课题_基于plc实现的热风炉自动控制系统

编制 、 调试和监视 ， 用户界面方便友好 。
３ 控 制 系统 的通 讯 方 案设 计
配置 ， 它们可 占用槽 １ 到槽 ３ 。电源模板 的前面板上安装有发光二 极管 ， 用于指示 内部故障。２ ） 中央处理器模板（ Ｃ Ｐ Ｕ ４ １ ４ — ２ Ｄ Ｐ ） ： 适 用于 中等性能应用范 围中有较高要求的场合 ， 能满足对程序规模和 指令处理速度 以及复杂通讯的更高要求 ， 集成的 Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ — Ｄ Ｐ接 口使它能够作为主站 直接连接 到 Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ — Ｄ Ｐ现场总线 ； 扩展 的 ３ ． ２ 现场总线系统 的结构特 点。现场 总线控制 系统打破 了传统控 存贮 能力 ， ２ ５ ６ Ｋ Ｂ Ｒ Ａ Ｍ分别用 于程序和数据存贮 ； 灵 活的扩展性 ， 制系统的结构形式 。传统模拟控制系统采用一对一的设备连线 ， 按 控制 回路分别进行连接 。 位于现场的测量变送器与位于控制室 的控 可连接多达 １ ３ １ ０ ７ ２ 个数字量或 ８ １ ９ ３ ２个模拟量的 Ｉ ／ ０ ；多点接 口 控制器与位于现场的执行器 、 开关、 马达之间均为一对一 （ ＭＰ Ｉ ） ， 用 ＭＰ Ｉ 最多能够建立 ３ ２个站的简单网络 ， 其数据传输速率 制器之间 ， 的物 理 连接 。 最大为 １ ２ Ｍｂ ｉ ｔ ／ ｓ ； 有模式选择开关 ， ｉ Ｓ ． ｔ ４ ｔ ￣钥匙操作开关 。 取下模式 Ｐ ｒ ｏ ｉ ｆ ｂ ｕ ｓ — Ｄ Ｐ的应用范围。 Ｐ ｒ ｏ ｉ ｆ ｂ ｕ ｓ 网是一种国际性的、 开放的 、 钥匙操作 开关 ， 可限制对用户数据的访 问； 功能块保护除 了钥匙操 已在世界范围内得到广泛应用的工业现场总线 。它的特点是： 使用 作开关外 ， 在用户程序中使用 口令保护 ， 可防止非法访 问； 有诊断缓 易于正确接收和差错检验 ， 保证 了数据的可靠性 和准确 存区， 最后 １ ２ ０ 个故障和中断事件保 存在 Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ缓存器 中， 供诊 断 数字传输 ， 性 ， 有利于降低工厂底层设备之间的电缆连接成本 ， 易于安装 、 维修 使用 。 和扩充 ， 能及时发现故障， 便于及早处理 ， 它的最大优点是具有充分 １ ． ２ Ｅ Ｔ ２ ０ ０ Ｍ远程控 制站 。本 系统共使用 ５台 Ｅ Ｔ ２ ０ ０ Ｍ 控制站 ，

