专业课程设计论文基于PLC的电加热炉温度控制专业系统设计.doc资源-CSDN下载

37 浏览量 2025-08-02 04:11:43 上传评论收藏 891KB DOC 举报

资源推荐

资源详情

资源评论

专业课程设计论文基于 PLC 的电加

热炉温度控制专业系统设计

第一章绪论

1.1 选题背景及意义

加热炉是利用电能来产生蒸汽或热水的装置。因为其效率高、无污染、自动

化程度高，稳定性好的优点，冶金、机械、化工等各类工业生产过程中广泛使

用电加热炉对温度进行控制。而传统的加热炉普遍采用继电器控制。由于继电

器控制系统中，线路庞杂，故障查找和排除都相对困难，而且花费大量时间，

影响工业生产。随着计算机技术的发展，传统继电器控制系统势必被 PLC 所取

代。二十世纪七十年代后期，伴随着微电子技术和计算机技术的快速发展，也

使得 PLC 具有了计算机的功能，成为了一种以电子计算机为核心的工业控制装

置，在温度控制领域可以让控制系统变得更高效，稳定且维护方便。

在过去的几十年里至今，PID 控制已在工业控制中得到了广泛的应用。在工

业自动化的三大支柱（PLC、工业机器人、CAD/CAM）中位居第一。由于其原理

简单、使用方便、适应能力强，在工业过程控制中 95%甚至以上的控制回路都

采用了 PID 结构。虽然后来也出现了很多不同新的算法，但 PID 仍旧是最普遍

的规律。

1.2 国内外研究现状及发展趋势

一些先进国家在二十世纪七十年代后期到八十年代初期就开始研发电热锅

炉，中国到八十年代中期才开始起步，对电加热炉的生产过程进行计算机控制

的研究。直到九十年代中期，不少企业才开始应用计算机控制的连续加热炉，

可以说发展缓慢，而且对于国内的温度控制器，总体发展水平仍不高，不少企

业还相当落后。与欧美、日本，德国等先进国家相比，其差距较大。目前我国

的产品主要以“点位”控制和常规 PID 为主，只能处理一些简单的温度控制。

对于一些过程复杂的，时变温度系统的场合往往束手无策。而相对于一些技术

领先的国家，他们生产出了一批能够适应于大惯性、大滞后、过程复杂，参数

时变的温度控制系统。并且普遍采用自适应控制、模糊控制及计算机技术。

近年来，伴随着科学技术的不断快速发展，计算机技术的进步和检测设备及

当原料温度变化时，首先使得炉膛温度 C2 发生变化。而出口处的原料温度 C1

还没有发生变化。因此，主调节器输出不变，炉膛温度测量值发生变化。通过

副变送器反馈到副调节器。通过可控硅控制加热元件的电流大小，使电炉保持

在设定的温度工作状态。

与此同时，炉膛温度的变化也会引起管壁的温度变化，从而影响出口 C1 温

度的变化，使主调节器的输出发生变化。由于主调节器的输出就是副调节器的

输入，而副调节器的输出直接控制可控硅导通角的大小，进一步加速了控制系

统的调节过程，使主被控量即加热炉出口温度恢复到设定值。

2.1.1 控制系统的性能

［1］

⑴对二次扰动的抑制能力强，当二次扰动产生后，副被控量首先检测到扰

动的影响并及时控制操作变量，使副被控量恢复到设定值。从而使扰动对主被

控量的影响减小，即副回路对扰动进行粗调，主回路对扰动进行细调。

⑵串级控制系统由于有副回路的存在改善副对象的动态特性，从而提高了

整个系统的动态特性。

⑶串级控制系统由于副回路性能的改善，主控制器的比例带可以变得更窄，

从而提高了系统的工作频率，即提高了系统的快速响应能力。

⑷有一定的自适应能力。在副回路的作用下，包括控制阀在内的副对象在

操作条件和负荷变化时，其特性变化对系统的影响显著地削弱了。

2.2 控制器的设计

2.2.1 控制器的控制规律选择

PID 控制器是应用最广泛的一种控制器。包括 P 控制器、PD 控制器，PI 控制

器及完整的 PID 控制器。P 的作用是增加开环增益，降低系统的稳态误差，提高

控制精度，但缺点是会使系统变得不稳定。I 的作用是消除静差，但有过调现象

且不及时。D 的作用是增加系统的稳定性，但同时也放大了系统的高频噪声。可

见，合理运用才能使系统的效益最大化。

1)比例（P）控制

剩余36页未读，继续阅读

内容反馈

可爱豆豆乐

粉丝: 1

最新资源

资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议，欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理！点击此处反馈

feedback-tip