，掌握了液位传感器的基本原理和应用方法，加深了对PLC 控制器的理解和掌握，对于锅炉控制和自动化控制技术的学习和研究具有重要的意义。
摘要 集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。 关键字：集散控制系统；微处理器；最优化控制
目录 1. 概述 (1) 2.通用版及嵌入版MCGS组态软件 (5) 2.1锅炉液位控制工程文件建立 (5) 2.2锅炉液位控制画面设计 (11) 3.被控对象设计 (17) 3.1实验装置简介 (17) 3.2被控对象特性说明（过程工艺分析） (18) 3.3被控对象的结构设计 (18) 3.4被控对象工艺流程图 (19) 4.控制系统设计 (19) 4.1控制系统原理分析及控制方案设计 (19)
4.2一次仪表选型设计 (21) 4.3 DCS选型设计 (25) 5.DCS组态设计 (26) 5.1 DCS硬件组态设计 (26) 5.2 DCS软件组态设计 (28) 5.3 DCS系统闭环运行调试结果分析与说明 (32) 5.设计总结与体会 (34) 6.参考文献 (35)
1. 概述 集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。 集散控制系统一般有以下四部分组成： 现场控制级 又称数据采集装置，主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理，而且对实时数据进一步加工处理，供CRT操作站显示和打印，从而实现开环监视，并将采集到的数据传输到监控计算机。输出装置在有上位机的情况下，能以开关量或者模拟量信号的方式，向终端元件输出计算机控制命令。这一个级别直接面对现场，跟现场过程相连。比如阀门、电机、各类传感器、变送器、执行机构等等。它们都是工业现场的基础设备、同样也是DCS的基础。在DCS系统中，这一级别的功能就是服从上位机发来的命令，同时向上位机反馈执行的情况。拿军队来举例的话，可以形容为最底层的士兵。它们只要能准确地服从命令，并且准确地向上级汇报情况即完成使命。至于它与上位机交流，就是通过模拟信号或者现场总线的数字信号。由于模拟信号在传递的过程或多或少存在一些失真或者受到干扰，所以目前流行的是通过现场总线来进行DCS信号的传递。
基于MCGS锅炉液位和温度控制系统的设计锅炉液位和温度控制是锅炉系统中至关重要的一环，它直接影响到锅 炉的运行安全和燃烧效率。本文将基于MCGS系统设计锅炉液位和温度控 制系统。 首先，我们需要了解MCGS系统的基本特点和功能。MCGS系统是一种 基于工控机和触摸屏的人机界面软件，具有友好的图形化界面和强大的数 据处理能力。它能够实时获取锅炉的液位和温度数据，并进行监测、分析 和控制。 在设计锅炉液位控制系统时，我们需要考虑以下几个方面。首先是液 位传感器的选择和安装。液位传感器可以采用浮球式或者超声波式传感器。浮球式传感器适用于小容量的锅炉，而超声波式传感器则适用于大容量的 锅炉。传感器的安装位置需要考虑到液位的准确性和稳定性。 接下来是液位控制阀的选择和配置。液位控制阀是控制锅炉液位的关 键设备，它能够根据液位信号自动调控进水和排污。根据实际需求和系统 特点，我们可以选择常开式或常闭式的控制阀，设置合适的开启和关闭压 力值，以实现锅炉液位的稳定控制。 设计锅炉温度控制系统时，我们需要考虑以下几个方面。首先是温度 传感器的选择和安装。温度传感器可以采用热电阻或热电偶传感器。传感 器的安装位置需要考虑到锅炉的热交换区域和传感器的灵敏度。 接下来是温度调节器的选择和配置。温度调节器是控制锅炉温度的核 心设备，它能够根据温度信号自动调控燃烧器和循环水泵。根据实际需求 和系统特点，我们可以选择PID控制器或者模糊控制器，设置合适的调节 参数，以实现锅炉温度的稳定控制。
除了液位和温度控制，MCGS系统还可以实现其他功能，如报警监测、数据记录和远程操作等。通过设置合适的报警阈值，MCGS系统能够实时 监测并提醒操作人员液位和温度异常。同时，MCGS系统还可以记录和存 储历史数据，方便后续的数据分析和故障排查。此外，MCGS系统还可以 通过远程访问和操作，实现对锅炉液位和温度的远程监控和控制。 总之，基于MCGS系统设计锅炉液位和温度控制系统可以实现对锅炉 运行的实时监测和稳定控制，提高锅炉的运行安全性和燃烧效率。设计过 程中需要选择适合的传感器和控制器，并合理配置其参数，以满足实际需 求和系统特点。同时，MCGS系统的其他功能也可以进一步扩展和优化， 提高系统的自动化程度和运行效率。
