【正文】 國家已經(jīng)在向著更高的自動化控制水平——無人化自動控制發(fā)展了。一直到1989年左右分布式系統(tǒng)才第一次出現(xiàn)在世人面前。 鍋爐溫度控制系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)狀 國外從1970左右就開始研究如何對溫度進(jìn)行控制。鍋爐的自動控制技術(shù)從三四十年代的單參數(shù)儀表控制開始，經(jīng)歷了四五十年代單元組合儀表、綜合參數(shù)儀表控制，一直到六十年代興起的計(jì)算機(jī)過程控制，越來越說明了計(jì)算機(jī)正在成為這一領(lǐng)域的主要角色并且在鍋爐的自動控制的適用范圍越來越廣。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，控制理論和技術(shù)也有了很大的發(fā)展，對于鍋爐的自動化控制的掌握程度也在慢慢的提高。鑒于鍋爐在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中所扮演的角色的不同，我們把鍋爐分為三類：發(fā)電廠使用的是電站鍋爐；居民所需要的熱水和取暖所需要的是生產(chǎn)鍋爐；工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要的驅(qū)動機(jī)械的能源則是由工業(yè)鍋爐來提供的。反觀我國，鍋爐在新中國成立以后才開始建立和發(fā)展在工農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用。早在200多年前鍋爐就已經(jīng)問世，但鍋爐在工業(yè)方面的應(yīng)用和發(fā)展是最近幾十年才開始的。 鍋爐在日常生活生產(chǎn)中的影響非常大。 在我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展過程中，鍋爐在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及人民生活中的重要作用是人所共知的。測量和控制溫度對人類日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、氣象預(yù)報(bào)、物資倉儲等都有關(guān)鍵影響，特別是在冶金、化工、建材、食品、機(jī)械、石油等工業(yè)中，溫度更是重中之重。幾乎所有的物理變化以及化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生的過程中都是跟作為國際基本單位之一的溫度有很大的關(guān)系的。 鍋爐溫度控制系統(tǒng)的意義當(dāng)我們進(jìn)入了21世紀(jì)——在這個信息時代，科學(xué)、技術(shù)快速的發(fā)展，同時也推動著計(jì)算機(jī)以及電子通訊技術(shù)、微處理器的前進(jìn)。 本設(shè)計(jì)結(jié)合實(shí)驗(yàn)室RTGK2型現(xiàn)場總線過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，通過PID控制算法，利用西門子S7200PLC對于實(shí)現(xiàn)鍋爐內(nèi)膽的溫度控制進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。過程控制除了在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造的過程控制方面有很重要的作用以外，在提高產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約原材料及能源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、減少環(huán)境污染方面以及提高經(jīng)濟(jì)效益和勞動效率方面的影響也非常大。 目 錄摘 要 IABSTRACT II 1 課題簡介 1 鍋爐溫度控制系統(tǒng)的意義 1 鍋爐溫度控制系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)狀 2 4 6 S7200PLC選型 6 S7200PLC的CPU模塊 7 EM 235模擬量輸入/輸出模塊 8 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 10 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 10 RTGK2型系統(tǒng) 10 RTGK2型系統(tǒng)主要特點(diǎn) 10 RTGK2型系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)對象組成結(jié)構(gòu) 11 熱電式傳感器 12 可控硅加熱裝置簡介 13 PPI總線 13系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 14 PID控制算法 14 PID控制算法的特點(diǎn) 14 PID控制算法原理 14 PID算法程序?qū)崿F(xiàn) 16 PID在PLC中的回路指令 16 PID參數(shù)整定 17 PID算法的數(shù)字化處理 17 MCGS工控組態(tài)軟件 20 MCGS組態(tài)軟件概述 20 MCGS軟件的系統(tǒng)構(gòu)成 20 MCGS組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn) 22 MCGS組態(tài)軟件仿真的基本方法 22 STEP7Micro/WIN32 22 輸入輸出點(diǎn)配置 22系統(tǒng)程序編譯 24 24 PID算法在S7200PLC中的實(shí)現(xiàn) 25 輸出控制量的處理 286. 