plc电锅炉温度控制系统设计
目 录
引言 1
一、PLC和组态软件基础 2
（一）可编程控制器基础 2
（二）组态软件的基础 3
二、硬件设计 4
（一）电锅炉的选型 4
（二）PLC的选型 5
（三）检测硬件的选型 5
（四）系统整体设计方案和电气连接图 6
三、软件设计 6
（一）如何设计PLC程序 6
（二）编程软件概述及计算机与PLC的连接 7
（三）程序工作原理及设计 8
四、设计组态画面 13
（一）组态变量的建立及设备连接 13
（二）创建组态画面 13
五、系统测试 13
（一）启动组态王 14
（二）实时曲线观察 14
（三）查看数据报表 15
（四）系统稳定性测试 16
总结 17
致谢 18
参考文献 19
引言
如今，电锅炉无论是在工业还是民用都应用的非常多，然而评定电锅炉产品的质量主要是看产品质量的优劣。如今电锅炉控制都是运用的计算机控制的，这样不仅解放了我们人类，而且计算机的精度控制也比较高，所以自动化的程度也大大提高了。
电锅炉实现电能到热能的转化，优点有体积小、环保、效率高、供热稳定、安全、自动化程度高、节能环保是理想的供暖设备。现在人们越来越注重环保，电锅炉现在也变得很畅销，工业与民用中也慢慢的普及开来。电锅炉主要是保持恒温的水，满足人们的生活用水和供暖。
本设计被控对象是锅炉，主被控制参数是锅炉出水口温度，副被控制参数是炉膛内水温，控制参数是加热炉电阻丝电势，控 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
制器运用的是PLC，构成锅炉温度串级控制系统；选用PID算法，用梯形图编程语言编写PLC程序，锅炉温度的自动控制得以实现。
本设计运用到了德国西门子公司S7-200系列PLC控制器，温度传感器将检测到的实际炉温转化为电压信号，模拟输入模块后，转换成数字信号，以控制调整。对于监控画面，利用亚控组态王。
一、PLC和组态软件基础
可编程序控制器，随着科学技术的发展，为了适应多个品种，小量生
产的需求而产生发展起来的一种新型的工业控制装置。
（一）可编程控制器基础
可编程控制器主流有西门子系列、三菱系类、欧姆龙系类。这些运用到的地方非常多，工业和民用中都有涉及。
可编程控制器的组成:
PLC囊括中央器CPU、存储器、输入和输出接口、输入和输出数据寄存器。
1.中央处理单元CPU
系统最最重要组成部分，没有CPU系统就无法工作，CPU的成本也是非常高的，由集成芯片组成。CPU是由运算单元，控制单元和存储单元组成。运算单元就是运算器，控制单元就是指挥中心，存储单元就是寄存器。
2.存储器
划分为RAM与ROM，及随机存储器与只读存储器。PLC的存储器有系统和用户两种程序存储器。
3.输入接口电路
主要用于接受、转换输出信号和隔离滤波。
4.输出接口电路
为了满足工业现场各种设备的需要。
5.输入和输出数据寄存器
存储输入设备和输出信号的状态信息。
可编程控制器的工作原理:
就是扫描技术的应用，当PLC工作时，它的工作流程主要是采样输入、执行用户程序和输出刷新这三个流程。完成一个扫描周期，周而复始。
PLC工作的全过程如图1-1所示：
图1-1 PLC工作的全过程
（二）组态软件的基础
组态软件应用的也比较的广泛，工业中用到最多的就是亚控组态王，本设计也是应用的亚控组态王。
1.先画出工业设备图形的形状，当然不一定要完全相同，图形有很多种可供选择，可以用这些图形大致画出工业设备的形状，如果你喜欢的话也可以填充一些颜色，我建议最好填充，因为这样可以看出变化。
2.其次就是要设定一些数据，这些要根据具体工业设计要求而定。
3.然后就是要让我们看出它的动画效果，从动画效果来看，可以确定工业现场的运用效果。
4.最后就是要运行动画了还要挖掘设计中的不足加以改进，优化系统，达到系统利用率的最大化。
二、硬件设计
（一）电锅炉的选型
