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基于PLC的锅炉加热温度控制系统设计.pdf
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基于 PLC的锅炉加热温度控制系统设计
DESIGN OF BOILER TEMPERATURE
CONTROL SYSTEM
学 生 学 号
学 生 姓 名
学 院 名 称
专 业 名 称
指 导 教 师
摘要
本文主要介绍了工业温度控制的发展前景、 S7-200系列 PLC的基本知识以及锅炉温度
控制系统的工作流程、基本原理和组成结构。通过对锅炉温度控制系统设计要求的分析,
给出锅炉温度控制系统的 I/O 口分配表和系统原理图并且以可编程控制器 (PLC)为核心,根
据系统的控制要求利用 STEP 7编程软件设计系统的梯形图。该系统以电热锅炉加热管为被
控对象,锅炉水温为被控参数同时兼顾锅炉内压力及水位等条件,以 PLC为控制器,锅炉
加热管通电时间为控制参数设计了一个温度控制系统。其中调用了西门子公司 PLC中自带
的PID模块,以更简洁更方便的方法完成了锅炉温度的自动控制设计。本文从系统的工作
原理、系统硬件选型、系统软件编程以及组态监控画面设计等方面进行阐述。
关键词 电热锅炉;温度控制; PLC;PID;固态继电器
Abstract
This article focuses on the industrial development prospects of temperature
control, basic knowledge of S7-200 series PLC as well as the boiler temperature
control system made up of work processes, principles, and structure.Through the
analysis of boiler temperature control system design, I/O port allocation table
of temperature control system of the boiler,system schematics and a programmable
logic controller (PLC) as the core, according to the control system requires the
use of STEP 7 programming software system design of ladder diagram.The system to
electric boiler heating tubes to a charged object, parameters of boiler water
temperature to be controlled both the pressure and the water level in the boiler
and other conditions, the PLC controller, boiler heating power parameter design
of a temperature control system for control.Which is called the Siemens PLCcomes
with PID modules, and a more concise and more convenient way to complete the
automatic control system design of the boiler temperature. This paper described
the working principle of the system, system hardware selection, system software
programming and configuration of the monitor screen design.
Keywords Electric boiler Temperature control PLC PID Solid State Relays
目 录
1 绪论 . ..................................................................... 1
1.1 课题背景及意义 ........................................................ 1
1.2 国内外研究现状 ........................................................ 1
1.3 本文研究内容 .......................................................... 2
2 温度控制系统设计 . ......................................................... 3
2.1 温度控制系统工作原理 .................................................. 3
2.2 PID 控制及参数整定 .................................................... 3
2.2.1 PID 控制原理 . ...................................................... 3
2.2.2 PID 参数的整定 . .................................................... 4
3 系统硬件设计 . ............................................................. 7
3.1 PLC的产生和特点 ...................................................... 7
3.1.1 PLC的产生与应用 . .................................................. 7
3.1.2 PLC的特点 . ........................................................ 7
3.2 PLC控制系统设计的基本原则和步骤 ...................................... 7
3.2.1 PLC控制系统设计的基本原则 . ........................................ 8
3.2.2 PLC控制系统设计的一般步骤 . ........................................ 8
3.3 系统整体设计方案 ...................................................... 8
3.4 PLC选型 .............................................................. 8
3.4.1 PLC的主机模块 . .................................................... 8
3.4.2 PLC的 I/O 扩展模块 . ................................................ 8
3.4.3 PLC的选择 . ........................................................ 9
3.5 传感器选型 ............................................................ 9
3.5.1 温度传感器选型 .................................................... 9
3.5.2 PT100温度变送器选型 . ............................................. 10
3.5.3 压力传感器选型 ................................................... 10
3.5.4 液位传感器选型 ................................................... 10
3.6 固态继电器 ........................................................... 10
3.6.1 固态继电器的原理分析 ............................................. 10
3.6.2 固态继电器的组成 ................................................. 11
3.6.3 固态继电器的优缺点 ............................................... 11
3.7 数码管 ............................................................... 12
3.8 系统工作流程及硬件接线 ............................................... 12
3.8.1 系统工作流程 ..................................................... 12
3.8.3 系统主电路图 ..................................................... 12
3.8.4 系统控制电路图 ................................................... 12
3.8.5 PLC硬件连接图 . ................................................... 13
3.8.6 I/O 端口分配 . ..................................................... 13
4 软件设计 . ................................................................ 15
4.1 系统流程图 ........................................................... 15
4.2 PID 控制器的参数整定 ................................................. 15
4.3 PLC程序梯形图设计 ................................................... 16
5 人机界面设计 . ............................................................ 17
5.1 组态软件基础 ......................................................... 17
5.1.1 组态定义 ......................................................... 17
5.1.2 组态王软件的特点 ................................................. 18
5.1.3 组态王软件仿真的基本方法 ......................................... 18
5.2 组态变量的建立及设备连接 ............................................. 18
5.2.1 新建项目 ......................................................... 18
5.2.1 新建设备 ......................................................... 18
5.2.3 新建变量 ......................................................... 19
5.2.4 变量与 PLC的传输 ................................................. 19
5.3 创建组态画面 ......................................................... 19
5.3.1 新建主画面 ....................................................... 19
5.3.2 新建 PID 参数设定窗口 ............................................. 19
5.3.3 新建实时曲线 ..................................................... 19
5.3.4 新建历史曲线 ..................................................... 20
5.3.5 新建报警窗口 ..................................................... 20
6 系统仿真及测试 . .......................................................... 21
6.1 系统运行 ............................................................. 21
6.2 运行结果 ............................................................. 21
6.2.1 参数设定画面 ..................................................... 21
6.2.2 实时趋势曲线 ..................................................... 21
6.2.3 历史趋势曲线 ..................................................... 21
6.2.4 报警窗口 ......................................................... 21
结论 . ...................................................................... 22
致谢 . ....................................................... 错误 ! 未定义书签。
参考文献 . .................................................................. 23
附录 . ...................................................................... 23
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