系統(tǒng)組態(tài)界面設(shè)計(jì) 30 46系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試 51結(jié) 論 53參考文獻(xiàn) 54致 謝 55附 錄 56濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 課題簡介 過程控制就是操縱變量影響工藝條件、過程、狀況，目的是為了達(dá)到所需的目標(biāo)。 the PID。 temperature control。本設(shè)計(jì)分別對上位機(jī)以及下位機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，并運(yùn)用工程整定方法，整定出滿足系統(tǒng)要求的鍋爐內(nèi)膽水溫PID控制參數(shù)，得到比較理想的PID控制曲線，實(shí)現(xiàn)了對鍋爐內(nèi)膽水溫控制的目的，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。通過對下位機(jī)S7200PLC的軟件編程，完成鍋爐內(nèi)膽溫度信號采集、處理以及PID控制，由三相SCR移相調(diào)壓裝置來改變加到鍋爐內(nèi)膽電加熱器的兩端電壓，達(dá)到實(shí)時控制鍋爐內(nèi)膽水溫的目的。濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目 基于PLC的DCS控制系統(tǒng) ——鍋爐內(nèi)膽水溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué) 院 自動化與電氣工程學(xué)院 專 業(yè) 自動化 班 級 0802班 學(xué) 生 胡曉麗 學(xué) 號 20080301172 指導(dǎo)教師 王新江 二〇一二年六月八日濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要 溫度是工業(yè)生產(chǎn)過程中最常檢測和控制的熱工參數(shù)之一，本設(shè)計(jì)是以西門子S7200PLC為主控制器。 、西門子S7200PLC下位機(jī)以及PC/PPI電纜、RTGK2型過程控制系統(tǒng)構(gòu)成。實(shí)時檢測鍋爐內(nèi)膽水溫的變化情況、報(bào)警信息、數(shù)據(jù)變化，并作出豐富的動態(tài)實(shí)時、歷史曲線，棒圖及數(shù)字顯示SV、PV、OP值，通過系統(tǒng)畫面組態(tài)、動態(tài)組態(tài)、和策略組態(tài)等，實(shí)現(xiàn)鍋爐內(nèi)膽水溫的DCS控制。關(guān)鍵詞：鍋爐內(nèi)膽；溫度；DCS控制；PID；S7200PLC； ABSTRACT Temperature is one of the most frequently to detect and controlthermal parameters in industrial processes. In this paper, the design is based on Siemens S7200PLC which is the main controller and which is used as the SCADA software to achieve the DCS automatic control of water temperature on the boilerinterior. The temperature control system hardware is constituted by a puter with MCGS and STEP7 MicroWIN software, Siemens S7200PLC, the PC / PPI cable and RTGKprocess control systems. Lower machine S7200PLC the PID control algorithm software programming to plete the boiler interior temperature signal acquisition, processing and control by thethreephase SCR phase shift regulating device to change the voltage across the addedto the boiler interior electric heater, to achieve realtimecontrol the purpose of the boilerinterior water temperature. The SCADA software, realtime detection ofboiler interior water temperature changes, alarm information, data changes, and make arich, dynamic realtime history curve, bar graph and digital display of the SV, PV, OPvalue, by system screen configuration, dynamic configuration, and strategy configuration,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 onthe boiler interior water temperature controlthe purpose to achieve the design requirements. Key words：boiler interior。 