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
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2011年06月08日
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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
1.2.5 系统的原理框图............................6
2设计方案及仪表选型..................................7
2.1 温度检测电路单元.............................7
2.2 执行器的选择................................14
3控制系统仪表配接图及说明............................16
4仪表型号清单........................................17
5设计总结............................................19
参考文献............................................20
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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。锅炉设备是一个复杂的控制对象，燃气燃油锅炉主要输入变量
包括负荷、给水、燃料量、送风和引风量等，主要调节变量包括水位、温度及压
力、烟气氧量和炉膛负压等；电加热锅炉主要输入变量包括负荷、锅炉给水和电
阻丝电压等，主要调节变量包括水位和温度等。锅炉生产过程的各个主要参数都
必须严格控制。锅炉系统是一个具有时变和时滞的比较复杂的系统，因此，对锅
炉温度进行控制是工业过程控制中一个重要而且困难的问题[3] 。
在生产过程控制中，一些复杂环节，往往需要进行串级控制。即把两个控制
器串联起来，第一个控制器的设定值是控制目标，它的输出传给第二个控制器，
作为它的设定值，第二个控制器的输出作为串级控制系统的输出，送到被控系统，
作为它的控制“动作”。控制系统的这种串级形式对于复杂对象的控制往往比单
回路控制的效果更好。串级控制对克服被控系统的时滞之所以能收到好的效果，