基于PC机的炉温集中监控系统设计

毕业设计（论文）题目：基于PLC的加热炉温控制系统设计学院：电子信息学院专业班级：06自动化（2）指导教师：康涛职称：讲师学生姓名：雷颖倩学号：40604010225摘要在现代工业生产过程中，一些温度等作为被控参数的过程，往往其容量滞后较大，控制要求又较高，若采用单回路控制系统，其控制质量无法满足生产要求。

本文针对锅炉的结构特点以及船机控制能够有效的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，提出了锅炉温度串级控制的解决方案。

本系统以电加热锅炉为被控对象，以锅炉出口水温为主被控参数，以炉膛内水温为福被控参数，以加热炉电阻丝电压为控制参数，以PLC为控制器，构成锅炉温度控制系统；完成了系统的硬件设计和PLC程序设计。

经过调试，PLC程序实现了数据采集、A/D转换、PID运算和D/A转换等，达到了设计要求。

关键词：锅炉，温度，串级控制，PLC，PIDABSTRACTIn modern industrial production,some course's capacity often lags behind relatively largely,control also expect relatively much regarding temperature,etc,if adopt the controlsystem of single circuit,its quality of control is unable to meet the production requirement.Because the bunches of control can improve the dynamic characteristic of the course effectively,improve operating frequency,reducing the time constant of the equivalent course and accelerating the response speed,etc.This text have proposed one bunch of solutions of control of boiler temperature.This system leaves target of accusing of on boiler with electricity,export water temperature.With boiler for accuse of parameter mainly,regard the burner hearth water temperature as one pair of parameters of accusing of,regard voltage of resistance wire of the heating furnace as the control parameter,regard PLC as the controller, form one bunch of control systems of boiler temperature;Finish the designing of systematic hardware and the program with PLC.Through debugging,PLC procedure has realized the data gathering,A/D changing,PID operation and D/A changing,etc,has reached the designing requirement.KEYWORDS：boiler，temperature，bunches of control,plc,pid前言随着我国国民经济的快速发展，锅炉的使用范围越来越广泛。

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。

基于PLC的智能炉温网络控制系统设计环形炉温控制系统的良好设计，将直接关系到炉的燃烧质量和燃料的节约，以及减少对污染气体的排放。

近几年，由于智能化的炉温控制系统越来越成熟，对以后的工业发展显得越来越重要，也是社会的发展趋势。

标签：PLC；智能控制系统；炉温；设计引言燃炉主要运用于冶金、采矿等众多工业领域，智能炉温控制系统通过PLC 的智能调节系统，能够很好地实时监测和调整炉温，使炉内的燃料尽量达到完全燃烧，减少对燃料的浪费，降低对空气的污染。

基于PLC智能控制系统的设计和应用，将在很大程度上减少了人力的投入，也保证了燃炉的安全性和高效性。

1 系统结构设计该系统的主要结构由PLC以及MCF5272构成，系统的运行部件由电动部件和切向调节阀构成，并且微处理器会自动把数据处理后传输给PLC。

而PLC会通过模糊的智能控制系统把数据处理好后输出给系统，制动调节水位的装置会根据智能控制系统反馈的信息，把水位调节到与闸门相平衡的位置。

这样始终保持锅炉中的水位与水蒸气蒸发掉的水位保持平衡，达到自动控制的目的。

1.1 搭建硬件平台给燃炉搭建一个合适的平台，通过预先输入实测的温度值，经过预设系统进行计算。

不断调整系统的参数，使实测值与计算值相符，以达到对水位的及时调整，保证蒸汽量的持续输出。

将数据处理器处理后的数据传输到PLC，这样PLC 就可以不用再对数据进行处理，直接对接受的信号做出相应的反应。

PLC智能控制系统，既保证了运行的安全性又大大地减少了人力，对以后的锅炉发展有大大的好处。

下面，通过一张图纸，更清晰地了解搭建平台的具体布置。

1.2 实现系统软件的控制在平台上通过软件的方式对锅炉进行实时控制，防止锅炉出现危险，并且当锅炉出现危险时，系统通过报警器自动发出警报，这时还可以通过人为的方式进行手动控制，来应对不可逆转的过程。

而在正常情况下，还是主要采取智能控制的方式为主，人为控制的方式为辅。

1.3 应用WISMO2C通信控制模块系统中装入SIM卡，不仅可以方便地输入和输出數据，还可以实时地进行一些漏洞的修补，以便系统能够更好地运行。

设计题目：锅炉温度计算机监督控制系统设计
1.设计任务：
为保证生产质量，按工艺要求化工厂的锅炉需保持一定温度，不同的化工过程，其需要保持的温度也不一样。

本设计的任务是，设计一套计算机监督控制系统，可以按需要控制锅炉，控制指令由下位机直接发出，上位机即可以读取下位机数据和系统工作状态，又可以向下位机发出控制指令，改变控制参数。

