基于PLC锅炉盘管出口水温滞后控制系统

78/87本科毕业设计（论文）题目：基于S7-300锅炉盘管出口水温滞后操纵系统专题题目：学院：电气工程与自动化学院专业：自动化班级：093班学号：20091873学生：指导教师：职称：副教授2013年6月6日摘要锅炉操纵在工业操纵中一直富有新意的课题，关于不同的操纵对象，有着不同的操纵方式和模式。温度系统惯性大，滞后现象严峻，难以建立精确的数学模型，给操纵过程带来专门大难题。本文首先对电锅炉采纳的操纵方案进行了深入研究，选择一种适合于PLC操纵的方案。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操纵参数，选用西门子CPU314C-2PN/DP为操纵器，构成锅炉温度串级操纵系统；采纳典型的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操纵。那个方案既满足了系统快速和精确达到平衡，又大大的降低了成本同时简化了编程和调试工作。利用先进的PLC程序编制工具STEP7及杰控组态软件，完成了锅炉操纵系统的程序设计和监控画面设计。关键词：PLC操纵；锅炉操纵；串级操纵；PIDAbstractBoilercontrolhasbeeninnovativetopicsinindustrialcontrol,fordifferentcontrolledobjects,differentcontrolwaysandmode.Temperaturesystemofinertiaisbig,lagphenomenonisserious,isdifficulttoestablishaccuratemathematicalmodel,bringgreatdifficultiestocontrolprocess.Thispaperthecontrolschemeofelectricboileradoptsthecarriedonthethoroughresearch,chooseasuitableforPLCcontrolscheme.Inboilerforcontrolledobject,mainlyboileroutletwatertemperaturewasaccusedofparameters,withthewatertemperatureinthehearthtoassistantwasaccusedofparameters,withheatingresistancewirevoltageascontrolparameters,selectionofSiemensCPU314C-2PN/DPasthecontroller,aboilertemperaturecascadecontrolsystem;USESthetypicalPIDalgorithm,usingPLCladderdiagramprogramminglanguageprogramming,realizetheboilertemperatureautomaticcontrol.Thisschemesatisfiesthesystembalancequicklyandprecisely,andgreatlyreducedthecostandsimplifytheprogramminganddebugging.UseofadvancedPLCprogrammingtoolSTEP7andcontrolconfigurationsoftware,completedtheboilercontrolsystemprogrammingandmonitoringscreendesign.Keywords:PLCcontrol;Boilercontrol;Cascadecontrol;PID目录TOC\o"1-3"\h\u8425第一章绪论 1185741.1课题的提出与意义 1247381.2研究背景及现状 