件设计根据锅炉的工艺流程与控制要求温度串级控制系统主副回路的设计系统硬件组态及实现硬件组态与的连接系统硬件的实现第二章串级控制系统软件设计组态软件设计工程的框架数据对象图形制作，曲线显示的设置中控制器的实现控制器的组成原理控制功能块的算法原理控制功能块及主要功能参数输入输出变量的量程转换控制算法的选择第三章程序的编制串级控制程序编写上位机与数据转化控制程序编写第四章系统的调试及结论设计总结参考文献致谢引言随着科学技术的发展，锅炉的应用也越来越广泛，锅炉生产从它的雏型蒸汽机到现在格式各样的锅炉，它的发展见证了工业的发展状况。它包括锅和炉两大部分，锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为生产提供所需要的热能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。锅炉承受高温高压，其安全问题十分重要。即使小型锅炉，旦发生爆炸，后果也十分严重。因此，对锅炉的材料选用设计计算制造和检验等都有制订有严格的法规。而温度也是其中个重要的影响因素，也是锅炉起到其作用的必要因素。该设计的锅炉为热水锅炉，采用加热装置为三相电加热管，能源为电能。实现温度控制的目的方式有很多种，以往我们常常采用单片机和传统的智能仪表搭建控制系统，所采用的控制方式虽然能够达到定的控制要求，但其精度不高，不能满足精度要求高的场合，而我们采用单片机控制因其单片机自身的构造和抗干扰能力差等因素也有其自身致命的弱点系统的稳定性不高，单片机系统在其运行中旦出故障，对控制对象就失去了控制能力，如果长时间丢失对控制对象的控制很可能会出现严重的安全事故。是种专门从事逻辑控制的微型计算机系统。由于具有性能稳定抗干扰能力强设计配置灵活等特点。因此在工业控制方面得到了广泛的应用。自年代后期引入自动化行业中，由组成的锅炉控制系统被许多锅炉制造厂普遍采用。并形成了系列的定型产品。在传统继电器系统的改造工程中，系统直是主流控制系统。采用其搭建的控制系统，其稳定性得到了大大的提高，解决了控制环境恶劣控制精度高等问题。所以该设计采用西门子搭建锅炉水温控制监控系统。当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分测量比较和执行。测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例积分微分控制，简称控制，又称调节。它以其结构简单稳定性好工作可靠调整方便而成为工业控制的主要技术之。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用控制技术最为方便。控制，实际中也有和控制。控制器就是根据系统的误差，利用比例积分微分计算出控制量进行控制的。因此，针对锅炉的水温为非线性控制量，所以采用控制方法进行控制，从而达到我们的水温控制要求。在采用控制方法进行对水温控制同时，我们通常采用的是单回路的控制方式，虽然解决了工艺生产过程自动化中大量的参数定值问题，但是，随着现代工业生产的迅速发展，工艺操作条件的要求更加严格，对安全运行和经济性及对控制质量的要求也更高。单回路控制系统往往不能满足生产工艺的要求，在这样的情况下，采用串级控制系统是必要的。本设计采用的是串级控制系统。为的就是使我们的控制精度和控制品质得到提高，所以我们采用的控制方式锅炉的内胆水温和夹套水温组成的串级调节监控系统。第章锅炉夹套和锅炉内胆串级控制系统设计串级控制系统硬件设计根据锅炉的工艺流程与控制要求可以对整个锅炉系统进行控制。能够自动控制锅炉温度，并达到所需精度。有很好的人机界面，能方便地在线修改参数。根据要求做出串级控制系统，以西门子微型可编程控制器为核心设计的温度串级控制系统，其系统原理框图，如图所示。图串级控制系统原理图温度串级控制系统主副回路的设计系统有个调节器和个闭合回路和个执行对象，个调节器分别设置在主副回路中，设在主回路的调节器为主调节器，设在副回路的调节器称为副调节器。两个调节器串联连接，主调节器的输出作为副回路的给定量，主副调节器的输出分别去控制两个执行原件。主对象的输出为系统的被控制量锅炉夹套温度，副对象的输出是个辅助控制变量。主调节器按主参数夹套温度的测量值与给定值的偏差进行工作的调节器，器输出作为副调节器的给定值。选用或控制规律，由西门子可编程控制器实现。副调节器按福参数内胆温度的测量值与主调节器输出的偏差进行工作的调节器，其输出直接控制执行机构。副调节器选控制规律，也有西门子可编程控制器实现。串级控制系统主回路是个定值控制系统。对于主参数的选择和主回路的设计，基本上可以按照单回路系统的设计原则进行。