PLC温度采集与控制

无人机测量

学号	10212408105

毕业设计（论文）

基于PLC的锅炉温度闭环控制系统设计

教学系：信息工程系

指导教师：乔志刚

专业班级：自动化1081班

学生姓名：曹世奇

二零一二年六月

毕业设计(论文)任务书

学生姓名	曹世奇	专业班级	自动化1081
指导教师	乔志刚	工作单位	武汉理工大学华夏学院
设计(论文)题目: 基于PLC的锅炉温度闭环控制系统设计
设计（论文）主要内容： 1. 锅炉温度控制中检测元件的选择与检测原理； 2. 锅炉温度闭环控制的PLC硬件电路设计； 3. 锅炉温度闭环控制的PLC控制软件设计； 4. 上位机监控系统设计；要求完成的主要任务及其时间安排: 1. 第2周：查阅资料，了解设计选题的主要内容； 2. 第3周：根据任务书要求及所查阅的资料，撰写并完成开题报告； 3. 第4周：完成检测元件的选型与测量电路设计； 4. 第5周：锅炉温度闭环控制的PLC硬件电路设计； 5. 第6-7周：完成锅炉温度采集与控制的PLC软件系统设计； 6. 第7-8周：完成上位机监控系统设计； 7. 第9周：对所设计的系统进行实际调试并给出调试结果； 8. 第10周：完善设计报告，给出毕业设计论文初稿； 9. 第11-13周：根据指导教师批阅意见修改毕业设计论文，并给出定稿。 10. 第14-15周：总结设计过程，准备答辩； 11. 第16周：按学校统一规定的答辩时间完成答辩。必读参考资料： 1. 向晓汉.西门子PLC高级应用实例精解.机械工业出版社，2010. 2. 李新光等.过程检测技术.北京：机械工业出版社2004.9 3. 王志锋主编.工控组态软件.电子工业出版社，2007. 指导教师签名：教研室主任签名：盖章

毕业设计(论文)开题报告

题目	基于PLC的锅炉温度闭环控制系统设计
1．目的及意义（含国内外的研究现状分析）：电热锅炉的应用领域相当广泛，电热锅炉的性能优劣决定了产品的质量好坏。目前电热锅炉的控制系统大都采用以微处理器为核心的计算机控制技术，既提高设备的自动化程度又提高设备的控制精度。 PLC的快速发展发生在上世纪80年代至90年代中期。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了很大的提高和发展。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。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。电热锅炉是机电一体化的产品，可将电能直接转化成热能，具有效率高，体积小，无污染，运行安全可靠，供热稳定，自动化程度高的优点，是理想的节能环保的供暖设备。加上目前人们的环保意识的提高，电热锅炉越来越受人们的重视，在工业生产和民用生活用水中应用越来越普及。电热锅炉目前主要用于供暖和提供生活用水。主要是控制水的温度，保证恒温供水。 2．基本内容和技术方案： PID控制是迄今为止最通用的控制方法之一。因为其可靠性高、算法简单、鲁棒性好，所以被广泛应用于过程控制中,尤其适用于可建立精确数学模型的确定性系统。PID控制的效果完全取决于其四个参数,即采样周期ts、比例系数 Kp、积分系数Ki、微分系数Kd。因而,PID参数的整定与优化一直是自动控制领域研究的重要课题。PID在工业过程控制中的应用已有近百年的历史，在此期间虽然有许多控制算法问世,但由于PID算法以它自身的特点，再加上人们在长期使用中积累了丰富经验，使之在工业控制中得到广泛应用。在PID算法中，针对P、I、D三个参数的整定和优化的问题成为关键问题。 PLC技术在温度监控系统上的应用从整体上分析和研究了控制系统的硬件配置、电路图的设计、程序设计，控制对象数学模型的建立、控制算法的选择和参数的整定、人机界面的设计等。论文通过对德国西门子公司的S7-200系列PLC控制器，温度传感器将检测到的实际炉温转化为电压信号，经过模拟量输入模块转换成数字信号送到PLC中进行PID调节，PID控制器输出转化为0-10mA的电流信号。设计PLC应用系统时，首先是进行PLC应用系统的功能设计，即根据被控对象的功能和工艺要求，明确系统必须要做的工作和因此必备的条件。然后是进行PLC应用系统的功能分析，即通过分析系统功能，提出PLC控制系统的结构形式，控制信号的种类、数量，系统的规模、布局。最后根据系统分析的结果，具体的确定PLC的机型和系统的具体配置。模具导柱 3．进度安排： 12. 第2周：查阅资料，了解设计选题的主要内容； 13. 第3周：根据任务书要求及所查阅的资料，撰写并完成开题报告； 14. 第4周：完成检测元件的选型与测量电路设计； 15. 第5周：锅炉温度闭环控制的PLC硬件电路设计； 16. 第6-7周：完成锅炉温度采集与控制的PLC软件系统设计； 17. 第7-8周：完成上位机监控系统设计； 18. 第9周：对所设计的系统进行实际调试并给出调试结果； 19. 第10周：完善设计报告，给出毕业设计论文初稿； 20. 第11-13周：根据指导教师批阅意见修改毕业设计论文，并给出定稿。 21. 第14-15周：总结设计过程，准备答辩； 22. 第16周：按学校统一规定的答辩时间完成答辩。 4．指导教师意见：指导教师签名：年月日