2248491.3该课题的研究目标 3257781.4研究的内容及方法 428211第二章操纵系统方案设计 5273832.1锅炉自动操纵方案 5259872.2锅炉操纵的结构和原理 6115862.2.1锅炉操纵的结构 7210052.3串级系统的设计 7186932.3.1串级操纵系统的设计 8265632.3.2串级操纵系统参数的整定 896102.4PID的算法 9285102.4.1模拟PID 9217202.4.2数字的PID算法 10138792.5纯滞后的算法 1132382.5.1采样周期的分析 1218911第三章操纵系统的硬件设计 13213.1操纵系统的硬件组成 13266293.2锅炉操纵的系统 14141423.3PLC的选型及硬件配置 1558053.3.1模拟量输入模块SM331(AI8．12Bit) 1583953.3.2模拟量输出模块SM332(AO4．12Bit) 1518913.3.3操纵系统的硬件组态 1626103.4传感器选择 16198863.4.1温度传感器 1642113.4.2流量传感器 1734943.5变送器选择 17158593.6电磁调节阀选择 1830833.7变频器MM420 1816569第四章操纵系统的软件设计 19209914.1STEP7编程软件 19111804.2PLC操纵的程序设计 20255584.2.1主程序的设计 21252714.3系统模数转换部分 22192444.4系统PID调节部分 264339第五章人机界面的设计 28304305.1人机界面的特点 28167185.1.1人机界面软件仿确实差不多方法 28183315.2杰控软件 28136435.3杰控的要紧功能与实现 2956695.3.1人机界面设计流程 29129995.4人机界面的运行和显示 33103675.4.1历史趋势曲线图 3322855.4.2历史报警窗口 3330100总结与展望 35附录36参考文献43外文资料44致谢49第一章绪论1.1课题的提出与意义锅炉是一种工农业生产中常见设备。锅炉能够按其用途不同通常分为动力锅炉和工业锅炉两大类。动力锅炉是用于发电和动力方面的锅炉，如电站锅炉。工业锅炉是用于工农业生产和生活采暖提供蒸汽或热水的锅炉，可分为蒸汽锅炉、热水锅炉、导热油锅炉等。作为供热之源，工业锅炉日益广泛地应用于现代生产和人民生活的各个领域。如在机械制造、化工、纺织、机械、食品加工、医药等行业中，生产工艺需要大量的蒸汽；又如工业和民用建筑的采暖通风、农业温室、都市集中热水供应等也需要蒸汽和热水来提供热能。随着我国工农业生产的迅速进展，以及人民生活水平的不断提高，工业锅炉的应用会更加广泛。因此，对锅炉盘管出口水温滞后操纵的研究显得极其重要，具有一定的理论价值和现实意义[1]。锅炉能够提供热源，还能够作为动力源，为达到要求并保证锅炉本体的安全、经济的运行，锅炉的操纵系统就应具备专门好的自动检测功能、程序操纵功能、爱护功能等。考虑锅炉工作系统是个复杂的生产系统，扰动源又比较多，为了保证供给外界达标的蒸汽并满足负荷的运转，对其工作过程中要紧工艺参数必须实行严格的操纵。电锅炉是将电能转换为热能的能量转换装。具有结构简单、无污染、自动化程度高等特点。与传统的以煤和石化产品为燃料的锅炉相比依旧有差不多投资少、占地面积小、操作方便、热效率高、能量转化率高等优点。近年来，电锅炉已成为供热采暖的要紧设备[2]。过程实现自动化具有以下几方面优点：(1)提高机组运行的安全可靠性。安全可靠性是机组运行的首要要求，热力系统复杂，需要监视、操纵的项目多，靠人来嘶视和操作，不仅劳动强度大，而且报难胜任，同时极易因误操作而造成事故，采纳自动化操纵系统来完成监视和操作大大提高机组运行的安全可靠性。(2)提高机组运行的经济性。自动化操纵系统能保证机编在良好状态下运行，因此，能够减少事故停机的损失和设备检修费用，可提高热效率，降低供电热耗和煤耗。(3)减少运行人员，提高劳动生产率。(4)改善劳动条件。