熱電廠鍋爐的溫度控制系統(tǒng)

1、-作者xxxx-日期xxxx熱電廠鍋爐的溫度控制系統(tǒng)【精品文檔】內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）【精品文檔】熱電廠鍋爐的溫度控制系統(tǒng)摘 要本文是針對鍋爐過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)進行的分析和設(shè)計， 而在鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)中，也有越來越多的方法可以實現(xiàn)生產(chǎn)控制，這里需要對過熱器的出口蒸汽溫度進行檢測，當(dāng)溫度不在控制范圍內(nèi)時就通過對減溫器閥門的控制，利用PLC設(shè)計鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)，并加以組態(tài)，仿真，實現(xiàn)對汽包主蒸汽溫度的控制，以產(chǎn)生合格的產(chǎn)品。本設(shè)計采用串級控制系統(tǒng)，這樣可以極大地消除控制系統(tǒng)工作中的各種干擾因素，使系統(tǒng)能在一個較為良好的狀態(tài)下工作，同時使鍋爐過熱器出口蒸汽溫度在允許

2、的范圍內(nèi)變化，并保護過熱器管壁溫度不超過允許的工作溫度。在本設(shè)計用到的串級控制系統(tǒng)中，主對象為送入負荷設(shè)備的出口溫度，副對象為減溫器和過熱器之間的蒸汽溫度。通過控制減溫水的流量來實現(xiàn)控制過熱蒸汽溫度的目的。關(guān)鍵詞：溫度控制；PLC；組態(tài)；仿真；The temperature of the thermal power plant boiler control systemAbstractThis article is an analysis and design of temperature control system of superheated steam in boiler. And i

3、n the main steams temperature control system, there are an increasing number of ways to control the production. Here a detection for the superheater outlet steam temperature is needed. When temperature is not in the control range, we need to control the valve of desuperheater ,the main steam tempera

4、ture control system of a boiler using PLC , together with the configuration, simulation, to achieve the main steam temperature control of the drum to produce qualified products. This design uses a cascade control system, which can greatly eliminate a variety of confounding factors in the control sys

5、tem operation , so that the system can work in a relatively good working state, while the steam temperature of boiler superheater outlet is within the allowable range, and to protect the superheater tube wall temperature does not exceed the allowable operating temperature. In the cascade control sys

6、tem of this design, the main object is the outlet temperature of the load equipment, vice object is the temperature of the steam between desuperheater and superheater .By controlling the flow of desuperheating water to control the superheated steam temperature.Key words: temperature control; PLC; Th

7、e configuration; The simulation;目 錄摘 要IAbstractII第一章 緒 論1第二章 生產(chǎn)工藝概述22.1 熱電廠發(fā)電概述22.2 鍋爐系統(tǒng)32.2.1 鍋爐概述32.2.2 鍋爐、鍋筒設(shè)備及結(jié)構(gòu)42.2.3 鍋爐控制的工作原理42.3 鍋爐蒸汽溫度控制5第三章 鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)綜述83.1 鍋爐主汽溫度控制原理83.2 鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)安全保護對策93.3 鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)的理論依據(jù)103.3.1 閉環(huán)控制103.3.2 串級系統(tǒng)103.3.3 PID控制11第四章 熱電廠鍋爐溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計134.1 PLC的選型和硬件配置134.1.

8、1 PLC型號的選擇134.1.2 S7-200 CPU的選擇134.2 主、副控制回路的設(shè)計原則144.3 溫度變送器的選擇154.3.1 SBWR系列溫度變送器概述174.3.2 SBWR-4160溫度變送器174.4 反比例閥的選擇194.4.1 型號選擇194.4.2 參數(shù)設(shè)定模擬量型204.4.3 技術(shù)參數(shù)214.5 系統(tǒng)硬件接線圖22第五章 熱電廠鍋爐的溫度控制的軟件設(shè)計235.1 PLC程序設(shè)計235.1.1 西門子S7-200235.1.2 計算機與PLC的通信245.1.3 程序設(shè)計255.2 基于WinCC的組態(tài)275.3 系統(tǒng)仿真與參數(shù)整定325.3.1 控制參數(shù)整定33

9、5.3.2 MATLAB仿真34第六章 結(jié)束語38參考文獻39附錄41致謝48第一章 緒 論 從上世紀80年代至90年代中期，PLC得到了快速的發(fā)展，在這時期，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)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領(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、編程簡單等特點。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)見的將來，是無法取代的。當(dāng)今社會，人類對電能的需求越來越大，對電廠的發(fā)電能力要求越來越高。而鍋爐作為熱電廠的主要部分，它的性能直接影響著電廠的發(fā)展

10、。又直接影響著鍋爐設(shè)備的安全和電廠的生產(chǎn)效率。而本設(shè)計的意義就是為了提高生產(chǎn)效率，減小能量消耗，提高生產(chǎn)的安全性和自動化控制程度。火力發(fā)電機組由鍋爐、汽輪機、發(fā)電機等機器設(shè)備組成，系統(tǒng)龐大，工藝過程復(fù)雜，眾多設(shè)備需要協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，有數(shù)千個過程及設(shè)備狀態(tài)參數(shù)需要檢測、操作和控制。為了保證電力生產(chǎn)的安全性、可靠性和經(jīng)濟性，提高火電廠的自動化水平就尤為重要?，F(xiàn)代鍋爐的過熱器在高溫高壓條件下工作,過熱器出口的過熱蒸汽的溫度是全廠整個汽水流程中工質(zhì)溫度的最高點，也是金屬壁溫的最高處，所以鍋爐的蒸汽溫度控制是熱電廠自動控制的一個非常重要的環(huán)節(jié)，蒸汽溫度的穩(wěn)定直接影響著發(fā)電的效率。如果過熱蒸汽溫度過高，容易燒壞