摘要 锅炉是生产过程中必不可少的设备。它所生产蒸汽不紧供生产过程作为热源，而且还作为蒸汽透平热力源。锅炉控制装置其主要作用是保障锅炉的安全，稳定运行准则。因此，在设计控制系统时要求供给蒸汽量应适应负荷变化需要或保持给定负荷，蒸汽压力，过热蒸汽温度，气泡水位，炉膛负压都应保持在一定范围内。本设计的被控变量为气泡水位，操纵便能量为给水量，给水量的高低直接影响着锅炉和汽轮机的安全运行，过高会影响汽水分离机的正常运行，过低会破坏正常水循环。所以过高过低都是不允许的。 本设计是针对锅炉气泡水位做出合理的设计方案，使气泡水位维持在一定的范围内，以保证锅炉设备的安全稳定运行。 关键词：锅炉汽泡；水位控制；蒸汽流量
目录 第1章绪论 (1) 第2章课程设计的方案 (2) 2.1概述 (2) 2.2虚假水位的行程及对策 (2) 2.3汽泡水位的影响因素 (2) 2.4汽泡水位控制方案设计 (3) 第3章硬件设计 (7) 3.1液位传送器选型 (7) 3.2流量传送器选型 (7) 3.3执行器选型 (8) 3.4控制器器选型 (9) 第4章锅炉汽泡水位的模型及仿真 (11) 4.1仿真分析 (11) 4.2仿真分析 (12) 第5章课程设计总结 (15) 参考文献 (16)
第1章绪论 锅炉烧水会产生高温高压的蒸汽，其温度可以达到1000多度，这样的蒸汽可以作为强大的动力源，蒸汽锅炉的作用是供给稳定的蒸汽产品，为保证提供合格的蒸汽产品来适应负荷的需要，与其配套的控制系统必须满足各工艺参数。保持锅炉汽泡水位在一个规定的范围内变化，对于锅炉的安全运行是非常重要的，由于锅炉的水位同时受到锅炉侧，汽轮机侧，燃烧状况及给水量等因素的干扰，而使其水位经常变化。因此锅炉气泡水位应根据设备的运行状况进行实时调整，以严格保证设备的安全运行。 工业锅炉气泡水位控制的任务是让生产的蒸汽量与给水量形成一个平衡，这样既保证了蒸汽产品的供应量与质量，又使整个系统得以安全运行，同时锅炉气泡水位也间接的体现了锅炉负荷与给水量之间的平衡关系。 以前的工作的过程是以各分立元件做基础，利用各个检测器件对被控参数进行检测与反馈，反馈信号经控制器运算输出到执行器来改变各量，使系统恢复正常与稳定。达到自动控制的目的，但是这种方法分立器件多，系统反馈回路相对复杂，受分立器件性能影响大，系统内部各部分的影响也较大，使自动控制能力下降。 液位控制是通过控制阀改变开度影响给水量控制的，而水温的控制是通过调节加热的功率实现的。由于锅炉运行过程中存在进水量和出水量的变化，很难通过调节PID控制参数来满足所有的运行条件，而获得理想的控制结果。给水量，蒸汽的出口流量和燃料的进料量是使液位变化的主要扰动量，其扰动影响各不相同。 本设计的主要工作有： 设计锅炉气泡水位的控制方案 从水位的的动态变化入手，找出影响液位的主要原因，选择合适的操纵变量使水位在干扰作用下得到稳定的调节，来恢复平衡。 硬件设备的选择 在选择硬件设备时一定要选择参数与你设计的控制系统基本吻合的，这样可以减少系统内部各部分别的影响，提高系统的稳定性与安全性。 PID参数 PID参数设置一定要合理，这样才能使液位得到很好的调整。
锅炉汽包水位控制系统设计毕业论文 目录 摘要 (Ⅰ) ABSTRACT (Ⅱ) 1 绪论 (1) 1.1汽包水位控制系统的发展现状 (1) 1.2汽包水位调节的任务 (2) 1.3本设计的主要工作 (2) 2 控制方案设计 (3) 2.1虚假水位的形成及对策 (3) 2.2汽包水位的影响因素 (4) 2.3汽包水位的控制方案设计 (6) 3 硬件选型 (14) 3.1PLC及相关模块选型 (14) 3.2电机的选型 (15) 3.3变频器的选型 (15) 3.4水位传感器的选型 (15) 3.5流量传感器的选型 (16) 3.6接触器的选型 (17) 3.7熔断器的选型 (18) 3.8功率三极管的选型 (18) 3.9变压器的选型 (18) 3.10设备清单 (19) 4 硬件设计 (20)
4.1系统总体线路设计 (20) 4.2控制线路设计 (22) 5参数整定与仿真 (24) 5.1PID算法简介 (24) 5.2三冲量控制系统参数整定 (24) 5.3三冲量控制系统仿真分析 (30) 6 软件设计 (34) 6.1程序流程设计 (34) 6.2GX D EVELOPER程序设计 (36) 结束语 (42) 参考文献 (43) 致谢 (44) 附录锅炉汽包水位控制系统原理图 (45)
1 绪论 1.1汽包水位控制系统的发展现状 蒸汽锅炉是企业重要的动力设备，其任务是供给合格稳定的蒸汽产品，以满足负荷的需要。锅炉是一个十分复杂的控制对象，为保证提供合格的蒸汽产品以适应负荷的需要，与其配套设计的控制系统必须满足各主要工艺参数的需要。保持锅炉汽包水位在正常范围内是锅炉运行的一项重要的安全性能指标，由于负荷、燃烧状况及给水流量等因素的变化，汽包水位会经常发生变化[1]。因此锅炉汽包水位应当根据设备的运行状况进行实时调节加以严格控制以保证锅炉的安全运行。 工业蒸汽锅炉汽包水位控制的任务是控制给水流量使其与蒸发量保持动态平衡，维持汽包水位在工艺允许的范围内，是保证锅炉安全生产运行的必要条件，锅炉汽包水位也是锅炉运行中一个重要的监控参数，它间接地体现了锅炉负荷和给水之间的平衡关系。 