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《基于plc的鍋爐水溫pid控制系統(tǒng)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、1設計任務設計一個基于PLC的鍋爐水溫PID控制系統(tǒng)，要求實現(xiàn)鍋爐水溫為80度，穩(wěn)態(tài)誤差1度，最大超調1度。當鍋爐內的水溫低于或者高于80度時，可以通過外部端子的開關或者遠程監(jiān)控，使系統(tǒng)自動進行PID運算，保證最后鍋爐內的水溫能夠維持在80度左右。2系統(tǒng)硬件設計2．1器件選擇本溫度控制系統(tǒng)采用德國西門子S7-200PLC。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。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。S7-200系列的PLC有CPU22
2、1、CPU222、CPU224、CPU226等類型。此系統(tǒng)選用的S7-200CPU226,CPU226集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O點?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至248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。2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。I/O端子排可很容易地整體拆卸。在溫度控制系統(tǒng)中，傳感器將檢測到的溫度轉換成4-20mA的電流信號，系統(tǒng)需要配置模擬量的輸入模塊把電流信號轉換成數(shù)字信號再送入P
3、LC中進行處理。在這里我們選擇西門子的EM235模擬量輸入/輸出模塊。EM235模塊具有4路模擬量輸入/一路模擬量的輸出。它允許S7-200連接微小的模擬量信號，±80mV范圍。用戶必須用DIP開關來選擇熱電偶的類型，斷線檢查，測量單位，冷端補償和開路故障方向：SW1～SW3用于選擇熱電偶的類型，SW4沒有使用，SW5用于選擇斷線檢測方向，SW6用于選擇是否進行斷線檢測，SW7用于選擇測量方向，SW8用于選擇是否進行冷端補償。所有連到模塊上的熱電偶必須是相同類型。13熱電式傳感器是一種將溫度變化轉化為電量變化的裝置。在各種熱電式傳感器中，以將溫度量轉換為電勢和電阻的方法最為
4、普遍。其中最為常用于測量溫度的是熱電偶和熱電阻，熱電偶是將溫度轉化為電勢變化，而熱電阻是將溫度變化轉化為電阻的變化。這兩種熱電式傳感器目前在工業(yè)生產中被廣泛應用。該系統(tǒng)需要的傳感器是將溫度轉化為電流，且水溫最高是100℃，所以選擇Pt100鉑熱電阻傳感器。P100鉑熱電阻，簡稱為：PT100鉑電阻，其阻值會隨著溫度的變化而改變。PT后的100即表示它在0℃時阻值為100歐姆，在100℃時它的阻值約為138.5歐姆。它的工作原理：當PT100在0攝氏度的時候他的阻值為100歐姆，它的的阻值會隨著溫度上升它的阻值成勻速增長[3]。熱電式傳感器是一種將溫度變化轉化為電量變化的裝置
5、。在各種熱電式傳感器中，以將溫度量轉換為電勢和電阻的方法最為普遍。其中最為常用于測量溫度的是熱電偶和熱電阻，熱電偶是將溫度轉化為電勢變化，而熱電阻是將溫度變化轉化為電阻的變化。這兩種熱電式傳感器目前在工業(yè)生產中被廣泛應用。該系統(tǒng)需要的傳感器是將溫度轉化為電流，且水溫最高是100℃，所以選擇Pt100鉑熱電阻傳感器。P100鉑熱電阻，簡稱為：PT100鉑電阻，其阻值會隨著溫度的變化而改變。PT后的100即表示它在0℃時阻值為100歐姆，在100℃時它的阻值約為138.5歐姆。它的工作原理：當PT100在0攝氏度的時候他的阻值為100歐姆，它的的阻值會隨著溫度上升它的阻值成勻速
6、增長[3]。對于要求保持恒溫控制而不要溫度記錄的電阻爐采用帶PID調節(jié)的數(shù)字式溫度顯示調節(jié)儀顯示和調節(jié)溫度，輸出0～10mA作為直流信號輸入控制可控硅電壓調整器或觸發(fā)板改變可控硅管導通角的大小來調節(jié)輸出功率，完全可以滿足要求，投入成本低，操作方便直觀并且容易維護。溫度測量與控制是熱電偶采集信號通過PID溫度調節(jié)器測量和輸出0～10mA或4～20mA控制觸發(fā)板控制可控硅導通角的大小，從而控制主回路加熱元件電流大小，使電阻爐保持在設定的溫度工作狀態(tài)。可控硅溫度控制器由主回路和控制回路組成。主回路是由可控硅，過電流保護快速熔斷器、過電壓保護RC和電阻爐的加熱元件等部分組成。系統(tǒng)選
7、用了PLCCPU226為控制器，PT100型熱電阻將檢測到的實際鍋爐水溫轉化為電流信號，經過EM231模擬量輸入模塊轉化成數(shù)字量信號并送到PLC中進行PID調節(jié)，PID控制器輸出轉化為0～10mA的電流信號輸入控制可控硅電壓調整器或觸發(fā)板改變可控硅管導通角的大小來調節(jié)輸出功率，從而調節(jié)電熱絲的加熱。PLC和組態(tài)王連接，實現(xiàn)了系統(tǒng)的實時監(jiān)控。132.2硬件原理圖圖2-1硬件原理圖2.3硬件接線圖圖2-2硬件接線圖133系統(tǒng)軟件設計3.1控制系統(tǒng)數(shù)學模型的建立在本控制系統(tǒng)中，TT1(出口溫度傳感器)將檢測到的出口水溫度
