過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)---鍋爐水溫與流量串級(jí)s7200控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)</p><p>　　題目：鍋爐水溫與流量串級(jí)S7200控制</p><p><b>　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　姓名:</b></p><p>　　專業(yè)班級(jí)：10自動(dòng)化（1）班</p><p><b>

2、;　　指導(dǎo)老師： </b></p><p><b>　　2013年6月9日</b></p><p><b>　　目錄 </b></p><p>　　摘要.............................................................................

3、.....3</p><p>　　引言..................................................................................4</p><p>　　控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)..............................................................5</p>&

4、lt;p>　　1、S7200 PLC概況........................................................5</p><p>　　2、鍋爐水溫與流量串級(jí)整體設(shè)計(jì)方案........................7</p><p>　　3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案電器接圖........................................

5、....7</p><p>　　4、串級(jí)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立................................8</p><p>　　5、被控對(duì)象建模............................................................9</p><p>　　四、控制系統(tǒng)的方針....................

6、.........................................10</p><p>　　1、simulink 控制系統(tǒng)仿真...........................................10</p><p>　　2、控制系統(tǒng)仿真響應(yīng)曲線...........................................10</p>

7、<p>　　結(jié)論.................................................................................11</p><p>　　參考文獻(xiàn).........................................................................1</p><p>&l

8、t;b>　　摘要</b></p><p>　　自70年代以來，由于工業(yè)過程控制的需要，特別是微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及自動(dòng)控制理論和設(shè)計(jì)方法發(fā)展的推動(dòng)，國(guó)內(nèi)外溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展迅速，并在智能化、自適應(yīng)、參數(shù)整定等方面取得成果。</p><p>　　20世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為30~40%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量

9、能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。</p><p>　　本文介紹了以鍋爐為被控對(duì)象，以鍋爐出口溫度為主被控參數(shù)，以爐內(nèi)水溫為副被控參數(shù)，以加熱爐電阻絲電壓為控制參數(shù)，以PLC為控制器，構(gòu)成鍋爐溫度串級(jí)控制系統(tǒng)；采用PID算法，

10、運(yùn)用PLC梯形圖編程語言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)鍋爐溫度的自動(dòng)控制。</p><p>　　電熱鍋爐的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，在相當(dāng)多的領(lǐng)域里，電熱鍋爐的性能優(yōu)劣決定了產(chǎn)品的質(zhì)量好壞。目前電熱鍋爐的控制系統(tǒng)大都采用以微處理器為核心的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，既提高設(shè)備的自動(dòng)化程度又提高設(shè)備的控制精度。</p><p>　　本文分別就電熱鍋爐的控制系統(tǒng)工作原理，溫度變送器的選型、PLC配置等幾個(gè)方面闡述。通過改造電熱鍋

11、爐的控制系統(tǒng)具有響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、可靠性高、控制精度好等特點(diǎn)，對(duì)工業(yè)控制有現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　關(guān)鍵字：鍋爐控制系統(tǒng) 溫度控制 串級(jí)控制 PLC PID</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　電熱鍋爐是機(jī)電一體化的產(chǎn)品，可將電能直接轉(zhuǎn)化成熱能，具有效率高，體積小，無污染，運(yùn)行安全可靠，供熱穩(wěn)定，自動(dòng)化程

12、度高的優(yōu)點(diǎn)，是理想的節(jié)能環(huán)保的供熱設(shè)備。加上目前人們的環(huán)保意識(shí)的提高，電熱鍋爐越來越受人們的重視，在工業(yè)生產(chǎn)和民用生活用水中應(yīng)用越來越普及。電熱鍋爐目前主要用于供暖和提供生活用水。主要是控制水的溫度，保證恒溫供水。</p><p>　　PID控制是迄今為止最通用的控制方法之一。因?yàn)槠淇煽啃愿?、算法?jiǎn)單，所以被廣泛應(yīng)用于過程控制中，尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性關(guān)系。PID控制的效果完全取決于其四個(gè)參數(shù)，即采