传统的控制方法是以各种分立器件的应用为基础，利用各种检测器件对被控参数实时进行检测并反馈给控制器件，再根据自动控制理论的有关算法完成相应的运算并驱动调节机构完成相应的动作，从而达到自动控制的目的。但是这种控制方式受分立器件的性能影响大，系统各部分之间影响较大，自动化水平不高，控制效果并非十分理想，而且容易出现故障。现在广泛使用的控制技术还有DCS 集散控制系统[2]，但由于DCS系统适合有多个控制回路同时工作的复杂系统，而且集散控制系统往往价格昂贵，对于像汽包水位这样的控制系统来说性价比太高，因此对于汽包水位控制系统来说并非理想的选择。 PLC是70年代发展起来的中大规模的控制器，是集CPU、RAM、ROM、I/O接口与中断系统于一体的器件[3]，已经被广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源、交通等各种行业。随着计算机在操作系统、应用软件、通信能力上的飞速发展，大大增强了PLC通信能力，丰富了PLC编程软件和编程技巧，增强了PLC过程控制能力。因此，无论是单机还是多机控制、生产流水线控制及过程控制都可以采用PLC技术。PLC控制锅炉技术是近年来开发的一项新技术。它是PLC软、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物。作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行，减轻操作人员的劳动强度。 采用PLC控制技术，能实现对锅炉运行过程的自动检测、自动控制等多项功能。它的被控量是汽包水位，而调节量则是汽包给水流量，通过对汽包水位的实时检测并进行反馈，PLC对反馈信号和给定信号进行比较，然后根据控制算法对二
锅炉汽包水位控制系统设计 锅炉汽包水位控制是工业生产中极其重要的环节之一，对于保证锅炉运行的安全、稳定、经济具有十分重要的意义。本文将对锅炉汽包水位控制系统设计进行阐述。 锅炉汽包是锅炉系统中用于调节锅炉水位的装置，也是一种储存水量的容器。锅炉汽 包通常会在锅炉的高处，且容量较大，同时也具有缓冲作用和膨胀作用。锅炉汽包水位控 制的主要目的是为了保证锅炉工作时的水位稳定，防止因水位不稳定而引起的事故或设备 损坏。 1.水位控制方式选择 锅炉汽包水位控制的方式通常有三种：手动控制、自动控制、程控系统。手动控制方 式是通过人工调整水位来控制，缺点是易造成人为误操作；自动控制是通过水位控制器对 水位的感应和控制，优点是精度高、效率高；程控系统是利用PLC等控制器对水位进行控 制和监测，可以实时监测水位变化，减少操作人员的工作量。 水位控制器的选择应该根据锅炉的实际情况进行选择，按照锅炉的类型、规模、水位 控制方式等来选择。具体可选择容易维护、控制精度高，适用于复杂环境的水位控制 器。 3.气动执行机构选择 气动执行机构是水位控制器的核心部件，主要功能是根据控制信号对锅炉汽包进水和 排水进行控制。在选择时应注意气动执行机构的工作电压、输出信号等等，并根据自身情 况进行选择。 4.水位控制系统的组成 水位控制系统主要由水位控制器、气动执行机构、水位控制阀和电气控制柜等四部分 组成。其中，水位控制器具有实时感应水位的功能，并对水位进行自动控制；气动执行机 构负责执行水位控制器的控制信号，对锅炉汽包进水和排水进行控制；水位控制阀起到控 制锅炉汽包进水和排水的作用；电气控制柜是整个系统的电源管理中心，负责实现水位控 制器和气动执行机构的联动控制。 水位控制系统的调试是保证系统正常运行的基础，需要根据系统的实际情况进行调试，并记录下调试时的相关参数。在调试中需要注意的是，锅炉汽包水位应该维持在合理的范 围内，避免出现水位太高或太低的情况。 1.水位控制精度的提高
DCS锅炉液位控制系统课程设计 一、引言 在现代工业生产中，锅炉作为重要的能源供应设备，其稳定运行和安全控制是至关重要的。而液位控制是锅炉运行过程中需要重点考虑的一个关键环节。为了实现锅炉液位的精确控制和自动化管理，DCS（分布式控制系统）锅炉液位控制系统应运而生。本文将对DCS锅炉液位控制系统的设计方案进行全面、详细、完整和深入的探讨。 二、系统设计方案 2.1 系统架构设计 2.1.1 控制层 首先，DCS锅炉液位控制系统的控制层是整个系统的核心。它包括控制器、采集模块、执行机构等关键组件。控制器负责接收并处理传感器采集到的液位信号，根据设定的控制策略生成控制信号。采集模块用于将各个液位传感器的模拟信号转换为数字信号，并传输给控制器。执行机构则根据控制信号控制液位调节阀的开度，实现对锅炉液位的调节。 2.1.2 监视层 监视层是DCS锅炉液位控制系统的重要组成部分，它用于监测和显示锅炉液位的实时状态。监视层包括人机界面、监视器和告警系统。人机界面提供用户友好的操作界面，使操作人员可以实时监控和控制液位系统。监视器用于显示锅炉液位的实时数值和趋势曲线，帮助操作人员进行分析和判断。告警系统可以及时发出警报并记录异常液位事件，保证系统的安全性。
