课题_基于plc实现的热风炉自动控制系统

基于PLC的热风机温度控制系统*未知来源供稿2007-11-7 16:07:00【字体：大中小】1 引言热风机是基于热能交换的加热设备。

热能交换发生在通过气体或液体燃料的燃烧以加热的金属表面和与此表面发生接触的流通空气之间。

燃料的燃烧是在燃烧室内进行，与空气流隔绝。

空气的流动是通过一个风机设备产生的，热风机有很高的热能效率并且在之前的冷空气与热空气之间有迅速的对流。

此热风机应用于工业环境中，主控制器要有很高的抗干扰能力和稳定性，选择PLC作为主控器。

PLC 不仅具有传统控制系统的控制功能, 而且能扩展一些智能模块并构成不同的控制系统实现温度控制、闭环控制、位置控制等来适应不同的工业控制需要。

PLC 以高集成度、高效率、较强的抗干扰能力、组态灵活等优势在现代工业控制中得到广泛的应用。

为此我们使用永宏PLC 作为控制器, 它具有良好的温度控制PID算法、步进电机控制模块，通过PLC 的串口通讯与PC 机连接, 构成人机界面友好、控制功能完善的温度控制系统。

2 系统构成本系统要求严格控制热风机出风口温度，即冷空气经热交换后达到的温度值，设为T1；系统选用热电阻PT100监测入风口和出风口温度，出风口温度即为被控温度；选用调功器作为PLC 控制风机的连接环节，利用DA模块输出4～20mA信号控制调功器来调节风机转速，这样改变进入交换室的空气量和空气的热交换时间进而改变出风口温度，形成闭环控制系统，如图1。

选用热电偶测量燃烧室温度作为故障监测和风机最低转速限制，风机转速过低则空气流动缓慢，燃烧室热量积聚时间过长会减少热风机使用寿命，甚至出现危险状况。

永宏(FATEK)的FBS系列PLC具有良好的温度控制能力和很高的性价比，配有温度专用PID 控制指令以达到精确控制，它提供了集温度采集和数据处理为一身的智能专用模块，在这个模块集成了16位A/D转换器，分辨率达到0.1℃。

该模块能够自动进行线性化处理、冷端补偿，使用非常方便，仅需要将热电偶接到接线端子并进行程序控制就能对温度进行准确的采集和测量。

信息化背景下西门子PLC在热风炉控制系统中的应用摘要本文主要介绍热风炉控制系统的软硬件架构、系统网络、软件设计，并重点阐述热风炉开燃、停燃、送风、停风等模式的联锁和控制功能等。

关键词高炉；热风炉；控制系统；联锁1 概述热风炉是高炉炼铁的辅助设施，其工作原理是先用高炉煤气燃烧生成的高温煤气加热格式砖，再使空气通过炽热的格子砖而被加热，然后将连续不断的热风送入高炉。

热风炉控制系统主要功能是通过人员在HMI上位画面上发出操作命令，并结合现场各检测仪表信号自动完成各个工艺设备的顺序控制，同时进行工艺过程及设备状态的时实数据采集、整理；此外，还需要完成各工艺过程及设备的故障报警、处理及显示。

