《基于PLC的DCS控制系统锅炉内胆水温控制系统的设计说明》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PLC的DCS控制系统锅炉内胆水温控制系统的设计说明（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、. . . . 毕业设计题 目基于PLC的DCS控制系统 锅炉胆水温控制系统的设计学 院 自动化与电气工程学院 专 业 自动化班 级0802班学 生胡晓丽 学 号指导教师王新江二一二年六月八日 / 摘 要温度是工业生产过程中最常检测和控制的热工参数之一，本设计是以西门子S7-200PLC为主控制器，以MCGS6.2为上位机监控软件来实现对锅炉胆水温的DCS自动控制。系统主要由一台带有MCGS6.2组态软件的上位机和应用于STEP7-MicroWIN V4.0软件、西门子S7-200PLC下位机以与PC/PPI电缆、RTGK-2型过程控制系统构成。通过对下位机S7200PLC的软件编程，完成锅炉
2、胆温度信号采集、处理以与PID控制，由三相SCR移相调压装置来改变加到锅炉胆电加热器的两端电压，达到实时控制锅炉胆水温的目的。同时以MCGS.6.2为上位机监控软件，实时检测锅炉胆水温的变化情况、报警信息、数据变化，并作出丰富的动态实时、历史曲线，棒图与数字显示SV、PV、OP值，通过系统画面组态、动态组态、和策略组态等，实现锅炉胆水温的DCS控制。本设计分别对上位机以与下位机进行了详细设计，并运用工程整定方法，整定出满足系统要求的锅炉胆水温PID控制参数，得到比较理想的PID控制曲线，实现了对锅炉胆水温控制的目的，达到了设计要求。关键词：锅炉胆；温度；DCS控制；PID；S7200PLC；M
3、CGS6.2ABSTRACT Temperature is one of the most frequently to detect and controlthermal parameters in industrial processes. In this paper, the design is based on Siemens S7-200PLC which is the main controller and MCGS6.2 which is used as the SCADA software to achieve the DCS automatic control of water
4、 temperature on the boilerinterior. The temperature control system hardware is constituted by a computer with MCGS and STEP7 MicroWIN V4.0 software, Siemens S7-200PLC, the PC / PPI cable and RTGK-process control systems. Lower machine S7200PLC the PID control algorithm software programming to comple
5、te the boiler interior temperature signal acquisition, processing and control by thethree-phase SCR phase shift regulating device to change the voltage across the addedto the boiler interior electric heater, to achieve real-timecontrol the purpose of the boilerinterior water temperature. The MCGS.6.
6、2 SCADA software, real-time detection ofboiler interior water temperature changes, alarm information, data changes, and make arich, dynamic real-time history curve, bar graph and digital display of the SV, PV, OPvalue, by system screen configuration, dynamic configuration, and strategy configuration
7、,DCS control of the boiler interior water temperature. This design on the upper and lower machine, detailed design and application engineering tuning methods, the entire set to meet the system requirements for theboiler interior water temperature PID control parameters, the ideal PID control curve o
8、nthe boiler interior water temperature controlthe purpose to achieve the design requirements. Keywords：boiler interior; temperature control; DCS control; the PID; S7200PLC; MCGS6.2 目 录摘 要IABSTRACTII1.前言11.1 课题简介11.2 锅炉温度控制系统的意义11.3 锅炉温度控制系统国外现状22.方案设计43.系统的硬件设计63.1 S7-200PLC选型63.1.1 S7200-PLC的CPU模块7
