电热锅炉控制系统的plc控制程序设计
摘 要从上世纪80年代至90年代中期，PLC得到了快速的发展，在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。本文介绍了以锅炉为被控对象，以锅炉出口水温为主被控参数，以炉膛内水温为副被控参数，以加热炉电阻丝电压为控制参数，以PLC为控制器，构成锅炉温度串级控制系统；采用PID算法，运用PLC梯形图编程语言进行编程，实现锅炉温度的自动控制。电热锅炉的应用领域相当广泛，在相当多的领域里，电热锅炉的性能优劣决定了产品的质量好坏。目前电热锅炉的控制系统大都采用以微处理器为核心的计算机控制技术，既提高设备的自动化程度又提高设备的控制精度。 本文分别就电热锅炉的控制系统工作原理，温度变送器的选型、PLC配置、组态软件程序设计等几方面进行阐述。通过改造电热锅炉的控制系统具有响应快、稳定性好、可靠性高,控制精度好等特点，对工业控制有现实意义。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 电热锅炉供热系统的背景和研究意义 1
1.2 电热锅炉的主要分类 2
第二章 基于PLC的电热锅炉控制系统设计分析 4
2.1 设计理念 4
2.2 对系统的技术要求 5
2.3 电热锅炉供暖系统工作原理图 6
2.4 电气控制系统原理图 6
第三章 可编程序控制器 7
3.1 PLC的基本概念 7
3.2 PLC的产生和应用 7
3.3 PLC的组成和工作原理 7
3.4 PLC的分类和特点 10
第四章 硬件设计 10
4.1 S7—200 CPU226 10
4.2 EM235模拟量输入模块 11
4.3 Pt100电热传感器 12
4.4 传感器的A/D计算 13
第五章 系统整体设计 15
5.1 PLC控制器的设计 15
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
5.2控制系统数学模型的建立 15
5.3 PID控制及整数参定 16
第六章 PLC控制系统的软件设计 18
6.1 PLC程序设计的方法 18
结束语 22
致 谢 24
参考文献 25
附录梯形图 26
第一章 绪论
1.1 电热锅炉供热系统的背景和研究意义
电热锅炉的应用领域相当广泛，电热锅炉的性能优劣决定了产品的质量好坏。目前电热锅炉的控制系统大都采用以微处理器为核心的计算机控制技术，既提高设备的自动化程度又提高设备的控制精度。
电热锅炉是机电一体化的产品，可将电能直接转化成热能，具有效率高，体积小，无污染，运行安全可靠，供热稳定，自动化程度高的优点，是理想的节能环保的供暖设备。加上目前人们的环保意识的提高，电热锅炉越来越受人们的重视，在工业生产和民用生活用水中应用越来越普及。电热锅炉目前主要用于供暖和提供生活用水。主要是控制水的温度，保证恒温供水。
自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国内外温度控制系统的发展迅速，并在智能化，自适应、参数整定等方面取得成果，在这方面，以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行各业广泛应用。它们主要有以下特点：?
适应于大惯性、大滞后等复杂的温度控制体统的控制。
2）能适应于受控系统数学模型难以建立的温度控制系统的控制。
3）能适用于受控系统过程复杂、参数时变的温度控制系统的控制。?
4）这些温度控制系统普遍采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理论及计算机技术，运用先进的算法，适应范围广泛。
5）温度控制器普遍具有参数整定功能。借助于计算机软件技术，温度控制器具有对控制参数及特性进行自整定的功能。有的还具有自学习功能。
6）温度控制系统既有控制精度高、抗干扰能力强、鲁棒性好的特点。目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方向发展。?
随温度控制系统在国内各行各业的应用虽然应用很广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比仍然有着较大的差距。目前，我国在这方面总体水平处于20世纪80年代中后期的水平，成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它只能适用于一般的温度系统的控制，难以控制滞后、复杂、时变温度系统控制。能适应于较高的控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内还不十分成熟。?