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。

员可 以通 过 ＣＰ Ｕ报警 功 能， 找相 关 故 障信 息 ， 查 没有 人
体化全Ｐ Ｃ配置， Ｌ 控 制站、 Ｌ 由Ｐ Ｃ 上位计算机操作站
及 工 业 组 态 网 组 成 ， 用 开 放 式 结 构 预 留 区域 管理 机 采 接 口。 点讨论热 风炉系统控 制过程 。 重
ｌ 热风炉控制系统配置
（．ｉ ｂ ｏ ｔ ｈ ｉ Ｎｎ ｂ １８０ ｈ ａ２ｑ ｇｏＳ ｅ Ｎｎｂ １８０ ｈｎ ） １ ｎ ｏ ｌｅ ｎ ， ｉ ｏ ５０ ， ｉ ； ３ｉ ｂ ｅｌ ｉ ｏ ５０， ｉ Ｎ ｇ Ｐ ｙｃ ｃ ｇ ３ Ｃ ｎ ｎ ｔ ， ｇ ３ Ｃ ａ
Ａ ｓｒ ｃ ： ｅ ７４ ０Ｐ Ｃ ｎ ｔ ｒ ｏ ｆ ｕ ａ ｏ ｎ ｃ ｍｂ ｓ ｏ ｏ ｔ ｌ ｆ ｏ ｂａ ｔｕ ｎ ｃ ｏ ｔ ｌｎＮｉ ｇ ｏＳｅ ｌ ＃Ｂｌｓ Ｆ ｒ ａ ｅａｅ ｂ ｔ ｔＴｈ ￥ －０ Ｌ ａ ｅ ｗｏｋｃ ｎ ｇ ｒ ｔ ｎａ ｄ ｏ ｕ ｔ ｎｃ ｎａ ｏ ｈ ｔ ｌ ｆｒ ａ ｅＣ ｎｒ ｉ ｎ ｂ ｔ ｉ ｉ ｉ ＇ ｏ ｓ ｏ ｅ１ ａｔ ｕｎ ｃ ｒ
系 统 解 决 方 案
Ｓ —０ Ｌ ７４ ０Ｐ Ｃ在高炉热风炉控制 系统的应用
丁 洪 起 于 淑 华 ，
（ ． 波 职 业 技 术 学 院 ， 江 宁波 ３ ５ ０ ； ． 波 钢 铁 公 司 ， 江 宁 波 ３ ５ ０ ） １宁 浙 １ ８ ０ ２宁 浙 １ ８ ０
摘
要： 阐述 宁 钢 ｌ 高 炉控 制 系统 热 风 炉 部 分Ｓ — ０ Ｌ ＃ ７４ ０Ｐ Ｃ网 络 组 态 和 燃 烧控 制 过 程 ， 分析 冗 余 系统 的应 用 特 点 ， 探
Ｋ ｙｗｏ ｄ ： ｏ ｌ ； ｏ ｔ ｌ ｙ ｔｍ； ｕ ｚ ｏ ｔ ｌ ｅ ｒ ｓ ｈ ｔ ห้องสมุดไป่ตู้ｔ ｃ ｎｒ ｓｅ ｆ ｚ ｙｃ ｎｒ ｂ ｏｓ ｏ

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。

向 ，能 够 弥９ Ｐ Ｃ的人机 接 口功 能较 差 的不足 ，并 １Ｌ 、 且 能 够 在 恶 劣 的工 业 环境 中 长 时 间连 续 运 行 ，是 Ｐ Ｃ 最佳 拍档 …。本 文设 计 的直 混 式燃 气 热风 炉 Ｌ 的 燃 烧 控 制 系统 采 用 了Ｐ Ｃ与 触 摸 屏 结 合 的 控 制 方 Ｌ
０ 引言
以Ｐ Ｃ作 为 控 制 器 的 控 制 系统 具 有 运 行 速 度 Ｌ 快 、调 试 周 期 短 、维 护 简 单 和 可 靠性 高 的 优 点 ，
被广 泛 应 用 于 各 个 领 域 ， 特 别 是工 业 生 产 过 程 的
１ 自动 点 火 回路 连 锁 保 护 控 制 。 点 火 过 程 ）
ＲＥＮ Ａ． ａ ， Ｉ ｄ ｎ。ＪＡＮＧ ｉｇ。Ｌ Ｕ Ｓｈ — ｉ Ｍ ｎ ， ｌ ｕ ｂｎ
（． １ 西安理工大学 机械 与精 密仪 器工程学院，西安 ７ ０ ４ ； ２ 上海 市格 伏能源科 技，上海 ２ ０ ０ ） １０ ８ ． ０ ０ ０
摘
要 ：本文介 绍了燃气热风 炉控 制系统的功 能、结 构组成 、硬件 及软件设计方 案。控制 系统采用 西门 子ｓ — ０ 系￣ Ｐ Ｏ ７ ４ ０ Ｉ Ｌ 和ＭＰ２７ 摸屏 ，以Ｓ Ｅ ７ Ｖ５４ Ｊ ７触 Ｔ Ｐ ．和ＷｉＣ ｆ ｘｂｅ ０ ７ ｎ ｅ ｌ ｉｌ ｅ ２ ０ 软件为 工具完成 了软件 部分 的设 计 ，可实现数据采集 、故障报警 、趋势曲 线显示 、现场 设备 监控 等功 能。
１ ）实 时数 据 采 集 与控 制 。 系统 能够 实 时采 集 诸 如 温 度 、 压 力 、 流量 等现 场 数 据 ，并 能 够 通 过
触摸 屏 参数 设 置 ，实 现 变 频 器 的调 速 以至 于 对 热 风流 量进 行ＰＤ控 制 ； Ｉ