2.2 系统功能设计 2.2.1 液位测量与传输 1.安装液位传感器，对锅炉液位进行实时测量。 2.将传感器测量到的模拟信号通过采集模块转换为数字信号。 3.使用通信模块将液位数据传输给控制器和监视层。 2.2.2 液位控制策略 1.根据液位的测量值和设定值，控制器将生成控制信号。 2.控制信号通过执行机构，调节液位调节阀的开度。 3.控制策略可以根据实际运行情况进行优化和调整，以保持锅炉液位的稳定性 和安全性。 2.2.3 液位监视与告警 1.人机界面可以显示实时液位数值和趋势曲线，使操作人员可以及时了解液位 的变化情况。 2.监视器可以发出警报并记录液位异常事件，如液位过高、过低等，以确保及 时采取措施避免事故发生。 2.3 系统优化设计 2.3.1 控制参数的优化 1.通过对锅炉液位控制系统进行建模和仿真，找到最佳的控制参数组合。 2.对控制器进行自适应调节，使其能够根据实时运行状态进行自动参数调整。 2.3.2 多级控制策略 1.引入多级控制策略，将液位控制分为主控和辅助控制两个层次。 2.主控层处理液位的整体控制，辅助控制层处理局部液位的微调。 2.3.3 故障诊断与容错设计 1.设计故障检测和容错机制，及时发现和排除系统运行中可能出现的故障。 2.通过备份控制器和冗余执行机构等措施，提高系统的可靠性和稳定性。
过程控制系统实验报告 专业 xxxxxx 班级 xxxxxxxxx 学生姓名 xxxxxx 学号 xxxxxxxx
锅炉汽包水位控制系统设计 一、控制要求 设计一个汽包水位控制系统，使汽包水位维持在90CM，稳态误差±0,5CM，以满足生产要求。 二、完成的主要任务 1.掌控锅炉生产蒸汽工及其工作流程 2.对被控对象进行特性分析，画出汽包水位控制系统方框图和流程图 3.选择被控参数和被控变量，说明其选择依据 4.设计控制系统方案，如何选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标 5.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程 6.对控制进行PID控制说明其参数整定理论 7.对锅炉汽包水位进行simulink仿真，对参数进行整定，其仿真图要满足动态性能 指标 8.总结实验课程设计的经验和收获
过程控制系统实验报告............................... - 0 -第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理............ - 3 - 1.1 概述............................................ - 3 - 1.2 锅炉生产蒸汽工艺简述 ............................ - 4 - 1.3 锅炉生产蒸汽工作流程 ............................ - 4 - 第二章锅炉汽包水位控制系统的方案设计............... - 5 - 2.1 对被控对象进行特性分析 ............................ - 5 - 2.2汽包水位控制系统方框图和流程图..................... - 6 - 2.2.1 液位控制系统的方框图.................................. - 6 - 2.2.2 液位控制系统的方案图.................................. - 6 - 2.3选择被控参数和被控变量............................. - 7 - 2.4选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标 ......... - 7 - 2.4.1传感器、变送器选择 ..................................... - 8 - 2.4.2执行器的选择........................................... - 8 - 2.4.3关于给水调节阀的气开气关的选择。 ....................... - 8 - 2.4.4 关于给水调节阀型号的选择。............................. - 9 - 2.4.5 给水流量蒸汽流量..................................... - 9 - 2.5 四个环节的工作形式对控制过程............................... - 9 -第三章PID控制.................................... - 10 - 3.1对控制进行PID控制.......................................... - 10 - 3.2整定PID理论参数............................................ - 11 -
