基于PLC的智能炉温网络控制系统设计

张胜

摘 要：环形炉温控制系统的良好设计，将直接关系到炉的燃烧质量和燃料的节约，以及减少对污染气体的排放。近几年，由于智能化的炉温控制系统越来越成熟，对以后的工业发展显得越来越重要，也是社会的发展趋势。

关键词：PLC；智能控制系统；炉温；设计

引言

燃炉主要运用于冶金、采矿等众多工业领域，智能炉温控制系统通过PLC的智能调节系统，能够很好地实时监测和调整炉温，使炉内的燃料尽量达到完全燃烧，减少对燃料的浪费，降低对空气的污染。基于PLC智能控制系统的设计和应用，将在很大程度上减少了人力的投入，也保证了燃炉的安全性和高效性。

1 系统结构设计

该系统的主要结构由PLC以及MCF5272构成，系统的运行部件由电动部件和切向调节阀构成，并且微处理器会自动把数据处理后传输给PLC。而PLC会通过模糊的智能控制系统把数据处理好后输出给系统，制动调节水位的装置会根据智能控制系统反馈的信息，把水位调节到与闸门相平衡的位置。这样始终保持锅炉中的水位与水蒸气蒸发掉的水位保持平衡，达到自动控制的目的。

1.1 搭建硬件平台

给燃炉搭建一个合适的平台，通过预先输入实测的温度值，经过预设系统进行计算。不断调整系统的参数，使实测值与计算值相符，以达到对水位的及时调整，保证蒸汽量的持续输出。将数据处理器处理后的数据传输到PLC，这样PLC就可以不用再对数据进行处理，直接对接受的信号做出相应的反应。PLC智能控制系统，既保证了运行的安全性又大大地减少了人力，对以后的锅炉发展有大大的好处。下面，通过一张图纸，更清晰地了解搭建平台的具体布置。

1.2 实现系统软件的控制

在平台上通过软件的方式对锅炉进行实时控制，防止锅炉出现危险，并且当锅炉出现危险时，系统通过报警器自动发出警报，这时还可以通过人为的方式进行手动控制，来应对不可逆转的过程。而在正常情况下，还是主要采取智能控制的方式为主，人为控制的方式为辅。

1.3 应用WISMO2C通信控制模块

系统中装入SIM卡，不仅可以方便地输入和输出數据，还可以实时地进行一些漏洞的修补，以便系统能够更好地运行。SIM卡电路部分为了保护卡免受静电溢出干扰，使用了ESDA-6V1L。在语音设备输入和输出电路与模块连接时，可以通过SIM卡进行数据的输入。

2 基于 PLC 的智能炉温控制系统设计

智能炉温控制系统就是在使炉温达到预设的温度时，提高炉子的安全性、经济性和环保性。提高锅炉的效率，大大降低人力的投入。

2.1 双交叉限幅控制

通过采用双交叉限幅控制系统来炉温。它的工作原理为：当炉内的温度发生变化时，煤气和空气的流量，不仅节约了燃料成本，还大大地降低了污染物的排放。系统的主控制器和副控制器都采用串联的方式进行控制，这样主控制器和副控制器的相互协调控制，达到更好地控制炉温的目的。

2.2 炉温测量系统

炉温控制系统共分为七个部分。在这七部分的每一段都插入相应的电热偶，以此来控制炉内的温度。在炉内的整个燃烧过程中，温度控制系统都会实时地将温度信息传输到再利用预设程序求出该时刻的瞬时值，利用最后计算出来的最优质对炉温进行调节。

2.3 空燃比调节系统

与炉温测量系统相比，没有回收段。然后按照已有的程序进行计算，得出一个结果；在得出的结果中选取一个最优质；将信号输入到调节控制系统；最后通过调节控制系统对煤气和空气进行相应比例的调整，以达到煤气的完全燃烧，并保证实测的温度值与预设的温度值相符合。在这个过程中，我们需要不断地调整PID参数，以保证燃烧过程中炉温与预设值相符，燃料尽量完全燃烧。

3 PID控制

PID控制主要通过控制系统误差，根据微积分求解与比例来控制量，从而达到控制目标的目的。

（1）比例的控制。比例输出和输入的信号需要构成正比例函数。如果输出和输入的信号不符合该关系，那么系统就会自动的进行实时的调整，直到他们能都满足规定的要求。

（2）积分控制。这种误差我们也有办法消除，那就是在比例控制器当中引入几分相。因为时间与积分相的比例关系为正比关系，所以尽管存在及其小的误差，但是随着时间的增加，积分相也随之增加。随着积分相的增大，误差便会在正负值之间波动，最后随着时间的增加，误差逐渐归为零。

（3）微分控制。微分控制器的输入和输出误差信号的微分呈现出正相关的关系。产生这种情况的主要原因是因为整个系统中存在一些较大的部件，这些部件由于自身较大的惯性和运行滞后会对误差的产生有一定的抑制作用。针对这种问题，一般可以通过抑制误差超前变化的方法来解决。

4 效果与结论

基于PLC的智能炉温网络控制系统的良好设计，大大地节约了燃炉的燃料成本，而且在很大程度上降低了有毒气体的排放，提高了燃炉的效率，降低了人力的投入。在基于PLC智能炉温网络控制系统中，详细地阐述了PLC炉温控制系统的设计，对以后该系统的优化和设计提供了可靠的参考依据，对以后工业的发展起到了一定的推动作用。

本系统的设计，一方面大大提高了锅炉的燃烧效率，减少对环境的污染；另一方面，增加了锅炉的安全性，减少了人力的投入，并且在此基础上，优化了对原有系统的漏洞，使整个系统运行更加可靠、稳定、安全。在系统的整个过程中，加入了大量的控制方程，保证了运行数据的稳定性，使燃料燃烧更加完全、彻底。

参考文献

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