1、 过程控制系统过程控制系统 课程设计课程设计 题题 目目: : 锅炉温度串级控制系统设计锅炉温度串级控制系统设计 院系名称：院系名称： 电气工程学院电气工程学院 专业班级：专业班级： 自动化自动化 11061106 1 电阻炉是现代工业生产的主要装备，在国民经济建设中具有举足轻重的作 用。 本次设计是根据电阻炉温度控制技术的发展要求而设计的一种温度实时串级 控制系统。其控制原理、思想非常适用于自动化程度比较高的企业以及现场环境 比较复杂的控制场所。本系统利用温度传感器、变送器、PLC 及其配套的 A/D 转 换器件 MAD02、上位计算机等，完成了电阻炉温度可编程控制器串级控制系统的 设计，以
2、 CX-Programmer、Windows 为平台，通过上位机和下位机软件的设计， 实现电阻炉温度的实时串级控制。 关键词: 锅炉温度 串级闭环 PLC 目录 2 1 系统简介 1.1 控制方式的确定 1.2 检测元件和执行机构的选择 2 设计方案 2.1 系统的原理框图. 2.2 温度检测电路单元 2.3 执行器的选择 2.4 系统电气原理图 3. I/O 分配表 3.1 仪表型号清单 4 外部接线图 5 梯形图 6 系统调试 7 设计心得 参考文献 3 1、系统简述 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
3、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。 锅炉是工业企业重要的动力设备，其任务是供给合格稳定的蒸汽或热水，以 满足负荷的需要。锅炉设备是一个复杂的控制对象，燃气燃油锅炉主要输入变量 包括负荷、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；电加热锅炉主要
4、输入变量包括负荷、锅炉给水和电 阻丝电压等，主要调节变量包括水位和温度等。锅炉生产过程的各个主要参数都 必须严格控制。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3 。 在生产过程控制中，一些复杂环节，往往需要进行串级控制。即把两个控制 器串联起来，第一个控制器的设定值是控制目标，它的输出传给第二个控制器， 作为它的设定值， 第二个控制器的输出作为串级控制系统的输出， 送到被控系统， 作为它的控制“动作”。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
5、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而设计的各种调节器系 统以外，计算机技术的应用也越来越普及。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4 。 本设计以电加热锅炉为被控对象，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，以加热炉电压为控制参数，以PLC为控制器，构成锅炉
6、温度 4 串级控制系统，实现锅炉水温的定值控制。 1.1 控制方式的确定 自动控制方式一般有两种：即开环控制和闭环控制。 开环控制是指控制装置与被控对象之间只有按顺序工作， 没有反向联系的控 制过程,按这种方式组成的系统称为开环控制系统,其特点是系统的输出量不会 对系统的控制作用发生影响，没有自动修正或补偿的能力。开环控制没有反馈环 节，系统的稳定性不高,响应时间相对来说很长,精确度不高,使用于对系统稳定 性精确度要求不高的简单的系统.。人工控制一般是开环控制。比如人工转换电 扇档位实现转速的控制。 闭环控制有反馈环节， 从输出量变化取出控制信号作为比较量反馈给输入端 控制输入量，一般这个取出量和输入量相位相反，所以叫负反馈控制。通过反馈 系统使系统的精确度提高,响应时间缩短,适合于对系统的响应时间,稳定性要求 高的系统。自动控制通