DCS control。 S7200PLC。在石油生產(chǎn)加工、化學(xué)、熱力、材料以及輕工業(yè)等行業(yè)領(lǐng)域中，我們把以溫度、液位、流量、壓力等等這些被作為主要的控制對象的系統(tǒng)都稱作是“過程控制” 。現(xiàn)在過程控制已經(jīng)在我國新建的大規(guī)模、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中占據(jù)非常重要的地位。RTGK2型現(xiàn)場總線過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置包括了流量、壓力、液位、溫度四大熱工參數(shù)，同時也包括模擬PID控制、PLC控制、智能儀表控制、計(jì)算機(jī)控制等多種控制方式，本文僅對PLC控制中的溫度控制進(jìn)行闡述。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過自動控制理論和設(shè)計(jì)方法的發(fā)展的帶動，滲透到了大多數(shù)的工業(yè)領(lǐng)域。溫度是一個描述物體物理特性的冷熱程度的物理量，但是對于工業(yè)生產(chǎn)、日常生活過程，它卻有很重要的作用。無論是在生活中還是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，在某些環(huán)節(jié)中如果溫度發(fā)生變化也許會帶來不同程度的影響，說不定會導(dǎo)致生活、生產(chǎn)發(fā)生嚴(yán)重的安全事故或者給產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量帶來一系列問題。鍋爐是火力發(fā)電的三大設(shè)備之一，火力發(fā)電占我國現(xiàn)有發(fā)電裝機(jī)容量的75%；鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)中能源動力供應(yīng)的主要設(shè)備，鍋爐在人民生活中也是不可或缺的設(shè)備【劉福仁，我國鍋爐現(xiàn)狀及存在的問題[J]. 北京市計(jì)劃勞動管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)， 】。在鍋爐里面燃燒化石燃料（比如說煤、石油、天然氣等）產(chǎn)生的熱水或水蒸汽的可直接提供工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活所需要的熱能。在國外，工農(nóng)業(yè)中對鍋爐的控制在五六十年代發(fā)展的最快，于七十年代發(fā)展至最高點(diǎn)。上海在1953年率先成立了一座上海鍋爐廠。 在鍋爐日漸為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活提供方便的時候，問題也隨之產(chǎn)生，那就是對于鍋爐的控制問題。從六十年代第一臺計(jì)算機(jī)在控制中的應(yīng)用開始，并隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)以及通信、控制技術(shù)等等的快速發(fā)展，人們對于鍋爐的自動化控制中也逐漸的采用了計(jì)算機(jī)。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中，對于一些工藝過程，溫度的浮動直接會對產(chǎn)品的質(zhì)量以及產(chǎn)量產(chǎn)生影響，在這種情況下，設(shè)計(jì)出一套針對溫度的較為理想的控制系統(tǒng)會非常有價(jià)值。在1970年至1979年這段時間內(nèi)，溫度控制技術(shù)簡單來說就是利用模擬式的組合儀表來采集工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的信息，然后再進(jìn)行計(jì)算、推導(dǎo)，對溫度進(jìn)行記錄和控制。到了21世紀(jì)10年代，也就是2012年，世界各國的科學(xué)家們已經(jīng)在開始研發(fā)那種由計(jì)算機(jī)來采集和控制信息的“多因子綜合控制系統(tǒng)”了。 中國雖然在世界上影響力不小，但是中國的發(fā)展并比不上發(fā)達(dá)國家?，F(xiàn)如今，我國對涉及到微機(jī)的溫度控制技術(shù)已經(jīng)由吸取經(jīng)驗(yàn)到簡單應(yīng)用再向著綜合應(yīng)用方向發(fā)展。眼下我國的溫度測控技術(shù)比起國外工廠化的溫度測控技術(shù)仍然差得很遠(yuǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中我國的溫控系統(tǒng)的軟件、硬件資源還是不能共享，不能達(dá)到很高的產(chǎn)業(yè)化水平，裝備也不能很好的配套，這些難題都需要科學(xué)家、技術(shù)人員去解決。至于更高控制要求的智能化、自適應(yīng)控制儀表，我們與發(fā)達(dá)國家相比還是有一定的差距。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，溫度控制系統(tǒng)的需求已越來越苛刻，高精度、智能化、人性化是國內(nèi)外溫度測控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。設(shè)計(jì)的目的是在設(shè)計(jì)過程中能夠了解MCGS工控組態(tài)軟件和S7200PL