基于组态软 件的锅炉液位控制系统

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1、学兔兔www.xuetutu.com第5期(总第168期)机械工程与自动化No．52011年1O月MECHANICALENGINEERING＆AUT0MAT【0NOet．文章编号：1672—6413(2011)10-0137—02基于组态软件的锅炉液位控制系统史岩鹏，齐向东(太原科技大学电子信息工程学院，山西太原030024)摘要：介绍了一种基于PLC和变频器的液位自动控制系统的构成和工作原理。系统采用变频器调节电机转速，保持锅炉液位恒定。使用PLC实现系统的主要控制功能，使用组态软件进行硬件及其网络组态；编写系统程序并使用SIEMENS公司的STEP

2、7一Micro／WIN编程软件中的PID向导对控制系统进行调试，获得最优的laiD整定参数，使系统较好地完成了预期的控制。关键词：PID控制；PLC；组态软件；锅炉液位控制系统中图分类号：TP273：TK223．7文献标识码：A0引言动控制。计算机控制系统由设备层、控制层、监控层、管系统可通过按钮10．0或上位机界面的启动按钮理层4个层次构成。设备层将物理信号转换成数字信启动，液位设定也可通过上位机的液位给定值设定，号或标准的模拟信号；控制层对现场工艺过程实时监液位的变化和实际值可通过锅炉动态画面和液位实际测与控制；监控层通过对多个控制设备的集中管理，

3、值窗口观察。完成对生产运行过程的监控；管理层对生产数据进行2系统控制策略管理、统计和查询。系统采用PID调节的闭环控制，能保证系统偏差可编程逻辑控制器(PLC)的数据运算处理和联达到预定，使系统稳定运行。PID的控制规律为：网通信功能使得其向过程控制发展。在过程控制领(t)=(e(t)+[‘e(f)dt+)。域，PID是主要的调节器，其原理简单、适用性和鲁‘，u棒性强，最主要的特点是不需要精确的数学模型，解其中：Kp为比例系数；为积分时间常数；为微分决了工业生产过程中精确建模的困难。使用PLC及时间常数；e(t)为设定值和实际输出值构成的偏差。其提供的

4、相应PID控制指令、相应的回路调节软件及PID调节器各校正环节的作用如下：组态软件能使控制系统小型化，形成基本的计算机自(1)比例环节：反映控制系统的偏差信号，偏动控制系统。本文将采用组态软件结合PLC实现对差一旦产生，调节器立即产生控制作用，减小误差。锅炉液位的监控。(2)积分环节：消除系统静差，提高系统的稳1锅炉液位控制系统的组成及工作原理定性，积分时间常数越大积分作用越弱，反之则锅炉液位控制系统采用PID控制，通过液位传感越强。器测得液位值并传送到PLC，经过PID运算输出相应(3)微分环节：反映偏差的变化趋势，能在偏的模拟控制信号控制变频器，从

5、而调节电机的转速，差变得太大之前有效地引入早期修正信号，减少系统实现液位调节。的调节时间。首先，PLC上电初始化，PID运算初始化，液位3控制系统硬件配置要求恒定控制在75％。然后启动系统，液位传感器系统的硬件配置包括组态软件、PLC、主回路、将锅炉液位信号转变为0V一5V的电压信号，PLC控制回路、变频器等。的模拟输入模块得到相应的电压信号后，进行A／D3．1力控组态软件转化，经过PID运算并传送到变频器的控制端口，从力控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程而调节变频器的输出，改变电机转速。当锅炉液位发控制的软件，其最大的特点是能同各种工业控制厂家

6、生变化时，液位传感器采集数据，再次处理，从而实的设备进行网络通讯，达到集中监控的目的，同时还现闭环控制，使液位达到设定值，实现锅炉液位的自可以方便地向控制层和管理层提供软、硬件的全部接收稿日期：2011—04—08；修回日期：2011．05—20作者简介：史岩鹏(1986-)，男．LLJ西运城人，在读硕士研究生，研究方向：现代电力电子技术应用。学兔兔www.xuetutu.com·138·机械工程与自动化2011年第5期口，实现与“第三方”软、硬件系统的集成。4．1PLC编程力控组态软件(Forecontro1)基本的程序及组件整个PLC系统既有开关量

7、也有模拟量的输入／输包括工程管理器、人机界面VIEW、实时数据库DB、出，因此在控制软件编程上采用模块式结构，各种功I／O驱动程序、控制策略生成器以及各种数据服务及能的程序通过主程序有机地结合起来，使系统运行稳扩展组件。其中实时数据库是系统的核心，实时数据定可靠。程序采用定时中断0来调用子程序，其中库把相应的控制点分配到PLC的输入和输出，通过PID起始地址为VD200，设置定时中断0的时间寄存PPI串口通讯实现对锅炉的监控。器为SMB34，设置定时为时间100m8。液位控制PLC3．2PLC的选择程序如下：MAIN可编程控制器采用西门子的S7—200

8、系列CPU一Networkl221主机，具有6个输入点和4个输出点、1个RS一LD10．048