PLC在锅炉温度串级控制系统中的应用

　　仪表技术与传感器bookmark0 PLC在锅炉温度串级控制系统中的应用丁晓军，虎恩典，赵涛（宁夏大学机械工程学院，宁夏银川750021）多主站PPI电缆对锅炉夹套和锅炉内胆所组成的温度串级系统进行控制系统具有2个闭合回路和2个调节器，2个调节器分别设置在2个回路中，设在主回路的调节器为调节器1，副回路的调节器为调节器2.两调节器相串联，调节器1的输出作为虽I回路的给定值，调节器2的输出控制执行元件。

　　串级控制系统的主回路是一个定值控制系统，对于外环的选择和主回路的设计，基本上可以按照单回路控制系统的设计原则进行2.选择锅炉夹套温度所在环为外环，选用PID或PI控制规律，由PLC编程实现。内环的选择应使副回路的时间常数小，这样可使等效过程的时间常数减小，提高响应速度并改串级控制系统原理善系统的控制品质。选择锅炉内胆温度所在环为内环，选P控制规律，由PLC编程实现。内环扰动由齿轮泵引起，外环扰动由变频器控制丹麦泵引起。

　　2锅炉温度串级控制系统硬件设计设计选用的硬件有Pt100铂电阻、温度变送器、S7-200PLC、模拟量扩展模块EM235、24V直流电源、SCR单项调压模块和上位机。其硬件接线由检测变送电路和主控制电路2部分组成。

　　2.1主要硬件选型温度传感器选型：工业中常用的温度传感器有热电偶和热电阻，考虑到经济性，这里选择Pt100铂电阻。

　　温度变送器选型：选择SWP-TR-08铂电阻温度变送器，将热电阻Pt100的电阻信号转化为二线制4~20mA输出。

　　输出端串联250ft或50ft的电阻，将得到1~5V和0.2~1V2种输出选择。

　　模拟量模块选型：选择模拟量扩展模块EM235，它实现了4路模拟量输入和1路模拟量输出功能。根据工程需要，设置EM235模拟量扩展模块：模拟量输入为0 ~5V电压输入，模拟量输出为4~20mA电流输出，数据字格式为单极性。DIP开关设置如表1所示。

　　表1 DIP开关设置单极性满量程输入调压模块选型：选用可控硅调压器为执行机构对炉温进行控制。可控硅调压器从供电电源角度来说可以分为单相220VAC、两相380 VAC和三相380 VAC；从控制方式来说可以分为移相调压型和过零调功型；从控制精度来说可分为开环控制和闭环控制。选用全金属隔离单相交流调压模块。

　　PLC程序设计-200系列小型PLC具有运算速度快、指令丰富、输入/输出点数多、响应快、通讯组网能力强、可靠性高等优点，广泛应用于各种自动化系统。

　　3.1程序的编写根据锅炉温度串级控制系统的工艺要求，完成PLC程序流程图的设计。如所示。根据程序流程图编写程序，通过反复调试和修改得到比较理想的结果。

　　3.2程序的写入通过S7-200系列PLC专用编程软件V4.0STEP7MicroWINSP6，将程序下载到PLC中。此款软件简单、易学，能够解决复杂的自动化任务。适用于所有S7 -200PLC机型软件编程，同时支持STL、LAD、FBD二种编程语言。更重要的是它提夹套温度设定值存储副回路RI）参数存储调节器1PID运算程序流程图供软件工具帮助调试和测试程序的功能，为用户调试程序提供了有力保障。具体方法如下：首先断开主回路，闭合副回路，按单回路控制系统的整定方法整定副回路参数。选取采样周期为T=0.2s，得Kg=闭合主、副回路，保持上步取得的副回路参数，按单回路控制系统的整定方法，整定主控制器参数。选取采样周期为T=0.2s，得Kp1在闭合主、副回路，主控制器参数保持的情况下，再次调整副回路控制器参数。选取采样周期为T=0.2s，得K'P2=2.0.至此已完成一个循环，经过调整，控制品质已达到规定指标。如果控制品质未达到规定指标，返回第二步继续。

　　由此，得到了系统控制器参数KP1 PLC与上位机的通讯设计选用工业组态软件MCGS作为上位机。MCGS监视与控制通用系统）全中文可视化组态软件，简洁、大方，使用方便灵活；提供近百种绘图工具和基本图符，快速构造图形界面；支持数据采集板卡、智能模块、智能仪表、PLC、变频器、网络设备等700多种国内外众多常用设备；支持温控曲线、计划曲线、实时曲线、历史曲线、XY曲线等多种工控曲线等功能，在自动控制系统中应用较广肖隽。锅炉温度串级控制系统。机电工程，2003，20（4）郭姝梅，张颖超。串级与Smith预估补偿相结合的控制系统仿真研究。武汉理工大学学报，2002，26（5）西门子（中国）有限公司自动化驱动集团。西门子S7-200PLC.3版。北京：北京航空航天大学出版社，2007：4吴作明，杜明星。深入浅出西门子STEP7.北京：北京航空航天大学出版社，2012：1王首彬。预测PID控制器的设计与实现研究：。河北秦皇岛：燕山大学，007.张元林。MCGS全中文工控组态软件用户指南。4版。北京：高等教育出版社，2003：1-3.