凡直接或间接与生产过程运行性能密切相关并可直接测量的工艺参数均可选择做主参数。若条件许可，可以选用质量指标作为主参数，因为它最直接也最有效。否则应选用个与生产质量有单值函数关系的参数作为主参数。另外，对于选用主参数必须具有足够的灵敏度，并符合工艺过程的合理性。该系统中选择锅炉夹套温度为主参数。副参数的选择应使副回路的时间常数小，控制通道短，这样可使等效过程的时间常数大大减小，从而加快需要的工作频率，提高响应速度，缩短过渡过程时间，改善系统的控制品质。为了能够充分发挥副回路的超前快速作用，在扰动影响主参数之前就加以克服，必须设法选择个可测的反映灵敏的参数作为副参数。该串级控制系统用控制锅炉夹套的温度，仪锅炉内胆温度为副对象，锅炉内胆直接接触三相电加热管，时间常数小，符合副回路选择超前快速反应灵敏等要求。系统硬件组态及实现硬件组态在使用时，必须要对所需要的模块进行硬件组态，由于在学校实验室中对的模块也就是常用模块，在做该设计时，按照现有模块进行组态。在进行通讯时选用接口为。硬件组态和选型和扩展机架模块和所在机架的模块模块模块模块的选型如下表表硬件模块的选型插槽模块订货号地址地址计数由于是串级控制，要采集夹套跟内胆的温度，要从两个输出测量温度，在送往时要将两路的模拟量转换为数字量输入，模块具有个通道可以将模拟量转换为数字量送给。在本设计中选用了通道作为模拟量输入，通道作为夹套温度的输入通道，通道作为内胆温度的输入，设置如图所示。将两路信号采用电流变送器送给模块的两个通道，其余通道取消激活。模拟量输入模块的输入信号类型用量程卡来设置。量程卡安装在模拟量输入模块的侧面，每两个通道为组，共用个量程卡，量程卡插入模块后，如果量程卡上的标记与输入模块上的标记相对，则量程卡被设置在该位置。模拟量输入模块，量程卡的对应于电压输入位置对应于线制变送器电流输入位置对应于线制变送器电流输入，测量范围只有。温度测量和电阻测量对应于位置，由于本设计用了线制变送器电流变送器，则通道的量程卡要设置到位置。图模块的设置要对锅炉内胆的温度进行控制，就是通过改变加热器两端的温度来进行控制内胆温度，三相电给加热器供电，那么通过改变三相电的相位来改变电压大小，从而改变加热丝的温度，改变内胆的温度。通过送给晶闸管的电流信号的变化来改变相位大小，改变加热的温度，模块将负责把通过计算的数字量变换为的电流信号来驱动晶闸管，从而改变输出的温度。对模块设置为第通道的电流信号输出。与的连接在中的设备窗口下添加设备为父设备，在该父设备下添加西门子子设备，在设置设备内部属性中添加输入输出点，在通道连接处将相应的通道与中的定义数据连接。系统硬件的实现锅炉水温的串级控制系统的工艺过程为首先传感器将加热炉的内胆和夹套的温度送给电流变送器转化为的电流信号，通过如图模块转化为可识别的数字量，然后将主回路给定温度值与夹套的反馈温度值之间的偏差值进行处理，处理后将处理过的值送给副回路成为副回路给定值与反馈内胆温度值之间的偏差值，送给模块如图将数字信号转换成执行器可识别的模拟信号，控制晶闸管，这样通过输出我们控制了加热炉电阻丝两端的电压，加热炉温度控制得到实现。其中主回路为加热炉温度控制系统的核心部分，起重要作用。设计中采用输入模块输出模块和计算技术，锅炉加热过程控制装置通过测量内胆，夹套温度等运行参数，通过控制器及调节器，改变加热炉电阻丝两端的电压，使夹套的温度控制在预定范围内，保证保持水温的恒定。锅炉串级控制装置，能对锅炉进行过程的自动检测自动控制等多项功能，保证锅炉的安全稳定经济运行，减轻操作人员的劳动强度。采用铂电阻电流变送器进行温度采集变送，以型铂电阻测量电路完成温度的测量，以及其配套的转换模块为核心完成数据的转换。设计程序，通过读写内存单元的状态，实现温度的串级控制。硬件外围连接如图图模块电流输入接线图图模块电流输出接线图图硬件外围接线图第二章串级控制系统软件设计温度串级控制系统软件设计分为两个部分，组态软件设计和控制器软件设计。组态软件设计在开始组态工程时，必须首先对整个该做的工程要有个系统的了解，对工程的每个部件要加以分析，以便能够把整个系统的结构很好的掌握，系统的结构系统的流程系统需要实现的功能以及要有哪些必备的条件，这些功能才能很好的实现。工程的框架三个用户窗口温度串级控制实时曲线历史曲线。三个主菜单系统管理数据显示历史数据。数据对象锅炉夹套温度锅炉夹套温度锅炉内胆温度锅炉内胆温度输出值比例系数积分时间微分时间比例系数积分时间微分时间。图形制作，制作图如图所示图组态流程图温度串级控制窗口包括水泵电动调节阀压力表阀流量计锅炉水罐等由对象原件库引入并设置。管道。通过流动块构建实现。温度的显示。通过监控画面数据显示图来显示。曲线显示的设置实