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。

学号10212408217毕业设计（论文）加热反应炉PLC控制系统的设计教学系：信息工程系指导教师：陈艳三专业班级：自动化1082班学生姓名：陶冶二〇一二年五月毕业设计(论文)任务书毕业设计(论文)开题报告郑重声明本人郑重声明：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，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

本人签名：日期：目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1 绪论 (3)1.1 课题背景及研究目的和意义 (3)2 PLC基本概念 (4)2.1 PLC的定义和基本组成 (4)2.2 PLC的特点及优势 (5)2.3 PLC的工作原理 (5)3 PLC控制系统设计 (7)3.1 系统工作原理 (7)3.2 PLC控制系统设计的基本原则和步骤 (7)3.2.1 I/O 分配表 (8)3.2.2 变量名的定义 (9)3.2.3 PLC I/O接线图 (9)3.2.4 PLC的控制流程 (10)3.3 PLC型号的选择及其简介 (11)3.3.1 数字量输入模块与输出模块 (11)3.3.2模拟量输入模块与输出模块 (12)3.4温度传感器 (12)3.4.1.热电偶 (12)3.4.2.热电阻 (13)3.5固态继电器 (14)4 软件设计 (15)4.1 STEP7编程软件简介 (15)4.1.1 STEP7概述 (15)4.1.2 STEP 7的编程功能 (15)4.1.3 STEP 7的编程语言 (15)4.1.4 STEP 7的硬件组态与诊断功能 (16)4.2 加热反应炉控制程序设计 (16)4.3 S7-300程序设计梯形图 (17)4.3.1初次上电 (17)4.3.2 启动/停止阶段 (18)4.3.3 报警程序 (19)4.4 STEP7项目的创建 (20)4.4.1使用向导创建项目 (20)4.4.2直接创建项目 (22)4.4.3硬件组态与参数设置 (23)4.5 STEP7中的编程技术 (30)4.5.1 STEP7中的块 (30)结束语 (33)参考文献 (34)致谢 (35)附录 (36)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。

课程设计题目：基于PLC的加热反应炉自动控制的设计学院：清华大学专业：电气自动化技术班级：学号：姓名：基于PLC的加热反应炉自动控制的设计摘要：基于PLC的加热反应炉自动控制能够实现温度的控制，用于液体等控制。

本次设计利用西门子S7-200PLC控制的加热炉控制设备。

关键词：PLC 课程设计加热反应炉概述：随着我国经济的迅速发展，能源短缺已成为制约我国工业发展的重要阻碍，如何保障被加热后的金属能够在有效压制前提下，降低加热炉的能耗，一直是冶金工业控制技术研究的主要方向。

