摘要：本设计中以锅炉为被控制的对象，以锅炉出口温度作为主被控参数，炉膛温度作为副被控参数，加热电阻丝电压作为控制参数，可编程控制器（PLC）作为控制器，组成锅炉温度串级控制系统。设计中系统采用双闭环PI控制，运用PLC梯形图编程语言进行编程，实现锅炉的温度自动控制。

选用西门子S7-200系列PLC控制器来实现温度控制系统，使用PT100型铂热电阻温度传感器检测锅炉内的实际水温，经变送器将检测到的水温信号传送给EM235模块，模块将实际水温信号转化成数字量信号传送给可编程控制器，在PLC中进行PID调节，PID控制器处理完数字量信号后就会输出0到10mA或4到20mA的电流信号到EM235模块，最后将可编程控制器和MCGS组态软件相结合，从而实现了对温度控制系统的实时监控。

本设计的串级控制系统是由两个调节器一起工作相互协调的，其中主调节器的输出作为副调节器的输入值，而且整个系统主要由主回路和副电路组成。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。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成。副调节器起到了“粗调”的作用，主调节器起到了“细调”的作用，两种作用下可以提高系统的控制精度和控制质量。

关键词 锅炉；可控硅；PID控制；串级控制

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 选题的研究背景及研究意义-1

1.2 温度控制系统的现状和发展趋势-1

1.3 本设计的主要研究内容-1

2 总体设计方案-3

2.1 控制要求分析-3

2.2 PLC模块-4

 2.2.1 PLC的组成及特点-4

 2.2.2 PLC的经济性-5

    2.2.3 PLC的工作原理-6

3 系统硬件设计-8

3.1 PLC控制系统设计的基本原则-8

3.2 PLC控制系统设计的一般要求-8

3.3 锅炉控制要求-9

3.4 系统的工作原理-9

3.5 PLC的选型和硬件配置-10

 3.5.1 PLC型号的选择-10

 3.5.2 模拟量I/O模块的选型-11

 3.5.3 温度传感器的选型-11

 3.5.4 温度变送器的选型-12

 3.5.5 可控硅加热介绍-12

3.6 主电路控制图-14

3.7 PLC控制器的设计-15

 3.7.1 控制系统数学模型的建立-15

 3.7.2 PID控制及参数整定-15

4 系统的软件设计-19

4.1 系统的控制要求-19

4.2 PLC的I/O分配表-19

4.3 PLC对外I/O接线图-19

5 程序设计-21

5.1 补水泵控制程序-21

5.2 循环泵控制程序-22

5.3 可控硅加热器控制程序-22

5.4 故障报警控制程序-23

5.5 温度PID控制程序-24

6 系统调试-34

7 组态软件设计-36

7.1 MCGS简介-36

7.2 PLC与组态软件的连接-36

7.3 组态设计-38

7.3.1 温度控制窗口设计-40

7.3.2 组态仿真及分析-40

结论-42

致谢-43

参考文献-44