锅炉温度串级控制系统的设计开题报告
管式加热炉出口温度串级控制系统设计报告
设计任务书目录1 管式加热炉概述 (1)1.1管式加热炉在石油工业中的重要性 (1)1.2管式加热炉的基本构成与组成 (1)1.3管式加热炉出口温度控制系统设计目的及意义 (1)2 管式加热炉温度控制系统工作原理及控制要求 (2)2.1 管式加热炉出口温度控制系统工作原理..................... ........ . (2)2.2 管式加热炉出口温度控制系统控制要求 (2)3 管式加热炉出口温度控系统工艺流程设计 (2)3.1 管式加热炉出口温度影响因素的扰动分析 (2)3.2 管式加热炉出口温度控制系统的工艺流程设计 (2)4 管式加热炉出口温度控系统现场仪表的选型与连线图 (3)4.1 控制系统中温度检测元件的选型 (3)4.2 控制系统中变送器的选型 (4)4.3 控制系统中执行器（调节阀）的选型 (4)4.4 控制系统中调节器的选型 (5)4.5 控制系统中的连锁保护与接线图 (6)5管式加热炉出口温度串级控制系统分析 (8)5.1 控制系统方框图与工作过程 (7)5.2 主、副调节器规律选择 (7)5.3 主、副调节器正反作用方式确定 (7)5.4 控制器参数工程整定 (8)6 管式加热炉出口温度串级控制系统的MATLAB SIMULINK仿真与分析 (11)6.1传递函数的选择 (9)6.2系统的参数的选择 (9)6.3系统的仿真分析 (10)7 感受与体会..................................................................错误!未定义书签。
8参考文献....................................................................错误!未定义书签。
1 管式加热炉概述1.1管式加热炉在石油工业中的重要性⑴加热温度高（火焰温度1000℃以上），传热速率快。
毕业设计18锅炉温度串级控制系统
由于本次设计选用的是电阻丝加热炉，属于电加热形式， 应该选择温度控制器作为执行机构，选用对应的MJYD-JL20型单相交流模块。 PLC控制器输出的数字量经过D/A转换成温度控制器可识 别的模拟电压信号后，根据不同的电流值，MJYD-JL-20型 单相交流模块输出相应的电压值从而控制电阻丝两端的电 压值，达到调节温度的目的。
致谢
这次毕业设计是我在大学里过得最充实、 最有意义、最开心的一段经历，让我为大 学画出了一个圆满的句号。感谢老师，感 谢同学，感谢在设计过程中所有帮助过我 的人！
ＭＡＤＯ２接线图
输出接线图
CPM1A-MAD02-CH 屏 蔽 电 缆 + V+ 电 压 输 出 电压输入 屏蔽电缆
输入接线图
CPM1A-MAD02-CH V+ 250E I+
+
I+ 电 流 输 出
_ COM 10K 0V
COM
+
V+
0V
电流输入 _ FG
I+
COM
250E
FG
10K 0V
执行器的选择
系统硬件的设计
温度检测电路单元
PLC及其配套的MAD02
执行器的选择 系统电气原理图
温度检测电路单元
JCJ100G接线示意图
PLC及其配套的MAD02
在本次设计中选用的是日本OMRON（立石）公司推出的 CPM2A型可编程控制器，型号为CPM2A-40CDR-A 。
在本次设计中，需要进行温度信号的采集，但采集过来的 信号为模拟信号，而PLC所能存储并进行处理的信号为数 字信号，因此，需要对采集到的温度信号，进行相应的模 数转换，以便实现锅炉温度的串级控制。相应地，PLC输 出的为数字信号，必须进行D/A转换形成模拟量才能实现 对执行器的控制。由于本次设计选用PLC作为控制工具， 所以应选择转换模块或与所选用PLC相配套的器件。因此 本次设计选用CPM2A—MAD02作为本设计中的A/D、D/A 转换器件。
锅炉过热蒸汽温度控制系统设计研究毕业设计开题报告
重点解决的问题
主要内容：
1、建立被控对象数学模型。
2、基于单片机设计总体方案，进行PID控制规律的选用与数字化。
3、硬件设计，包括单片机输入信号接口电路、外围电路等。
4、软件设计，包括初始化及主程序、控制程序、A/D和D/A转换程序及其他处理程序。
5利用PROTUES仿真。
重点解决的问题：
锅炉是我国工业生产和生活上应用面最广、数量最多的热力设备，是石油化工、发电等工业过程必不可少的重要动力设备，其产物蒸汽不但可以作为蒸馏、干燥、反应、加热等过程的热源，而且还可以作为驱动设备的动力源。
过热蒸汽温度控制是锅炉控制系统不可缺少的重要组成部分，其性能和可靠性已成为保证锅炉安全性和经济性的重要因素。由于锅炉往往负荷变化大，起停频繁，依靠人工操作很难保证其安全、稳定地在经济工况下长期运行。温度过高，会使蒸汽带水过多，汽水分离差，使后续的过热器管壁结垢，影响了生产安全；温度过低又将破坏部分水冷壁的水循环不能满足工艺要求，严重时会发生锅炉爆炸，从而造成重大事故。因此，工业过程对锅炉控制系统都有很高的要求，在锅炉运行中，保证过热蒸汽的温度在正常的范围内具有非常重要的意义。
完成论文的初稿；
修改、完善毕业设计并送指导老师审阅；
完成论文的PPT文件，准备毕业答辩。
指
导
教
师
意
见
***同学查阅了大量与课题相关的文献资料，对设计意图和课题意义清
楚明确，设计了初步的研究方案，预见了难点和关键问题，并拟定了工作计划，
为开题做了充分准备。目前已达到开题要求，同意开题。
指导教师签名：
年 月 日
1、了解锅炉过热蒸汽的工艺过程，对被控对象进行分析，设计控制方案。
家用热锅炉控制系统开题报告
要实现单片机对炉温的控制，首先要对温度进行采样，然后再将模拟信号转换成数字信号返回给单片机。DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干扰能力、强易配处理器等优点，特别适合用于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号（按9位二进制数字）给单片机处理，且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片，它具有三引脚TO-92小体积封装形式，温度测量范围－55～＋125℃，可编程为9～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，业可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联到三根或者两根线上，CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。从而可以看出DS18B20可以非常方便的被用于远距离多点温度检测系统。
电炉温度控制技术发展日新月异，从模拟PID、数字PID到最优控制、自适应控制，展到智能控制，每一步都使控制的性能得到了改善。
随着社会需要和技术发展，优化算法的种类会越来越多并越来越完善，也会有越来越多的优化算法被提出并在不同的应用场合中出现，其优越性也会越来越明显，在目前的研究中，只有几种基本的和改进的优化算法在炉温优化设定中应用。可以预见，在以后的研究工作中，将会有更多先进的优化算法应用于炉温的优化设定。智能控制的优越性、有效性已经无法被取代，它已经成为现在控制技术的主要手段和方法，并且可以与其他多种控制方法进行结合，在炉温控制中，主要是采用智能控制方法或智能控制与其他方法相结合。随着计算机的普及及计算机性能的提高，计算机控制也逐渐发展并完善起来，智能控制技术与计算机控制技术相结合已经成为一种趋势，也是加热炉控制方法的一种趋势!