热风炉共有四种工作模式：开燃，停燃，送风和停风。

热风炉操作方式则有机旁手动、HMI远程手动、HMI远程半自动、HMI远程自动等。

只要不是高炉休风，则同一时间内，必须至少有一座热风炉在给高炉送风[1]。

2 系统结构2.1 硬件高热风炉系统配置了三座热风炉，每座热风炉燃烧和送风交替进行。

热风炉控制系统使用西门子PLC系統，上位机采用HMI操作员站。

控制系统主站使用S7-400系统PLC，通过Profibus-DP现场通信总线与PLC 柜内的ET200M远程I/O站相连接。

控制系统PLC与上位机操作站通过工业以太网进行连接，通过协议为TCP/IP标准通信协议。

热风炉控制系统配置了一套西门子工业级网络交换机OSM，用于和高炉其他PLC系统进行数据通信。

2.2 软件设计高热风炉系统PLC编程软件采用西门子STEP7，上位画面编辑软件采用西门子WINCC；操作员站和工程师站的操作系统采用Windows XP。

PLC编程软件设计中，FB程序块为基础控制功能程序块，主要提供基础设备的程序控制，并形成模块化程序结构。

FC程序块为各设备或功能逻辑控制程序块，主要控制内容及控制功能都在这些FC程序块中实现，FB基础控制功能程序块在FC程序中进行调用，实现各工艺逻辑控制。

学术论坛/Academic Forum基于PLC的高炉热风炉自动燃烧系统陈宁，姚益江，谷秋成，孟令科（河钢股份有限公司唐山分公司信息自动化部，河北唐山063020）摘要：唐钢高炉热风炉自动燃烧系统，在不采用二级的情况下直接在一级PLC控制系统中实现热风炉自动燃烧功能。

此系统具有以下优点：一是实现燃烧过程的全自动控制，一般情况下无需人工干预，提高了风温，节省了煤气。

二是资金投入少,经济实用、安装调试方便等优点。

关键词：热风炉；空燃比；斜率控制；自动寻优1前言高炉热风炉是高炉主要的配套设备，它的作用是为高炉持续不断的提供高炉冶炼所需要的10009以上的热风，帮助焦炭燃烧。

热风是通过热风炉燃烧煤气后产生废气，废气对热风炉格子砖蓄热后，再由鼓风机产生的冷风通过热风炉后产生。

常规的热风炉燃烧过程是操作人员人工手动完成，这就比较依赖操作人员的经验与责任心，由于人工调整燃烧配比不及时，常常会造成热风炉的过烧与欠烧，造成能源的浪费或者热风炉送风能力的下降。

近年来，热风炉控制技术不断发展，包括采用数学模型和人工智能的燃烧专家系统，但是这些系统投入大，维护难度大。

基于以上的现状，为了尽量利用现有控制设备和检测手段，在不需要二级服务器参与计算的情况下，我们利用一级PLC 开发实现了热风炉自动燃烧控制。

这种控制方式经济实用、调试方便、操作简单等优点。

2热风炉自动燃烧控制系统介绍热风炉自动燃烧控制系统采用了罗克韦尔公司的CompactLogix系统,系统投入成本低，稳定可靠、易于维护。

CompactLogix系统具有灵活的网络类型及网络结构，CompactLogix控制器运行在多任务、多处理过程的操作系统上，并且支持可用多种编程语言编写的同一组指令集，具有强大的运算能力和数据库，可以更好的实现热风炉自动燃烧运算控制。

2.1系统架构热风炉自动燃烧系统，与现场原有PLC控制系统之间功能独立，PLC系统保持现有控制功能和换炉控制逻辑不变。

基于PLC的电热锅炉控制系统的设计【摘要】本文以PLC程序控制的高性能电热锅炉为例，来阐明PLC在工业控制领域中发挥的巨大作用。

其硬件系统采用的是SIEMENS公司的的S7-200PLC以及其相应的控制模块，实现电热锅炉系统的控制。

【关键词】PLC;电热锅炉1.概述20世纪60年代末，70年代初出现并得到迅猛发展的可编程程序为工业自动化领域带来了深刻的变革。

以其高可靠性，低价位迅速占领了中低端控制系统的市场。

同时电热锅炉的应用领域非常广泛，它的性能优劣决定了产品的质量好坏。

因此如何利用PLC技术控制锅炉温度成为关键。

通过对电热锅炉的控制，使系统具有响应快、稳定性好、可靠性高，控制精度好等特点，对工业控制很有意义。

2.系统硬件配置及其功能主机采用CPU224，EM231为热电偶输入模块，外接锅炉的入水口和出水口温度信号，TD200是一个低价的文本设定显示单元，当电热管多于六组时，可再增加EM222继电器输出扩展模块。

