基于plc控制的锅炉供热控制系统设计

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1、淮阴工学院毕业设计说明书（论文） 第 1 页  共 51 页 1  引言 1．1  技术综述 自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在电子技术的迅猛发展，以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国外温度控制系统发展迅速，并在智能化自适应参数自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，并且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，在各行业广泛应用。      目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度智能化、小型化等方面快速发展。 温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已

2、经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同国外的日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。目前，我国在这方面总体技术水平处于20世纪80年代中后期水平。成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它只能适应一般温度系统控制，难于控制滞后复杂时变温度系统控制，而且适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。现在，我国在温度等控制仪表业与国外还有着一定的差距。      温度控制系统大致可分别用3种方式实现，一种是用

3、仪器仪表来控制温度，这种方法控制的精度不高。另一种是基于单片机进行PID控制，然而单片机控制的DDC 系统软硬件设计较为复杂, 特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处, 而PLC 在这方面却是公认的最佳选择。随着PLC功能的扩充在许多PLC控制器中都扩充了PID控制功能。因此本设计选用西门子S7-300PLC来控制加热炉的温度。 1．2  系统工作原理 加热炉温度控制系统基本构成如图1-1所示，它由PLC主控系统、固态继电器、加热炉、温度传感器等4个部分组成。      图1-1 加热炉温度控制系统基本组成 P

4、ID控制器 D/A 固态继电器 加热炉 A/D 温度传感器 PLC主控系统 SV —  PV 历史老照片不能说的秘密慈禧军阀明末清初文革晚清 淮阴工学院毕业设计说明书（论文） 第 2 页  共 51 页 加热炉温度控制实现过程是:首先温度传感器将加热炉的温度转化为电压信号，PLC主控系统内部的A/D将送进来的电压信号转化为西门子S7-300PLC可识别的数字量，然后 PLC将系统给定的温度值与反馈回来的温度值进行比较并经过PID运算处理后，给固态继电器输入端一个控制信号控制固态继电器的输出端导通与否从而使加热

5、炉开始加热或停止加热。既加热炉温度控制得到实现。其中PLC主控系统为加热炉温度控制系统的核心部分起着重要作用。 1．3  系统组成 本系统的结构框图如图2-3所示。          图1-2系统结构框图 由图1-2可知，温度传感器采集到数据后送给S7-300PLC，S7-300PLC通过运算后给固态继电器一个控制信号从而控制加热炉的导通与否。上位机是编写PLC程序以及监控温度的变化。 1．4  系统设计目标及技术要求 本系统应能够控制在设定值的±5℃的误差范围内并且具有温度上下限报警功能和故障报警功能。 由

6、学校提供，模拟真实锅炉的温度检测和控制模块，可自行将0～10V模拟信号转化为占空比对锅炉进行加热。输出的模拟信号也是0～10V，锅炉外接24V直流电源。 2  下位机硬件系统设计 随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经广泛地应用上位机  S7-300PLC 控制器 固态继电器    电阻炉 温度传感器  淮阴工学院毕业设计说明书（论文） 第 3 页  共 51 页 在所有的工业领域。现代社会要求制造业对市场需求作出迅速反应，生产出小批量、多品种、多规格、高质量的产品。为了满足这一要求，生

7、产设备和自动化生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性。可编程序控制器（Programmable Logic Controller）正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用控制装置。本系统控制软件设计分为PLC的软件和工控机的软件设计两部分，其中下位机使用的软件为siemens公司的step7。本章主要介绍西门子S7-300系列PLC以及其它硬件的组成与选型。 2．1  硬件接线图 硬件接线图如下图2-1。                      图2-1 硬件接线图 SB1 SB2 SB3 

8、SB5 SB4 SB6 SQ1 SQ2 24V       CPU314-2DP PLC           I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 COM1 Q4.0 Q4.1 Q4.2 Q4.3 Q4.4 Q4.5 Q4.6 COM2 Q5.0 Q5.1 Q5.2 Q5.3 Q5.4 Q5.5 Q5.6 COM3 PQW305 com PIW288 传感器