44页【高级毕业设计】基于PLC与组态软件的加热炉串级控制系统的设计与开发word文档

主副调节器正反作用方式确定个过程控制系统正常工作必须保证采用反馈是负反馈。

对串级控制系统来说，主副调节器正反作用方式选择依然是使整个系统构成负反馈。

首先根据工艺要求确定调节阀气开气关形式然后再按照副回路构成负反馈原则确定副调节器正反作用最后再根据主副参数关系和主回路构成负反馈原则，确定主调节器正反作用方式。

调节规律调节规律介绍在实际控制系统中，调节器采用基本规律有比例积分微分调节规律，简称调节。

通过和不同组合，即可得到常用各种调节规律。

即使在新型控制算法与控制规律不断产生今天，作为重要课题。

在工业过程控制中应用已有近百年历史，在此期间虽然有许多控制算法问世，但由于算法以它自身特点，再加上人们在长期使用中积累了丰富经验，使之在工业控制中得到广泛应用。

自年代以来，由于工业过程控制需要，特别是微电子技术和计算机技术迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展推动下，国内外温度控制系统发展迅速，并在智能化，自适应参数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，都生产出了批商品化性能优异温度控制器及仪器仪表，并在各行各业广泛应用。

它们主要有以下特点适应于大惯性大滞后等复杂温度控制体统控制。

能适应于受控系统数学模型难以建立温度控制系统控制。

能适用于受控系统过程复杂参数时变温度控制系统控制。

这些温度控制系统普遍采用自适应控制自校正控制模糊控制人工智能等理论及计算机技术，运用先进算法，适应范围广泛。

温度控制器普遍具有参数整定功能。

借助于计算机软件技术，温度控制器具有对控制参数及特性进行自整定功能。

有还具有自学习功能。

温度控制系统既有控制精度高抗干扰能力强鲁棒性好特点。

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向发展。

随温度控制系统在国内各行各业应用虽然应用很广泛，但从国内生产温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本美国德国等先进国家相比仍然有着较大差距。

目前，我国在这方面总体水平处于世纪年代中后期水平，成熟产品主要以点位控制及常规控制器为主，它只能适用于般温度系统控制，难以控制滞后复杂时变温度系统控制。

能适应于较高控制场合智能化自适应控制仪表，国内还不十分成熟。

随着科学技术不断发展，人们对温度控制系统要求越来越高，因此，高精度智能化人性化温度控制系统是国内外必然发展趋势。

设计内容可编程控制技术在温度监控系统上应用从整体上分析和研究了控制系统硬件配置电路图设计程序设计，控制对象数学模型建立控制算法选择和参数整定人机界面设计等。

本论文以锅炉为被控对象，以锅炉夹套水温为主被控参数，以炉膛内胆水温为副被控参数，以加热炉电阻丝电压为控制参数，以为控制器，构成锅炉温度串级控制系统。

整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。

副回路由副变量检测变送副调节器调节阀和副过程构成主回路由主变量检测变送主调节器副调节器调节阀副过程和主过程构成。

通过温度传感器将检测到实际炉温转化为电压信号，经过模拟量输入模块转换成数字信号送到中进行调节，控制器输出转化为电流信号输入可控硅电压调整器改变可控硅管导通角大小来调节输出功率对内胆水进行加热。

运用梯形图编程语言进行程序编写，运用组态软件设计监控画面进行上微机监控，实现锅炉温度自动控制。

系统控制方案设计串级控制系统串级控制系统基本原理和特点与简单单回路控制系统相比，串级控制系统在其结构上形成了两个闭环，个闭环在里面，被称为内回路或者副回路另个闭环在外，被称为外回路或者主回路。

副回路在控制过程中负责粗调，主回路则完成细调，串级控制就是通过这两条回路配合控制完成普通单回路控制系统很难达到控制效果。

在串级控制中，无论是主回路还是副回路都有着各自控制对象测量变送器和控制器。

在主回路中控制对象被测参数和控制器分别被称为主对象主参数和主控制器。

在副回路内则相应地被称为副对象副参数和副控制器。

副对象是整个控制对象部分，主控制器具有自己独立设定值，它输出作为副控制器设定值，系统通过副调节器输出控制执行器动作，实现对主参数定制控制。

串级控制对进入副回路扰动有很强克服能力。

由于副回路存在，减小了控制对象时间参数，从而提高了系统响应速度。

再者串级控制提高了系统工作频率，改善了系统控制质量，并且串级系统对符合或操作变化有定自适应能力。

串级控制系统设计串级控制系统必须合理进行设计，才能使其优越性能得到充分发挥。

串级控制系统设计基本原则有以下几个方面。

主回路设计主回路是个定制控制系统，对于主参数选择和主回路设计，基本上可以按照单回路控制系统设计原则进行。

凡是直接或间接与生产过程运行性能密切相关并可直接测量工艺参数均可选作主参数，若条件许可，可以选用质量指标作为主参数，因为它最直接有效。

否则应选用与产品质量有单值函数关系参数作为主参数。

选用主参数须具有足够灵敏度并符合工艺合理理性。

副回路设计副回路选择也就是确定副回路被控参数。

串级控制系统特点主要来源于它副回路，副回路设计好坏决定着整个串级控制系统设计成败。

副参数选择应遵循以下几个原则主副参数有对应关系在串级系统中，引入副参数是为了提高主参数控制质量，副参数与主参数之间应具有定对应关系，即通过调整副参数能有效影响主参数。