11、過熱器，也會引起汽輪機內(nèi)部零件過熱，影響安全運行，因此出口蒸汽的上限不超過額定值5；溫度過低則又會降低全廠熱效率，一般蒸汽每降低510，熱效率降低1%，不僅增加燃料消耗能源，而且還使汽輪機最后幾級蒸汽濕度增加，加速腐蝕汽輪機葉片。所以過熱器出口蒸汽的溫度下線不低于額定值10。過熱蒸汽溫度自動控制系統(tǒng)是鍋爐控制中的難點。本課題就是為了解決生產(chǎn)過程中溫度控制中的問題，實現(xiàn)溫度控制的自控化。第二章 生產(chǎn)工藝概述2.1 熱電廠發(fā)電概述熱電廠即是火力發(fā)電廠，熱電廠發(fā)電是利用燃料燃燒得到的熱能發(fā)電。一般情況下火力電廠發(fā)電通常是以汽輪發(fā)電機組為主，即利用鍋爐產(chǎn)生高溫高壓蒸汽推動汽輪機1旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機發(fā)電。發(fā)

12、電廠的主要生產(chǎn)過程是:首先把燃煤用輸煤皮帶從煤場運至煤斗中。大型火電廠為提高燃煤效率都是燃燒煤粉。因此，煤斗中的原煤要先送至磨煤機內(nèi)磨成煤粉，磨碎的煤粉由熱空氣攜帶經(jīng)排粉風(fēng)機送入鍋爐的爐膛內(nèi)燃燒。煤粉燃燒后形成的熱煙氣沿鍋爐的水平煙道和尾部煙道流動，放出熱量，最后進入除塵器，將燃燒后的煤灰分離出來。潔凈的煙氣在引風(fēng)機的作用下通過煙囪排入大氣。助燃用的空氣由送風(fēng)機送入裝設(shè)在尾部煙道上的空氣預(yù)熱器內(nèi)，利用熱煙氣加熱空氣。這樣，一方面使進入鍋爐的空氣溫度提高，易于煤粉的著火和燃燒外，另一方面也可以降低排煙溫度，提高熱能的利用率。從空氣預(yù)熱器排出的熱空氣分為兩股：一股去磨煤機干燥和輸送煤粉，另一股直接

13、送入爐膛助燃。燃煤燃盡的灰渣落入爐膛下面的渣斗內(nèi)，與從除塵器分離出的細灰一起用水沖至灰漿泵房內(nèi)，再由灰漿泵送至灰場?；鹆Πl(fā)電廠在除氧器水箱內(nèi)的水經(jīng)過給水泵升壓后通過高壓加熱器送入省煤器。在省煤器內(nèi)，水受到熱煙氣的加熱，然后進入鍋爐頂部的汽包內(nèi)。在鍋爐爐膛四周密布著水管，稱為水冷壁。水冷壁水管的上下兩端均通過聯(lián)箱與汽包連通，汽包內(nèi)的水經(jīng)由水冷壁不斷循環(huán)，吸收著煤受燃燒過程中放出的熱量。部分水在冷壁中被加熱沸騰后汽化成水蒸汽，這些飽和蒸汽由汽包上部流出進入過熱器中。飽和蒸汽在過熱器中繼續(xù)吸熱，成為過熱蒸汽。過熱蒸汽有很高的壓力和溫度，因此有很大的熱勢能。具有熱勢能的過熱蒸汽經(jīng)管道引入汽輪機后，便將

14、熱勢能轉(zhuǎn)變成動能。高速流動的蒸汽推動汽輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，形成機械能。汽輪機的轉(zhuǎn)子與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子通過連軸器聯(lián)在一起，當(dāng)汽輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時便帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。在發(fā)電機轉(zhuǎn)子的另一端帶著一臺小直流發(fā)電機，叫勵磁機。勵磁機發(fā)出的直流電送至發(fā)電機的轉(zhuǎn)子線圈中，使轉(zhuǎn)子成為電磁鐵，周圍產(chǎn)生磁場。當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁場也是旋轉(zhuǎn)的，發(fā)電機定子內(nèi)的導(dǎo)線就會切割磁力線感應(yīng)產(chǎn)生電流。這樣，發(fā)電機便把汽輪機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。電能?jīng)變壓器將電壓升壓后，由輸電線送至電用戶。2.2 鍋爐系統(tǒng)2.2.1 鍋爐概述隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動控制在現(xiàn)代工業(yè)中起著重要的作用，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)方面。鍋爐是熱電廠基本且重要的設(shè)備，其中

15、最主要的輸出變量之一就是主蒸汽溫度。主汽溫度自動調(diào)節(jié)的任務(wù)是維持過熱器出口汽溫在允許范圍內(nèi)，以確保機組運行的安全性和經(jīng)濟性。如果該溫度過高，會使鍋爐受熱面及蒸汽管道金屬材料的蠕變速度加快，降低使用壽命。若長期超溫，則會導(dǎo)致過熱器爆管，在汽機側(cè)還會導(dǎo)致汽輪機的汽缸、氣閥、前幾級噴嘴和葉片、高壓缸前軸承等部件的壽命縮短，甚至損壞；如果該汽溫過低，會降低機組的循環(huán)熱效率，同時會使通過汽輪機最后幾級蒸汽濕度增加，引起葉片磨損；當(dāng)汽溫變化過大時，將導(dǎo)致鍋爐和汽輪機金屬管材及部件的疲勞，還將引起汽輪機汽缸和轉(zhuǎn)子的脹差變化，甚至產(chǎn)生劇烈振動，危及機組安全，所以有效精準的控制策略是十分必要的。隨著工業(yè)生產(chǎn)過程

16、規(guī)模的不斷擴大，生產(chǎn)過程不斷強化，作為全廠動力和熱源的鍋爐設(shè)備，亦可向大容量、高參數(shù)、高效率方向發(fā)展。它所產(chǎn)生的蒸汽不僅可以供生產(chǎn)過程作為熱源，而且還可作為蒸汽透平的動力源。為確保鍋爐生產(chǎn)的安全操作和穩(wěn)定運行，對鍋爐設(shè)備的自動控制也提出了更高的要求。2.2.2 鍋爐、鍋筒設(shè)備及結(jié)構(gòu)按鍋爐設(shè)備所使用燃料的種類、燃燒設(shè)備、爐體形式、鍋爐功能和運行要求的不同，鍋爐生產(chǎn)有各種不同的流程。 給水經(jīng)過水泵、給水控制閥、省煤器進入鍋爐的汽包，燃料與經(jīng)預(yù)熱的空氣按一定配比混合，在爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)生熱量，汽包生成飽和蒸汽，經(jīng)過熱器形成過熱蒸汽，并經(jīng)負荷分配后供生產(chǎn)過程使用。燃燒過程的廢氣將飽和蒸汽過熱，并經(jīng)過省煤器

