1、 目 录 1 绪论 . 1 1.1 课题背景及研究目的和意义 1 1.2 国内外研究现状 1 1.3 项目研究内容 2 2 PLC 和组态软件基础 3 2.1 可编程控制器基础 3 2.2 组态软件的基础 5 3 PLC 控制系统的硬件设计 7 3.1 PLC 控制系统设计的基本原则和步骤 7 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 4 PLC 控制系统的软件设计 . 13 4.1 PLC 程序设计的方法 . 13 4.2 编程软件 STEP7-MICRO/WIN 概述 13 4.3 程序设计 . 15 5 组态画面的设计 . 25 5.1 组态变量的
2、建立及设备连接 . 25 5.2 创建组态画面 . 28 6 系统测试 . 32 6.1 启动组态王 . 32 6.2 实时曲线观察 . 32 6.3 分析历史趋势曲线 33 6.4 查看数据报表 . 35 6.5 系统稳定性测试 . 36 总 结 38 致 谢 39 参考文献 40 摘 要 从上世纪80年代至90年代中期，PLC得到了快速的发展，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大幅度提高，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
3、等特点。PLC在工业 自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。 本文介绍了以锅炉为被控对象，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，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。 电热锅炉的应用领域相当广泛，在相当多的领域里，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。 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
4、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 PLC 锅炉温度控制系统 1 1 绪论 1.1 课题背景及研究目的和意义 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
5、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。 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、
6、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。 1.2 国内外研究现状 自 70 年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是微电子技术和计算机技术的迅 猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国内外温度控制系统的发展迅速， 并在智能化，自适应、参数整定等方面取得成果，在这方面，以日本、美国、德国、瑞 典等国技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在 各行各业广泛应用。它们主要有以下特点： 1）适应于大惯性、大滞后等复杂的温度控制体统的控制。 2）能适应于受控系统数学模型