电锅炉顾名思义就是将电能转化为热能的电热装置，经过电锅炉对外供应一定的一定热能的蒸汽、恒温水的锅炉设备。本体主要由电锅炉钢制壳体、电脑控制系统、低压电气系统、电加热管、进出水管及检测仪表等组成。
电锅炉的加热方法主要有电磁感应和热电阻加热两种，电锅炉在结构上易于叠加组合，控制灵活，维修保养方便。
电锅炉的分类有电开水炉、电热水锅炉、电蒸汽锅炉三种，其分类不同用途也有所不同。
本设计采用电热水锅炉为对象，要求：
采暖热水额定出口/进口温度：85℃/65℃
承压电热水出回水温度为：95℃/70℃）
工作压力：常压（承压电热水锅炉压力0.7MPa/3.0MPa)
供热量自动调节范围（无级自动调温）：10-100%
使用电源：220V50HZ，380∨50Hz
锅炉水质应附合GB1576-2001《工业锅炉水质》要求。
（二）PLC的选型
本系统选用德国西门子S7-200 PLC。此PLC在我国的工业和民用中也用的非常的多。
S7-200 属于超小型化的PLC，各行各业，各类场所的自动检测、控制及监控都有运用。在工业民用中比较常见，此类型的PLC相对其他类型的价格比较高，但是编程方面比较可靠，且编程也比较灵活。非常适合本系统的设计要求。
图3-2 PLC通信窗口
（三）程序工作原理及设计
当PLC运作时，首先重启，一切归零，然后之前设定的温度值和PID参数放入寄存器，开始记录温度变化，温度每17秒记录一次，TT1传感器将收集到的热信号转化为电流信号，之后进入PLC ，就是主回路反馈信息，在经过PID处理之后作为输出，就是副回路。TT2温度传感器工作过程和上述一样，处理之后同样的进入到PLC，就是副回路反馈信号，通过PID进行处理之后，然后输出，输出的值可以控制调节器，所以电热丝上的电压会产生变化，这样温度就能控制。
图5-2 温度实时曲线
（三）查看数据报表
还要查看数据报表，关注一些数据的变化情况，看看系统是不是设计的很成功，有没有达到预计的效果，报表如图5-3
引言 1
一、PLC和组态软件基础 2
（一）可编程控制器基础 2
（二）组态软件的基础 3
二、硬件设计 4
（一）电锅炉的选型 4
（二）PLC的选型 5
（三）检测硬件的选型 5
（四）系统整体设计方案和电气连接图 6
三、软件设计 6
（一）如何设计PLC程序 6
（二）编程软件概述及计算机与PLC的连接 7
（三）程序工作原理及设计 8
四、设计组态画面 13
（一）组态变量的建立及设备连接 13
（二）创建组态画面 13
五、系统测试 13
（一）启动组态王 14
（二）实时曲线观察 14
（三）查看数据报表 15
（四）系统稳定性测试 16
总结 17
致谢 18
参考文献 19
引言
如今，电锅炉无论是在工业还是民用都应用的非常多，然而评定电锅炉产品的质量主要是看产品质量的优劣。如今电锅炉控制都是运用的计算机控制的，这样不仅解放了我们人类，而且计算机的精度控制也比较高，所以自动化的程度也大大提高了。
电锅炉实现电能到热能的转化，优点有体积小、环保、效率高、供热稳定、安全、自动化程度高、节能环保是理想的供暖设备。现在人们越来越注重环保，电锅炉现在也变得很畅销，工业与民用中也慢慢的普及开来。电锅炉主要是保持恒温的水，满足人们的生活用水和供暖。
本设计被控对象是锅炉，主被控制参数是锅炉出水口温度，副被控制参数是炉膛内水温，控制参数是加热炉电阻丝电势，控 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
制器运用的是PLC，构成锅炉温度串级控制系统；选用PID算法，用梯形图编程语言编写PLC程序，锅炉温度的自动控制得以实现。
本设计运用到了德国西门子公司S7-200系列PLC控制器，温度传感器将检测到的实际炉温转化为电压信号，模拟输入模块后，转换成数字信号，以控制调整。对于监控画面，利用亚控组态王。
一、PLC和组态软件基础
可编程序控制器，随着科学技术的发展，为了适应多个品种，小量生