锅炉温度串级控制系统
过程控制仪表课程设计题目：锅炉温度串级控制系统学生姓名：班级：学号：指导老师：2011年06月08日目录摘要 (2)1系统简介 (2)1.1 控制方式的确定 (3)1.2 检测元件和执行机构的选择 (4)1.2.1 检测元件的选择 (4)1.2.2 执行机构的选择 (4)1.2.3 微型计算机的选择 (4)1.2.4 输入输出通道及外围设备的选择 (6)2设计方案及仪表选型2.1系统控制硬件的设计2.1.1系统的原理框图.2.1.2 温度检测电路单元 (7)2.1.3 执行器的选择 (14)2.1.4 控制系统仪表配接图及说明2.1.5 仪表型号清单2.2 系统控制的软件设计3系统仿真的实现4设计总结参考文献 (20)摘要电阻炉是现代工业生产的主要装备，在国民经济建设中具有举足轻重的作用。
本次设计是根据电阻炉温度控制技术的发展要求而设计的一种温度实时串级控制系统。
其控制原理、思想非常适用于自动化程度比较高的企业以及现场环境比较复杂的控制场所。
本系统利用温度传感器、变送器、PLC及其配套的A/D转换器件MAD02、上位计算机等，完成了电阻炉温度可编程控制器串级控制系统的设计，以CX-Programmer、Windows为平台，通过上位机和下位机软件的设计，实现电阻炉温度的实时串级控制。
1、系统简述随着我国国民经济的快速发展，锅炉的使用范围越来越广泛。
而锅炉温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制,有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量和产量。
现代锅炉的生产过程可以实现高度的机械化，这就为锅炉的自动化提供了有利条件。
锅炉自动化是提高锅炉安全性和经济性的重要措施。
目前，锅炉的自动化主要包括自动检测、自动调节、程序控制、自动保护和控制计算五个方面。
实现锅炉自动化能够提高锅炉运行的安全性、经济性和劳动生产率，改善劳动条件，减少运行人员。
锅炉是工业企业重要的动力设备，其任务是供给合格稳定的蒸汽或热水，以满足负荷的需要。
家庭取暖燃气锅炉温度控制系统设计开题报告
吉林农业大学本科毕业论文开题报告题目：家庭取暖燃气锅炉温度控制系统设计姓名：刘艳秋学号：12083310专业年级：08级电子信息科学与技术指导教师：李士军职称：副院长1毕业论文(设计)题目及题目来源(科研、生产、教案、其他)；题目：家庭取暖燃气锅炉温度控制系统设计题目来源：教案2毕业论文(设计)的研究目的、意义、国内外发展现状及发展趋势(1)研究目的：在中国，采用锅炉取暖主要以煤为燃料，不仅是锅炉取暖，我国能源的供应也是以煤为主。
但是能源的需求量增大以后，以煤作主要能源的弊端日益显现，必须寻找其他能源替代煤炭作为主要能源。
我国是一个缺乏原油的国家，从整个世界范围来看石油的可利用前景也不是十分乐观,所以不应将燃料政策定位在以燃油为主。
另外，当人们的生活提高到一定程度，必然对大气环境提出较高的要求，大气环境的好坏不仅直接影响人们的身体健康和寿命的长短，而且也标志着一个国家的发展状况和文明程度。
影响环境质量的因素很多，在我国北方，影响冬季大气环境质量的最重要因素就是采暖所用的燃料形式。
用燃气代替燃煤采暖是改善北方地区冬季环境质量的重要措施。
我国北方城市多年来一直采用集中供热方式，国内外的运行情况说明，这种供热方式技术上成熟，也是比较经济的。
但近年来随着经济的发展、体制的改革，使集中供热面临着一些社会矛盾，主要是包烧费收缴困难及因此带来的供热质量得不到保证。
因此，家庭燃气采暖方式（以燃气为气源，每户自己采暖）就必然会被人们接受而得到发展。
(2)研究意义：锅炉汽包燃烧系统是工业蒸汽锅炉安全、稳定运行的重要指标，温度过高，会使蒸汽带水过多，汽水分离差，使后续的过热器管壁结垢，传热效率下降，过热蒸汽温度下降，严重时将引起蒸汽品质下降，影响生产和安全；温度过低又将破坏部分水冷壁的水循环不能满足工艺要求，严重时会发生锅炉爆炸。
尤其是大型锅炉，一旦控制不当，容易使汽包满水或汽包内的水全部汽化，造成重大事故。
因此，在锅炉运行中，保证温度在正常范围是非常重要的，总结为以下三点：1提高锅炉运行的安全性2提高锅炉运行的经济性3 提高燃烧效率(3)国内外发展现状及发展趋势：目前，中国的燃气锅炉市场才刚刚开始，仍然具备很大的发展潜力。
采暖锅炉控制系统设计开题报告(98)
毕业设计（论文）开题报告题目：采暖锅炉控制系统设计题:2.3研究方法或措施通过查找资料，对资料的学习，分别对所选定的方案进行理论分析，可行性分析，控制方法设计，控制功能模块设计，然后采用模拟软件Proteus 进行模拟，观察效果，根据运行结果以及别人已经进行的实验研究，选择最佳的工作方案。
3.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作本课题的重点是：设计、绘制控制模块电路图。
室内维持恒温控制，对电机的速度和运行控制。
难点是：在复杂多变的环境下，怎样保持室内恒温、安全、系统运行可靠度高。