2.设计要求：
（1）下位机即DDC计算机为宇光AI808P智能调节仪，上位机为PC机，运行MCGS组态软件；执行器为三相可控硅控制的电加热器，系统设备可参照自动化技术实验室有关设备。

（2）工艺过程不断消耗热量，为保持温度平衡，需要启动电加热器加热，系统工作时，温度的正常波动范围为目标值±5℃；
（3）温度目标值可以在40-65℃之间设定。

（4）控制参数可由智能仪表内给定，也可由上位机给定。

（5）由于化学反应速度不同，热量交换速度也不相同，系统须有适当的参数调整以保证完成上述技术指标。

（6）设计报告书需参照《徐州工程学院毕业论文（设计）》模板规定的格式撰写。

要求内容翔实连贯，数据准确可靠，突出技术细节。

3. 设计计划安排：
4.参考资料
[1] AIV7.0人工智能工业调节器使用说明书
[2] MCGS组态软件教程
[3] 过程控制与自动化仪表实验指导书
[4]《过程控制与自动化仪表》教材
[5]《自动控制原理》教材
[6] 自行查找的资料。

过程控制系统课程设计作者姓名：作者学号：指导教师：学院名称:专业名称：温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中,具有举足重轻的作用。

温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。

最为常见的就是工业上使用电阻炉（本课程设计中的电烤箱即为电阻炉）处理和生产工业产品，最基本的要求是要保持炉内温度的恒定，并且在一定的扰动下，炉内的温度经过一定的调节时间能自动恢复正常值，从而保证所生产的产品质量.本设计基于单回路控制系统和PID控制器,使用计算机、铂电阻Pt100、控制箱、加热炉体和“组态王"软件设计电烤箱的炉温控制系统，使炉内温度基本保持在80℃不变，完成了系统所用到的设备的选型和组装接线，利用“组态王”软件编制上位机监控软件对炉内温度的采集和显示。

文中首先介绍了设计的背景和要求，接着对单回路控制系统做了简单的介绍，大致描述了通过组态王编制采集并绘制温度与时间曲线的步骤，并且介绍了整定PID控制器参数的步骤和结果，最终完成了利用单回路控制系统设计基于电烤箱的炉温控制系统，使其炉内温度经过一定的过渡过程始终维持在80℃。

关键词:电烤箱,单回路控制系统，PID控制，“组态王”软件，Pt100热电阻，CD901智能控制仪表，交流固态继电器摘要 (I)目录 (1)第一章引言 (3)1.1设计目的 (3)1。

2 设计背景及意义 (3)1。

3 设计任务及要求 (4)第二章单回路控制系统 (5)2.1 单回路控制系统简介 (5)2。

2 单回路控制系统的设计 (5)2。

2。

1 被控变量的选择 (6)2.2.2 操纵变量(控制参数）的选择 (6)2.2。

3测量变送问题和执行器的选择 (7)第三章硬件电路设计及原理 (8)3.1 系统设计 (8)3。

1。

1 方案论述 (8)3.1.2 系统原理图及工作原理 (9)3。

2 智能控制仪表设计 (10)3。

2.1 规格型号说明 (10)3。

课程设计--炉温控制系统的设计二○一三～二○一四学年第一学期信息科学与工程学院课程设计报告书课程名称：计算机控制与接口技术课程设计班级：学号：姓名：指导教师：二○一三年十一月一、 设计题目和设计要求1.设计题目炉温控制系统的设计2.设计任务和要求设计一个炉温控制系统，对象的传递函数： s e s s G 021158)(-+=，炉子为电炉结构，单相交流220V 供电。

温度设定值：室温~100℃，可以任意调节。

要求： (1) 画出电路原理图，包括：给定值、反馈、显示的电路及主电路； (2) 阐述电路的工作原理；(3) 采用对象为大滞后的算法，求出u(k); (4) 定出闭环数学控制的程序框图。

二、 设计任务分析（一）系统设计：在工业化生产中，需要有大量的加热设备，如用于熔化金属的坩埚炉、用于热处理的加热炉，以及各种不同用途的反应炉，加热炉，温度控制成为制约工业发展的重要环节。