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
基于PLC锅炉温度控制系统的设计报告.doc 一、设计目的 本设计旨在搭建一个基于PLC的锅炉温度控制系统，通过对锅炉水温度的检测和控制，实现锅炉水温度的稳定控制，提高锅炉的工作效率，确保锅炉的稳定运行，降低发生事故 的概率，保证工业生产的平稳进行。 二、设计内容 1、系统硬件设计 2、系统软件设计 3、系统调试与实验 三、系统设计的可行性分析 本系统采用PLC作为控制核心，辅以温度传感器，执行元件等辅助部件，相比于传统 的控制方法，其具有反应速度快，可靠性高，维护方便等优点，所以具有高度的可行性。 四、系统工作流程 1、温度传感器将温度信号传输给PLC控制器 2、PLC控制器根据设定的温度值和实时检测的温度值进行比较，判断当前温度状态 3、根据判断结果，控制PLC输出的控制信号，控制加热电源调整电压，使锅炉水温度达到设定值 4、如温度达到设定值，系统返回到检测阶段，进行下一轮温度检测和控制，如温度 未达到设定值，锅炉继续加热，直至达到设定值，系统返回到检测阶段。 五、系统设计的技术要点 1、采用模拟信号采集电路； 2、采用PID算法控制，通过比较设定值和实际值来调节加热元件输出； 3、使用触摸屏界面设计，用户可以通过界面设置温度值和查询运行状态； 4、前后台通信采用Modbus协议。 六、系统检测与调试
本系统设计完成后，需要进行硬件和软件的实现，并进行整体的调试测试，工程师需严格按照设计流程，全面检查各个部件的连接情况和参数设置，确保系统能够正常稳定地运行，运行过程中出现问题要及时解决。 七、总结与展望 本设计成功地搭建了基于PLC的锅炉温度控制系统，系统具有实时性强，稳定性高，调节精度高等优点，提高了设备工作效率，大大降低了工业生产过程中锅炉事故的发生可能性。在未来的研究中，可以通过结合智能算法等技术，进一步优化系统设计，提升锅炉温度控制系统的性能和应用范畴。
锅炉压力控制电路设计与实验报告 一、引言 锅炉是工业生产中常用的热能设备，其正常运行对于保证生产过程的顺利进行至关重要。而锅炉压力的控制是锅炉运行中的一个重要环节，本文将介绍锅炉压力控制电路的设计与实验报告。 二、锅炉压力控制电路的设计原理 锅炉压力控制电路的设计旨在通过检测锅炉压力的变化，自动调节锅炉的工作状态，以保持锅炉内部的压力在设定范围内稳定运行，避免过高或过低的压力对锅炉及生产过程的安全造成影响。 在设计锅炉压力控制电路时，我们选择了一种基于PID控制器的设计方案。PID控制器是一种常用的反馈控制器，它根据系统的实际输出值与设定值之间的差异进行调节，以达到控制系统稳定运行的目的。 三、锅炉压力控制电路的实验方案 1. 实验器材准备： -锅炉模型 -压力传感器 -电源 - PID控制器模块
-电压表、电流表等测试仪器 2. 实验步骤： -将压力传感器安装在锅炉模型上，并连接到PID控制器模块。 -将锅炉模型与电源连接，使其正常工作。 -设置PID控制器模块的参数，包括比例系数、积分时间和微分时间等。 -通过调节PID控制器模块的输出信号，控制锅炉工作状态，使其压力在设定范围内保持稳定。 -使用测试仪器监测锅炉的压力变化，并记录相关数据。 -调整PID控制器的参数，观察锅炉压力的变化情况，寻找最优的控制效果。 四、实验结果与分析 通过实验，我们得到了一系列锅炉压力的变化数据。经过对数据的分析，我们发现PID控制器能够有效地控制锅炉压力的变化，使其在设定范围内保持稳定。 在实验过程中，我们还发现PID控制器的参数设置对于控制效果有重要影响。较小的比例系数会导致控制过于缓慢，而较大的比例系数则可能引起过冲现象。积分时间和微分时间的调节也会对控制效果产生影响，需要进行适当的调整。
摘要 近年来，在工业控制中，随着工业技术的不断改进和发展，锅炉液位的过程控制系统得到了广泛的应用，为了确保锅炉的控制系统的正常运行，控制系统中要求锅炉的液位往往需要维持在某一个设定值上或者只允许在某一个小范围内进行变化。 在工业生产中，为保证工业生产的安全进行，控制过程中需要确保锅炉中的液体不会产生溢出，人们对锅炉的控制系统的各项参数的要求愈来愈高。而在实际的工业生产中，被控对象常常具有时延、非线性等特点，采用一般的控制方法将很难得到很好的控制效果。所以，对时延、非线性对象的先进控制方法进行研究，优化工业生产系统的控制水平，具有很重要的意义。 锅炉液位的控制大多应用PID控制方法。PID参数整定通常是在得到控制对象的数学模型后，根据相关的整定规则，进行在线调节。 本毕业设计中所提到的双容水箱液位控制系统是在国内外相关实验装置的基础上，通过考虑其性能指标，自行设计的模拟多种对象特性的实验设备。双容水箱的结构虽然简单但在高水平、复杂的控制系统中，此类系统仍是大多数，是最基本的过程空竹系统。复杂过程控制系统往往是建立在简单控制系统的基础上。本设计应用所学的过程控制知识，采用MATLAB对锅炉水位控制系统进行仿真。 关键词：锅炉液位,MATLAB,PID控制,双容水箱