前期已开展工作: 查阅了采暖锅炉控制系统设计的相关资料，了解了采暖锅炉自动控制的一些方法，需要的机械、电子、自动控制及能量方面的知识等等，为进一步周密设计做好了充分的准备。
4.完成本课题的工作方案及进度计划(按周次填写)第1-3周( 2013-12-6至2013-12-27) ：查阅资料，了解工作原理以及特点，完成基础知识的积累并撰写开题报告；第4-6周( 2013-12-28至2014-01-10) ：方案论证，深化方案具体实施步骤；第7-10 周(2014-01-11 至 2014-02-07) ：采暖锅炉控制系统具体方案设计，图纸绘制，准备中期答辩；闰土机械外文翻译成品某宝dian 第11-15 周( 2014-02-08至2014-03-14) ：撰写毕业论文，论文修改，准备毕业答辩。
5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师：年月日6 所在系审查意见：系主管领导：年月日参考文献[1]吕泽华 , 徐向东 , 曹仁风等 . 采暖锅炉计算机监控、管理系统 [J]. 热动力工程.1998(7):291-294.[2]魏毅立 , 吴振奎 , 李华德等 . 采暖锅炉智能控制 [J]. 工业锅炉 .2003 年第 4 期 :44-47.[3]刘秀凤 , 孔祥伟，孙江等 . 采暖锅炉自动控制系统 [J]. 北方环境 .2003(6):66-69.[4]锡钰 . 锅炉智能控制系统 [D]. 北京工业大学 .2011.[5]蔡建军 . 供暖锅炉变频控制系统设计 [D]. 西南交通大学 .2012.[6]于宗宝 . 供暖锅炉延伸预测模糊控制方法研究 [D]. 兰州理工大学 .2012.[7]唐永辉 . 锅炉控制及 PLC应用 [D]. 合肥工业大学 .2006.[8]刘春哲 , 李冰冰 , 吴静然 , 陈奇栓 , 等. 基于 AT89C55 的锅炉控制系统设计[J]. 科技信息.2012(6):125-126.[9]王振 . 基于 PLC的锅炉供热控制系统的设计 [D]. 大连海事大学 .2008.[10]徐标,郭浩,等. 基于单片机的辅锅炉自动控制系统 [J]. 船海工程 .2011(6):141-144.[11]李宁 . 嵌入式智能锅炉控制器的设计与开发 [D]. 北京地质大学 .2008.[12]刘峰，牛全正，梁耀东，李之光，等 . 工业锅炉现代设计与开发 [M]. 北京：中国质检出版社 &中国标准出版社 .2011.[13]彭伟 . 单片机 C语言程序设计实训 100 例[M]. 北京：北京航空航天大学出版社 .2010.[14]张克彦 . 单片机实用程序设计(第 2 版) [M]. 北京 : 北京航空航天大学出版社 .2012.[15]温丽 . 锅炉供暖技术运行与管理 [M]. 北京 : 清华大学出版社 .1995.[16]Z.Liaoa, M.Swainsona, A.L.Dexter. On the control of heating systems inthe UK [J]. Building and Environment. 2005 (4) 343 –351.[17]MarkusG? lles, StefanReiter, ThomasBrunner. Model based control of asmall-scale biomass boiler [J]. Control Engineering Practice .2013(5)94 –102.[18]Jinhong, Wei, Heqiang, Yuan. Application Research of Predictive Controlin Heating System [J]. Institute of Mechatronics Engineering.2012(10)100-106.。
《基于PLC控制的加热炉温度串级控制系统设计开题报告2000字》
4．主要研究内容，关键问题的解决思路
本设计以PLC及MCGS组态软件为依托，来实现该系统的取样及分析。不仅克服了以前加热炉温度控制系统复杂、控制不连续的问题，而且实现了以计算机为辅助工具，对该系统进行精确的定量分析，并可通过远程监控来实现原系统不好操作的弱点。本设计利用了PLC的特点，对按钮、开关等输入/输出量进行控制，实现了系统在PLC控制作用下的自动化。以加热炉为被控对象，以加热炉出口水温为主被控参数，以炉膛内水温为副被控参数，以加热炉电阻丝电压为控制参数，以PLC为控制器，构成加热炉温度串级控制系统；采用PID算法，运用PLC梯形图编程语言进行编程，实现加热炉温度的自动控制。
[4]宋乐鹏.基于PLC控制的加热炉温度控制系统[J]，可编程控制器与工厂自动化，2007(05):78-128，
[5]唐凤姣.基于PLC控制的加热炉温度控制系统研究[J]，中国高新技术企业，2013(33):59-348，
[6]贾华,刘香.基于PLC的加热炉温度控制系统的研究[J]，包头职业技术学院学报，2017(01):79-67.