此系统选用的CPU224集成了14点输入/10点输出，共有24个数字量I/O。

它可连接7个扩展模块，最大扩展至168点数字量I/O点或35路模拟量I/O点。

CPU224有13K字节程序和数据存贮空间，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。

CPU224配有1个RS-485通讯/编程口，具有PPI通讯、MPI通讯和自由方式通讯能力，是具有较强控制能力的小型控制器。

系统的原理框图如图所示。

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，其阻值会随着温度的变化而改变;为了方便接线，CPU224机型采用可插拔整体端子;EM231热电偶模块可用于J、K、E、N、S、T和R型热电偶，用户用模块下方的DIP开关来选择热电偶的类型;TD200键盘共有9个键：5个命令键和4个功能键，用来显示信息，在信息中可以内嵌数据，数据既可以显示，也可以由操作人员进行设置;电加热管是专门将电能转化为热能的电器元件，由于其价格便宜，使用方便，安装方便，无污染，被广泛使用在各种加热场合;水暖供热管道中的热水是靠循环泵循环起来的循环泵的工作原理要将水循环起来所用的泵就叫循环泵;保护程序是必不可少的部分，报警处理，用以防止非法操作所引起的程序混乱。

西门子S7-300 PLC在热风炉控制系统中的应用摘要：本文主要介绍西门子S7-300 PLC在高炉热风炉系统中的应用，通过人机界面和PLC实现电气设备的启停、自动控制和仪表参数监控。

关键词：可编程控制器（PLC）过程监控热风炉自动控制1 前言1.1目的本自动化系统目的在于为冶金行业热风炉用户提供一方便、高效的自动化软件系统，用户使用此软件系统可以安全无误地实现所需的工艺要求，从而提高高炉的效益和效率。

1.2系统介绍本系统是一款软硬平台相结合的自动化产品，硬件平台基于SIMATIC S7-300 PLC，上位机（工业计算机）；软件平台基于SIMATIC STEP7 V5.5，SIMATIC WINCC V6.2。

通过软硬件平台的完美结合，用户可以很容易的实现热风炉的工艺表达。

2 硬件平台说明2.1下位机下位机是S7-300 PLC及其机架，下位机部分由三个PLC机架构成（一个主机架，两个从机架），各机架之间通过基于RS-458的PROFBUS-DP协议进行互联通讯，PROFBUS-DP有通讯距离长，抗干扰强的优点，适合于工业现场环境。

主机架上有CPU模块、CP以太网通讯模块，CP以太网通讯模块用于上位机和下位机之间的互联通讯，两个从机架挂有多块开关量及模拟量模块，用于采集现场的各种过程信号。

2.2上位机本系统上位机一般选用工业计算机，工业计算机运行稳定，抗电磁干扰性强，适合工业高干扰、高灰尘的现场，并且可长时间运行。

本系统选用研华IPC-610L 工业计算机。

3 软件平台说明3.1 STEP7 V5.5对于下位机PLC，其内部控制逻辑是由SIMATIC SETP7 V5.5软件平台来编写完成的，STEP 7集成硬件配置和参数设置、通讯组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和诊断等所有功能与一体，其所有功能均有大量的在线帮助，用鼠标打开或选中某一对象，按F1可以得到该对象的相关帮助。

在STEP 7中，用项目来管理一个自动化系统的硬件和软件。

基于PLC的加热反应炉自动控制系统设计摘要：本文针对PLC控制的加热反应炉自动控制系统进行了设计研究。

本文主要从系统硬件的设计和软件的编写两个方面进行了详细的分析，重点介绍了系统的总体设计思路、系统设备的选型及布局、系统各个模块的控制方法和软件编写等内容，最后对实验结果进行了分析和展望。

