PLC的锅炉自控系统设计+源程序+梯形图(2)
电加热锅炉在今日以及未来的生活中具有十分广泛的应用，它把电能直接转化成热能，克服了燃煤锅炉中的出现的多种问题，它具有效率高，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[6]。特别是对环境无污染这一特点使之在未来必将成为锅炉发展的重要趋势，现在主要在中小型场所广泛使用，随着获得电能的途径越来越多，在工业中的应用也越普及。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。
1.2 国内外研究现状
自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国内外温度控制系统的发展迅速，并在智能化，自适应、参数整定等方面取得成果，在这方面，以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行各业广泛应用[7]。
目前，我国在温度控制方面总体水平还处于比较低的状态，成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它只能适用于一般的温度系统的控制，难以控制滞后、复杂、时变温度系统控制。适应于较高的控制场合的智能化、自适应控制仪表，这一领域的发展国内还不十分成熟[8]。特别是PLC控制技术在锅炉温度控制系统的应用技术与国外的相比还不是很先进，与之有很大的差距。
随着科学技术的不断发展，人们对温度控制系统的要求越来越高，对于智能化操作的要求也越来越高。因此，高精度、智能化、人性化的温度控制系统是国内外发展的必然趋势[9]。
1.3 方案设计
以锅炉为被控对象，以锅炉水温为主被控参数，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。
要想达到设计要求的内容，少不了以下几种器件：PLC、计算机、温度传感器和K型热电偶。其中PLC为主控器件，控制锅炉的温度，并实现加热、停止加热和高温报警等功能。温度传感器检测锅炉内的实时温度，计算机进行PID的分析与校正，经过计算机分析后控制PLC实现对锅炉的温度控制。
整体设计思路是：通过人为的设定我们所需要的温度，然后利用温度传感器测量出锅炉内水温的实时温度，通过K型热电偶把温度转换成可线性分析的热电动势信号，并送至PLC与设定值进行比较，通过计算机对实时温度和设定温度进行PID的校正，如果检测值小于设定值，则保持原动作。电热锅炉继续加热，如果实时温度高于设定值，则电加热锅炉停止加热，并实现报警功能。
设计思路相对比较简单，利用所学的知识可以实现，加上PLC的精确控制，操作简单，应用广泛。
1.4 软、硬件的可行性分析
本设计软件部分采用西门子S7-200软件，它的功能强大，简单易学，是现在市场上最常用的PLC控制软件，使用西门子S7-200可以进行控制系统的梯形图的编程和调试，西门子的软件梯形图的编程一般可分为主程序、子程序和中断程序的编程。西门子S7-200软件的功能非常强大，主要使用它的在线功能，也就是联机工作方式[10]。利用S7-200软件实现程序梯形图的设计与编写和联机调试。其程序的设计流程图如图1、图2和图3所示：
（1）主程序是程序设计的主题部分，是整个程序设计的基础，是不可缺少的一部分。本设计的主程序中主要包括PLC的运行、指示灯的初始化、PID的初始化和子程序的调用。在整个过程中实现程序的循环，主程序流程图如图1所示。