基于PLC的DCS控制系统 - 锅炉内胆水温控制系统的设计

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题 目 基于PLC的DCS控制系统 ——锅炉内胆水温控制系统的设计 学 院 自动化与电气工程学院 专 业 自动化 班 级 0802班 学 生 胡晓丽 学 号 20080301172 指导教师 王新江

二〇一二年六月八日

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摘 要

温度是工业生产过程中最常检测和控制的热工参数之一，本设计是以西门子S7-200PLC为主控制器，以MCGS6.2为上位机监控软件来实现对锅炉内胆水温的DCS自动控制。系统主要由一台带有MCGS6.2组态软件的上位机和应用于STEP7-MicroWIN V4.0软件、西门子S7-200PLC下位机以及PC/PPI电缆、RTGK-2型过程控制系统构成。

通过对下位机S7200PLC的软件编程，完成锅炉内胆温度信号采集、处理以及PID控制，由三相SCR移相调压装置来改变加到锅炉内胆电加热器的两端电压，达到实时控制锅炉内胆水温的目的。同时以MCGS.6.2为上位机监控软件，实时检测锅炉内胆水温的变化情况、报警信息、数据变化，并作出丰富的动态实时、历史曲线，棒图及数字显示SV、PV、OP值，通过系统画面组态、动态组态、和策略组态等，实现锅炉内胆水温的DCS控制。

本设计分别对上位机以及下位机进行了详细设计，并运用工程整定方法，整定出满足系统要求的锅炉内胆水温PID控制参数，得到比较理想的PID控制曲线，实现了对锅炉内胆水温控制的目的，达到了设计要求。

关键词：锅炉内胆；温度；DCS控制；PID；S7200PLC；MCGS6.2

I

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ABSTRACT

Temperature is one of the most frequently to detect and controlthermal parameters in industrial processes. In this paper, the design is based on Siemens S7-200PLC which is the main controller and MCGS6.2 which is used as the SCADA software to achieve the DCS automatic control of water temperature on the boilerinterior. The temperature control system hardware is constituted by a computer with MCGS and STEP7 MicroWIN V4.0 software, Siemens S7-200PLC, the PC / PPI cable and RTGK-process control systems.

Lower machine S7200PLC the PID control algorithm software programming to complete the boiler interior temperature signal acquisition, processing and control by thethree-phase SCR phase shift regulating device to change the voltage across the addedto the boiler interior electric heater, to achieve real-timecontrol the purpose of the boilerinterior water temperature. The MCGS.6.2 SCADA software, real-time detection ofboiler interior water temperature changes, alarm information, data changes, and make arich, dynamic real-time history curve, bar graph and digital display of the SV, PV, OPvalue, by system screen configuration, dynamic configuration, and strategy configuration,DCS control of the boiler interior water temperature.

This design on the upper and lower machine, detailed design and application engineering tuning methods, the entire set to meet the system requirements for theboiler interior water temperature PID control parameters, the ideal PID control curve onthe boiler interior water temperature controlthe purpose to achieve the design requirements.

Key words：boiler interior; temperature control; DCS control; the PID; S7200PLC; MCGS6.2

II

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目 录

摘 要 ............................................................... I ABSTRACT .............................................................. II 1.前言 ................................................................. 1

1.1 课题简介 ........................................................ 1 1.2 锅炉温度控制系统的意义 .......................................... 1 1.3 锅炉温度控制系统国内外现状 ..................................... 2 2.方案设计 ............................................................. 4 3.系统的硬件设计 ....................................................... 6

3.1 S7-200PLC选型 .................................................. 6

3.1.1 S7200-PLC的CPU模块 ....................................... 7 3.1.2 EM 235模拟量输入/输出模块 ................................ 8 3.1.3 PLC控制系统设计的基本原则 ................................ 10 3.1.4 PLC控制系统设计的一般步骤 ................................ 10 3.2 RTGK-2型系统 .................................................. 10

3.2.1 RTGK-2型系统主要特点 ..................................... 10 3.2.2 RTGK-2型系统实验对象组成结构 ............................. 11 3.3 热电式传感器 ................................................... 12 3.4 可控硅加热装置简介 ............................................. 13 3.5 PPI总线 ....................................................... 13 4、系统的软件设计 ..................................................... 14

4.1 PID控制算法 ................................................... 14

4.1.1 PID控制算法的特点 ........................................ 14 4.1.2 PID控制算法原理 .......................................... 14 4.1.3 PID算法程序实现 .......................................... 16 4.1.4 PID在PLC中的回路指令 .................................... 16 4.1.5 PID参数整定 .............................................. 17 4.1.6 PID算法的数字化处理 ...................................... 17 4.2 MCGS工控组态软件 .............................................. 20

4.2.1 MCGS组态软件概述 ......................................... 20 4.2.2 MCGS软件的系统构成 ....................................... 20 4.2.3 MCGS组态软件的功能和特点 ................................. 22 4.2.4 MCGS组态软件仿真的基本方法 ............................... 22 4.3 STEP7-Micro/WIN32 ............................................. 22

III

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4.4 输入输出点配置 ................................................. 22 5、系统程序编译 ....................................................... 24

5.1炉温实际温度的检测 ............................................. 24 5.2 PID算法在S7-200PLC中的实现 ................................... 25 5.3 输出控制量的处理 ............................................... 28 6. 系统组态界面设计 ................................................... 30 7.通讯 ................................................................ 46 8、系统联机调试 ....................................................... 51 结 论 .............................................................. 53 参考文献 .............................................................. 54 致 谢 .............................................................. 55 附 录 .............................................................. 56

IV

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/na6v.html