[13]何通，基于PLC的电锅炉温度串级控制系统设计[D]，西安科技大学,2016(12):56-69
[14]PAN Gang~ LI Yi-ke~ Yun Xue-feng~ LUXiu-zhen~ REN Fu-hu~ (School of Energy and Environment, Baotou, Baotou, et al，Expert Control of Thermal Process in Reheating Furnace Based on PLC[J]，Industrial Heating, 2009(12):126-32.
[15]Luo J，Furnace Temperature Cascade Control System Design Based on PID Algorithm[J]，Computer Measurement & Control, 2012(12):3243-3245.
锅炉温度串级控制系统的设计开题报告
《锅炉温度串级控制系统》开题报告一、课题的目的和意义随着我国国民经济的快速发展，锅炉的使用范围越来越广泛。
而锅炉温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制,有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。
现代锅炉的生产过程可以实现高度的机械化，这就为锅炉的自动化提供了有利条件。
锅炉自动化是提高锅炉安全性和经济性的重要措施。
目前，锅炉的自动化主要包括自动检测、自动调节、程序控制、自动保护和控制计算五个方面[1]。
国内一些大容量机组已开始应用计算机控制，主要用来作数据处理、运行监督指导及局部闭环控制等。
实现锅炉自动化的意义在于：1.提高锅炉运行的安全性；2.提高锅炉运行的经济性；3.改善劳动条件；4.减少运行人员，提高劳动生产率。
总之，实现锅炉自动化是促进社会主义现代化的重要措施之一。
过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、建材、原子能等工业部门生产过程的自动化。
过程控制的发展将会越来越迅速，并且被应运到越来越多的领域中，而我所探讨的问题是锅炉温度的串级控制[2]。
串级控制，是一种复杂的过程控制系统，在提高控制质量和实现一些特殊工艺要求等方面有着显著的效果，使复杂过程控制系统达到一个新的水平，在过程控制中得到了广泛的应用[3]。
我国现有中、小型锅炉100多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的1/3，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染等严重的生产状态。
提高热效率，降低耗煤量，采用合适的过程控制方案是一件具有深远意义的工作。
由于起步较晚，国内电热锅炉的控制水平不高，只要表现在算法简单、粗糙，造成温度控制效果不佳，易产生输出控制量的震荡，系统不稳定的现象，而且自动化程度不高。
最后的目的就是经过仿真实验和实际运行表明，所设计的系统能够可靠、稳定而安全地手动、自动和定时运行的功能，并且在系统出现超温等紧急情况时能报警并自动切断系统。
以PID控制算法为核心的控制器能够很好地满足系统的稳定性和精度要求，通过辅助以友好的操作界面，能够简单、便利而又切实有效地应用于实际[4]。
工业锅炉的温度控制系统-开题报告
毕业设计(论文)开题报告题目：工业锅炉的温度控制系统学生姓名：学号：专业：电气工程及其自动化指导教师：年月日开题报告填写要求1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册）；4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。
如“2004年2月26日”或“2004-02-26”。
1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：温度是国际单位制基本量之一, 也是工业过程控制中的主要参数。
为了确保产品质量的稳定可靠,温度测量系统是许多生产企业必备的基本装置,特别是电热,热处理,电炉冶炼,炉衬耐火材料等行业更是广泛而普遍的使用,为了确保其温度示值准确可靠,对测温系统进行定期或不定期的计量检测是十分必要的,也是我们计量测试中心经常的工作项目之一,研讨计量检测方法的有效性和准确性自然成为我们的课题,结合自身多年的工作实践,现就炉温测量系统的计量检测作简单的探讨。
在热处理行业中, 工业锅炉的应用越来越广泛, 同时对锅炉的温度控制系统提出了越来越高的要求。
在大多数工业发展过程中，必须加强系统本身的温度控制能力，要加强系统本身的非线性与多变量性的整合能力，改善温度控制与变化的不足，提高非线性的时变参数，提高工作环境的随机性，避免受到其他因素的干扰影响。
而且还要实现常规的数学工具的技术，利用计算模型确立一种温度的控制与调节的方法，这种方法必须建立在较好的PID 环境背景下，参数制定的条件必须要发展凑效，而且PID 参数的规模必须要经验丰富有效，随着生产规模的扩大，现有的温度控制系统已经很难满足生产工艺的要求与标准了。
开题报告(基于PLC锅炉温度控制系统)
郑州科技学院毕业设计（论文）开题报告课题名称基于PLC锅炉温度控制系统的毕业设计课题来源教师命题课题类型BX 指导教师金楠学生姓名杨宗豪学号201042067 专业自动化开题报告内容：（调研资料的准备，设计的目的、要求、思路与预期成果；任务完成的阶段内容及时间安排；完成设计（论文）所具备的条件因素等。