随着计算机技术的不断发展，用于工业生产中炉温控制的微机控制系统更加成熟。

实践证明，它具有功能强、精度高，经济性好的特点，无论在提高产品质量还是产品数量，能源环保，还是改善劳动条件等方面都显示出无比的优越性。

该系统以MCS-51单片机为核心构成一个炉温控制系统，该系统具有对电炉温度的实时控制，定时检测和调节，温度数据显示并打印，存储必要的信息等功能。

由外部操作键盘，输入给定数值，进行相应的参数设定，并可以根据需要进行手动、自动之间的切换。

本系统主要由单片机应用系统主机板、晶闸管主电路及电气控制、温度检测与信号放大模块、数字控制与同步触发模块等部分组成。

单片机应用系统主机板采用模块式结构，功口线和各信号设计成总线形式，应用系统的各部分都通过总线插座方便地与单片机接口。

Ⅰ.典型的反馈式温度控制系统通常由下图（a ）所示的几部分组成，其中调节器 由微型机来完成。

图a 单片机炉温控制系统结构图Ⅱ.给定信号如何给计算机温度给定值可以通过计算机键盘输入（键盘与单片机连接），也可以通过数学表达式由程序自动设定，还可以用拨码盘，一般拨码盘常用于过程控制的控制柜（化工企业）。

科技与创新┃Science and Technology & Innovation ·6·文章编号：2095－6835（2015）23－0006－02PC-based电加热炉智能温度控制系统的设计李建强（云南电网有限责任公司昆明供电局禄劝供电有限公司，云南昆明 651500）摘 要：针对加热炉温度控制的这一难点，构建了PC-based温度智能控制系统的新型机构，提出了PID控制与BANG-BANG控制相结合的策略（该策略克服了单独用常规PID控制温度时稳定时间长和单独用BANG-BANG控制时超调量过大的缺点），并给出了系统、有效的解决方案，实现了对电加热炉温度系统的有效控制。

关键词：PC-based控制系统；BANG-BANG；加热炉；控制方案中图分类号：TP273.5 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2015.23.0061 PC-based控制系统简介PC-based控制系统就是基于PC机配合的一个稳定、可靠的操作系统（例如Microsoft的WindowsNT），是一套由不同厂家开发的基于PC的控制软件加上一些必要的I/O硬件设备组成的控制系统。

与传统的控制方案相比，基于PC的控制系统是一种开放式的控制系统，它更便于控制系统与工厂管理系统之间的连接，能够把实时逻辑控制、连续生产过程和批量生产过程控制、运动控制、可视化操作、信息分析、系统诊断等功能集成到一个紧凑的软件包中，并能完成一些PLC难以胜任的工作。

PC-based测控技术就是使用PC来采集数据、显示数据、保存数据、处理数据和打印报表等，同时向采集数据的执行设备输出控制信号，以实现对设备或整个系统的调节。

2 系统设计原理本温控系统是由组态王6.53软件、工控机、PCI1711数据采集卡、智能仪表（电能采集模块EDA9033E）、可控硅调压模块和热电阻一体化温度变送器等组成，用于某生产线上的电炉（熔化炉）控制。

基于PC的测控系统综合设计说明书题目：基于研华1710数据采集卡的温度测量系统设计专业：测控技术与仪器班级： 10测控1班学号： 1010131103 姓名：张春峰指导教师：何涛、吴庆华目录1.设计背景和意义........................................................ .. (1)2.温度采集系统原理........................................................ . (1)3.硬件系统设计........................................................ (1)3.1温度传感器........................................................ (1)3.2温度变送器........................................................ (3)3.3数据采集卡........................................................ (4)3.4温度标定........................................................ (6)4.软件系统设计........................................................ (6)4.1关键代码分析........................................................ .. (6)4.2程序流程图........................................................ .. (10)5.设计结果........................................................ (11)5.1系统相片........................................................ . (11)5.2人机界面屏幕拷贝........................................................ (11)5.3采集结果屏幕拷贝........................................................ (12)6.设计体会........................................................ .......................................13附：主要参考资料1.设计背景和意义温度是日常生活中一种常见的测量数值，人们的生产与日常生活的温度有着很密切的联系，在工业生产时序中离不开温度的测量，在农业生产过程中也需要时时刻刻关注温度的变化，所以温度检测的重要性不容忽视。

《计算机控制系统》实验报告实验一炉温控制实验一、实验目的：1．了解温度控制系统的特点。

2．研究采样周期T对系统特性的影响。

3．研究大时间常数系统PID控制器的参数的整定方法。

二、实验仪器：1．EL-AT-II型计算机控制系统实验箱一台2．PC计算机一台3．炉温控制实验对象一台三、炉温控制的基本原理：1．系统结构图示于图1－1。

图1－1 系统结构图图中 Gc（s）=Kp（1+Ki/s+Kds）Gh（s）=（1－e-TS）/sG p（s）=1/（Ts+1）2．系统的基本工作原理整个炉温控制系统由两大部分组成，第一部分由计算机和A/D&D/A卡组成，主要完成温度采集、PID运算、产生控制可控硅的触发脉冲，第二部分由传感器信号放大，同步脉冲形成，以及可控硅对电热炉的控制等组，第二部分电路原理图见附录一。