Abstract In recent years, in industrial control, with the constant improvement and deve lopment of industrial technology, the process of the boiler liquid level control sys tem has been widely used, in order to ensure the normal running of the boiler c ontrol system, control system of boiler liquid level, often need to maintain on a c ertain value or is only allowed to change in a small scope. In industrial production, to ensure the safety of industrial production, the nee d to ensure that the boiler in the process of control the liquid does not produce overflow, the various parameters of the control system of boiler is higher and hi gher requirements.In the actual industrial production, the controlled often has the characteristics of time delay, nonlinear, using the general control method will be difficult to get good control effect.So for advanced control methods of time del ay, nonlinear object for research, optimizing the control level of industrial product ion system, has the very vital significance. Most of the boiler liquid level control using PID control method.PID paramete rs setting is usually after the mathematical model of controlled object, according to the related setting rules, which can adjust the online. As referred to in this graduation design is double let water tank liquid level control system at home and abroad, on the basis of related experimental apparat us, by considering the performance index, design simulation of a variety of experi mental equipment of object properties.Double let water tank structure is simple b
对锅炉汽包水位控制的分析 朱李超 （上海大学机电工程与自动化学院上海200072） 摘要：锅炉控制系统是一个复杂，庞大，多变量，耦合的系统。通常的设计方法是在可能的情况下将系统划分为几个独立的控制区域，并分别对各个区域进行控制系统的设计。本文主要阐述了锅炉控制系统中汽包水位控制的结构，原理，特点以及控制方法,并对控制方法作简单的分析。 