）随着改革开放的进程，中国工业的高速发展，中国的工业技术已经达到国际领先水平。
工业控制系统是工业技术的重要项目，而锅炉的温度控制系统更是工业控制系统的重中之重，随着工业技术的不断发展，PLC技术已经在工业控制系统中占有举足轻重的地位。
一调研资料准备PLC的快速发展发生在上世纪80年代至90年代中期。
在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到了很大的提高和发展。
PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
电热锅炉是机电一体化的产品，可将电能直接转化成热能，具有效率高，体积小，无污染，运行安全可靠，供热稳定，自动化程度高的优点，是理想的节能环保的供暖设备。
加上目前人们的环保意识的提高，电热锅炉越来越受人们的重视，在工业生产和民用生活用水中应用越来越普及。
电热锅炉目前主要用于供暖和提供生活用水。
主要是控制水的温度，保证恒温供水。
因此在工业控制中锅炉的温度控制是现代工业中的重要环节。
二设计目的本次研究主要以锅炉为被控对象，以锅炉出口水温为主被控参数，以炉膛内水温为副被控参数，以加热炉电阻丝电压为控制参数，以PLC为控制器，构成锅炉温度串级控制系统；采用PID算法，运用PLC梯形图编程语言进行编程，实现锅炉温度的自动控制。
是工业锅炉温度控制系统更加稳定，使控制系统更加准确。
三设计要求1.熟悉课题，明确本课题的任务与要求。
2.收集查询与本课题有关系的文献资料,写出开题报告书。
管式加热炉出口温度串级控制系统设计报告
管式加热炉出口温度串级控制系统设计报告本文将详细介绍管式加热炉出口温度串级控制系统的设计方案。
1.系统结构管式加热炉出口温度串级控制系统的结构由两个级联的控制回路组成。
第一个回路为内环控制回路，负责控制燃烧系统的燃气量和进气量，以达到对加热炉温度的快速调节。
第二个回路为外环控制回路，负责控制进料速度和加热炉的出口温度。
2.内环控制回路设计内环控制回路采用比例-积分（PI）控制器。
控制器的输入信号为加热炉温度偏差，输出信号为燃气量和进气量的调节量。
采用PI控制的主要原因是为了避免过度调节，保证系统的稳定性。
3.外环控制回路设计外环控制回路以内环控制回路的调节量作为输入信号，输出信号为进料速度的调节量。
为了达到出口温度的稳定性，可以采用模糊控制器。
模糊控制器的输入信号为加热炉温度偏差和燃气量的调节量，输出信号为进料速度的调节量。
4.控制算法设计内环控制回路采用PI控制算法。
PI控制器的参数调节可以根据系统的响应速度和稳定性进行优化。
外环控制回路采用模糊控制算法。
模糊控制器的参数调节可以通过模糊化和解模糊化的方式进行，以适应不同的工况。
5.控制器实现控制器可以采用嵌入式系统实现。
嵌入式控制器可以根据实时的温度和燃气量数据进行计算和控制，以实现对加热炉温度的稳定控制。
6.系统优化系统的优化可以通过参数调节和控制策略的优化来实现。
参数调节可以通过系统的建模和仿真分析来进行，以找到最优的控制参数。
控制策略的优化可以通过实时监测和调整来实现，以适应不同的工况和控制要求。
总结：通过设计一个管式加热炉出口温度串级控制系统，可以实现对加热炉温度的稳定控制。
内环控制回路负责快速调节温度，外环控制回路负责稳定控制温度。
通过控制算法的设计和优化，可以实现系统的稳定性和响应速度的改善。
通过嵌入式控制器的实现，可以实时计算和控制温度的调节量。
最后，通过参数调节和控制策略的优化，可以进一步提高系统的效果。
家庭供暖燃气锅炉温度控制系统设计的开题报告
（2）锅炉控制系统的控制方案不合理，锅炉控制器一旦出现故障，智能采取系统断点处理，进行人工操作，若锅炉系统的传感器，变送器等设备出现故障时，温度，压力参数就无法达到设定。
2012.3.11---4.15 初步拟定设计方案
20012.4.16---5.10 撰写毕业设计文稿
20012.5.11---5.23 定稿、打印、装订成册
20012.5.24---5.27 准备毕业答辩
6、主要参考文献
[1] 邹振春主编.单片机原理及接口技术.机械工业出版社.2004
[2] 张毅刚.彭喜元.彭宇等.单片机原理及应用.第二版.高等教育出版社.2010
（3）我国自70年代末开始，锅炉的微机控制开始成熟起来，但主要实现仪表显示，报表打印等功能，并为实现锅炉自动控制。
目前发展趋势：燃气壁挂炉在中国已有十二年的使用历史。从2005开始国产品牌如雨后春竹般得相继冒出。所有国产机广告宣传语都已中意（德）合资为基础。抢夺整个家庭供暖市场。最早国内品牌为 “半球”"小松鼠"为代表。迪森是和意大利利雅路公司合作、随后技术的引进有了自主品 Nhomakorabea小松鼠。
国内对锅炉控制研发的起步较晚，使用80年代初期，国内研发锅炉控制比较成熟的企业有上海科比公司，南京仁泰公司等。此外还有些科研院校和企业开发各种智能锅炉控制系统，如清华大学动力工程和控制学院为亚运村北辰供热厂热水锅炉的改造开发的锅炉控制系统，采用“一控四”方案，即一台主机控制四台锅炉。
尽管对锅炉的研发和推广已取得了很大的进步，但仍然存在一些问题：
DS18B20与传统的热敏电阻相比，他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写,因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面带来了令人满意的效果。
锅炉过热串级控制系统设计
第1章绪论在现代火力发电厂的热工过程控制系统中，锅炉过热器出口温度（主汽温）对整个电厂的效率和安全具有十分重要的作用，是锅炉的主要参数之一，对电厂的安全经济运行有重大影响。