实现生产过程自动化，可使运行人员从繁忙的体力劳动和紧张的精神负担中解脱出来，值班员除在机组启停时有些操作外，正常运行时只需存操纵室内集中监视主设备及自动化仪表的运行情况[3]。1.2研究背景及现状国外现状由于工业过程操纵的需要，特不是微电子技术和计算机技术的迅猛进展以及自动操纵理论和设计方法进展的推动下，国外温度操纵系统进展迅速，并在智能化，自适应，参数自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，性能优异的温度操纵器及仪器表，并在各行业广泛应用。它们要紧具有如下的特点：1.适应于大惯性，大滞后等复杂温度操纵系统的操纵。2.能够适应于受操纵系统数学模型难以建立的温度操纵系统的操纵。3.能够适应于受控系统过程复杂，参数时变的温度操纵系统的操纵。4.这些温度操纵系统普遍采纳自适应操纵，自校正操纵，模糊操纵，人工智能等理论及计算机技术，运用先进的算法，适应的范围广泛。5.普遍温控器具有参数自整定功能。借助计算机软件技术，温度器具有对操纵对象参数及特性进行自动整定相关操纵参数，以保证操纵效果的最优化[4][5]。国内现状目前在我们国内，锅炉仍然是各种工业企业的动力设备中重要的组成部分。然而，除了一些大中型锅炉采纳了先进的操纵技术。一般的小型锅炉的操纵仍较落后，仍在使用仪表、继电器作要紧的操纵手段(如DDZ-II或III型系列仪表)，需要过多的人为参与，不仅工作人员的工作条件差，劳动强度大，而且锅炉的热效率专门低，资源白费严峻。即使现在的仪表许多已趋智能化，在锅炉上也实现了自动或半自动操纵，然而，由于其不菲的价格、缺乏治理功能等种种缘故，其应用受到专门大限制[6]。随着科学技术的进展，锅炉的应用也越来越广泛，锅炉的生产从它的雏型：蒸汽机到现在各式各样的锅炉，它的进展见证了工业的进展状况，现代的锅炉多数是利用燃料或其他能源的热能，把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。它包括锅和炉两大部分，锅的原义是指在火上加热的盛水容器，炉是指燃烧燃料的场所。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为生产和生活提供所需要的热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，要紧用于生活，工业生产中也有少量应用。锅炉的作用是烧水产生高温高压的蒸汽，这些蒸汽的温度可达1000多度，如此的蒸汽能够用来消毒、煮饭、加热和提供蒸汽动力。锅炉是当今工厂的一个动力源泉之一，其作用不可忽视。PLC（可编程操纵器）作为一种工业操纵微型计算机，它以其编程方便、操作简单，尤其是它的高可靠性等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用。而西门子S7-300系列的可编程操纵器具有的高稳定性的同时具有自主选择性等特点，给我们搭建自动操纵系统提供了选型的方便[7]。1.3该课题的研究目标针对目前工业型锅炉系统普遍存在成本高、效率低、运行不稳定等问题，设计了由S7—300PLC和杰控组态软件构成的工业锅炉操纵系统[8]。从操纵系统的总体设计、硬软件配置以及程序设计和监控画面设计等方面进行阐述，实际运行表明该操纵系统性能稳定、可靠性高，在安全生产、提高经济效益等方面发挥了重要作用，并为节能降耗提供了技术保证，具有一定的先进性和推广性。在工业生产过程中，有许多被控对象除了具有容积拖延外，往往不同程度地存在着纯滞后，其特点是当操纵作用产生后，在时延τ范围内，被控参数完全没有响应。因此，如此的过程必定会产生较明显的超调量和较长的调节时刻，因此，具有纯拖延的过程是较难操纵的过程，其难控程度随着纯拖延τ占整个过程动态的份额的增加而增加，而路径的长度和物流的速度是构成纯滞后τ的因素。解决纯滞后问题的方法特不多，最简单的是利用常规调节器适应性强、调整方便的特点，通过认真个不的调整，在操纵要求不太苛刻的情况下，满足生产过程的要求。