关键词：汽包水位控制 The analysis of boiler drum water level control ZHU Li-chao （School of Electrical Engineering and Automation,Shanghai University,Shanghai 200072,China ） Abstract : Boiler control system is a complex, large, multi-variable coupled system. The usual design approach is dividing the system into several independent control areas in the case of possible, and then design each region separately . This paper makes a brief introduction about the structure, principle, characteristics and control methods that used in the system of drum boiler water level control system.It also makes a simple analysis about the control methods. Key words: Drum water level control 1 概述 1.1 锅炉系统的简介 作为工业生产自动化控制中的一个重要的组成部分，锅炉控制系统在工业生产中有着非常广泛的应用，对锅炉系统的分析也有着非常实际的意义。锅炉系统是一个复杂的被控装置，其控制过程是一个多变量、非线性、带时延的复杂对象。它有多个被控变量和调节变量，并且相互之间存在耦合。于是，理想的锅炉控制系统应该是多回路的调节系统。因为只有这样，在锅炉受到某一扰动后，系统才能同时协调作用，改变其调节量，使被控量达到一定的要求。但是，这种控制系统相当的复杂，不容易实现。所以在进行锅炉控制系统的设计时，通常将整个复杂的系统划分为几个相对独立的控制区域，再针对各个区域的特点分别进行控制系统的设计。如可将整个锅炉控制系统分为汽包水位控制，蒸汽温度控制，锅炉燃烧控制等。本文主要就汽包水位控制的原理和方法作一个简单的分析与比较。 1.2 汽包水位控制简介 锅炉是工业生产过程当中的重要设备，在锅炉的正常运行中，汽包水位是其重要的工艺指标，同时也是锅炉能够提供符合质量要求的蒸汽的必要条件。如果汽包水位过低，则汽包
一、 问题描述 已知一个汽鼓锅炉给水调节系统如教材P143页图4-40所示，试用控制系统设计导论进行研究。其中已知K P =3.6， ɛ=0.037， T 2=15， T 1=30， γp =0.083， γH =0.033，γG =0.004， W bG (s)=αɢ=2.5， W OD (s)=12+s T K p -s ε， W OG (s)=)1(1s T s +ε 1) 将“1/(γG W bG)”模块用K c (s+z)/(s+p)取代； 2）用根轨迹法设计控制器并分析结果； 3）试与PID 控制器比较，分析两者的优劣； 4) 试加入前馈控制器并进行试验。 二、 理论方法分析 由于s 平面上闭环特征根的位置分布对反馈系统性能的影响很大，所以通过闭环特征根的位置分布，可以调整闭环系统的响应，使之具有预期的性能。 当系统性能指标给定的形式是时域形式（如超调量、调整时间、阻尼系数等）时，用根轨迹法对系统进行校正设计较为方便。系统的动态性能取决于它的闭环极点和零点在s 平面上的分布。因此，用根轨迹法设计就是选择控制器的零点和极点，来满足提系统要求的性能指标。我们常在MATLAB 环境下利用根轨迹设计串联超前校正网络。 用根轨迹法设计控制器的一般步骤可归纳为如下： 1）根据给定的性能指标确定期望的主导复极点并标注在s 平面上。 2）作出纯比例控制系统的根轨迹，并检查与主导极点的差距。 3）根据纯比例控制系统的性能与所期望系统性能的差别确定控制器的类型和结构。 4）根据幅角条件、幅值条件和所要求的性能指标确定控制器的参数（零极点及增益）。 5）绘制加控制后的系统的根轨迹，并校核闭环主导极点是否符合要求。 6）若加控制器后的系统仍不能满足设计要求，则考虑改变控制器的类型、结构或参数，重新设计。
《自动控制原理课程设计》课题：锅炉液位控制系统 系别：电气与控制工程学院 专业：自动化 姓名: 学号： 指导教师： 电控学院 2011年1月6日
1、设计目的： 通过课程设计使学生掌握如何应用微型计算机结合自动控制理论中的各种控制算法构成一个完整的闭环控制系统的原理和方法；掌握工业控制中典型闭环控制系统的硬件部分的构成的工作原理和设计及其使用方法；掌握控制系统中典型算法的程序设计方法；掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID 控制参数整定方法，进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力,进而提高解决实际工程问题的能力。 