随着科学技术的不断发展，人们对温度控制系统的要求越来越高，因此，高精度、智能化、人性化的温度控制系统是国内外必然发展的趋势。
1.2 电热锅炉的主要分类
热锅炉就是以电为能量来加热的锅炉，即使用清洁的电能转化为热能，从而把常温水加热为高温度热水或具有压力蒸汽的热能电气设备。电热锅炉分为两大类：LDR(WDR)电热蒸汽锅炉和CLDZ(CWDZ)电热热水锅炉及KSD电开水锅炉。其中电开水锅炉又分为KSD电开水锅炉和XKSD电蓄热开水锅炉。
电开水锅炉
配置微电脑控制器、陶瓷电热管，采用电磁阀作为补水装置配合水位电极、感温探头全自动工作，连续大量供应饮用开水，广泛适用于政府机关、企业、工厂、医院、学校、宾馆 、酒店等企事业单位使用。
电蓄热开水锅炉
配置微电脑控制器、陶瓷电热管，采用电磁阀作为补水装置配合水位电极、感温探头利用夜间（低谷电）时间全自动工作，可以在白天（用电高峰期）大量供应饮用开水，广泛适用于政府机关、企业、工厂、医院、学校、宾馆 、酒店等企事业单位使用。
电热蒸汽锅炉
将水加热产生蒸汽的电锅炉，又名电热蒸汽发生器。按结构分为立式和卧式两种锅炉。 按产生的蒸汽压力分为低压、中压、高压三种规格锅 炉。0.4MPa及以下工作压力的电热锅炉称为低压电 锅炉，主要用于生活供热。0.7~1 MPa的电热燕汽锅 炉称为中压电锅炉，可供生活、生产用汽。1.6 MPa以 上的电热蒸汽锅炉称为高压电锅炉，现多用于试验室。 由于承压指标不同，在使用选型方面要注惫区分。中国生产的定型电热蒸汽锅炉的最大出力为Zt/h，最高工 作压力为1.6 MPa. 电热热水锅炉将水加热提供热水的电锅炉。
电热热水锅炉
在结构上也分立式和卧式两种。随着锅炉 功率的增加，电热热水锅炉有双头和单头之分。加热电功率在360 kw及以下的卧式电热热水锅炉，大多做成单头，加热电功率大于360 kw的电热热水锅炉，一 般做成双头电锅炉。热水温度小于95℃的电热热水锅 炉，常用于供应开水或洗浴的场所。
电热锅炉是机电一体化的产品，可将电能直接转化成热能，具有效率高，体积小，无污染，运行安全可靠，供热稳定，自动化程度高的优点，是理想的节能环保的供暖设备。加上目前人们的环保意识的提高，电热锅炉越来越受人们的重视，在工业生产和民用生活用水中应用越来越普及。电热锅炉目前主要用于供暖和提供生活用水。主要是控制水的温度，保证恒温供水。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 电热锅炉供热系统的背景和研究意义 1
1.2 电热锅炉的主要分类 2
第二章 基于PLC的电热锅炉控制系统设计分析 4
2.1 设计理念 4
2.2 对系统的技术要求 5
2.3 电热锅炉供暖系统工作原理图 6
2.4 电气控制系统原理图 6
第三章 可编程序控制器 7
3.1 PLC的基本概念 7
3.2 PLC的产生和应用 7
3.3 PLC的组成和工作原理 7
3.4 PLC的分类和特点 10
第四章 硬件设计 10
4.1 S7—200 CPU226 10
4.2 EM235模拟量输入模块 11
4.3 Pt100电热传感器 12
4.4 传感器的A/D计算 13
第五章 系统整体设计 15
5.1 PLC控制器的设计 15
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
5.2控制系统数学模型的建立 15
5.3 PID控制及整数参定 16
第六章 PLC控制系统的软件设计 18
6.1 PLC程序设计的方法 18
结束语 22
致 谢 24
参考文献 25
附录梯形图 26
第一章 绪论
1.1 电热锅炉供热系统的背景和研究意义
电热锅炉的应用领域相当广泛，电热锅炉的性能优劣决定了产品的质量好坏。目前电热锅炉的控制系统大都采用以微处理器为核心的计算机控制技术，既提高设备的自动化程度又提高设备的控制精度。
电热锅炉是机电一体化的产品，可将电能直接转化成热能，具有效率高，体积小，无污染，运行安全可靠，供热稳定，自动化程度高的优点，是理想的节能环保的供暖设备。加上目前人们的环保意识的提高，电热锅炉越来越受人们的重视，在工业生产和民用生活用水中应用越来越普及。电热锅炉目前主要用于供暖和提供生活用水。主要是控制水的温度，保证恒温供水。
自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国内外温度控制系统的发展迅速，并在智能化，自适应、参数整定等方面取得成果，在这方面，以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行各业广泛应用。它们主要有以下特点：?
