基于PLC的火电厂锅炉温度串级控制系统设计与研究.docx

基于PLC的火电厂锅炉温度串级控制系统设计与研究

内容摘要

可编程控制器（PLC）极速的发展发生在20世纪80年代到90年代中期，可编程控制大幅度提高了在数字操作、模拟量处理、人机接口和网络方面的能力，可编程控制器逐步进入过程控制领域，取代了在过程领域占主导位置的集散控制系统并广泛应用。

本文介绍了一种以锅炉为控制对象，锅炉出水口水温为主要控制参数，炉膛中水温为次要控制参数，加热电阻丝电压为控制参数，PLC为控制器的锅炉温度串级控制系统；使用PID算法和PLC梯形图编程语言进行编辑，实现锅炉温度的自动控制。

关键词：PLC；温度控制；火电厂锅炉

目录

TOC\o1-3\h\z\u内容摘要 1

1绪论 3

1.1课题的背景及意义 3

1.2国内外发展现状 3

1.2.1国外发展现状 5

1.2.2我国发展现状 5

1.3本文的主要内容 7

2可编程控制器简介 8

2.1可编程控制器的定义和特点 8

2.2可编程控制器的结构 8

2.3可编程控制器的工作原理 9

3基于可编程控制器的温度控制系统设计与实现 11

3.1系统控制要求 11

3.2可编程控制器的选型 11

3.3I/O点及地址分配 12

3.4电气控制系统原理图 13

4系统控制程序的设计 14

4.1系统控制流程图 14

4.2控制程序的设计 14

5结论 22

参考文献 23

1绪论

1.1课题的背景及意义

现实生活中，很多场所都要对温度进行检测和控制，温度控制器的应用领域非常广泛。在工业生产中，温度通常是一个很重要的参数，许多化学反应过程都必须在特定的温度下才能进行，一旦温度不达标生产的成品率也会大打折扣，并且有些设备需要适合的温度才能稳定地运行，生产的产品需要适宜的温度才能保存和使用；例如：在工业生产中，火电厂锅炉也需要适合生产的温度。

火电厂锅炉在冶金工业中应用广泛，随着单片机控制的普及和应用，其生产过程中温度参数的自动控制系统也朝着高精度、高稳定性、高智能化的方向发展。电阻炉是典型的工业进程管制对象。它的温度控制具有单向加热、大惯性、大滞后、时变等特点，加热和绝缘依靠电阻丝加热，冷却依靠环境自然冷却。火电厂锅炉是利用电流通过电阻体产生的热量来加热或溶化物料的一类电炉，它的构造简单、使用简便、价钱低廉，普遍用于淬火、正火、回火、退火等惯例热处理生产，是机械制作企业很常规的热处理加热设施。火电厂锅炉分为两类，周期式作业炉和连续式作业炉。周期式作业炉分为：箱式炉、密封箱式炉、井式炉倾倒式滚筒炉。连续作业炉分为：窑车式炉，推杆式炉，振底炉，步进式炉，牵引式炉，连续式滚筒炉，传送带式炉等。其中传送带式可分为：有网带式炉、冲压链板式炉、铸链板式炉等。和其它的电炉比较，火电厂锅炉具备发热部件简单，对炉料品种的限制少，炉温控制精准等特点。电热炉产生热源可以是来自于金属加热元件也可以是来自非金属加热元件，其构造简单，可普遍用于退火、正常化、淬火、回火、渗碳及渗碳氮化等。电炉在冶金炉设施中的比例逐年增加，在工业中占的比重愈来愈大，比如：丹阳市嘉恒炉业有限公司就是国内大型工业炉生产基地，是全国热处理行业协会、中国机械工程学会会员单位，结合了产品开发、生产、销售和服务，其产品通常用于机械、金属、模具、铸造、汽车、军事等各个行业。目前最受工业炉生产厂家青睐的有大型台车炉，深井炉，箱式火电厂锅炉，退火炉，井式渗碳炉，罩式退火炉，环件炉等[SEQa1]。

火电厂锅炉是一种能量转换设备，经过电热元件将电能转换成热能，把金属放在炉内加热，火电厂锅炉的熔炉和火焰的热效率高，高达50%-80%，热工制度容易控制，工作条件良好，炉体使用寿命长，炉温均匀，可用于需要较严要求的工件加热。火电厂锅炉的功率是依据火电厂锅炉的热平衡原则确定的，经过热平衡计算，能够比较准确的计算出电炉的功率[SEQa2]。电炉所需的能量应包含炉子蓄热，加热系统需要的热量、工件保温需要的热量、大气热解所需的热量以及热量损失。炉子的储热取决于炉子的具体高度，结构和主要尺寸，炉子的壁厚以及材料的加热。火电厂锅炉是加热系统生产中最常用的加热设备，熔炉中的加热元件将电能转换为热能，并通过辐射和热传递来加热机械工件[SEQa3]。

温度控制一直是工业控制中的热门话题，针对不同控制材料有不同的控制方法。在可编程控制器（PLC）问世以前，农业、机床、建筑、电力、化工、交通运输等行业的控制方式是以继电器控制占主导地位的。可编程控制器极速的发展发生在20世纪80年代到90年代中期，