主汽温偏高，会使过热器和汽轮机高压缸承受过高的热应力而损坏，从而威胁机组的安全运行；主汽温偏低，则会降低机组的热效率,影响机组运行的经济性.同时，主汽温偏低会使蒸汽的含水量增加，从而缩短汽轮机叶片的使用寿命。
因此，必须将主蒸汽温度严格控制在给定值附近。
若温度过高，过热器和高压锅炉会被损坏，若温度过低,电厂的效率会被降低.过热器内部温度变化也要很好的抑制,否则，剧烈的温度变化会引起较大的机械压力，可能会引起锅炉破裂，从而会减少加热系统单元的生命并且增加维护费用。
因此合理控制主汽温对保证电厂的安全经济运行有重大影响。
在实际中，由于过热汽温系统具有大迟滞，大惯性,对象具有明显的滞后性线性，时变性等特点，并且具有温度波动允许范围小,模型失配，参数不确定等素，控制主汽温并不是一件容易的工作。
国内电厂在这方面还有很多工作要做，例如我国刚开始刚引进的300MW，600MW的大型机组时，主蒸汽只有一级喷水减温器作为调温手段，由于我国热控自动化应用水平有限，导致主汽温经常失控，甚至超温.到目前为止，锅炉生产厂家往往都采用至少两级喷水减温，降低控制难度来调节主汽温。
单回路调节系统(只有被调量一个反馈回路）虽然是一种最基本的最广泛的调节系统，但由于现场实际对象多半属于大迟延大惯性，用单回路调节系统性能指标很差，若调节质量要求较严时就无能为力了，采用传统的单回路控制难以达到控制要求。
因此，需要改进调节结构、增加辅助回路或添加其他环节,组成串级调节系统。
过热气温串级调节系统是火电厂最典型的调节系统,所以一般采用串级系统对生产流程加以控制.串级控制系统是生产过程监视、控制技术发展和计算机与网络技术应用的产物，但它更是在过程工业发展对新型控制系统的强烈需要下产生的。
2021年电热锅炉温度控制器的设计开题报告
电热锅炉温度控制器的设计开题报告随着现代控制技术的发展，在工业控制领域需要对现场数据进行实时采集，在一些重要场合对数据采集的要求更高，例如在电厂、钢铁厂、化工领域的生产中都需要对大量数据进行现场采集，而温度采集又是其中极为重要的部分，因此，需要一种高精度、低成本的数据采集与控制系统。
温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量, 因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。
完成温度测量与PID控制算法等相关资料的收集；完成电路原理图的设计；完成卬刷电路板设计与制作；完成软件设计；完成软件与硬件的联调，实现设计功能；完成对制作实物的测试；完成毕业设计报告。
在这项开题报告中木人主要完成硬件部分的'设计工作。
学院实验室拥有单片机程序下载板、PROTUS程序仿真软件、PR0TEL99SEPCB制作软件、MEDWIN程序编译软件等开发条件。
同时在校其间我们学习和掌握了以上硬件和软件的使用方法。
此外我们可以方便的购买到元器件，例如：数码管（3位一体）、芯片STC89C51、AD590、光电耦合器等。
最后，学院和校内外基地均有单片机应用系统的项目开发和胜任毕业设计指导工作的师资团队，为本开题报告的顺利完成提供了软硬件的保证。
四、开题报告任务实施的思路与方案系统设计总体框图如图1所示，包扌舌单片机、显示电路、越限报警电路、传感器、数据采集电路、键盘电路、控制电路这七个组成部分。
通过温度传感器将温度值转换为模拟电流量，电流量通过数据采集电路转换成与模拟量成对应关系的数字量，单片机通过标度变换，将数字量转换为实际的温度值。
实际所需要的锅炉温度通过按键来设置，温度的设定值和实际值比较，当两者不等时采用PWM控制可控硅的通断以实现对锅炉温度的控制。
实际温度和设定温度可通过显示器显示。
1.硬件设计方案硬件电路主要有两大部分组成：模拟部分和数字部分：从功能模块上来分有：主机电路、数据采集电路、键盘显示电路、控制执行电路.(1)主机电路的设计主机选用51系列单片机STC89C51来实现，利用单片机软件编程灵活、自由度大的特点，力求用软件完善各种控制算法和逻辑控制。
基于PID算法的炉温控制器设计的开题报告
基于PID算法的炉温控制器设计的开题报告
一、选题背景
在现代工业生产中，炉温控制是非常重要的一个环节。
正确的控制炉温不仅可以提高炉子的热效率，还可以避免产品因温度过高或过低而产生的不良质量。
PID算法是目前工业控制中最广泛应用的算法之一，因此在炉温控制中，PID算法也得到了广泛应用。
二、选题意义
通过对PID算法在炉温控制中的应用进行研究开发，能够提高工业生产的效率和质量。
此外，PID算法的研究也对控制理论研究具有一定的参考价值。
三、研究目标
本研究的目标是开发一种基于PID算法的炉温控制器，具有稳定、快速、精确等特点，并在实际生产中进行应用。
四、研究内容
1. PID算法的原理和应用；
2. 炉温控制系统的原理和结构；
3. PID算法在炉温控制中的应用；
4. 控制器硬件和软件设计。
五、研究方法
本研究主要采用文献研究和实验研究相结合的方法。
通过查阅相关文献了解PID算法在工业控制中的应用和炉温控制系统的原理，然后利用实验平台进行控制器硬件和软件的设计，并进行实验验证。
六、研究进度安排
1. PID算法的原理和应用：2周；
2. 炉温控制系统的原理和结构：1周；
3. PID算法在炉温控制中的应用：2周；
4. 控制器硬件和软件设计：6周；
5. 实验验证：2周。
七、研究预期成果
开发一种基于PID算法的炉温控制器，具有稳定、快速、精确等特点，并在实际生产中进行应用。