炉温控制的基本原理是：改变控制可控硅导通的占空比，即改变电热炉加热丝两端的有效电压，有效电压的可在0～140V内变化。

温度传感是通过一只热敏电阻及其放大电路组成的，温度越高其输出电压越小。

外部LED灯的闪耀表示系统正在加热，如果炉温温度低于设定温度值则可控硅导通系统加热，否则系统停止加热，炉温自然冷却到设定值。

3．PID递推算法：如果PID调节器输入信号为e（t），其输送信号为u（t）,则离散的递推算法如下：Uk=Kpek+Kiek2+Kd(ek-ek-1),其中ek2是误差累积和。

四、实验步骤：1．启动计算机，在桌面双击图标 [Computerctrl]或在计算机程序组中运行[Computerctrl]软件。

2．测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。

如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。

3．20芯的扁平电缆连接实验箱和炉温控制对象，检查无误后，接通实验箱和炉温控制的电源。

闭环控制4．选中[实验课题→炉温控制实验→闭环控制实验]菜单项,鼠标单击将弹出参数设置窗口。

在参数设置窗口设置炉温控制对象的给定温度以及Ki、Kp、Kd值，点击确认在观察窗口观测系统响应曲线。

基于Windows平台的多通道炉温监控系统
刘静;常发亮
【期刊名称】《电气自动化》
【年(卷),期】2003(025)004
【摘要】本文介绍了基于Windows平台,以C++Builder 5.0为开发工具的多通道炉温监控系统的实现方法.该系统利用带积分分离的增量式PID控制与Bang-Bang控制相结合的算法和调功控温的调节方式,引入Windows的多媒体定时器,较好地完成了加热炉的温度实时控制,使系统操作界面友好、控制精度高、实用性强.
【总页数】3页(P54-56)
【作者】刘静;常发亮
【作者单位】山东大学控制学院,济南,250061;山东大学控制学院,济南,250061【正文语种】中文
【中图分类】TP273
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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。

基于PC机的电加热炉温度监控系统设计
胡即明;沈晓群;金凯鹏
【期刊名称】《浙江海洋学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2005(024)004
【摘要】介绍了基于PC机的电加热炉计算机温度监控系统的设计方案.该系统由PC机、单片机子系统、温度检测电路、双向可控硅过零触发控制电路等组成,利用串行通信组成PC-单片机组合,具有控制灵活、价格低廉和界面友好等特点.对该系统的各组成部分的功能和PC-单片机的监控程序作了简要的介绍.
【总页数】4页(P387-389,393)
【作者】胡即明;沈晓群;金凯鹏
【作者单位】浙江海洋学院工程学院,浙江,舟山,316004;浙江海洋学院工程学院,浙江,舟山,316004;浙江海洋学院工程学院,浙江,舟山,316004
【正文语种】中文
【中图分类】TP311.51
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加热炉远程监控系统的设计与应用加热炉是许多工业生产过程中必不可少的重要设备。

对加热炉的温度、压力等参数进行监控和控制，不仅可以提高加热炉的生产效率和工作稳定性，还可以保障生产设备和工作人员的安全。

为了实现对加热炉的实时监控和远程控制，我们设计并应用了一套加热炉远程监控系统。

设计方案该系统由加热炉端、数据采集端和数据显示端三部分组成。

加热炉端主要用于采集加热炉的相关信息，将监测数据上传至数据采集端。

数据采集端负责接收、处理和保存来自加热炉端的数据，同时将处理后的数据通过网络传输至数据显示端。

数据显示端以图形化界面的形式对加热炉的状态进行实时显示和控制。

1. 加热炉端加热炉端采用传感器和控制器对加热炉进行实时监测和控制。

传感器用于测量加热炉内的温度、压力等参数，将采集到的数据传输到控制器，在控制器的控制下进行相关的操作，如调节加热功率、控制燃气供应等等。

为了实现远程控制，加热炉端需要安装工控机，并配置相应的通信协议和网络配置。

2. 数据采集端数据显示端使用的是人机交互界面(HMI)和监控软件。

HMI显示器显示加热炉的状态、参数等信息，监控软件则接收来自数据采集端传输的数据，并将其进行处理和渲染，生成图表、图像等直观的显示形式。

在监控软件中，还可以设置各种监测报警参数，警报消息将在达到相应条件时自动发送给操作员或维保工程师。

应用效果在实际应用过程中，该系统取得了较好的效果。

一方面，该系统可以实现对加热炉的实时监控和远程控制，同时对异常信号进行及时预警和处理，提高了加热炉的生产效率和工作稳定性。

另一方面，该系统还为工厂管理层提供了生产数据，方便其进行信息化管理和决策。

总结加热炉远程监控系统具有重要的现实意义和应用价值。

本文介绍了该系统的设计方案和应用效果，说明了该系统的监控能力、数据处理和显示效果均较为出色。

今后，随着工业生产的不断改进和信息化程度的不断提高，加热炉远程监控系统将会越来越广泛地应用，成为生产管理的重要工具和手段。