17、對鍋爐的給水和空氣預(yù)熱，最后煙氣經(jīng)過引風(fēng)機送煙囪排空。 根據(jù)生產(chǎn)負荷的不同需要，鍋爐需要提供不同規(guī)格溫度的蒸汽，應(yīng)根據(jù)安全性和經(jīng)濟性的要求，使鍋爐安全運行和完全燃燒。鍋爐整體的結(jié)構(gòu)包括鍋爐本體和輔助設(shè)備兩大部分。鍋爐中的爐膛、鍋筒、燃燒器、水冷壁過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、構(gòu)架和爐墻等主要部件構(gòu)成生產(chǎn)蒸汽的核心部分，稱為鍋爐本體。鍋爐本體中兩個最主要的部件是爐膛和鍋筒。爐膛又稱燃燒室，是供燃料燃燒的空間。將固體燃料放在爐排上，進行火床燃燒的爐膛稱為層燃爐；將液體、氣體或磨成粉狀的固體燃料，噴入火室燃燒的爐膛稱為室燃爐；空氣將煤粒托起使其呈沸騰狀態(tài)燃燒，并適于燃燒劣質(zhì)燃料的爐膛稱為沸騰爐；利用空

18、氣流使煤粒高速旋轉(zhuǎn)，并強烈火燒的圓筒形爐膛稱為旋風(fēng)爐。鍋筒的主要功能是儲水，進行汽水分離，在運行中排除鍋水中的鹽水和泥渣，避免含有高濃度鹽分和雜質(zhì)的鍋水隨蒸汽進入過熱器和汽輪機中。鍋筒內(nèi)部裝置包括汽水分離和蒸汽清洗裝置、給水分配管、排污和加藥設(shè)備等。其中汽水分離裝置的作用是將從水冷壁出來的飽和蒸汽與水分離開來，并盡量減少蒸汽中攜帶的小水滴。2.2.3 鍋爐控制的工作原理常見的鍋爐設(shè)備主要工藝流程圖如圖2.2所示。由圖可知，燃料和熱空氣按照一定的比例進入燃燒室燃燒，產(chǎn)生的熱量傳遞給蒸汽發(fā)生系統(tǒng)鍋爐，產(chǎn)生飽和蒸汽 ,然后經(jīng)過熱器變成一定汽溫的過熱蒸汽，匯集至蒸汽母管。過熱蒸汽經(jīng)負荷設(shè)備調(diào)節(jié)閥供給生

19、產(chǎn)負荷使用。與此同時，燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣，將飽和蒸汽變成過熱蒸汽后，經(jīng)省煤器2預(yù)熱鍋爐預(yù)熱空氣，最后經(jīng)引風(fēng)機送往煙筒排入大氣。圖2.2 鍋爐設(shè)備主要工藝流程圖 根據(jù)經(jīng)濟性和安全性的總體要求，使鍋爐安全運行和使完全燃燒。鍋爐設(shè)備的主要控制要求應(yīng)有如下幾條：（1） 供給蒸汽量適應(yīng)負荷變化。（2） 鍋爐供給用汽設(shè)備的蒸汽壓力保持在一定范圍內(nèi)。（3） 過熱蒸汽溫度保持在一定范圍內(nèi)。（4） 鍋筒水位保持在一定范圍內(nèi)。（5） 爐膛負壓保持在一定范圍內(nèi)并保持鍋爐燃燒的經(jīng)濟性和安全運行。2.3 鍋爐蒸汽溫度控制1、鍋爐蒸汽溫度控制概述 鍋爐蒸汽溫度控制在熱電廠安全經(jīng)濟運行方面有著相當(dāng)重要的地位, 也是防止鍋

20、爐超溫的一種重要手段，但絕大多數(shù)熱電廠內(nèi)的鍋爐系統(tǒng)不時會出現(xiàn)鍋爐主蒸汽超溫或過熱器3局部超溫問題，這就涉及如何有效地控制鍋爐減溫水系統(tǒng)的問題了。在經(jīng)典控制理論中，通常假定調(diào)節(jié)量響應(yīng)迅速且遠大于調(diào)節(jié)對象的變化量，但在生產(chǎn)實踐中，大多數(shù)控制系統(tǒng)并非如此。鍋爐主蒸汽溫度信號是一個大滯后信號，熱電廠鍋爐蒸汽溫度控制系統(tǒng)通常采用串級PID調(diào)節(jié)方式，在工況相對穩(wěn)定的情況下，每臺鍋爐都能將蒸汽溫度控制得很好,但是,在較大幅擾動情況下很難達到控制要求。對汽溫調(diào)節(jié)方法的基本要求是：調(diào)節(jié)慣性或延遲時間4小，調(diào)節(jié)范圍大，對熱循環(huán)熱效率影響小，結(jié)構(gòu)簡單可靠及附加設(shè)備消耗少。2、過熱器的基本概念 鍋爐過熱器是回收鍋爐煙

21、氣能量的，使鍋爐出來的蒸汽可以獲得加熱，變?yōu)檫^熱蒸汽，有利于提高鍋爐熱效率，也有利于蒸汽輪機避免水擊。過熱器主要作用是把飽和蒸汽加熱到具有一定溫度的過熱蒸汽。 過熱器采用的是耐高溫高壓的合金剛材料，過熱器正常運行的溫度已接近材料所允許的最高溫度。如果過熱蒸汽溫度過高，容易損壞過熱器，也會使蒸汽管道、汽輪機內(nèi)某些零部件產(chǎn)生過大的熱膨脹而毀壞，影響機組的安全運行。如果過熱蒸汽溫度過低，將會降低機組熱效率，一般蒸汽溫度降低510，熱效率約降低1%，不僅增加燃料的消耗量，浪費能源，而且將使汽輪機最后幾級的蒸汽濕度增加，加速汽輪機葉片的水蝕。過熱器有以下特點： : a! % # v( 2 v（1）過熱器