9、3.1.2 EM 235模拟量输入/输出模块83.1.3 PLC控制系统设计的基本原则103.1.4 PLC控制系统设计的一般步骤103.2 RTGK-2型系统103.2.1 RTGK-2型系统主要特点103.2.2 RTGK-2型系统实验对象组成结构113.3 热电式传感器123.4 可控硅加热装置简介133.5 PPI总线134、系统的软件设计144.1 PID控制算法144.1.1 PID控制算法的特点144.1.2 PID控制算法原理144.1.3 PID算法程序实现164.1.4 PID在PLC中的回路指令164.1.5 PID参数整定174.1.6 PID算法的数字化处理174.2
10、 MCGS工控组态软件204.2.1 MCGS组态软件概述204.2.2 MCGS软件的系统构成204.2.3 MCGS组态软件的功能和特点224.2.4 MCGS组态软件仿真的基本方法224.3 STEP7-Micro/WIN32224.4 输入输出点配置225、系统程序编译245.1炉温实际温度的检测245.2 PID算法在S7-200PLC中的实现255.3 输出控制量的处理286. 系统组态界面设计307.通讯468、系统联机调试51结 论53参考文献54致 55附 录561.前言1.1 课题简介过程控制就是操纵变量影响工艺条件、过程、状况，目的是为了达到所需的目标。在石油生产加工、化
11、学、热力、材料以与轻工业等行业领域中，我们把以温度、液位、流量、压力等等这些被作为主要的控制对象的系统都称作是“过程控制” 。过程控制除了在传统产业改造的过程控制方面有很重要的作用以外，在提高产品质量、节约原材料与能源、保护生态环境、减少环境污染方面以与提高经济效益和劳动效率方面的影响也非常大。现在过程控制已经在我国新建的大规模、结构复杂的工农业生产过程中占据非常重要的地位。 本设计结合实验室RTGK-2型现场总线过程控制系统实验装置，通过PID控制算法，利用西门子S7-200PLC对于实现锅炉胆的温度控制进行了进一步的研究。RTGK-2型现场总线过程控制系统实验装置包括了流量、压力、液位、温
12、度四大热工参数，同时也包括模拟PID控制、PLC控制、智能仪表控制、计算机控制等多种控制方式，本文仅对PLC控制中的温度控制进行阐述。1.2锅炉温度控制系统的意义当我们进入了21世纪在这个信息时代，科学、技术快速的发展，同时也推动着计算机以与电子通讯技术、微处理器的前进。计算机控制技术已经经过自动控制理论和设计方法的发展的带动，渗透到了大多数的工业领域。几乎所有的物理变化以与化学反应在发生的过程中都是跟作为国际基本单位之一的温度有很大的关系的。温度是一个描述物体物理特性的冷热程度的物理量，但是对于工业生产、日常生活过程，它却有很重要的作用。测量和控制温度对人类日常生活、工业生产、气象预报、物资
13、仓储等都有关键影响，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，温度更是重中之重。无论是在生活中还是在工业生产过程中，在某些环节中如果温度发生变化也许会带来不同程度的影响，说不定会导致生活、生产发生严重的安全事故或者给产品的质量和产量带来一系列问题。在我国经济的快速发展过程中，锅炉在国民经济建设以与人民生活中的重要作用是人所共知的。锅炉是火力发电的三大设备之一，火力发电占我国现有发电装机容量的75%；锅炉是工业生产中能源动力供应的主要设备，锅炉在人民生活中也是不可或缺的设备刘福仁，我国锅炉现状与存在的问题J. 市计划劳动管理干部学院学报，2005.03-42 。 锅炉在日常生活生产中的
14、影响非常大。在锅炉里面燃烧化石燃料（比如说煤、石油、天然气等）产生的热水或水蒸汽的可直接提供工农业生产和生活所需要的热能。早在200多年前锅炉就已经问世，但锅炉在工业方面的应用和发展是最近几十年才开始的。在国外，工农业中对锅炉的控制在五六十年代发展的最快，于七十年代发展至最高点。反观我国，锅炉在新中国成立以后才开始建立和发展在工农业方面的应用。在1953年率先成立了一座锅炉厂。鉴于锅炉在工农业生产生活中所扮演的角色的不同，我们把锅炉分为三类：发电厂使用的是电站锅炉；居民所需要的热水和取暖所需要的是生产锅炉；工农业生产需要的驱动机械的能源则是由工业锅炉来提供的。 在锅炉日渐为工农业生产生活提供方
15、便的时候，问题也随之产生，那就是对于锅炉的控制问题。随着科学技术发展，控制理论和技术也有了很大的发展，对于锅炉的自动化控制的掌握程度也在慢慢的提高。从六十年代第一台计算机在控制中的应用开始，并随着计算机科学技术以与通信、控制技术等等的快速发展，人们对于锅炉的自动化控制中也逐渐的采用了计算机。锅炉的自动控制技术从三四十年代的单参数仪表控制开始，经历了四五十年代单元组合仪表、综合参数仪表控制，一直到六十年代兴起的计算机过程控制，越来越说明了计算机正在成为这一领域的主要角色并且在锅炉的自动控制的适用围越来越广。在工农业生产生活中，对于一些工艺过程，温度的浮动直接会对产品的质量以与产量产生影响，在这种情况下，设计出一套针对温度的较为理想的控制系统会非常有价值。1.3锅炉温度控制系统国外现状 国外从1970左右就开始研究如何对温度进行控制。在1970年至1979年这段时间，温度控制技术简单来说就是利用模拟式的组合仪表来采集工农业生产过程中的信息，然后再进行计算、推导，对温度进行记录和控
