加热炉温度监控系统设计(附件)【字数:10134】
摘 要摘 要随着科学社会的迅速发展,加热炉温度监控系统在冶金工业、化工产业、电力工程、造纸产业、以及机械和食品制造等邻域中都发挥着巨大的作用。各个领域对温度控监控的准确率、精度、稳定性的一些要求也越来越高。为了确保生产生活的安全性、高效率以及自动化,人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行详细的检测和控制等。由此一个低成本且拥有较高的高精度、高稳定性的加热炉温度监控系统在工业生产中发挥着巨大的作用。加热炉温度监控系统是一个十分具大的惯性系统,它通常采用PID调节器进行调节控制。随着PLC功能的扩展延伸,许多PLC控制器中都相应扩充了PID控制功能,因此在逻辑控制或者PID控制的应用场所中采用PLC调节控制器是更为方便有效的。本设计首先利用PLC来控制加热炉温度,之后再利用组态软件WINCC进行界面观察,最终实现数据实时查看观察。关键词加热炉温度控制、PID、温度传感器、WINCC
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景以及存在的意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 主要研究内容 2
1.4 加热炉温控系统的基本设计原理 2
第二章 硬件设计 5
2.1加热炉温度控制系统的总体结构 5
2.2 PLC控制系统的硬件组成部分 6
2.3 温度传感器 7
2.3.1 热电阻温度传感器 7
2.3.2 热电偶温度传感器 8
2.4 模拟量输入模块 9
2.4.1 EM231模拟量输入模块 10
2.4.2 EM232模拟量输出模块 11
2.5 可控硅电压调整器 12
2.5.1 可控硅电压调整器的大体介绍 12
2.5.2 双向可控硅交流调压器的运行原理 12
2.5.3 可控硅电压调整器在加热炉温度监控系统中的应用 13
2.6 控制柜结构设计 14
第三章 系统设计 15
3.1 PID控制器的基本概念 15
3.2 PID控制算法数字化 16
3.3 SIMATIC WINCC组态软件的介绍 19 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景以及存在的意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 主要研究内容 2
1.4 加热炉温控系统的基本设计原理 2
第二章 硬件设计 5
2.1加热炉温度控制系统的总体结构 5
2.2 PLC控制系统的硬件组成部分 6
2.3 温度传感器 7
2.3.1 热电阻温度传感器 7
2.3.2 热电偶温度传感器 8
2.4 模拟量输入模块 9
2.4.1 EM231模拟量输入模块 10
2.4.2 EM232模拟量输出模块 11
2.5 可控硅电压调整器 12
2.5.1 可控硅电压调整器的大体介绍 12
2.5.2 双向可控硅交流调压器的运行原理 12
2.5.3 可控硅电压调整器在加热炉温度监控系统中的应用 13
2.6 控制柜结构设计 14
第三章 系统设计 15
3.1 PID控制器的基本概念 15
3.2 PID控制算法数字化 16
3.3 SIMATIC WINCC组态软件的介绍 19 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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第四章 软件设计 22
4.1 方案设计思路 22
4.2 温度控制系统的程序流程图 24
4.3 PLC炉温控制系统的调试 24
第五章 组态监控的画面设计 27
5.1 加热炉监控系统的设计及功能实现 27
5.2 参数设置界面 28
5.3 报警记录界面及历史趋势界面记录 29
5.4 加热炉工艺模型站的总体结构与功能 30
5.5 通讯模块 32
5.5.1 OPC技术的介绍 32
5.5.2 MATLAB与WINCC数据的通讯 34
结 论 37
致 谢 38
参 考 文 献 39
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景以及存在的意义
伴着科学社会的迅猛成长,加热炉温度监控系统在冶金工业、化工工业、电力工程、造纸行业、机械和食品制造等各个范畴中都发挥着强劲有力的作用。各个范畴对温度节制系统的准确率、安适性、精确性、不变性等的要求也越来越高。为了确保生产生活的安全性、高效率与自动化,人们需要对各类各式加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行一系列检测和控制等。因此设计一个低成本但同时拥有较高的高精度,高稳定性的温度系统监控在工业生产重要的中具有重大的意义[1]。
在近现代工业生产中,加热炉温度监控系统的研究与开发在各种范畴内发挥着巨大的作用。在一些工程项目中,温度高低不平,有的过分越界,工作人员无法进行实时查看,这个时候,远程监控界面的应用,使得人们坐在办公室就可对温度进行操控,便捷安全,可操作性强。同时伴随应用的是,电子技术科学方面的更深层次的发展应用, 带来的具有计算机控制能力的相对完善的PLC控制系统。在多数控制领域层次中,PLC与计算机相互结合来编辑改写程序,满足了不同具体得生产生活的要求。因此,设计一个通用安全并且可靠的温度监控系统方便快捷了生产生活,在各行各业中的呼吁与需求极为热烈。
1.2 国内外研究现状
温度传感器的成长大大便利了工业控制系统中温度控制监测。温度传感器也是最早被开拓出来,最为普遍应用的一类传感器。随着半导体技术的发展与普及,现代社会人们逐渐研究出了半导体热电偶传感器等一系列传感器。相对的,人们在发现了波与物质两者间的作用和影响的基础上,通过这些作用规律研究发明了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器等一些传感器。在当今科学研究范畴和生产实践等大部分领域中,温度的实时监控占据着极其关键的位置,特别是在冶金、建材、食品、化工等产业中,这一举措发挥着巨大的用途。近几年飞快成长的PID温控、模糊收集、神经收集及遗传算法在温度控制中得到了普及。实现温控系统的参数自调整,通过将线性控制与非线性控制相互结合起来,使温度能充分应付不同用户的不同需求。在显示生产生活应用中,应该凭借具体的场合、加热工具和所要求的节制曲线及其精度,做出相应的有差异控制系统的方式的选择。
1.3 主要研究内容
该项目过程研究的主要内容有:
(1)加热炉炉温的实时检测;
(2)利用PLC控制器进行恒温控制;
(3)操纵WINCC组态软件实现温度控系统的人机交互界面;
通过利用PLC来进行温度控制,此方案便利安全可靠灵活,不仅如此,所在温度的技术指标被大范围得提高了,因此被生产出来的产品的质量也相应提高。系统采用PLC控制器与WINCC组态软件相结合,两者连接通讯,实现软件设计和人机界面交互,从而实现加热炉炉温的控制与监察。
1.4 加热炉温控系统的基本设计原理
(1)加热炉的基本加热原理:燃烧之后相应带来的高温烟气经过管道流动进入烟箱,高温烟气冷凝传递热量给加热锅炉内的工质水,工质水吸收热量气化成为水蒸气,上升盘旋到加热盘管周围,低温加热盘管使之冷凝,冷凝后的水珠最终落到水浴中,再次加热蒸发,使之自然上升,并通过烟囱排出。
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