注：1. 开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写，在毕业设计开始后三周内完成；

2．设计的目的及意义至少800字，基本内容和技术方案至少400字；

3．指导教师意见应从选题的理论或实际价值出发，阐述学生利用的知识、原理、建立的模型正确与否、学生的论证充分否、学生能否完成课题，达到预期的目标。

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：曹世奇日期：

摘要 1

ABSTRACT 2

1 绪论 3

1.1课题背景及研究目的和意义 3

1.2 国内外研究现状 3

蚀刻标牌2 系统总体设计 4

2.1系统控制要求 4

2.2系统设计思路 4

3 基于PLC的锅炉温度闭环控制系统的硬件设计 5

3.1 PLC控制系统设计的基本原则和步骤 5

3.1.1 PLC控制系统设计的基本原则 5

3.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤 5

3.2 PLC的选型和硬件配置 7

3.2.1 S7-200PLC选型 7

3.2.2 温度传感器 8

3.2.3 EM235 模拟量输入/输出模块 8

3.3 系统整体设计方案和电气连接图 9

3.4 PLC控制器的设计 10

3.4.1 控制系统数学模型的建立 10

3.4.2 PID控制及参数整定 11

4 PLC控制系统的软件设计 13

4.1 STEP 7 MICRO/WIN32软件介绍 13

4.2 输入输出点配置 13

4.3 程序设计 14

4.3.1 程序设计思路 14

4.3.2 PID指令向导 14

4.3.3 控制程序及分析 20

5 组态画面的设计……………………………………………………………………………智能防盗窗.21

5.1 组态变量的建立及设备连接………………………………………………………….22

高压直流稳压电源5.1.1 新建项目………………………………………………………………………………24

5.2 创建组态画面………………………………………………………………………..25

5.2.1 新建主画面…………………………………………………………………………….

5.2.2 新建PID参数设定窗口……………………………………………………………..

5.2.3 新建数据报表…………………………………………………………………………

5.2.4 新建实时曲线………………………………………………………………………..

5.2.5 新建历史曲线…………………………………………………………………………

5.2.6 新建报警窗口……………………………………………………………………………

6 系统测试…………………………………………………………………………………

6.1启动组态王…………………………………………………………………………

6.2 实时曲线观察…………………………………………………………………………

6.3 分析历史趋势曲线………………………………………………………………………

6.4 查看数据报表……………………………………………………………………………

结束语 33

参考文献 34

致谢 37

摘要

随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。其中，温度是一个非常重要的过程变量。例如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行控制。这方面的应用大多是基于单片机进行PID控制,然而单片机控制的DDC系统软硬件设计较为复杂,特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处,然而PLC在这方面却是公认的最佳选择。

随着PLC功能的扩充在许多PLC控制器中都扩充了PID控制功能,因此在逻辑控制与PID控制混合的应用场所中采用PLC控制是较为合理的，通过采用PLC来对它们进行控制不仅

具有控制方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，PLC对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。这也正是本课题所重点研究的内容。

本文分别就电热锅炉的控制系统工作原理，温度变送器的选型、PLC配置、组态软件程序设计等几方面进行阐述。通过改造电热锅炉的控制系统具有响应快、稳定性好、可靠性高,控制精度好等特点，对工业控制有现实意义。

关键词：电热锅炉的控制系统温度控制串级控制 PLC PID衰变池　

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