关键词：PLC、加热反应炉、自动控制、系统设计、编程一、引言随着现代工业的发展，加热反应炉在化学、制药、冶金、建材等领域广泛应用。

而加热反应炉的工作过程需要严格的温度控制才能保证产品的质量和稳定性。

传统的加热反应炉控制采用手动控制，效率低、易出错。

因此，设计一种基于PLC的加热反应炉自动控制系统，实现自动化控制，具有重要意义。

本文主要针对PLC控制的加热反应炉自动控制系统进行设计研究。

首先，介绍了本系统的总体设计思路和方案。

其次，详细介绍了系统各个模块的硬件及软件设计内容和步骤。

最后，进行了实验结果的分析和展望。

二、系统总体设计思路和方案加热反应炉自动控制系统主要包括控制器、执行机构、传感器和人机界面四个部分。

其中，PLC控制器是系统的核心。

通过PLC控制器对控制系统进行逻辑运算和控制命令输出，驱动执行机构完成设定的动作。

传感器将反应炉内部的温度、压力等信息采集，并通过传感器信号处理器将处理后的信息传递给PLC控制器。

人机界面是系统与用户交互的窗口，用户通过人机界面进行操作和对系统进行监控。

三、系统各模块硬件设计和软件编写1、控制器硬件设计控制器是系统的核心，直接影响系统的性能和稳定性。

本系统采用西门子S7-200系列PLC控制器，其具有处理速度快、编程简单、安全可靠的特点，能够满足本系统的要求。

控制器的外部设备如下：①电源模块电源模块是PLC控制器的供电模块，外部电源的输入电压在220VAC±10%之间，输出5VDC电压供给控制器。

②CPU模块CPU模块是PLC控制器的核心，负责控制各个模块的运作。

本系统采用S7-200 CPU226型号。

基于PLC的锅炉燃烧控制系统1 简介燃烧控制系统是电厂锅炉的主要控制系统，主要包括燃料控制系统、风量控制系统和炉膛压力控制系统。

目前，电厂锅炉燃烧控制系统大部分仍采用PID控制。

燃烧控制系统由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成串级控制系统。

燃烧率控制包括燃料量控制、供气量控制和诱导空气量控制。

每个分控系统采用不同的测控方法。

保证经济燃烧和安全燃烧。

2 控制方案锅炉燃烧自动控制系统的基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应锅炉输出蒸汽负荷的外部要求，同时保证锅炉的安全、经济运行。

锅炉的燃料量、送风量和引风量的控制任务不能分开。

可以使用三个控制器来控制这三个控制变量，但它们应该相互协调才能可靠地工作。

对于给定的出水温度，需要调整鼓风量与供煤量的比值，使锅炉运行在最佳燃烧状态。

同时，炉膛内应有一定的负压，以保持锅炉的热效率，防止炉膛过热向外喷火，以保证人员安全和环境卫生。

2.1 控制系统总体框架设计燃烧过程自动控制系统的方案与锅炉设备类型、运行方式和控制要求有关。

针对不同的情况和要求，控制系统的设计方案是不同的。

单位单元燃烧过程的受控对象被视为一个多变量系统。

在设计控制系统时，充分考虑了项目的实际问题，既保证了操作人员的操作习惯，又最大限度地实施了燃烧优化控制。

控制系统的总体框架如图1所示。

图1 机组燃烧过程控制示意图11徐亚飞，温箱温度PID与预测测控.2004，28(4)：554-5572P 为单位负荷热信号。

控制系统包括：滑动压力运行的主蒸汽压力设定值计算模块（热力系统实验得到的数据，然后拟合成可以通过DCS折线功能块实现的曲线），负荷-送风量模糊计算模块，主汽压力控制。

系统及送风引风控制系统等。

主汽压力控制系统采用常规串级PID控制结构。

2.2 油量控制系统当外部对锅炉蒸汽负荷的要求发生变化时，锅炉燃烧的燃料量也必须相应改变。

燃料量控制是锅炉控制中最基本、最重要的系统。

由于给煤量不仅影响主蒸汽压力，还影响送风量和引风量的控制，还影响汽包内蒸汽蒸发量、蒸汽温度等参数，因此燃料量控制具有重要意义。