副参数选择必须使副回路包含变化剧烈主要干扰，并尽可能多包涵些干扰。

但也不是副回路包含干扰越多越好，因为副回路包含干扰越多，其控制通道时间常数必然增大，响应速度变慢，副回路快速克服干扰能力变弱。

副参数选择应考虑主副回路中控制过程时间常数匹配，以防止共振发生。

在选择副参数时，应注意使主副回路中控制过程时间常数之比为，以减少主副回路动态联系，避免共振。

应注意工艺上合理性与经济性。

控制系统是为生产工艺服务，所以设计系统首先要考虑生产工艺合理性。

如果系统控制方案在控制原理上是合理，但工艺不合理，则应重新考虑控制方案。

主副调节器正反作用方式确定个过程控制系统正常工作必须保证采用反馈是负反馈。

对串级控制系统来说，主副调节器正反作用方式选择依然是使整个系统构成负反馈。

首先根据工艺要求确定调节阀气开气关形式然后再按照副回路构成负反馈原则确定副调节器正反作用最后再根据主副参数关系和主回路构成负反馈原则，确定主调节器正反作用方式。

调节规律调节规律介绍在实际控制系统中，调节器采用基本规律有比例积分微分调节规律，简称调节。

通过和不同组合，即可得到常用各种调节规律。

即使在新型控制算法与控制规律不断产生今天，作为如下图图加热炉串级控制温度响应曲线上图响应曲线夹套温度能达到设定值并保持不变，实现了无差调节，且调节时间也符合要求，达到了设计要求。

总结加热炉温度控制系统采用成熟技术，采用软硬件结合，较好解决了传统加热炉温控系统中出现问题。

针对我国大部分加热炉用户来说本系统将是个比较理想温控系统。

本设计成功运用了西门子和组态软件设计了个人机监控温度控制系统。

系统采用串级控制，通过温度传感器采集锅炉内胆及夹套实时水温，传送给主副调节器进行比较，并输出控制信号通过三相调压器控制加热管对锅炉内胆进行加热从而达到控制夹套水温目，实现炉温实时控制与监测。

在选用调节规律时主调节器本来选用是调节，但将整定微分值赋给主调节器后，系统输出波动太大使系统不稳定，采用调节就十分稳定。

通过组态监控软件人机界面，整个系统操作简单，控制方便，大大提高了系统自动化程度和实用性。

该温度控制系统也有些有不足地方需要改进，由于该控制平台模拟量模块只有路输出接口，不能对变频器进行实时控制，只能通过手动给以恒定设定值控制磁力泵给锅炉内胆上水，来给锅炉降温，不能达到很好冷却效果，使调节时间加长。

但本设计已经基本满足需求，满足自动控温和实时显示需求，所以，可以说本设计基本上是成功。

致谢本课题研究是在我导师佟老师悉心指导下完成，佟老师渊博专业知识，严谨治学态度，精益求精工作作风，诲人不倦高尚师德，严以律己宽以待人崇高风范，朴实无华平易近人人格魅力对我影响深远。

不仅使我树立了远大学术目标掌握了基本研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世道理。

本论文从选题到完成，每步都是在佟老师指导下完成，倾注了导师大量心血。

在此，谨向佟老师表示崇高敬意和衷心感谢，此外，衷心感谢本组其他成员，若是没有他们帮助，也就不会有这篇论文产生。

在这里还要衷心感谢指导过我所有老师，是你们给我四年学习成长创造了个良好环境，引导我充分利用学校学习资源，去发展充实自我，而不曾虚度光阴。

在此，我真诚向你们道声谢谢，感谢我父母，没有你们，就没有今天我，我直感恩，感恩于我可以拥有个如此温馨家庭，我所有切都可以在你们这里得到理解与支持，得到谅解和分担，我爱你们，爱我家，在未来日子里，我会更加努力学习和工作，不辜负父母对我殷殷期望，参考文献丁宝苍，张寿明主编过程控制系统与装置第版重庆大学出版社，范次猛主编夏春荣，熊崴，陈静副主编编程与应用技术三菱华中科技大学出版社，林锦国，张利，李丽娟编著过程控制东南大学出版社，严爱军，张亚庭，高学金编者过程控制系统北京工业大学出版社，基于组态软件上位机控制系统设计邹伟，杨平，徐德制造业自动化第期杨帆传感器技术西安电子科技大学出版社，年月徐银梅，王国霞，王尚君，北京科技大学自动化学院，北京电加热炉温度计算机控制系统实验室科学王再英，刘淮霞，陈毅静编著过程控制系统与仪表机械工业出版社，何波，于军琪，段中兴编著电气控制及应用中国电力出版社附录主程序子程序中断程序主调节器赋值读取并标准化自动，手动副调节器赋值，读并标准化自动，手动输出，重要课题。

在工业过程控制中应用已有近百年历史，在此期间虽然有许多控制算法问世，但由于算法以它自身特点，再加上人们在长期使用中积累了丰富经验，使之在工业控制中得到广泛应用