課程設(shè)計（論文）-基于pid的鍋爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計

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1、成績齊魯理工學(xué)院課程設(shè)計說明書題目基于PID的鍋爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計課程名稱過程控制系統(tǒng)與儀表二級學(xué)院機電工程學(xué)院專業(yè)自動化班級2014級自動化二班學(xué)生姓名學(xué)號指導(dǎo)教師設(shè)計起止時間：2016年12月5日至2016年12月18日目錄摘要11緒論21.1課程設(shè)計的背景：21.2課程設(shè)計的任務(wù)：21.3課程設(shè)計的基本要求：22PLC和組態(tài)軟件介紹32.1可編程控制器32.1.1可編程控制器的工作原理32.2組態(tài)軟件32.2.1組態(tài)的定義32.2.2組態(tài)王軟件的特點32.2.3組態(tài)王軟件仿真的基本方法43PID控制及參數(shù)整定43.1

2、.PID控制器的組成43.2.采樣周期的分析54被控對象的建模65PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計85．1.程序編寫85.2用指令向?qū)Ь帉慞ID控制程序116組態(tài)的設(shè)計147系統(tǒng)測試167.1啟動組態(tài)王167.2實時曲線界面177.3歷史曲線界面178結(jié)論18參考文獻：19致謝：20基于PID的鍋爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計摘要：從上世紀(jì)的80年代到90年代中期，PLC得到了飛速的發(fā)展，在這個時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到了大幅度的提高，PLC逐漸的進入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處

3、于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。PLC具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等優(yōu)點。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的未來，是無法取代的。本文介紹了以鍋爐為被控對象，以鍋爐出口水溫為主被控參數(shù)，以加熱爐電阻絲電壓為控制參數(shù)，以PLC為控制器，構(gòu)成鍋爐溫度控制系統(tǒng)；采用PID算法，運用PLC梯形圖編程語言進行編程，實現(xiàn)鍋爐溫度的自動控制。鍋爐的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，在相當(dāng)多的領(lǐng)域里，鍋爐的性能優(yōu)劣決定了產(chǎn)品的質(zhì)量好壞。目前鍋爐的控制系統(tǒng)大都采用以微處理器為核心的計算機控制技術(shù)，既提高設(shè)備的

4、自動化程度又提高設(shè)備的控制精度。本文分別就鍋爐的控制系統(tǒng)工作原理，溫度變送器的選型、PLC配置、組態(tài)軟件程序設(shè)計等幾方面進行闡述。通過改造電熱鍋爐的控制系統(tǒng)具有響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、可靠性高,控制精度好等特點，對工業(yè)控制有現(xiàn)實意義。關(guān)鍵詞：電熱鍋爐的控制系統(tǒng)溫度控制PLCPID201緒論1.1課程設(shè)計的背景：根據(jù)國內(nèi)實際情況和環(huán)保問題的考慮和要求，燃料鍋爐由于污染并且效率不高，已經(jīng)逐漸被淘汰；燃油和燃?xì)忮仩t也存在著燃料供應(yīng)不方便和安全性等問題。因此在人口密集的居民區(qū)、旅館、醫(yī)院和學(xué)習(xí)，電加熱鍋爐完全替代燃煤、燃油、燃?xì)忮仩t。自7

5、0年代以來，由于工業(yè)過程控制的需要，特別是微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展以及自動控制理論和設(shè)計方法發(fā)展的推動下，國內(nèi)外溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展迅速，并且在智能化、自適應(yīng)、參數(shù)整定等方面，以日本、美國、德國、瑞典等國家技術(shù)領(lǐng)先，都生產(chǎn)出了一批商品化的、性能優(yōu)異的溫度控制器及儀表，并在各行廣泛應(yīng)用。鍋爐采用全新加熱方式，它具有無污染、能量轉(zhuǎn)化效率高、結(jié)構(gòu)簡單、安全性好、操作簡單等優(yōu)點，且可采用計算機監(jiān)控，完全實現(xiàn)自動化。使其比其他形式的鍋爐更具有吸引力。由于鍋爐是一個具有非線性、大滯后、大慣性、時變性、升溫單向性等特點的被控對象，很

6、難用數(shù)學(xué)的方法建立精確的數(shù)學(xué)模型，因此用傳統(tǒng)的控制理論和方法很難達到很好的控制效果。而這下符合PID控制使用的條件，因而PID控制被廣泛地用于電熱鍋爐的控制中，用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制方法，并獲得良好的控制效果。因此，鍋爐溫度控制系統(tǒng)一直是工業(yè)技術(shù)人員研究的重點及熱點。1.2課程設(shè)計的任務(wù)：1、熟練掌握各種傳感器的使用方法。2、熟練掌握鍋爐的控制方法。3、編寫PLC軟件和組態(tài)軟件完成鍋爐的控制過程。4、通過上位機監(jiān)控軟件能夠?qū)崟r監(jiān)控鍋爐的溫度，監(jiān)控鍋爐運行過程中的溫度變化曲線和電爐絲加熱時的電流曲線，找出控制溫度的最佳控制方法和參

7、數(shù)。1.3課程設(shè)計的基本要求：以鍋爐為被控對象，以鍋爐出口水溫為主被控參數(shù)，以爐膛內(nèi)水溫為副被控參數(shù)，以加熱爐電阻絲電壓為控制參數(shù)，以PLC為控制器，構(gòu)成鍋爐溫度串級控制系統(tǒng)；采用PID算法，運用PLC梯形圖編程語言進行編程，實現(xiàn)鍋爐溫度的自動控制。通過課程設(shè)計，學(xué)生能夠掌握鍋爐的控制原理，并且能夠熟練掌握通過PLC和組態(tài)軟件控制鍋爐的方法和過程。202PLC和組態(tài)軟件介紹2.1可編程控制器可編程控制器是是一種工業(yè)控制計算機，簡稱PLC（ProgrammablelogicController),它使用可編程序的記憶以存儲指令

8、，用來執(zhí)行邏輯、順序、計時、計數(shù)、和演算等功能，并通過數(shù)字或模擬的輸入輸出，以控制各種機械或生產(chǎn)過程。2.1.1可編程控制器的工作原理PLC的工作方式是一個不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃描所用的時間稱為掃描周期或工作周期。CPU從第一條指令開始，按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)