文档介绍：锅炉温度的自动控制
绪论
现代社会要求制造业市场需求迅速的反应,生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一需求,生产设备的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性,可编程控制器就顺应而生。随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞跃发展,计算机控制已扩展到所有控制领域。在建材、化工、食品、机械、钢铁、煤矿等工业生产中广泛应用时运输机运送原料物品。
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,以锅炉出口水温为被控参数,以以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。
本文主要从温度控制算法角度进行阐述。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。
第二章硬件配置及说明

本课设以锅炉内胆作为被控对象,内胆的水温为系统的被控制量。要求锅炉内胆的水温稳定至给定量,将铂电阻检测到的锅炉内胆温度信号TT1作为反馈信号,在与给定量比较后的差值通过调节器控制三相调压模块的输出电压(即三相电加热管的端电压),以达到控制锅炉内胆水温的目的。
给定值(目标值)可以预先设定后直接输入到回路中;过程变量由在受热体中的Pt100测量并经温度变送器给出,为单极性电压模拟量;输出值是送至加热器的电压,其允许变化范围为最大值的0% 至100%。

EM
235
PT100
P
L
C
锅
炉
系统选用PLC CPU 224为控制器,PT100型热电阻将检测到的实际锅炉水温转化为电流信号,经过EM235模拟量输入模块转化成数字量信号并送到PLC中进行PID调节,PID控制器输出转化为0~10mA的电流信号输入控制可控硅电压调整器或触发板改变可控硅管导通角的大小来调节输出功率,从而调节电热丝的加热。
可控硅
图1整体设计方案

-200:可编程控制器(简称PLC)是专为在工业环境下应用的一种数字运算操作的电子系统。目前国内外PLC品种繁多,生产PLC的厂商也很多,其中德国西门子公司在S5系列PLC的基础上推出了S7系列PLC,性能价格比越来越高。S7系列PLC有很强的模拟量处理能力和数字运算功能,具有许多过去大型PLC才有的功能,其扫描速度甚至超过了许多大型的PLC,S7系列 PLC功能强、速度快、扩展灵活,并具有紧凑的、无槽位限制的模块化结构,因而在国内工控现场得到了广泛的应用。
:装置中采用了Pt100铂热电阻温度传感器,用来检测锅炉内胆。Pt100测温范围:-200~+420℃。Pt100传感器精度高,热补偿性较好。
:采用三相可控硅移相触发装置,输入控制信号为4~20mA标准电流信号,其移相触发角与输入控制电流成正比。输出交流电压用来控制电加热器的端电压,从而实现锅炉温度的连续控制。
:是利用三相电加热管加热的常压锅炉,包括加热层(锅炉内胆)和冷却层(锅炉夹套),均由不锈钢精制而成,可利用它进行温度实验。,用来对锅炉内胆内的水进行加温,每根加热管的电阻值约为50Ω左右。
:模拟量输入/出模块EM235具有4个模拟量输入通道、1个模拟量输出通道。该模块的模拟量输入功能同EM231模拟量输入模块,技术参数基本相同。模拟量输出功能同EM232模拟量输出模块。接线如下:
模块上有12个端子,每3个点为一组(例RA、A-、A)可作为一路模拟量得输入通道,共4组,对于电压信号只用两个端子,电流信号需用3个端子,其中与端子短接。对于未用的输入通道应短接。模块下部左端ML两端应接入DC24V电源,右端分别是校准电位器和配置设定开关(DIP)。
第三章控制算法设计
在生产过程自动控制的发展历史过程中,PID控制是历史最悠久,生命力最强的基本控制方式。PID控制具有以下优点:原理简单,使用方便:适应性强,可以广泛应用于化