感应式冶金炉水循环流量控制系统设计
本课题在介绍了感应式冶金炉水循环流量控制系统的基础上通过将组态王作为上位机，以PLC200为控制器，变频器MM420为执行器，控制循环水泵中水的流量来实现感应式冶金炉流量控制系统。在控制系统中以冶金炉为被控对象，以冶金炉冷却水流量作为被控参数，构成冶金炉冷却水流量单回路闭环控制系统；通过采集流量来设定流量大小，采用PID算法，运用PLC梯形图编程语言进行编程，实现冶金炉冷却水流量的自动控制。
论文的正文对控制系统的硬件、软件、组态界面的设计以及最终的运行结果做了介绍。硬件设计部分讲述了主要元件的选型和电气原理图的设计。软件设计部分设计了相应的梯形图程序。人机界面通过组态王软件对系统实施监控和参数的设置。最后，论文给出了运行结 M000213
关键词：流量控制系统 PLC PID 组态王
This subject uses Kingview as the upper monitor ,PLC200 as the controller ,frequency converter MM420 as performer to control this system ,Based on the introduction of the inductive metallurgical boiler water cycling flow control system.In this control system,the boiler is the control device,entrance flow of cooling water and outlet water flow as the control parameter ,and these are the component parts of the single closed loop control system about the boiler.Through the the size of the flow collecting flow, using PID algorithm, using PLC programming language , to achieve automatic control of boiler waste heat recovery.
The main body of this topic introduces the system’s hardware, software and configuration design and the running results. The hardware design describes the main components of the selection and the design of the schematic . The software design part describes the corresponding ladder diagram program. Man-machine interface monitors and sets up related parameters about the the system by Kingview . Finally, the thesis presented the running results
Key words:cycling flow control system ; PLC; PID; frequency converter
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1. 绪论 1
1.1 冶金炉水循环流量控制的背景及目的 1
1.2 论文研究的内容和完成的任务 1
1.3 系统总体设计方案 2
2. 流量控制系统的硬件设计 4
2.1 流量控制系统的硬件设计思路 4
2.2 系统主要元件的选型和介绍 4
2.2.1 西门子 S7-200PLC 4
2.2.2 MICROMASTER 420变频器 4
2.2.3 涡轮流量变送器LWGB 5
2.2.4 温度传感器PT100 5
2.3硬件电路设计 5
2.3.1 PLC与温度传感器的、MM420的连接 5
2.3.2 控制系统硬件电路 7
3. 水循环流量控制系统下位机软件的设计 9
3.1 编程软件STEP7--Micro/WIN 概述 9
3.2 PLC程序设计 9
3.2.1 PID控制及参数整定 9
3.2.2实数归一化处理 11
3.2.3 S7-200程序设计流程图 10
3.2.4PID参数分配表 12
3.3 S7-200主要梯形图程序设计 13
3.3.1 初始化子程序 13
3.3.2 流量模拟量转换成0~1之间的模拟量 13
4. 水循环流量控制系统上位机软件的设计 15
4.1 组态王软件kingview6.50概述 15
4.2 组态项目的建立 15
4.3 组态王的通讯连接和变量定义 17