近年来由于各企业重视节源效益，对加热炉生产工艺的不断完善和优化，加热炉生产自动化控制水平也相应提高和不断深入。

目前面向节能降耗，提高压制产品自量和产量设计的加热炉工程控制计算机系统已广泛的应用于现代冶金企业的加热炉生产控制中。

加热炉生产过程主要是个燃烧与热交换的物理化学过程，燃烧方面有一个如何使其在各种工况下特别是在热负荷变化的动态过程中保持最佳节能燃烧的问题。

另外从整个压制生产线来看，加热炉是局部环节，其主要任务是加热钢胚，使钢呸在出炉时达到压制所要求的温度分布。

评价加热炉性能优劣的主要指标是加热炉的单位燃烧消耗，产量，钢呸的加热质量，钢配的氧化烧损等。

影响这些指标的因素较多，在众多因素中加热炉温度制度起着决定性的作用。

我国的加热炉大部分是六、七十年代的产品，其控制系统非常落后。

相当一部分还处于基地式仪表控制，表盘现实的水平，软件操作不易为普通工人所掌握。

为改变这种落后状况，有效途径之一就是进行加热炉监测和控制系统的技术改造。

加热炉的工作目标是在最短的时间内采取最经济的方式把炉内的钢呸加热到所要求的状态。

特别是一些目前小的钢铁企业，对这种投资少、见效快的技术改造感兴趣。

本文主要讲述加热反应炉自动控制系统的设计。

国际上对加热炉的优化控制开始与70年代，我国从80年代才开始对这方面进行研究。

在钢铁领域，以前人们对加热炉优化控制研究主要集中在钢呸的升温过程的控制模型、炉温优化设定以及燃烧控制，近年来智能控制技术正逐步被应用到加热炉炉温控制中。

PLC在热风炉系统中的应用[摘要]plc（programmable logic controller）可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计。

它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

是工业控制的核心部分。

[关键词]plc 热风炉应用中图分类号：tm571 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）07-0220-01上世纪60年代末，美国通用汽车公司为了汽车工业发展的需要，提出需要这样一种控制设备，即（1）它的继电控制系统设计周期短，更加容易，接线简单，成本低。