2、设计要求 设计一个单回路液位控制系统，合理选择PID 控制规律，掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID 控制参数整定方法，进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，进而提高解决实际工程问题的能力。 3、总体设计 锅炉液位控制系统是以液位测量信号作为唯一的控制信号，即水位测量信号经变送器送到水位调节器，调节器根据测量值与设定值的偏差去控制给水调节阀，从而改变给水量以保持水位保持在允许的±5％误差范围之内。锅炉液位控制系统是由锅炉内胆、变送器、调节器（控制器）、给水调节阀及相关电路组成，其工作原理如图所示。 （一）、课题任务 （1）确定总体方案：总体方案是只针对所设计的任务、要求和条件,根据已 给定值 图2 锅炉液位过程控制示意图
经掌握的知识和资料从全局着眼，将总体功能要求合理地发、分配给若干单元电路，并画出一个能够表示各单元功能和总体工作原理的框图。在分析比较各种资料的基础上，发挥自己的创造力，设想几种系统方案，从设计的合理性、技术的先进性、运行的可靠性和制作的经济性等方面，分别进行技术论证和经济效益的比较，最后确定总体方案。 （2)选择元器件：控制系统设计的关键之一是选择合适的元器件并组合成系统。因此,在设计过程中，不但要考虑传感变送器的选择,也要考虑执行期的选择，以及他们在控制系统中的作用。 选择元器件,必须根据三个要素： ①、根据设计要求和具体方案,选择满足技术性能指标的元器件。 ②、根据市场货源情况的性能价格比，选择元器件。 ③、在保证系统达到功能指标要求的前提下，应尽量减少元器件的品种、间 隔、体积等。 （3）确定控制器的参数：在确定控制算法的基础上确定控制器相应的参数，包括比例系数、微分时间常数、积分时间常数等。 （4）对所设计的系统进行仿真，以验证设计的准确性：对所设计的系统进行MATLAB仿真。若相关参数的设置不理想，可根据所得结果进行相应的调整。（二）、被控参数的选择 按照控制内容的要求,选择锅炉内胆的液位高度为被控参数。 （三)、被控变量的选择 影响锅炉内胆液位的变量有进水流量和出水流量,可以通过控制进出水阀的开度进行控制液位。此次控制过程采用保持出水量一定，把进水量作为控制对象进行控制. 控制方案的选择
工业过程与过程控制 实验报告 学号：1013401XXX 姓名：XXX 学院：XXXX学院 专业：冶金过程自动化 苏州大学机电工程学院 二零一三年五月
实验一锅炉液位控制系统实验 一、实验目的 1 了解锅炉液位控制系统的组成。 2 建立液位控制数学模型（阶跃响应曲线）。 3 计算系统各参数下的性能指标。 4 分析PID参数对控制系统性能指标的影响。 二、实验步骤 1 出水流量控制系统置于“手操”，即开环方式，设定OUTL=60%。 2 令δ=20%、T i=80（s）、T d=10(s)，设置到液位控制器中。 3 液位控制系统置于“自动”，即闭环方式，设定SV=200mm，等待 稳定下来。 4 将液位控制器的“自动”输出阶跃变化100mm，即设定 SV=300mm,同步记录液位的PV值（间隔30秒记录一次，约 20分钟） 5 改变比例带：令δ=10%、T i=80（s）、T d=10(s)，设置到控制器中， 重复步骤3和步骤4。 6 改变积分时间：令δ=20%、T i=40（s）、T d=10(s)，设置到控制器 中，重复步骤3和步骤4。 7 改变微分时间：令δ=20%、T i=80（s）、T d=20(s)，设置到控制器 中，重复步骤3和步骤4。 三、数据记录与处理
锅炉液位控制系统实验记录表 时间：(min) 液位：(mm) 液位：(mm) 液位：(mm) 液位：(mm) 0.0 200 200 200 200 0.5 203.5 206.4 206.5 205.0 1.0 209.9 215.9 216.9 21 2.0 1.5 216.5 225.9 228.8 219.5 2.0 224.4 236.5 241.4 228.2 2.5 232.9 248.2 256.1 236.0 3.0 241.8 259.6 270.4 245.8 3.5 250.9 271.4 285.7 25 4.8 4.0 260.6 283.2 299.1 264.4 4.5 269.8 293.6 308.7 273.9 5.0 279.2 301.3 310.0 283.3 5.5 289.0 304.1 308.5 292.4 6.0 29 7.1 304.5 305.3 299.6 6.5 302.8 303.3 301.8 304.7 7.0 306.2 302.2 298.9 306.0 7.5 306.7 301.7 297.1 306.5 8.0 306.0 300.7 297.1 305.9 8.5 305.1 300.0 297.2 304.8 9.0 303.8 299.9 298.7 303.6 9.5 302.5 299.6 300.0 301.7