同时，本研究也会为PID算法在工业控制中的应用提供一定的参考价值。
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《锅炉温度串级控制系统》开题报告一、课题的目的和意义随着我国国民经济的快速发展，锅炉的使用范围越来越广泛。
而锅炉温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制,有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。
现代锅炉的生产过程可以实现高度的机械化，这就为锅炉的自动化提供了有利条件。
锅炉自动化是提高锅炉安全性和经济性的重要措施。
目前，锅炉的自动化主要包括自动检测、自动调节、程序控制、自动保护和控制计算五个方面[1]。
国内一些大容量机组已开始应用计算机控制，主要用来作数据处理、运行监督指导及局部闭环控制等。
实现锅炉自动化的意义在于：1.提高锅炉运行的安全性；2.提高锅炉运行的经济性；3.改善劳动条件；4.减少运行人员，提高劳动生产率。
总之，实现锅炉自动化是促进社会主义现代化的重要措施之一。
过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、建材、原子能等工业部门生产过程的自动化。
过程控制的发展将会越来越迅速，并且被应运到越来越多的领域中，而我所探讨的问题是锅炉温度的串级控制[2]。
串级控制，是一种复杂的过程控制系统，在提高控制质量和实现一些特殊工艺要求等方面有着显著的效果，使复杂过程控制系统达到一个新的水平，在过程控制中得到了广泛的应用[3]。
我国现有中、小型锅炉100多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的1/3，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染等严重的生产状态。
提高热效率，降低耗煤量，采用合适的过程控制方案是一件具有深远意义的工作。
由于起步较晚，国内电热锅炉的控制水平不高，只要表现在算法简单、粗糙，造成温度控制效果不佳，易产生输出控制量的震荡，系统不稳定的现象，而且自动化程度不高。
最后的目的就是经过仿真实验和实际运行表明，所设计的系统能够可靠、稳定而安全地手动、自动和定时运行的功能，并且在系统出现超温等紧急情况时能报警并自动切断系统。
以PID控制算法为核心的控制器能够很好地满足系统的稳定性和精度要求，通过辅助以友好的操作界面，能够简单、便利而又切实有效地应用于实际[4]。
通过实时检测装置把锅炉系统的运行状态和运行参数随时报告给人和控制系统，由自动调节装置对系统的运行状态进行调节；自动控制装置能简化操作步骤和减少操作数量，避免误操作；保护装置能使系统运行中周边设备发生异常、运行参数偏离允许值提供声光报警或自动停炉等应急自动处理[5]。
并且还可以很好的提高锅炉运行的经济性，工业锅炉在燃烧过程中，各项技术指标都要求限定在一定范围内。
为了确保燃烧过程的稳定、可靠和经济运行，设计采用先进的A/D转换技术和PID计算技术，锅炉燃烧过程控制装置通过检测出口温度、炉膛温度等运行物理量，通过PLC控制器及调节器，改变电阻丝两端电压，使炉膛温度控制在预定范围内，保证锅炉在最佳的温度下加热，在最节能条件下运行[6]。
锅炉串级控制装置，能对锅炉进行过程的自动检测、自动控制等多项功能，保证锅炉的安全、稳定、经济运行，减轻操作人员的劳动强度。
二、文献综述关于锅炉温度的自动化控制，先后被很多的学者所关注。
在2003年第02期的《微计算机信息》中，王丽娟发表了一篇题为“单片机在锅炉温度控制系统中的应用”，本文介绍了单片机在锅炉温度控制上的应用,主要是以87C51单片机作为控制器核心，结合温度传感变送器、A/D转换器、LED显示器、D/A转换器,模拟多路开关等，组成一个八通道的锅炉温度控制系统。
该系统能根据现场检测的温度状态做出实时精确的自动控制、实现温度的监控，具有事件与参数记录、数码管显示、报警、系统参数设置、手自动切换控制及与网络、打印机通信的功能、能够快速、稳定、安全、可靠地对工业锅炉进行控制。
在2004年01期的《信息技术》中，来自黑龙间工程学院电子工程系的张培明、邵国平教授发表了一篇“模糊控制在燃煤锅炉床层温度控制中的应用”，文中针对燃煤锅炉燃烧过程十分复杂，难用准确的数学模型来描述以及常规方法的控制效果不是十分理想等问题，在分析常规的模糊控制器的基础上，结合模糊逻辑控制理论，设计了一个带有自调整因子的模糊控制器并进行了仿真研究。
仿真结果表明，该控制器对燃煤锅炉床层温度的控制，具有良好的控制性能。
在2007年03月01日第20卷2期的《万方数据》中，来自华中科技大学电子信息与自动化学院的王石教授发表了一篇“模糊PID在热水锅炉温度控制系统中的应用”，针对热水锅炉温度控制的特点，采用模糊PID控制策略。
将SMUUNK与FUZZY TOOL BOX有机地结合设计模糊自整定PID控制器。
系统的仿真结果表明该控制方法提高了对非线性、滞后系统的控制效果。
经过在丹东燃煤热水锅炉供暖工程的实际运行，证明系统的控制效果良好。
2002年，由华北电力大学硕士生叶虹发表的一篇“Bp神经网络在锅炉运行优化中的应用研究”，本文引入人工神经网络之BP网络（Back-Propagation），建立了锅炉的运行优化模型。
模型以影响锅炉效率的因素为输入变量，以锅炉效率及发电煤耗等为输出变量，用电厂采集的数据样本进行训练。
此模型不同于传统的锅炉效率计算方法（正平衡或反平衡方法），而是通过人工神经网络本身具有的强大的联想功能和记忆功能以及对于非线性变量的映射能力，来计算锅炉效率和锅炉运行中需要调节的一些主要参数。
