课题_基于plc实现的热风炉自动控制系统
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
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。
S7-400 PLC在高炉热风炉控制系统的应用
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
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。
基于触摸屏和PLC的燃气热风炉控制系统
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
基于plc的高炉热风炉自动燃烧系统
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
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
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。
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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
4.1
4.2
4.3
5 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。
另外，由于高炉所需的热风具有一定的压力，为此一个能够承受压力的金属外壳也是必须的。
因此，热风炉就是一个在金属外壳内砌筑耐火材料的承压容器。
图1.1
如图1.1的热风炉，由炉衬、燃烧室、蓄热室、炉壳、炉篦子、支柱、管道及阀门等组成。
燃烧室和蓄热室砌在同一炉壳内，之间用隔墙隔开。
2.热风炉的工作原理
热风炉的工作原理为：在热风炉中煤气与空气在燃烧装
置中混合燃烧而产生高温烟气，并通过传热装置将其携带的热量在其与蓄热体进行热交换的过程中传递到蓄热体中，一定能够时间之后进行切换，通入冷鼓风，在其与蓄热体的热交换过程中获得热量变成热鼓风而最后送需要的热利用置。
三、热风炉控制系统总体方案设计
3.1控制要求。