4.3.1 通讯连接设置 17
4.3.2 变量的定义 17
4.4 组态界面的设计 19
4.4.1 主控制界面的设计 19
4.4.2 历史曲线界面设计 19
4.4.3 实时曲线界面设计 20
4.4.3 水流量控制报警设计 20
5. 系统运行结果及分析 22
5.1 组态画面 22
5.2 时实曲线结果图 22
5.3 历史曲线结果图 23
结 论 24
参考文献 25
附录 26
致谢 28
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1.1冶金炉水循环流量控制的背景及目的
感应式冶金炉将频率为50HZ的三相交流电转化为更高频率的交变电流，通入感应线圈内将电能转化为磁能再转化为电能从而产生热量冶炼金属，由于热量来自炉体内部具有融化效率高操作简单调质期短等优点。在金属熔炼和加热铸造的范畴运用很广。
图1.1 工作原理图
感应式冶金炉的冶金工作原理如图1.1所示，空心的电流线圈缠绕在锅炉外，将高频交流电通入线圈中，由于锅炉里的金属形成了一个闭合的电路，产生变化的磁场，金属上就会形成感应电流和感应电动势在交变磁场的影响下。引起的电流能够在锅炉内形成涡流，涡流能够在导体中产生热量融化金属。同时空心电流线圈也会产生热量影响设备寿命，就需要我们对线圈进行冷却故通入冷却水。
感应式冶金炉在冶金过程中，通入循环冷却水进行冷却。冷却水的流程为:循环水经过运行设备带走一部分热量，冷却水温度升高进入循环水池1在循环水池1的出水管道上不仅装有流量传感器还有温度传感器来监测冷却水的温度。当循环水温度<32℃时电磁阀1打开电磁阀2关闭循环水由循环泵1直接送入循环水池2冷却后经循环泵2送给运行设备。当循环水温度>32℃时电磁阀2打开电磁阀1关闭，循环水被循环泵1送至冷却塔冷却后再进入循环水池2再有循环泵2送给设备冷却。具体流程如图1.2所示，该冷却方式的优点为: ①由于有了循环水池2 和循环水泵2 ,循环泵2的转速可以根据水流量做出相应的调整起到了缓冲的作用,运行设备也不会额定功率也不会远远大于负载功率，灵活方便，运行经济。②冷却塔的位置的高度要求也比较低只要比循环水池1和循环水池2高即可。
1.2论文研究的内容和完成的任务
本课题采用可编程控制器控制循环水池出口流量，使循环泵的流量根据循环量做出相应的调整，上位机使用组态软件进行监控。论文阐述了硬件电路的选择和硬件电路的设计以及如何使用上位机进行画面的组态和如何使用上位机控制下位机。论文还要完成实现功能的PLC程序设计，以后最后的调试结果，PID曲线等等。总而言之，主要内容是整个系统的设计，使读者了解本系统。论文的主要要求：⑴设计感应式冶金炉水循环流量控制系统的总体结构方案；⑵设计感应式冶金炉水循环流量控制系统的硬件部分并且要绘制出电气原理图；⑶完成感应式冶金炉水循环流量控制系统的软件设计和组态调试。
1.3 系统总体设计方案
本课题采用流量变送器将采集到的循环水流量通过模拟量输入模块输送到控制器进行控制，控制器将控制信号传送到执行器，然后执行相应的执行命令，如图1.3所示：查看完整请+Q:351916072获取
论文的正文对控制系统的硬件、软件、组态界面的设计以及最终的运行结果做了介绍。硬件设计部分讲述了主要元件的选型和电气原理图的设计。软件设计部分设计了相应的梯形图程序。人机界面通过组态王软件对系统实施监控和参数的设置。最后，论文给出了运行结 M000213
关键词：流量控制系统 PLC PID 组态王
This subject uses Kingview as the upper monitor ,PLC200 as the controller ,frequency converter MM420 as performer to control this system ,Based on the introduction of the inductive metallurgical boiler water cycling flow control system.In this control system,the boiler is the control device,entrance flow of cooling water and outlet water flow as the control parameter ,and these are the component parts of the single closed loop control system about the boiler.Through the the size of the flow collecting flow, using PID algorithm, using PLC programming language , to achieve automatic control of boiler waste heat recovery.