神经网络训练成功的模型可在线对内蒙古蒙达电厂的300MW机组计算锅炉效率及其它运行中关注的参数，在一定程度上起到锅炉效率实时分析的作用，并为锅炉运行提出优化调节的方法。
本文还在DELPHI 语言支持平台上开发了锅炉运行优化的BP网络软件系统，利用DELPHI本身自带的数据库实现数据的存储功能。
关于这方面的文章还有很多，如2007年2月19日由王致杰发表的“基于神经模糊的工业锅炉温度控制器的研究”；2007年第02期《计算机技术与自动化》由赵炜、张戟、张伟红发表的“一种在线模糊控制的锅炉过热蒸汽温度调节方法”，等等。
随着工业生产的迅速发展，对工艺操作条件的要求肯定会越来越高，所以对控制系统的继续研究有着重大的意义[7]。
以前所采纳的控制系统大多数属于单回路控制，而在锅炉温度的控制过程中，不仅存在着对锅炉出口温度的扰动，还有来自对炉膛温度的扰动，如采用单回路控制，则会出现下列两种后果之一：（1）、控制通道的时间常数和容量滞后很大，控制作用不及时；（2）、不能克服所有的扰动[8]。
所以往往不能满足生产工艺的严格要求。
本次系统设计采用的是利用可编程控制器（PLC）实现对锅炉炉膛及锅炉出口温度的串级控制，通过合理的软件编程，克服扰动的能力大大增强，从而可以达到锅炉系统的最优控制[9]。
运用PLC技术和电力电子整流技术控制加在热炉电阻丝上的电压，实现温度控制。
PLC控制程序采用常规PID控制算法, 上述文献中列出了一些比较先进的控制算法，但是常规的PID控制算法对大多数控制系统已经能够满足误差精度要求，因此许多用于过程控制的设备都采用常规的PID控制算法[10]。
此次方案的设计也不例外。
此加热炉温度控制系统具有精度高，稳定性好，可靠性高等特点。
而PLC本身优异的性能使基于PLC控制的温度控制系统变的经济高效稳定且维护方便。
三、设计内容和拟解决的关键问题（一）设计内容：系统结构如图1和图2所示，温度信号可输入铂电阻传感器，经变送器转换成4～20mA 标准电流信号再输入至A/D转换器。
系统的控制回路由炉膛温度调节器（称为副调节器）构成的控制回路（称副回路）和出口温度调节器（称为主调节器）构成的控制回路（称为主回路）组成。
主机采用欧姆龙CPM2A系列PLC工控机，执行器采用可控硅。
系统输入输出与主机光电隔离。
（二）关键问题：本次设计中的关键问题是串级控制系统中主、副过程的匹配以及PID编程的实现。
四、设计方案与进度计划安排（一）设计方案：选取炉出口温度为主被控参数（简称主参数），选取炉膛温度为副被控参数（简称副参数），把炉出口温度调节器的输出作为炉膛温度调节器的给定值。
这样，扰动对炉膛水温的影响主要由炉膛温度调节器（称为副调节器）构成的控制回路（称副回路）来克服，扰动对炉出口水温的影响由出口温度调节器（称为主调节器）构成的控制回路（称为主回路）来消除。
软件设计主要内容，该系统软件采用PLC梯形图语言进行程序设计，人机交互采用图形界面，菜单及参数输入可通过鼠标和键盘方便操作。
主要模块有：主程序模块、数据采集模块、A/D转换模块、D/A转换模块、实时控制模块、报警模块等。
（二）工作进程：（1）2007.12.10-2008.03.20 进行调研、收集相关文献资料。
（2）2008.03.21-2008.03.26 完成开题报告。
（3）2008.03.26-2008.04.10 拟定论文粗纲。
（4）2008.04.11-2008.04.20 与指导老师联系后，完成论文细纲。
（5）2008.04.21-2008.05.20 完成论文初稿，教师审定。
（6）2008.05.21-2008.05.31 修改、完成论文二稿，教师审定。
（7）2008.06.01-2008.06.08 修改、完成论文三稿，教师审定。
（8）2008.06.09-2008.06.15 论文定稿、打印、装订、提交。
（9）2008.06.15-2008.06.20 准备并完成论文答辩。
五、预期结果与创新成果（一）预期结果该系统运行稳定可靠, 精度高，操作简便。
节能效果非常明显。
在实际使用过程当中，只需对其稍加改动，即可应用于其它锅炉系统。
（二）创新成果传统的单回路控制系统已不能适应生产工艺的严格要求，应用PLC进行串级控制，在节能、保证锅炉安全运行、保护环境、改善工作条件、提高管理水平等方面均起到积极作用。
六、成文时间和提交成果形式计划于6月15号前完成毕业论文，用A4纸打印，装订后交由指导老师检查审定。
七、参考文献[1]辛广路.锅炉运行与操作指南.机械工业出版社，2006年[2]邵裕森，戴先中.过程控制工程.机械工业出版社，2000年[3]刘春胜，王劭伯.串级PID控制在锅炉主蒸汽温度控制中的应用.工业控制计算机，2006年19卷第9期[4]晏康，刘宵惠.PLC的数字PID控制程序设计研究.重庆工商大学学报，2004年4月第21卷第2期[5]中国电子学会.2000/2001传感器与执行器大全（年卷）-传感器·变送器·执行器.电子工业出版社，2001年[6] 李俊秀,赵黎明. 可编程控制器应用技术实训指导 [M ]. 北京 :化学工业出版社, 2002[7]张凤珊，祖龙起.电气控制及可编程控制器.中国轻工业出版社，2003年[8]宋伯生.PLC编程理论·算法及技巧.机械工业出版社，2006年[9]廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用 [M ]. 重庆 :重庆大学出版社 , 2001[10]陶永华,葛芦生. 新型PID 控制及其应用[M] . 北京:机械工业出版社,1998。