22、是鍋爐中金屬壁溫最高的受熱面，對材質(zhì)要求高。（2）過熱器的阻力不能太大。（3）高熱負荷區(qū)的過熱器工質(zhì)流速高。電力聯(lián)盟 締造電力行業(yè)最具權(quán)威的技術(shù)（4）過熱器出口汽溫將隨鍋爐負荷的改變而變化。（5）過熱器布置受鍋爐參數(shù)影響。（6）在鍋爐點火升爐或汽輪機甩負荷時，過熱器要有一定的保護措施。3、鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案對于常規(guī)鍋爐主汽溫度常用控制方法有兩種：（1）經(jīng)典串級控制系統(tǒng) 該控制方法廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。通過對主控制器或副控制器的改進,又產(chǎn)生了很多變形的控制算法,在眾多控制算法中的一種是將主調(diào)節(jié)器改進為兩個單神經(jīng)元的控制器。其中一個神經(jīng)元用于對過熱汽溫進行預(yù)測,另一個神經(jīng)元完成常

23、規(guī)神經(jīng)PID 控制,具有自適應(yīng)性。（2）負荷分級串級控制系統(tǒng)該類控制系統(tǒng)的基本思路是仍采用以上串級控制系統(tǒng),但考慮到主汽流量變化對主汽溫度的調(diào)節(jié)特性影響最大,所以采用根據(jù)不同的鍋爐負荷,主控制器和副控制器采用不同的PID 調(diào)節(jié)參數(shù)的控制方法。在該方法中,將鍋爐負荷分為五級,并融入預(yù)測控制及自適應(yīng)控制技術(shù),對不同負荷下的PID 參數(shù)進行預(yù)估并自適應(yīng)調(diào)整,以達到較好的控制效果。其核心思想是按照不同工作負荷進行分段控制。 但是在這次的鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)設(shè)計中并不考慮鍋爐負荷對控制的影響，采用人們最熟悉的經(jīng)典串級控制系統(tǒng)。第三章 鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)綜述3.1 鍋爐主汽溫度控制原理 鍋爐蒸汽溫度控制

24、主要包括一級過熱器溫度控制和二級過熱器溫度控制，其任務(wù)是維持兩級過熱器出口溫度在允許的范圍內(nèi)。大體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖就如圖3.1所示：圖3.1 鍋爐蒸汽溫度控制示意圖 因此，該鍋爐控制系統(tǒng)底層設(shè)備是一、二級過熱器和減溫器。從鍋爐汽包的汽水分離器分離出來的蒸汽經(jīng)一級過熱器加熱后，有減溫器減溫，進入二級過熱器加熱之后蒸汽經(jīng)過熱蒸汽管道形成合格產(chǎn)品。熱電廠鍋爐控制系統(tǒng)中，汽包中的水經(jīng)過爐膛的燃料加熱后就會被蒸發(fā)，變成飽和蒸氣與水分離，飽和蒸汽充滿汽包空間，蒸汽會從汽包上面的管道流出，即鍋爐主蒸汽從汽包中流出。此時的出口溫度還比較低，大約是在400左右，達不到生產(chǎn)的要求，所以要將蒸汽送入兩級過熱器進行加

25、熱，一般情況下小型的生產(chǎn)設(shè)備不需要兩級過熱器，但是在大型鍋爐生產(chǎn)過程中要有兩級過熱器，以保證蒸汽被加熱到生產(chǎn)工藝要求的控制溫度，540，這樣的產(chǎn)品才是合格的產(chǎn)品。通過溫度變送器的測量，可以知道二級過熱器出口時的過熱蒸汽的溫度，如果過熱蒸汽的溫度在530-545之間，都是合格的，這時的過熱蒸汽便是生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品，將會用于其他的生產(chǎn)過程或供給用戶使用。如果被加熱的飽和蒸汽還沒有達到生產(chǎn)所必須的溫度，則需要通過減溫水的控制閥門來控制減溫水的流量，控制器控減溫水閥門的開度減小，此時減溫水的壓力便減小了，過熱器通過煙氣繼續(xù)給蒸汽加熱，直到蒸汽的溫度是要求范圍內(nèi)的為止。同理，如果溫度變送器的檢測結(jié)果是過

26、熱蒸汽的溫度已經(jīng)超過了要求的范圍，就需要使減溫水的控制閥開度增大，這樣減溫水的流量就增大了，將會降低蒸汽的溫度，從而達到生產(chǎn)要求。 鍋爐蒸汽溫度控制就是通過在過熱器的出口出放置溫度變送器，測量出口的蒸汽溫度，從而檢測過熱蒸汽的溫度是否達到了生產(chǎn)的要求。進而控制減溫水的閥門開度，是蒸汽的溫度降低或提高，以達到控制的目的，輸出合格的產(chǎn)品。這樣就可以采取很多控制方案來實現(xiàn)設(shè)計的要求，我們可以采用單回路控制系統(tǒng)也可以采用串級控制系統(tǒng)，在這次的設(shè)計當(dāng)中，采用串級控制系統(tǒng)，主蒸汽溫度調(diào)節(jié)是通過兩側(cè)進行調(diào)節(jié)，這樣一方面能保證溫度值的真實性和可靠性；另一方面能反映出兩側(cè)汽溫的偏差并及時進行調(diào)整。而這兩側(cè)的汽溫

27、調(diào)節(jié)可歸納為兩大類：蒸汽側(cè)的調(diào)節(jié)和煙氣側(cè)的調(diào)節(jié)。蒸汽側(cè)的調(diào)節(jié)，是指通過改變蒸汽的熱焓來調(diào)節(jié)溫度。噴水式減溫器向過熱器中噴水，噴入的水的吸熱和蒸發(fā)要消耗過熱蒸汽的一部分熱量，從而使汽溫下降，調(diào)節(jié)噴入的水量，可以達到調(diào)節(jié)汽溫的目的。煙氣側(cè)的調(diào)節(jié)，使通過改變鍋爐內(nèi)輻射受熱面和對流受熱面的吸熱量分配比例的方法或改變流經(jīng)過熱器的煙氣量的方法來調(diào)節(jié)過熱蒸汽溫度。本設(shè)計采用蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)。3.2 鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)安全保護對策在鍋爐蒸汽溫度控制系統(tǒng)中，其作用是將飽和蒸汽加熱成具有一定熱度的過熱蒸汽。而過熱器又是鍋爐最復(fù)雜的受熱面, 所布置的區(qū)域煙氣流速比較高，受熱面管壁溫度比較高，管內(nèi)蒸汽溫度比較高5。所以過

