PLC课程设计 -炉窑温度控制系统的设计.doc

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1、辽宁工业大学PLC技术及应用课程设计（论文）题目：炉窑温度控制系统的设计院（系）：电气工程学院专业班级：自动化072学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：2010.12.22-2010.12.31课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：学号学生姓名专业班级自动化072课程设计（论文）题目炉窑温度控制系统的设计课程设计（论文）任务课题完成的功能：石灰进入石灰窑烧制后形成熟石灰，石灰窑温度是决定熟石灰质量的关键因素。石灰窑的温度控制需通过调节煤气和空气的流量来实现。控制系统需完成以下功能：1、完成高炉煤气的流量控制；2、完成燃烧空气的流量控制；3、完成冷却空气的流量控制；

2、4、完成上料皮带秤的启停控制；5、完成炉窑的窑顶预热带、煅烧带和冷却带的温度检测。设计任务及要求：1、采用西门子公司200系列PLC；2、方案设计，I/O分配表；3、硬件设计和软件开发；4、离线运行结果分析；5、撰写课程设计说明书；技术参数：1、温度范围在800-1000℃，各种气体流量范围为2-5m3/h-2200N；2、上料皮带电动机的额定功率22Kw，额定电压380V，额定电流7A，额定转速1450rpm。进度计划1、熟悉课程设计题目，查找及收集相关书籍、资料（2天）；2、设计系统的结构原理图（1天）；3、仪表、控制系统等设备的选型（1天）；4、程序开发（4天）；5、撰写课设论文（1

3、.5天）；6、设计结果考核（0.5天）；指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算摘要在石灰产品生产的流程中，窑炉烧制是一个非常重要的环节。石灰窑烧制工业生产过程当中,需要调控的量有很多,最重要的就是高炉煤气流量的控制,燃烧空气流量的控制,冷去流量的控制及上料皮带秤的启停控制,PID调节作为经典控制理论中最典型的闭环控制方法。本设计对石灰窑炉加热温度调整范围为800℃—1000℃，各种气体流量范围为2-5m3/h-2200N。软件设计须能进行人工启动，考虑到本系统控制对象为石灰窑炉，是一个大延迟环节，且温度调

4、节范围较宽，所以本系统对过渡过程时间不予要求。被控对象为炉内温度，温度传感器检测炉内的温度信号，经温度变送器将温度值转换成电压信号送入PLC模块。PLC把这个测量信号与设定值比较得到偏差，经PID运算后，发出控制信号，相应的控制可控调节阀，从而实现炉温的连续控制。关键词：炉窑温度控制；PID算法；PLC编程；目录第1章绪论1第2章课程设计的方案22.1概述22.2系统组成总体结构2第3章硬件设计53.1PLC的选型和硬件配置53.2传感器选择63.3可控阀门及电动机选择7第4章基于PLC的炉温控制系统的软件设计84.1STEP7MICRO/WIN32软件介绍84.2系统PID算法及流程图8

5、4.2.1PID算法简介84.2.2PID算法的数字化处理94.3I/O口分配154.3主程序清单15第5章课程设计总结23参考文献24第1章绪论随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。其中，温度是一个非常重要的过程变量。例如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行控制。这方面的应用大多是基于单片机进行PID控制,然而单片机控制的DDC系统软硬件设计较为复杂,特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处,然而PLC在这方面却是公认的最佳选择。在石灰产品生产的流程中，窑炉烧制是一个

6、非常重要的环节。某种石灰烧制的工艺，要求窑炉温度从室温升高到1000℃左右，经过长时间恒定高温烧制，最后由1000℃左右降至室温。在温度变化的过程，石灰窑的温度控制需通过调节煤气和空气的流量来实现，必须对窑炉温度的升温、恒温和降温进行精确地控制。对窑炉温度的控制好坏直接关系到石灰产品的质量、废品率和厂家的生产成本以及安全。本文针对石灰窑炉快速升温和恒温的过程，在PID调节方法中，采用西门子S7—200PLC，实现了窑炉温度精确控制的效果。在工业生产过程当中，常常需要用闭环控制方式来控制温度、压力、流量和液位等连续变化的量。PID调节是经典控制理论中最典型的用于闭环控制系统的调节方法。第1章

7、课程设计的方案1.1概述本PLC温度控制系统的具体指标要求是：对石灰窑炉加热温度调整范围为800℃—1000℃，各种气体流量范围为2-5m3/h-2200N。软件设计须能进行人工启动，考虑到本系统控制对象为石灰窑炉，是一个大延迟环节，且温度调节范围较宽，所以本系统对过渡过程时间不予要求。1.2系统组成总体结构根据系统具体指标要求，可以对每一个具体部分进行分析设计。整个控制系统分为硬件电路设计和软件程序设计两部分。系统硬件