13、樣周期、比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)。因而，PID參數(shù)的整定與優(yōu)化一直是自動(dòng)控制領(lǐng)域研究的重要課題。PID在工業(yè)過程控制中的應(yīng)用已有近百年的歷史，在此期間雖然有許多控制算法問世，但由于PID算法以它自身的特點(diǎn)，再加上人們?cè)陂L(zhǎng)期使用中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，使之在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用。在PID算法中，針對(duì)P、I、D三個(gè)參數(shù)的整定和優(yōu)化的問題成為關(guān)鍵問題。</p><p>　　串級(jí)系統(tǒng)是調(diào)節(jié)器串聯(lián)起來工作的，其中一個(gè)調(diào)節(jié)

14、器的輸出作為另外一個(gè)調(diào)節(jié)器的給定值的系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)包括兩個(gè)控制回路，主回路和副回路。副回路由副變量檢測(cè)變送、副調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥、和副過程構(gòu)成；主回路由主變量檢測(cè)變送、主調(diào)節(jié)器、副調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥、副過程和主過程構(gòu)成。一次擾動(dòng)：作用在主被控過程上的，而不包括在副回路范圍內(nèi)的擾動(dòng)。二次擾動(dòng)：作用在副被控過程上的，即包括在副回路范圍內(nèi)的擾動(dòng)。在串級(jí)控制系統(tǒng)中，由于引入一個(gè)副回路，不僅能及早克服進(jìn)入副回路的擾動(dòng)，而且又能過程特性。副調(diào)節(jié)器具有“粗調(diào)

15、”的作用，主調(diào)節(jié)器具有“細(xì)調(diào)”的作用，從而使其控制品質(zhì)得到進(jìn)一步提高。</p><p><b>　　控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　S7200 PLC概況：</p><p>　　PID控制器由比例單元(P)、積分單元(I)、和微分單元(D)組成。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：</p><p>　　PLC工作過程框圖：<

16、;/p><p>　　PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟框圖：</p><p>　　鍋爐水溫與流量串級(jí)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案：</p><p>　　系統(tǒng)選用了PLC CPU 226為控制器，PT100型熱電阻將檢測(cè)到的實(shí)際鍋爐水溫轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，經(jīng)過EM231模擬量輸入模塊轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)量信號(hào)并送到PLC中進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。</p><p>　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案電器接圖：&

17、lt;/p><p><b>　　a、整體設(shè)計(jì)方案：</b></p><p>　　b、系統(tǒng)硬件連線圖：</p><p>　　4、串級(jí)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立：</p><p>　　在本控制系統(tǒng)中，TT1（出口溫度傳感器）將檢測(cè)到的出口水溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)送入EM235模塊的A路，TT2（爐膛溫度傳感器）將檢測(cè)到的出口水溫度信

18、號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)送入EM235模塊的B路。兩路模擬信號(hào)經(jīng)過EM235轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)送入PLC，PLC再通過PID模塊進(jìn)行PID調(diào)節(jié)控制。其PLC的串級(jí)控制系統(tǒng)框圖：</p><p>　　5、被控對(duì)象建模 ：</p><p><b>　　控制系統(tǒng)的仿真 </b></p><p>　　1、simulink控制系統(tǒng)仿真：</p><

19、;p>　　2、控制系統(tǒng)仿真響應(yīng)曲線：</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　此論文主要運(yùn)用了西門子S7200PLC設(shè)計(jì)了鍋爐水溫與流量串級(jí)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用了串級(jí)PID控制，通過主調(diào)節(jié)器和副調(diào)節(jié)器達(dá)到粗調(diào)和細(xì)調(diào)目的，得到了一個(gè)反應(yīng)較迅速，控制精度較高的溫度控制系統(tǒng)。</p><p>　　當(dāng)然，此控制系統(tǒng)還有很多不足

20、的地方。比如，系統(tǒng)的適用范圍不夠廣，因?yàn)槭抢蒙醽斫禍氐?，所以與外界溫度環(huán)境密切相關(guān)，如果加上冷卻系統(tǒng)的話或許會(huì)比較好控制，在不同的溫度環(huán)境下控制精度和控制能力是不同的。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》 于海生 機(jī)械工業(yè)出版社。</p><p>　　《PLC編程及應(yīng)用》 廖常初 機(jī)械工