28、熱器的工作狀況不僅決定主蒸汽品質(zhì)高低, 而且一定程度上決定鍋爐的安全運行, 對鍋爐的經(jīng)濟性及安全性有重要的影響, 必須對過熱器采取保護措施。以下是一些常用的保護措施：（1）管壁溫度及蒸汽溫度是運行人員判斷過熱器管材受熱狀況比較主要依據(jù)，在過熱器進出口聯(lián)箱及導(dǎo)汽管上均應(yīng)有足夠的管壁及蒸汽溫度測點。 （2）定期對過熱器進行吹灰。（3）在鍋爐大修時,應(yīng)對過熱器進行酸洗、除垢、減少管壁的熱阻。（4）減溫器投入之前,要盡量先將減溫水管內(nèi)冷水排出，起動過程中要經(jīng)常檢查過熱器的膨脹值,膨脹過快時,要及時降低鍋爐升溫升壓速度,防止兩側(cè)膨脹不均勻造成過大的熱應(yīng)力。（5）鍋爐進行保養(yǎng)要停爐,防止空氣進入汽水系統(tǒng)對

29、受熱面管壁的氧化腐蝕。 3.3 鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)的理論依據(jù) 3.3.1 閉環(huán)控制閉環(huán)控制系統(tǒng)是指被控對象的輸出（被控制量）會反送回來影響控制器的輸入，形成一個或多個閉環(huán)。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負反饋，若反饋信號與系統(tǒng)給定值信號相反，則稱為負反饋，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負反饋，又稱負反饋控制系統(tǒng)。PID是工業(yè)生產(chǎn)中最常用的一種控制方式，PID 適用于需要進行高精度測量控制的系統(tǒng)，可根據(jù)被控對象自動演算出最佳PID控制參數(shù)。3.3.2 串級系統(tǒng)串級系統(tǒng)是由調(diào)節(jié)器串聯(lián)起來工作，其中一個調(diào)節(jié)器的輸出作為另一個調(diào)節(jié)器的給定值的系統(tǒng)6。整個系統(tǒng)包括兩個控制回路，主回路和副回路

30、。副回路由副變量檢測變送、副調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥和副過程構(gòu)成；主回路由主變量檢測變送、主調(diào)節(jié)器、副調(diào)節(jié)器、副過程和主過程構(gòu)成。外擾：作用在主被控過程上的，而不包括在副回路范圍內(nèi)的擾動。內(nèi)擾：作用在副被控過程上的，即包括在副回路范圍內(nèi)的擾動。在串級控制系統(tǒng)中，由于引入了一個副回路，不僅能及早克服進入副回路的擾動，而且又能改善過程特性。副調(diào)節(jié)器具有“粗調(diào)”的作用，主調(diào)節(jié)器具有“細調(diào)”的作用，從而使其控制品質(zhì)得到進一步提高。通過上面的分析也對工藝有一定的理解，就可以得到如圖3.2所示的方框圖。圖3.2 控制系統(tǒng)方框圖 該圖為過熱蒸汽的控制系統(tǒng)，此串級控制系統(tǒng)實現(xiàn)了蒸汽溫度控制的部分任務(wù)。系統(tǒng)中蒸汽溫度控制

31、使用PID功能塊，并由兩個PID功能塊組成串級控制系統(tǒng)。串級控制系統(tǒng)與單回路控制系統(tǒng)相比，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上多了一個副回路，所以系統(tǒng)的響應(yīng)時間比較短7。工作頻率比較高，抗外界干擾能力強，并且對負荷變化的適應(yīng)性也增強。串級控制的過程為：實測過熱器出口蒸汽溫度與給定溫度進行比較，偏差信號經(jīng)PID運算后作為溫度(減溫器出口蒸汽溫度)的給定信號，這個信號與實測溫度進行比較，偏差經(jīng)PID運算后產(chǎn)生控制信號用于控制減溫量，以達到調(diào)節(jié)主蒸汽8溫度的目的。為充分發(fā)揮串級控制系統(tǒng)的優(yōu)點，在設(shè)計實施控制系統(tǒng)時，還應(yīng)適當(dāng)合理的設(shè)計主、副回路及主、副調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律，溫度變送器也要選擇合適的型號，減溫水的閥門也要選擇合適的

32、形式以及控制器的正反作用形式。這些我們在第四章做詳細介紹。3.3.3 PID控制PID（比例-積分-微分）控制器作為最早實用化的控制器已有70多年歷史，現(xiàn)在仍然是應(yīng)用最廣泛的工業(yè)控制器9。PID控制器簡單易懂，使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條件，因而成為應(yīng)用最為廣泛的控制器。PID控制器由比例單元（P）、積分單元（I）和微分單元（D）組成。其輸入e（t）與輸出u（t）的關(guān)系為： (3-1) 它的傳遞函數(shù)為： (3-2)其中Kp為比例系數(shù)； Ti為積分時間常數(shù)； Td為微分時間常數(shù)?；居猛舅捎谟猛緩V泛、使用靈活，已有系列化產(chǎn)品，使用中只需設(shè)定三個參數(shù)（Kp ,Ti和Td）即可。在很多情況下，

33、并不一定需要全部三個單元，可以取其中的一到兩個單元，但比例控制單元是必不可少的。（1）比例控制比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。（2）積分控制在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。因此，比例+

34、積分（PI）控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。（3）微分控制在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入 “比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至

35、為負值，從而避免了被控量的嚴重超調(diào)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分（PD）控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性10。第四章 熱電廠鍋爐溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計4.1 PLC的選型和硬件配置4.1.1 PLC型號的選擇本溫度控制系統(tǒng)采用德國西門子S7-200 PLC。S7-200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化11。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。4.1.2 S7-200 CPU的選擇S7-200 系列的PLC有CPU221、CPU222、