本课题的目标确实是在实验室301的环境和熟练应用S7-300下设计一个锅炉内胆水和气盘管出口水温构成的纯滞后串级操纵系统。采纳PID的算法，来操纵锅炉的水温[9]。电热锅炉操纵系统实验装置模拟日常生活中的热水锅炉操纵系统，将变频器调速技术、计算机和智能操纵技术相结合，完成生活中热水锅炉对进水、出水、电加热装置通断时刻比的自动操纵，使锅炉的进水流量、出水流量、水温、水位保持在最佳状态[10]。实现热水锅炉系统安全，可靠，稳定运行和达到节能降耗的目的。电热锅炉实验装置要紧由微型电热锅炉、固态继电器电加热装置、变频器及相关的检测装置、变送器和执行机构等过程操纵仪表组成[11]。图1-1总结构图1.4研究的内容及方法首先以锅炉为操纵对象，以锅炉出口水为主被控参数，以炉膛内水温为副被操纵参数，以加热电炉丝电压为操纵参数，以PLC为操纵器，构成锅炉温度串级操纵系统：采纳PID算法，运用PLC梯形图编程语言程序进行编程，实现锅炉温度的自动操纵。本文要紧研究内容：第一章，简要介绍本课题研究的背景、研究意义、现状和研究的要紧内容。第二章，系统总体方案设计。对锅炉温度操纵的串级系统，PID算法和纯滞后温度操纵进行研究和讲明，简介S7-300的特点和具备的功能。第三章，系统硬件的设计。设计系统的硬件结构框图，对该系统的所需要的硬件给予介绍讲明。第四章，系统软件的设计。设计PLC操纵器运行框图，主程序的流程图，设计模拟输入，模拟输出和PID算法模块。第五章，组态画面的设计。对该系统仿真设计，对该系统进行监视和数据的显示，历史曲线图设计。第二章操纵系统方案设计2.1锅炉自动操纵方案方案一：仪表操纵锅炉操纵的仪表操纵要紧通过电动单元组合仪表来实现。电动仪表系统要紧由继电器、时刻继电器、程序继电器、电动单元组合仪表和测量仪表等组成，其程序操纵为传统继电器操纵。电动仪表系统设计经验成熟、价格廉价，但难于实现系统冗余和数据远传，维修也比较困难，更难于实现高级操纵方法。现在进展的智能仪表功能上大大增强，也具备了通讯功能，但仍摆脱不了仪表操纵的固有缺陷。同时，随着仪表功能的增多、增强，其价格也越来越贵，逐渐失去其价格优势。方案二：PLC操纵可编程逻辑操纵器简称PLC，采纳的是计算机的设计思想，最初要紧用于顺序操纵，只能进行逻辑运算。随着微电子技术、计算机技术和通信技术的进展，以及工业自动化操纵愈来愈高的需求，PLC不管在功能上、速度上、智能化模块以及联网通信上，都有专门大的提高。现在的PLC已不只是开关量操纵，其功能远远超出了顺序操纵、逻辑操纵的范围，具备了模拟量操纵、过程操纵以及远程通信等强大功能。美国电气制造商协会(NEMA)将其正式命名为可编程操纵器，简称PC，然而为了和个人计算机的简称PC相区不，人们常常把可编程操纵器仍简称为PLC。事实上，PLC确实是以嵌入式CPU为核心，配以输入、输出及通讯等模块，能够方便地用于工业操纵领域的装置。它以其高可靠性、高稳定性、编程简单和易于使用，在现代工业企业中得到广泛应用，使得整个操纵系统在功能的可靠性、配置的灵活性等方面较之过去产生了质的飞跃。方案三：DCS操纵集散操纵系统是由回路仪表操纵系统进展起来的分布式操纵系统，成功地解决了系统拓扑结构复杂的问题，划清了上位机与下位机之间的配置功能和组态功能，通过冗余结构和增加设备提高了系统的可靠性。DCS在模拟量处理、回路调节等方面有一定的优势，在锅炉方面一般应用于大型锅炉和锅炉群控，近年来也出现了适用于中型锅炉的小型集散操纵系统，女HHoneywell公司推出的S9000系统。在过去的20多年里，DCS逐步走向成熟，并在当今的工控领域中占有较大的市场份额，然而随着时刻的推移和人们对操纵要求的提高，它的弊端也逐渐暴露出来：价格偏高，系统开放性差，操纵仍然相对集中。方案四：FCS操纵现场总线(Fieldbus)是八十年代末九十年代初国际上进展形成的用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。