The main body of this topic introduces the system’s hardware, software and configuration design and the running results. The hardware design describes the main components of the selection and the design of the schematic . The software design part describes the corresponding ladder diagram program. Man-machine interface monitors and sets up related parameters about the the system by Kingview . Finally, the thesis presented the running results
Key words:cycling flow control system ; PLC; PID; frequency converter
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1. 绪论 1
1.1 冶金炉水循环流量控制的背景及目的 1
1.2 论文研究的内容和完成的任务 1
1.3 系统总体设计方案 2
2. 流量控制系统的硬件设计 4
2.1 流量控制系统的硬件设计思路 4
2.2 系统主要元件的选型和介绍 4
2.2.1 西门子 S7-200PLC 4
2.2.2 MICROMASTER 420变频器 4
2.2.3 涡轮流量变送器LWGB 5
2.2.4 温度传感器PT100 5
2.3硬件电路设计 5
2.3.1 PLC与温度传感器的、MM420的连接 5
2.3.2 控制系统硬件电路 7
3. 水循环流量控制系统下位机软件的设计 9
3.1 编程软件STEP7--Micro/WIN 概述 9
3.2 PLC程序设计 9
3.2.1 PID控制及参数整定 9
3.2.2实数归一化处理 11
3.2.3 S7-200程序设计流程图 10
3.2.4PID参数分配表 12
3.3 S7-200主要梯形图程序设计 13
3.3.1 初始化子程序 13
3.3.2 流量模拟量转换成0~1之间的模拟量 13
4. 水循环流量控制系统上位机软件的设计 15
4.1 组态王软件kingview6.50概述 15
4.2 组态项目的建立 15
4.3 组态王的通讯连接和变量定义 17
4.3.1 通讯连接设置 17
4.3.2 变量的定义 17
4.4 组态界面的设计 19
4.4.1 主控制界面的设计 19
4.4.2 历史曲线界面设计 19
4.4.3 实时曲线界面设计 20
4.4.3 水流量控制报警设计 20
5. 系统运行结果及分析 22
5.1 组态画面 22
5.2 时实曲线结果图 22
5.3 历史曲线结果图 23
结 论 24
参考文献 25
附录 26
致谢 28
1.绪论 查看完整请+Q:351916072获取
1.1冶金炉水循环流量控制的背景及目的
感应式冶金炉将频率为50HZ的三相交流电转化为更高频率的交变电流，通入感应线圈内将电能转化为磁能再转化为电能从而产生热量冶炼金属，由于热量来自炉体内部具有融化效率高操作简单调质期短等优点。在金属熔炼和加热铸造的范畴运用很广。
图1.1 工作原理图
感应式冶金炉的冶金工作原理如图1.1所示，空心的电流线圈缠绕在锅炉外，将高频交流电通入线圈中，由于锅炉里的金属形成了一个闭合的电路，产生变化的磁场，金属上就会形成感应电流和感应电动势在交变磁场的影响下。引起的电流能够在锅炉内形成涡流，涡流能够在导体中产生热量融化金属。同时空心电流线圈也会产生热量影响设备寿命，就需要我们对线圈进行冷却故通入冷却水。
感应式冶金炉在冶金过程中，通入循环冷却水进行冷却。冷却水的流程为:循环水经过运行设备带走一部分热量，冷却水温度升高进入循环水池1在循环水池1的出水管道上不仅装有流量传感器还有温度传感器来监测冷却水的温度。当循环水温度<32℃时电磁阀1打开电磁阀2关闭循环水由循环泵1直接送入循环水池2冷却后经循环泵2送给运行设备。当循环水温度>32℃时电磁阀2打开电磁阀1关闭，循环水被循环泵1送至冷却塔冷却后再进入循环水池2再有循环泵2送给设备冷却。具体流程如图1.2所示，该冷却方式的优点为: ①由于有了循环水池2 和循环水泵2 ,循环泵2的转速可以根据水流量做出相应的调整起到了缓冲的作用,运行设备也不会额定功率也不会远远大于负载功率，灵活方便，运行经济。②冷却塔的位置的高度要求也比较低只要比循环水池1和循环水池2高即可。
1.2论文研究的内容和完成的任务
本课题采用可编程控制器控制循环水池出口流量，使循环泵的流量根据循环量做出相应的调整，上位机使用组态软件进行监控。论文阐述了硬件电路的选择和硬件电路的设计以及如何使用上位机进行画面的组态和如何使用上位机控制下位机。论文还要完成实现功能的PLC程序设计，以后最后的调试结果，PID曲线等等。总而言之，主要内容是整个系统的设计，使读者了解本系统。论文的主要要求：⑴设计感应式冶金炉水循环流量控制系统的总体结构方案；⑵设计感应式冶金炉水循环流量控制系统的硬件部分并且要绘制出电气原理图；⑶完成感应式冶金炉水循环流量控制系统的软件设计和组态调试。
1.3 系统总体设计方案
本课题采用流量变送器将采集到的循环水流量通过模拟量输入模块输送到控制器进行控制，控制器将控制信号传送到执行器，然后执行相应的执行命令，如图1.3所示：查看完整请+Q:351916072获取
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