36、CPU224、CPU226等類型。根據(jù)控制系統(tǒng)要求，首先確定 PLC 的控制規(guī)模,估算出所需要的I/O點數(shù),再增加部分的備用量，以便隨時增加控制功能，保證系統(tǒng)投入運行后能夠替換個別故障點或彌補遺漏的點數(shù)12。統(tǒng)計出I/O總點數(shù)后即可以確定 PLC 的控制規(guī)模從而確定存儲器的容量。本設(shè)計只需要手動開關(guān)1個開關(guān)量輸入，運行燈、報警燈2個開關(guān)量輸出，兩個SBWR-4160 E型熱電偶溫度變送器共計兩個個模擬量輸入。反比例閥一個模擬量輸出。因此考慮使用CPU224并擴展一個EM235擴展單元。下面將分別介紹CPU224及EM235。1、 CPU224的概述CPU224集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字

37、量I/O點?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至168路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O 點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器，1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。13I/O端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強控制能力的控制器。 2、EM235的概述在工業(yè)控制中，壓力、溫度、流量和轉(zhuǎn)速等輸入量是模擬量，變頻器、電動調(diào)節(jié)閥和晶閘管調(diào)速裝置等設(shè)備要求輸出模擬量信號進行控制。CPU主機一般只有數(shù)字量I/O接口，或者是僅具有少量的模擬量接口，所以就要進行模擬量輸入和輸出模塊的擴展才

38、能滿足控制要求。模擬量擴展模塊的主要功能是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并與PLC內(nèi)部總線相連，也有電氣隔離功能。模擬量輸入（A/D）模塊是將現(xiàn)場由傳感器檢測產(chǎn)生的連續(xù)的模擬量信號轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部可接受的數(shù)字量；模擬量輸出（D/A）模塊是將PLC內(nèi)部的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量信號輸出。EM235具有4個模擬量輸入一個模擬量輸出，考慮到本設(shè)計有七個模擬量輸入一個模擬量輸出，因此運用兩個EM235便可解決問題。以下是EM235的各項技術(shù)規(guī)范：常用技術(shù)參數(shù)： 表4.1 PLC模擬量擴展模塊（EM235）常用技術(shù)參數(shù)模擬量輸入特性模擬量輸入點數(shù)4輸入范圍電壓（單極性）010V、05V、01V、0500mV、0100mV、050

39、mV電壓（雙極性）±10V、±5V±、2.5V、±1V、±500VmV、±250mV、±100mV、±50mV、±25mV電流020mA數(shù)據(jù)字格式雙極性 全量程-32000+32000單極性 全量程范圍032000分辨率12位A/D轉(zhuǎn)換器模擬量輸出點數(shù)1信號范圍電壓輸出±10V電流輸出020mA數(shù)據(jù)字格式電壓 -32000+32000電流 032000分辨率電流電壓 12位 電流11位4.2 主、副控制回路的設(shè)計原則1、主、副回路調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律選擇原則（1）若主參數(shù)控制質(zhì)量要求不十分嚴格，同時在

40、對副參數(shù)的要求也不高的情況下，為使兩者兼顧而采用串級控制方式時，主、副調(diào)節(jié)器均可以采用比例控制。（2）若要求主參數(shù)波動范圍很小，且不允許有余差，此時副調(diào)節(jié)器可以采用比例控制，主調(diào)節(jié)器采用比例積分控制。（3）若主參數(shù)要求高，副參數(shù)亦有要求，這時主、副調(diào)節(jié)器均采用比例積分形式。（4）副參數(shù)的選擇。應(yīng)使副回路的時間常數(shù)小，控制通道短，反應(yīng)靈敏。副回路應(yīng)該把生產(chǎn)控制系統(tǒng)的主要干擾包括在內(nèi)。（5）副回路應(yīng)包含被控對象所受的主要干擾。（6）主、副對象的時間常數(shù)應(yīng)當(dāng)匹配。2、主、副調(diào)節(jié)器的選型：串級控制系統(tǒng)中，主調(diào)節(jié)器和副調(diào)節(jié)器的任務(wù)不同，對于它們選型及控制規(guī)律的選擇也要不同考慮。（1）副調(diào)節(jié)器的選型副調(diào)節(jié)

41、器的任務(wù)是要快速動作迅速消除進入副回路內(nèi)的擾動，而且副參數(shù)并不要求無差，所以選P調(diào)節(jié)器，在一般情況下，采用P調(diào)節(jié)器就足夠了，如果主、副回路頻率相差很大，也可以采用PI調(diào)節(jié)器。本設(shè)計副回路不需要無差調(diào)節(jié)，是為了消除擾動，所以采用P調(diào)節(jié)。（2）主調(diào)節(jié)器的選型主調(diào)節(jié)器的任務(wù)是準確保持被調(diào)量符合生產(chǎn)的要求。凡是需采用串級控制的生產(chǎn)過程，對控制的品質(zhì)的要求都是很高的，不允許被調(diào)量存在靜差。因此主調(diào)節(jié)器必須具有積分作用，一般都采用PI調(diào)節(jié)器。本設(shè)計也采用PI調(diào)節(jié)。3、控制器的正反作用形式 通過方框圖3.2分析，溫度變送器2檢測的溫度越低，偏差就越大。此時需要使溫度升高，所以應(yīng)該減小減溫器控制閥門的開度。且

42、反比例閥門為氣開形式，所以控制器應(yīng)該為反作用。4.3 溫度變送器的選擇根據(jù)工藝流程可以知道，蒸汽和煙氣的溫度都比較高，所以選用熱電阻是不合適的。蒸汽溫度大約在500540左右，所以選用的是E型熱電偶14。由下表可知，本設(shè)計選用SBWR-4160溫度變送器。表4.2 SBWR系列溫度變送器型號規(guī)格型 號傳感器分度號最大量程規(guī)定規(guī)定最小量程范圍（上限下限之差）SBWR-2160E0800300SBWR-2260K01300400SBWR-2360S01600600SBWR-2460B01800800SBWR-2560T0400200SBWR-2660J01200300SBWR-2760N01200