适应于大惯性、大滞后等复杂的温度控制体统的控制。
2）能适应于受控系统数学模型难以建立的温度控制系统的控制。
3）能适用于受控系统过程复杂、参数时变的温度控制系统的控制。?
4）这些温度控制系统普遍采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理论及计算机技术，运用先进的算法，适应范围广泛。
5）温度控制器普遍具有参数整定功能。借助于计算机软件技术，温度控制器具有对控制参数及特性进行自整定的功能。有的还具有自学习功能。
6）温度控制系统既有控制精度高、抗干扰能力强、鲁棒性好的特点。目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方向发展。?
随温度控制系统在国内各行各业的应用虽然应用很广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比仍然有着较大的差距。目前，我国在这方面总体水平处于20世纪80年代中后期的水平，成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它只能适用于一般的温度系统的控制，难以控制滞后、复杂、时变温度系统控制。能适应于较高的控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内还不十分成熟。?
随着科学技术的不断发展，人们对温度控制系统的要求越来越高，因此，高精度、智能化、人性化的温度控制系统是国内外必然发展的趋势。
1.2 电热锅炉的主要分类
热锅炉就是以电为能量来加热的锅炉，即使用清洁的电能转化为热能，从而把常温水加热为高温度热水或具有压力蒸汽的热能电气设备。电热锅炉分为两大类：LDR(WDR)电热蒸汽锅炉和CLDZ(CWDZ)电热热水锅炉及KSD电开水锅炉。其中电开水锅炉又分为KSD电开水锅炉和XKSD电蓄热开水锅炉。
电开水锅炉
配置微电脑控制器、陶瓷电热管，采用电磁阀作为补水装置配合水位电极、感温探头全自动工作，连续大量供应饮用开水，广泛适用于政府机关、企业、工厂、医院、学校、宾馆 、酒店等企事业单位使用。
电蓄热开水锅炉
配置微电脑控制器、陶瓷电热管，采用电磁阀作为补水装置配合水位电极、感温探头利用夜间（低谷电）时间全自动工作，可以在白天（用电高峰期）大量供应饮用开水，广泛适用于政府机关、企业、工厂、医院、学校、宾馆 、酒店等企事业单位使用。
电热蒸汽锅炉
将水加热产生蒸汽的电锅炉，又名电热蒸汽发生器。按结构分为立式和卧式两种锅炉。 按产生的蒸汽压力分为低压、中压、高压三种规格锅 炉。0.4MPa及以下工作压力的电热锅炉称为低压电 锅炉，主要用于生活供热。0.7~1 MPa的电热燕汽锅 炉称为中压电锅炉，可供生活、生产用汽。1.6 MPa以 上的电热蒸汽锅炉称为高压电锅炉，现多用于试验室。 由于承压指标不同，在使用选型方面要注惫区分。中国生产的定型电热蒸汽锅炉的最大出力为Zt/h，最高工 作压力为1.6 MPa. 电热热水锅炉将水加热提供热水的电锅炉。
电热热水锅炉
在结构上也分立式和卧式两种。随着锅炉 功率的增加，电热热水锅炉有双头和单头之分。加热电功率在360 kw及以下的卧式电热热水锅炉，大多做成单头，加热电功率大于360 kw的电热热水锅炉，一 般做成双头电锅炉。热水温度小于95℃的电热热水锅 炉，常用于供应开水或洗浴的场所。
电热锅炉是机电一体化的产品，可将电能直接转化成热能，具有效率高，体积小，无污染，运行安全可靠，供热稳定，自动化程度高的优点，是理想的节能环保的供暖设备。加上目前人们的环保意识的提高，电热锅炉越来越受人们的重视，在工业生产和民用生活用水中应用越来越普及。电热锅炉目前主要用于供暖和提供生活用水。主要是控制水的温度，保证恒温供水。
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