锅炉夹套水温控制系统.docVIP

锅炉夹套水温控制系统设计 1 前言 ……………………………………………………………………………………1 2 控制系统的总体方案 …………………………………………………………………2 2.1 概述 2 2.2 控制方式的确定 2 2.3 检测元件和执行机构的选择 3 2.4 微型计算机的选择 4 2.5 输入输出通道及外围设备的选择 6 2.6 系统的原理框图 6 3 控制算法的选择和参数计算 …………………………………………………………8 3.1 控制算法的选择 8 3.2 参数的计算 8 4 系统硬件设计 ………………………………………………………………………16 4.1 概述 16 4.2 系统的硬件设计 16 4.3 系统电气原理图 33 4.4 元器件明细表 34 5 软件程序的编制 ……………………………………………………………………35 5.1 概述 35 5.2 程序流程图 35 5.3 地址分配 40 5.4 程序设计 40 6 控制系统的调试与实验 ……………………………………………………………42 6.1 单元电路调试 42 6.2 程序调试 42 6.3 系统调试 43 6.4 系统实验和结果分析 43 7 设计总结 ……………………………………………………………………………44 7.1 系统具备的主要功能 44 7.2 系统的测量精度 44 7.3 存在的问题及改进措施 44 参考文献………………………………………………………………………………… 46 致 谢………………………………………………………………………………………47 附 录 …………………………………………………………………………………… 48 1 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。而锅炉温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制,有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量,因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常必要的。而锅炉系统是一个具有时变和时滞的比较复杂的系统，因此，对锅炉温度进行控制是工业过程控制中一个重要而且困难的问题。由于串级控制具有有效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特点，所以在克服被控系统的时滞方面能够取得较好的效果[1]。 由于PLC具有高可靠性、易于实现等优点，在工业控制领域中得到了广泛的应用。进入21世纪以来，PLC已经由原来的逻辑控制器发展成具有较强的数据处理能力、通讯能力的标准工控设备，用其进行各种算法的实现是工控领域的发展趋势。 本设计以锅炉为被控对象，以锅炉夹套水温为主被控参数，以锅炉内胆水温为副被控参数，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[2]。 本文对锅炉温度控制系统的硬件和软件都进行了介绍，全文主要有3个部分。 第一部分是对锅炉温度控制系统的总体方案的介绍。控制总体方案的设计是系统设计的核心。若设计方案设计不正确，则无论选用何种先进的过程控制仪表或计算机系统，其安装如何细心，都不可能使系统在工业生产过程中发挥良好的作用，甚至系统不能运行。 第二部分是对锅炉温度控制系统控制算法的选择和参数的设置进行了介绍。采用合适的控制算法能更好地对整个系统进行控制。 第三部分是对锅炉温度控制系统的调试与实验。其中包括单元电路调试、程序调试、系统调试、系统试验和结果分析。 2 控制系统的总体方案 2.1 概述 锅炉温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制,有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量和产量。现代锅炉的生产过程可以实现高度的机械化，这就为锅炉的自动化提供了有利条件。锅炉自动化是提高锅炉安全性和经济性的重要措施。目前，锅炉的自动化主要包括自动检测、自动调节、程序控制、自动保护和控制计算五个方面。实现锅炉自动化能够提高锅炉运行的安全性、经济性和劳动生产率，改善劳动条件，减少运行人员。 锅炉是重要的动力设备，其任务是供给合格稳定的蒸汽，以满足负荷的需要。锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要输入变量负荷、给水、燃料量、送风和引风量等，主要调节变量包括水位、温度及压力、烟气氧量和炉膛负压等主要输入变量负荷、锅炉给水等，主要调节变量包括水位温度等。锅炉生产过程的各个主要参数都必须严格控制。”。控制系统的这种串级形式对于复杂对象的控制往往比单回路控制的效果更好。串级控制对克服被控系统的时滞之所以能收到好的效果，是因为当用两个控制器进行串级控制时,每个控制器克服时滞的负担相对减小,这就使得整个控制系统克服时滞的能力得到加强。 在锅炉自动控制系统中，除了应用基于反馈控制原理