基于PLC锅炉盘管出口水温滞后控制系统
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本 科 毕 业 设 计（论文）
题
目：基于 S7-300 锅炉盘管出口水温滞后控制系统
专题题目：
学 专 班 学 学
院：电气工程与自动化学院 业：自动化 级：093 班 号：20091873 生：
指导教师：
职称：副教授
2013 年 6 月 6 日
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摘
要
锅炉控制在工业控制中一直富有新意的课题，对于不同的控制对象，有着不 同的控制方式和模式。温度系统惯性大，滞后现象严重，难以建立精确的数学模 型， 给控制过程带来很大难题。 本文首先对电锅炉采用的控制方案进行了深入研 究，选择一种适合于 PLC 控制的方案。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，选 用西门子 CPU314C-2 PN/DP 为控制器，构成锅炉温度串级控制系统；采用典型 的 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。 这个方案既满足了系统快速和精确达到平衡， 又大大的降低了成本并且简化了编 程和调试工作。 利用先进的 PLC 程序编制工具 STEP7 及杰控组态软件，完成了锅 炉控制系统的程序设计和监控画面设计。 关键词： PLC 控制；锅炉控制；串级控制；PID
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Abstract
Boiler control has been innovative topics in industrial control, for different controlled objects, different control ways and mode. Temperature system of inertia is big, lag phenomenon is serious, is difficult to establish accurate mathematical model, bring great difficulties to control process. This paper the control scheme of electric boiler adopts the carried on the thorough research, choose a suitable for PLC control scheme. In boiler for controlled object, mainly boiler outlet water temperature was accused of parameters, with the water temperature in the hearth to assistant was accused of parameters, with heating resistance wire voltage as control parameters, selection of Siemens CPU314C - 2 PN/DP as the controller, a boiler temperature cascade control system; USES the typical PID algorithm, using PLC ladder diagram programming language programming, realize the boiler temperature automatic control. This scheme satisfies the system balance quickly and precisely, and greatly reduced the cost and simplify the programming and debugging. Use of advanced PLC programming tool STEP7 and control configuration software, completed the boiler control system programming and monitoring screen design.b5E2RGbCAP Key words: PLC control; Boiler control;Cascade control;PIDp1EanqFDPw
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目
录
第一章 绪论 ...................................................................................................8DXDiTa9E3d
1.1 课题的提出与意义 ........................................................................... 8RTCrpUDGiT 1.2 研究背景及现状 ............................................................................... 85PCzVD7HxA 1.3 该课题的研究目标 ............................................................................. 9jLBHrnAILg 1.4 研究的内容及方法 ........................................................................ 11xHAQX74J0X
第二章 控制系统方案设计 .................................................................. 12LDAYtRyKfE
2.1 锅炉自动控制方案 ........................................................................... 12Zzz6ZB2Ltk 2.2 锅炉控制的结构和原理 ................................................................ 13dvzfvkwMI1 2.2.1 锅炉控制的结构 ................................................................... 13rqyn14ZNXI 2.3 串级系统的设计 .............................................................................. 14EmxvxOtOco 2.3.1 串级控制系统的设计 ....................................................... 15SixE2yXPq5 2.3.2 串级控制系统参数的整定............................................. 156ewMyirQFL 2.4 PID 的算法......................................................................................... 16kavU42VRUs 2.4.1 模拟 PID ................................................................................... 16y6v3ALoS89 2.4.2 数字的 PID 算法 .................................................................17M2ub6vSTnP 2.5 纯滞后的算法 ................................................................................... 180YujCfmUCw 2.5.1 采样周期的分析 ................................................................. 19eUts8ZQVRd
第三章 控制系统的硬件设计........................................................ 19sQsAEJkW5T
3.1 控制系统的硬件组成 ................................................................... 19GMsIasNXkA 3.2 锅炉控制的系统 .............................................................................. 20TIrRGchYzg 3.3 PLC 的选型及硬件配置 .............................................................217EqZcWLZNX
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3.3.1 模拟量输入模块 SM331(AI 8．12Bit) ..................... 21lzq7IGf02E 3.3.2 模拟量输出模块 SM332(AO 4．12Bit) .................... 22zvpgeqJ1hk 3.3.3 控制系统的硬件组态 .......................................................... 22NrpoJac3v1 3.4 传感器选择 ........................................................................................ 231nowfTG4KI 3.4.1 温度传感器 ............................................................................ 23fjnFLDa5Zo 3.4.2 流量传感器 ............................................................................ 23tfnNhnE6e5 3.5 变送器选择 ...................................................................................... 24HbmVN777sL 3.6 电磁调节阀选择 ................................................................................24V7l4jRB8Hs 3.7 变频器 MM420 ......................................................................................2583lcPA59W9
第四章 控制系统的软件设计.......................................................... 25mZkklkzaaP
4.1 STEP7 编程软件 ...............................................................................25AVktR43bpw 4.2 PLC 控制的程序设计 .................................................................. 27ORjBnOwcEd 4.2.1 主程序的设计 ...................................................................... 282MiJTy0dTT 4.3 系统模数转换部分 ............................................................................ 29gIiSpiue7A 4.4 系统 PID 调节部分 ....................................................................... 32uEh0U1Yfmh
第五章 人机界面的设计 ..................................................................... 34IAg9qLsgBX
5.1 人机界面的特点 .......................................................................... 34WwghWvVhPE 5.1.1 人机界面软件仿真的基本方法 ..................................... 35asfpsfpi4k 5.2 杰控软件................................................................................................35ooeyYZTjj1 5.3 杰控的主要功能与实现 ................................................................ 35BkeGuInkxI 5.3.1 人机界面设计流程............................................................ 36PgdO0sRlMo 5.4 人机界面的运行和显示 .............................................................. 393cdXwckm15
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5.4.1 历史趋势曲线图 ................................................................39h8c52WOngM 5.4.2 历史报警窗口 ........................................................................ 40v4bdyGious
总结与展望 ...................................................................................................... 41J0bm4qMpJ9
附录 ...........................................................................................................................................36
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参
考
文
献..................................................................................................................................43bR9C6TJscw 外 文 资
料..................................................................................................................................44pN9LBDdtrd 致 谢 ...........................................................................................................................................49DJ8T7
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