（2）它能把计算机的许多功能和继电控制系统结合起来，但编程又比计算机简单易学，操作方便。

（3）系统通用性强。

1969年美国dec公司研制出第一台可编程控制器，实现了上述的控制功能，但实际上只能进行逻辑运算，故称为“可编程逻辑控制器”。

20世纪80年代，由于计算机和微电子技术的迅猛发展，使得plc功能日益增强，可进行模拟量控制、位置控制和pid控制等。

所以现在的plc 的功能已远远超出逻辑控制的功能，故称为“可编程控制器”，简称pc，但为了不和个人计算机混淆，故仍习惯用plc作为可编程控制器的缩写。

目前plc的生产厂家很多，较出名的有三菱、西门子、欧姆龙、松下等，产品结构也各不相同，但其基本组成部分大致相同。

1.工艺概述钢厂炼铁系统共设3座旋切顶燃式热风炉，燃烧方式是中冶京诚公司的国家级专利。

采用节能的助燃空气及煤气双预热技术，以尽量节约能源、提高热风炉送风温度。

烧炉采用低热值高炉煤气（该钢厂没有焦化工序，因此无焦炉煤气），工作制采用“单炉送风，两烧一送”。

当一座热风炉出现故障等情况时，也可实现“单烧单送”。

2.系统配置2.1 热风炉自动化系统组成热风炉自动化系统由1套plc、2台互为备用的hmi操作站及网络设备组成。

基于PLC的加热反应炉自动控制系统设计加热反应炉是一种常见的工业设备，广泛应用于化工、制药、食品等领域。

为了提高生产效率和产品质量，自动控制系统在加热反应炉中的应用变得越来越重要。

本文将基于PLC的加热反应炉自动控制系统设计作为主题，深入探讨其原理、设计方法和实现过程。

一、引言加热反应炉是化学反应中常见的设备之一，其主要作用是提供适宜的温度条件来促进化学反应的进行。

传统上，人工操作是控制加热反应过程的主要方式，但存在操作不稳定、效率低下等问题。

因此，引入自动控制系统成为提高生产效率和产品质量的重要途径。

二、PLC在自动控制系统中的优势PLC（可编程逻辑控制器）作为一种广泛使用于工业自动化领域的电子设备，在加热反应炉自动控制系统设计中具有许多优势。

首先，PLC具有高度可编程性和灵活性，在不同场景下可以根据需求进行定制化编程。

其次，PLC具有良好的稳定性和可靠性，能够长时间稳定运行，适用于工业生产环境。

此外，PLC还具有良好的扩展性和可升级性，方便系统的后期升级和扩展。

三、PLC加热反应炉自动控制系统设计原理1. 系统结构设计基于PLC的加热反应炉自动控制系统主要由传感器、执行器、控制器和人机界面组成。

传感器用于采集反应过程中的温度、压力等参数；执行器用于控制加热源、搅拌机等设备；控制器通过对传感器采集到的数据进行处理，并发送相应指令给执行器；人机界面用于操作人员与系统进行交互。

2. 控制策略设计在加热反应过程中，温度是一个重要参数。

通过对温度进行实时监测和调节，可以实现对反应过程的精确控制。

常见的温度控制策略有比例-积分-微分（PID）控制和模型预测控制（MPC）。

PID控制是一种经典且简单有效的方法，适用于线性系统；而MPC在非线性系统中具有更好的性能。

3. 程序设计PLC的程序设计是实现加热反应炉自动控制的关键步骤。

程序设计需要根据具体的反应过程和控制策略，将控制逻辑转化为PLC可执行的指令。

基于PLC的加热反应炉自动控制系统的设计作者：尤明洋来源：《科技创新与应用》2016年第32期摘要：文章介绍了加热反应炉的基本工艺流程，实现PLC对加热反应炉的可视化控制。

通过检测反应炉的温度、压力、液位等参数，并根据操作前的设定值，进行升温和保温控制，实现加热反应炉内温度变化实时曲线和历史曲线的显示输出。

并且利用组态王软件对整个系统进行实时监控，这不仅能进行安全生产，还可以提高经济效益减少不必要的人力物力的投入。

关键词：加热反应炉；PLC；组态王1 概述文章是对加热反应炉工作过程进行研究，主要采用西门子PLC来控制，通过使用组态王软件，结合现场通用的输入输出设备，对加热反应炉进行进料和泄料控制，加压和泄压控制，加温和保温控制，有效地记录炉内温度的历史数据和实时数据，并在组态中显示加热反应炉中相应的温度变化曲线。

2 方案的设计2.1 加热反应炉控制要求2.1.1 进料控制加热反应炉准备工作前，首先检测炉内液面实际值，炉内温度实际值，炉内压力实际值是否满足要求，若满足要求则同时开启进料阀和排气阀。

当炉内液位上升，达到设定值时，关闭进料阀和排气阀，定时器延时20s，氮气阀自动打开，炉内压力上升，当压力上升到设定值时，氮气阀关闭，进料过程结束。

2.1.2 加热反应控制当炉内的温度低于设定值时，加热器电源接通；当炉温高于设定值时，切断电源，保持3min，对炉内温度实现通断控制。

2.1.3 泄放控制当加热到设定的温度值时，打开排气阀，使炉内压力降到初始值，并打开泄放阀，降低炉内的液位，当达到初始的液位时，关闭泄放阀，系统恢复到初始状态，开始下一个循环周期。

整个系统工作示意图如图1所示。

2.2 工艺流程根据PLC控制要求，系统主要由进料控制，加热反应控制，泄放控制组成，系统的工艺流程图如图2所示。

3 I/O分配表考虑本系统的设计要求、工作环境、服务对象等方面，本系统需要7个数字量输入，6个数字量输出以及3个模拟量输入，而S7-200CPU224XP有14个数字量输入，10个数字量输出，西门子S7-200PLC可完全满足系统的设计要求。