43、400SBWR-4160E0800300SBWR-4260K01300400SBWR-4360S01600600SBWR-4460B01800800SBWR-4560T0400200SBWR-4660J01200300SBWR-4760N01200400SBWZ-2160Cu50-5015050SBWZ-2260Cu100-5015050SBWZ-2460Pt100060050SBWZ-2460Pt100-10020050SBWZ-4460Pt100-200600504.3.1 SBWR系列溫度變送器概述SBWR熱電偶溫度變送器、SBWZ熱電阻溫度變送器是DDZ-S系列儀表中的現(xiàn)場安裝式溫度變

44、送單元。它采用將熱電偶、熱電阻信號變換成與輸入電信號或被測溫度成線性的420mA的輸出信號，變送器可以安裝于熱電偶、熱電阻的接線盒內(nèi)與之形成一體化結(jié)構(gòu)。它作為新一代測溫儀表可廣泛應(yīng)用于冶金、石油化工、電力、輕工、紡織、食品、國防以及科研等工業(yè)部門。技術(shù)參數(shù)：1、 輸入：熱電阻Pt100、Cu50、Cu100 熱電偶K、E、S、B、T、J、N2、 輸出：在量程范圍內(nèi)輸出420mA直流信號可與熱電阻溫度計的輸出電阻信號成線性，可與熱電阻溫度計的輸入溫度信號成線性；可與熱電偶輸入的毫伏信號成線性，也可與熱電偶溫度計的輸入溫度信號成線性。3、 基本誤差：±0.2%、±0.5%4、

45、傳送方式：二線制5、 變送器工作電源電壓最低12V，最高35V，額定工作電壓24V。6、 環(huán)境溫度影響0.05%17、 正常工作環(huán)境：(1)環(huán)境溫度-25+80(2)相對濕度5%95%機械振動f55Hz振幅<。SBWZ/R系列信號隔離器主要與DCS、PLC等工業(yè)測控系統(tǒng)配合使用，用來完善和補充系統(tǒng)模擬I/O插件功能，增加系統(tǒng)適用性和現(xiàn)場環(huán)境下的可靠性。本產(chǎn)品按國際電磁兼容性標準設(shè)計，采用國際上同行業(yè)公認的調(diào)制式變壓器隔離技術(shù)，完成輸入、輸出、電源的相互隔離。在模塊內(nèi)部電路設(shè)計上，以低功耗，低溫漂技術(shù)為基礎(chǔ)，采用高品質(zhì)元器件，使產(chǎn)品能夠長期穩(wěn)定工作，同時產(chǎn)品設(shè)有輸入保護、干擾抑制、隔離等功

46、能。4.3.2 SBWR-4160溫度變送器熱電偶二線制變送器安裝接線圖如下：圖4.2 熱電偶二線制變送器安裝接線圖1、 技術(shù)指標（1） 型號：SBWR-4160（2） 量程：0-800 （3） 輸出：在量程范圍內(nèi)輸出420mA直流信號可與熱電偶溫度計的輸出電阻信號成線性，可與熱電偶溫度計的輸入溫度信號成線性；可與熱電偶輸入的毫伏信號成線性，也可與熱電偶溫度計的輸入溫度信號成線性。（4） 工作電源：DC24V（5） 基本誤差：±0.2%、±0.5%（6） 傳送方式：二線制（7） 變送器工作電源電壓最低12V，最高35V，額定工作電壓24V。（8） 環(huán)境溫度影響0.05%1（

47、9） 正常工作環(huán)境：050，相對溫度85%，無腐蝕氣體，無強烈震動場合。2、熱電偶溫度變送器校驗步驟（1）校驗時，在輸入端接入電位差計，輸出信號為電動勢，在輸出端接上24VDC穩(wěn)壓電源并串接上標準電流表。（2）調(diào)零：反接信號輸入線，使電位差計輸出校驗現(xiàn)場室溫對應(yīng)電動勢，調(diào)整電位器Z，使電流表讀數(shù)為4mA。（3）調(diào)滿：正接信號輸入線，使電位差計輸出滿量程對應(yīng)電動勢，調(diào)整電位器S，使電流表讀數(shù)為20mA。（該電動勢為滿度電動勢減去室溫對應(yīng)電動勢后的值）。圖4.3 SBWR-4160 型號涵義圖4.4 反比例閥的選擇4.4.1 型號選擇由于變差越大，反比例閥開度越小，所以必須采用反比例閥。減溫水的閥

48、門在調(diào)節(jié)器輸出為零時，從安全方面考慮，為了保證執(zhí)行器的工作狀態(tài)避免算壞生產(chǎn)設(shè)備和傷害操作人員，所以減溫水的閥門應(yīng)該選擇氣開形式的反比例閥15。這里我們采用紐曼蒂E223-043H型號的反比例閥。圖4.4 反比例閥針腳圖圖4.4 比例閥接線圖表4.3 反比例閥針腳功能表針腳控制信號Pin1模擬量數(shù)字量+24DCPin2模擬量數(shù)字量輸入信號1輸入信號1Pin30V DC 公共端Pin4模擬量數(shù)字量輸入信號2 輸入信號24.4.2 參數(shù)設(shè)定模擬量型常規(guī)設(shè)定步驟 1. 長按3 秒“SET”鍵直至屏幕顯示“IS”步驟 2. 短按“SET”鍵進入單位選擇界面，此時屏幕顯示“UP”；通過面板上、下箭頭按鈕可

49、進行顯示單位轉(zhuǎn)換。步驟 3. 確定選定的顯示單位后，短按“SET”鍵，存儲選定單位并進入零點設(shè)定狀態(tài)。此時屏幕顯示“0”并處于閃爍狀態(tài)。步驟 4. 通過面板上、下箭頭按鈕可設(shè)置目標的“零點值”（下限壓力值），設(shè)定范圍是全量程的050。步驟 5. 短按“SET”鍵，存儲設(shè)定的零點值，并進入跨度設(shè)定狀態(tài)，此時屏幕顯示“SP”并處于閃爍狀態(tài)。步驟 6. 通過面板上、下箭頭按鈕可設(shè)置目標的“跨度值”（上限壓力值），設(shè)定范圍是全量程的10100，且必須大于“零點值”。步驟 7. 短按“SET”鍵，存儲設(shè)定的跨度值，返回工作狀態(tài)4.4.3 技術(shù)參數(shù)（1） 電源電壓：24DC（2） 輸入信號：010V電壓信