产的需求而产生发展起来的一种新型的工业控制装置。
（一）可编程控制器基础
可编程控制器主流有西门子系列、三菱系类、欧姆龙系类。这些运用到的地方非常多，工业和民用中都有涉及。
可编程控制器的组成:
PLC囊括中央器CPU、存储器、输入和输出接口、输入和输出数据寄存器。
1.中央处理单元CPU
系统最最重要组成部分，没有CPU系统就无法工作，CPU的成本也是非常高的，由集成芯片组成。CPU是由运算单元，控制单元和存储单元组成。运算单元就是运算器，控制单元就是指挥中心，存储单元就是寄存器。
2.存储器
划分为RAM与ROM，及随机存储器与只读存储器。PLC的存储器有系统和用户两种程序存储器。
3.输入接口电路
主要用于接受、转换输出信号和隔离滤波。
4.输出接口电路
为了满足工业现场各种设备的需要。
5.输入和输出数据寄存器
存储输入设备和输出信号的状态信息。
可编程控制器的工作原理:
就是扫描技术的应用，当PLC工作时，它的工作流程主要是采样输入、执行用户程序和输出刷新这三个流程。完成一个扫描周期，周而复始。
PLC工作的全过程如图1-1所示：
图1-1 PLC工作的全过程
（二）组态软件的基础
组态软件应用的也比较的广泛，工业中用到最多的就是亚控组态王，本设计也是应用的亚控组态王。
1.先画出工业设备图形的形状，当然不一定要完全相同，图形有很多种可供选择，可以用这些图形大致画出工业设备的形状，如果你喜欢的话也可以填充一些颜色，我建议最好填充，因为这样可以看出变化。
2.其次就是要设定一些数据，这些要根据具体工业设计要求而定。
3.然后就是要让我们看出它的动画效果，从动画效果来看，可以确定工业现场的运用效果。
4.最后就是要运行动画了还要挖掘设计中的不足加以改进，优化系统，达到系统利用率的最大化。
二、硬件设计
（一）电锅炉的选型
电锅炉顾名思义就是将电能转化为热能的电热装置，经过电锅炉对外供应一定的一定热能的蒸汽、恒温水的锅炉设备。本体主要由电锅炉钢制壳体、电脑控制系统、低压电气系统、电加热管、进出水管及检测仪表等组成。
电锅炉的加热方法主要有电磁感应和热电阻加热两种，电锅炉在结构上易于叠加组合，控制灵活，维修保养方便。
电锅炉的分类有电开水炉、电热水锅炉、电蒸汽锅炉三种，其分类不同用途也有所不同。
本设计采用电热水锅炉为对象，要求：
采暖热水额定出口/进口温度：85℃/65℃
承压电热水出回水温度为：95℃/70℃）
工作压力：常压（承压电热水锅炉压力0.7MPa/3.0MPa)
供热量自动调节范围（无级自动调温）：10-100%
使用电源：220V50HZ，380∨50Hz
锅炉水质应附合GB1576-2001《工业锅炉水质》要求。
（二）PLC的选型
本系统选用德国西门子S7-200 PLC。此PLC在我国的工业和民用中也用的非常的多。
S7-200 属于超小型化的PLC，各行各业，各类场所的自动检测、控制及监控都有运用。在工业民用中比较常见，此类型的PLC相对其他类型的价格比较高，但是编程方面比较可靠，且编程也比较灵活。非常适合本系统的设计要求。
图3-2 PLC通信窗口
（三）程序工作原理及设计
当PLC运作时，首先重启，一切归零，然后之前设定的温度值和PID参数放入寄存器，开始记录温度变化，温度每17秒记录一次，TT1传感器将收集到的热信号转化为电流信号，之后进入PLC ，就是主回路反馈信息，在经过PID处理之后作为输出，就是副回路。TT2温度传感器工作过程和上述一样，处理之后同样的进入到PLC，就是副回路反馈信号，通过PID进行处理之后，然后输出，输出的值可以控制调节器，所以电热丝上的电压会产生变化，这样温度就能控制。
图5-2 温度实时曲线
（三）查看数据报表
还要查看数据报表，关注一些数据的变化情况，看看系统是不是设计的很成功，有没有达到预计的效果，报表如图5-3
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