2015级控制工程硕士研究生《先进过程控制》课程作业题目：基于plc实现的热风炉自动控制系统学生姓名：学号：任课教师：2015.10.25目录1 绪论2 热风炉的结构及原理2.1 热风炉结构2.2 热风炉工作原理3 热风炉控制系统总体方案设计3.1 控制要求3.2 测控参数3.3 控制系统总体方案4 热风炉自动控制系统设计4.14.24.35 总结参考文献一、绪论高炉热风炉是给高炉燃烧提供热风以助燃的设备，是一种储热型热交换器。

国内大部分高炉均采用每座高炉带3至4台热风炉并联轮流送风方式，保证任何瞬时都有一座热风炉给高炉送风，而每座热风炉都按：燃烧-休止-送风-休止-燃烧的顺序循环生产。

当一座或多座热风炉送风时，另外的热风炉处于燃烧或休止状态。

送风中的热风炉温度降低后，处于休止状态的热风炉投入送风，原送风热风炉即停止送风并开始燃烧、蓄热直至温度达到要求后，转入休止状态等待下一次送风。

热风炉是一个非线性的、大滞后系统，影响热风炉的因素有很多，并且各种因素相互牵制，因此导致它的控制过程非常复杂，很难用精确的数学模型描述。

在工业生产中，传统的DCS系统已经不能满足90年代自动化过程控制系统的设计标准和要求，本控制系统中的硬件设计采用西门子公司的SIMATIC PCS7控制系统，它提供了一个统一的、开放的技术平台，省掉了以往为将各个系统连接在一起而必须花费大量的人力、时间进行接口编程、调试的麻烦。

在此基础上，根据热风炉控制系统的工艺要求，本控制系统利用西门子公司提供的编程软件进行了程序设计。

二、热风炉的结构及原理1.热风炉的结构热风炉是一个为工艺过程提供热风的完成燃烧过程与传热过程的热工装置，其结构包含为燃料在其中燃烧的燃烧装置，和气流在其中进行热量交换的传热装置。

对于为高炉提供热风的蓄热式热风炉而言，就必须有实现燃烧过程的燃烧室与燃烧器，以及堆放能完成传热过程的蓄热体的蓄热室；为了组织气流和实现气流过程的切换，实现气流分配的冷风室和各种进出口与阀门也是必不可少的。

Design of A Speed Measuring Device for DC Motor based on STM32 Single Chip
DENG Bin,XIN Jian-jun,ZHANG Jin,ZHANG Meng-qiang (School of Electrical Engineering,Wuhu Vocational Institute of Technology,Wuhu Anhui 241006)
部温度计算后,取得需要参数,通过PID回路设定输出温度,然后加 热器控制柜收到温度信号后由控制器控制输出电流大小,最终调节 加热器的加热量来控制油温。系统内部设置油温的高限、高高限;底 限、低低限。在PID调节不能满足油温要求时,及时的报警,并启动, 停止加热器。
2 温度调节系统
热风炉的最终目的是输出一定温度及流量的热烟气。所以温度 调节尤为重要。因为烟气旋流的作用,所以炉尾共设置3只热电偶, 交叉放置,测得数据取平均值,与燃油流量组成串极系统,同时燃烧 所用助燃风与燃油流量组成串极系统。采集到的温度数据通过PLC 内部转换后与燃油流量组成PID调节,控制燃油调节阀的开度,最终 调节燃油的流量。燃油流量计测得实时燃油流量后乘以空燃比,取 一定比例系数后得到燃烧所需助燃风流量。PLC内部通过助燃风流 量计、助燃风机变频器做成PID回路,控制助燃风配风的输出。通过 上述燃油量及配风的增减,可以迅速准确的调节热烟气的温度。
数字技术 与应用
数控技术
基于 PLC 的热风炉烟气自动调节
郭凯 顾韬 (徐州科融环境资源股份有限公司,江苏徐州 221000)
摘要:针对重油热风炉在运行过程中会出现燃料供应困难,烟气量及烟气温度出现较大波动等问题。本文使用重油温度自动控制、炉