50、號（3） 螺紋類型：NPTF螺紋（4） 反饋信號：010V電壓（5）接線：四線制圖4.6 反比例閥型號涵義圖4.5 系統(tǒng)硬件接線圖根據(jù)系統(tǒng)的控制要求、系統(tǒng)的總體設(shè)計及系統(tǒng)所選的元器件，設(shè)計出系統(tǒng)的控制原理圖及PLC外部接線圖，如附錄A所示熱電廠鍋爐溫度控制系統(tǒng)PLC I/O控制原理電路圖。注釋：1、PLC系統(tǒng)的電源接線：PLC供電電源可采用直流24V、交流100V120V或200V240V的工作電源。如果電源發(fā)生故障，中斷時間少于10ms，PLC工作不受影響。若電源中斷超過10ms或電源下降超過允許值，則PLC停止工作，所有的輸出點均同時斷開。當(dāng)電源恢復(fù)時，若RUN輸入接通，則操作自動進行。對

51、于電源線來的干擾，PLC本身具有足夠的抵制能力，也可以安裝一個變比為1:1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。2、接地：良好的接地是保證PLC可靠工作的必要條件。在接地時應(yīng)注意以下幾點： （1）PLC的接地線應(yīng)為直徑在2mm以上的專用線（2）接地電阻應(yīng)小于100（3）PLC的地線不能和其它設(shè)備共用（4）PLC的各單元地線應(yīng)相連在一起 3、PLC的維護和檢修：雖然PLC的設(shè)計，已使維修和運行故障減少到最小程度，但為了保證系統(tǒng)的正常工作，盡量延長系統(tǒng)的使用壽命，應(yīng)定期進行維護和檢修。注意電源電壓、環(huán)境指標、I/0參數(shù)、安裝情況及備份電池等情況的檢查與維護，確保PLC正確穩(wěn)定的運行。第五章 熱電

52、廠鍋爐的溫度控制的軟件設(shè)計5.1 PLC程序設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計主要包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分本在硬件基礎(chǔ)上，詳細介紹本項目的軟件設(shè)計，主要包括軟件設(shè)計的基本步驟，編程軟件STEP7-Micro/WIN17的介紹以及本項目的程序設(shè)計。5.1.1 西門子S7-200可編程邏輯控制器（PLC)是集計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動控制裝置。其性能優(yōu)越，已被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，并已經(jīng)成為工業(yè)自動化的三大支柱（PLC、工業(yè)機器人、CAD/CAM）之一。PLC技術(shù)在溫度監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用從整體上分析和研究了控制系統(tǒng)的硬件配置、電路圖的設(shè)計、程序設(shè)計，控制對象數(shù)學(xué)模型的建立

53、、控制算法的選擇和參數(shù)的整定、人機界面的設(shè)計等。本設(shè)計通過對德國西門子公司的S7-200系列PLC控制器，溫度傳感器將檢測到的實際溫度轉(zhuǎn)化為電壓信號，經(jīng)過模擬量輸入模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到PLC中進行PID調(diào)節(jié)，PID控制器輸出轉(zhuǎn)化為0-10V的電壓信號輸入控制反比例閥調(diào)節(jié)減溫器。1、 PLC程序設(shè)計的方法PLC程序設(shè)計常用的方法：主要有經(jīng)驗設(shè)計法、繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法、順序控制設(shè)計法、邏輯設(shè)計法等。（1） 經(jīng)驗設(shè)計法：經(jīng)驗設(shè)計法即在一些典型的控制電路程序的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控制對象的具體要求，進行選擇組合，并多次反復(fù)調(diào)試和修改梯形圖，有時需增加一些輔助觸點和中間編程環(huán)節(jié)，才能達到控制要求。

54、這種方法沒有規(guī)律可遵循，設(shè)計所用的時間和設(shè)計質(zhì)量與設(shè)計者的經(jīng)驗有很大的關(guān)系，故稱為經(jīng)驗設(shè)計法。 （2） 繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法：用PLC的外部硬件接線和梯形圖軟件來實現(xiàn)繼電器控制系統(tǒng)的功能。（3） 順序控制設(shè)計法：根據(jù)功能流程圖，以步為核心，從起始步開始一步一步地設(shè)計下去，直至完成。此法的關(guān)鍵是畫出功能流程圖。（4） 邏輯設(shè)計法：通過中間量把輸入和輸出聯(lián)系起來。實際上就找到輸出和輸入的關(guān)系，完成設(shè)計任務(wù)。2、 編程軟件STEP7-Micro/WIN概述 STEP7-Micro/WIN 編程軟件是基于Windows的應(yīng)用軟件，由西門子公司專為S7-200系列可編程控制器設(shè)計開發(fā)，它功能強大

55、，主要為用戶開發(fā)控制程序使用，同時也可以實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。 以 STEP7-Micro/WIN創(chuàng)建程序，為接通STEP7-Micro/WIN，可雙擊桌面上的圖標，STEP7-Micro/WIN項目窗口將提供用于創(chuàng)建程序的工作空間。瀏覽條給出了多組按鈕，用于訪問STEP7-Micro/WIN的不同編程特性。指令樹將顯示用于創(chuàng)建控制程序的所有項目對象指令。19程序編輯器包括程序邏輯和局部變量表，可在其中分配臨時局部變量的符號名。子程序和中斷程序在程序編輯器窗口的的底部按標簽顯示。本項目中我們利用 STEP7-Micro/WIN V4.0 SP5編程軟件。項目包括的基本組件：程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊、符號表、狀態(tài)表、交叉引用表。 5.1.2 計算機與PLC的通信 在STEP7-Micro/WIN 中雙擊指令樹中的“通信”圖標，或執(zhí)行菜單命令的“查看”/“組件”/“通信”，將出現(xiàn)“通信”對話框,見圖5.1。在將新的設(shè)置下載到S7-200之前，應(yīng)設(shè)置遠程站的地址，是它與S7-