现场总线操纵系统确实是基于现场总线(Fieldbus)基础上形成的自动操纵系统。现场总线技术摒弃了DCS传统的多机冗余方式，将DCS的I／0完全分散变成了新型全分布式结构，把操纵功能完全下放到现场，更完美的实现了传统DCS治理集中与操纵分散的初衷[12]。综上所述，随着PLC成本的下降和性能的提高，一般PLC已能满足小型锅炉的操纵要求，且性价比较高。2.2锅炉操纵的结构和原理本系统方案是选用西门子S7-300PLC作为操纵器。给定锅炉盘管出水口所要达到的温度，用PT100型热电阻将检测到的实际锅炉水和气锅炉盘管出口水温转化为4-20mA电流信号，通过模拟输入模块331转化成数字信号并送到PLC中进行PID调节，以锅炉盘管出水口温度为主被控对象，锅炉内胆为福被控对象，盘管出口水温度和给定温度进行差分比较，将输出的值作为副调节器的给定量和锅炉内胆温度进行PID调节。将输出值通过模拟输出模块332进行对加热器操纵达到所要操纵的温度，然后用杰控软件对系统进行PID参数调节，画面监管、数据显示和报警。如图2-1。图2.1锅炉温度操纵系统原理框图2.2.1锅炉操纵的结构锅炉温度操纵的工作原理是温度通过传感器和变位器送到模拟输入转换成数字，再到PLC进行PID计算输出模拟量对加热器进行温度操纵。本设计采纳温度串级操纵系统，如图2.2。图2.2温度串级操纵系统2.3串级系统的设计当调节对象的动态特性比较复杂，而工艺对调节质量的要求又专门高的时候，简单的单回路操纵系统不能够满足要求。在这种情况下，需要在单回路操纵系统的基础上，采取其他措施，组成复杂操纵系统，也称为多回路系统，如串级图2-3一般串级操纵系统操纵系统、带有补偿的操纵系统[13]。如图所示的操纵系统在结构上形成了两个闭环。一个闭环在里面，被称为副回路；一个闭环在不处，被称为主回路，以最终保证被调量满足工艺要求。这种由两个调节器串接在一起操纵一个调节阀的系统叫做串级操纵系统。主调节器具有自己独立的设定值，它的输出作为副调节器的设定值，而副调节器的输出信号则是送到调节阀去操纵生产过程[14]。串级操纵系统只比简单操纵系统增加了一个测量变送元件和一个调节器，然而操纵效果却有显著的提高，具有较好的操纵性能，能够改善对象的动态特性，提高系统的工作频率，对负荷或操作条件的变化也有一定的自适应能力。2.3.1串级操纵系统的设计串级系统的种种特点差不多上因为增加副回路的缘故，副回路的设计质量是保证发挥串级系统优点的关键。1、制定串级操纵系统的方案，选择或串级温度操纵系统。选择主被控参数、副被控参数、主操纵器、副操纵器来构成主回路、副回路，组成一个完整的串级操纵系统。副回路应包含被控对象所受到的要紧干扰，副参数的选择应使副回路时刻常数小，调节通道短，反应灵敏。2、选择串级操纵的主、副操纵器。副调节器的任务是要快动作以迅速抵消落在副环内的二次扰动，而且副参数并不要求无差，因此可选用调节速度叫快的P调节器或者PI、PD、PID调节器。主调节器的任务是准确保持被调量符合生产要求，不同意被调量存在偏差，因此，主调节器必须具有积分作用，如PI、PID调节器[15]。2.3.2串级操纵系统参数的整定串级系统的整定要比简单系统复杂。由于两个调节器串接在一起，互相作用，阻碍参数的整定。因此在整定时，应尽量加大副调节器的增益以提高副环的频率，使主、副环的频率错开，减少相互之间的阻碍[16]。串级系统的整定，有两步整定法和一步整定法。1、两步整定法两步整定法是第一步整定副回路的副调节器，第二步整定主回路的主调节器的串级系统整定方法。（1）先整定副回路。在系统工作状况稳定，主、副回路主调节器在纯比例作用的条件下，将主调节器的比例带δ置于100%处，按照单回路系统的整定方法来整定副回路。逐渐降低副调节器的比例带，如用4：1衰减法来整定副回路，则求出副参数在4：1衰减时的副调节器比例带δ2S和操作周期T20。（2）整定主回路。使副调节器比例带置于δ2S的数值上，逐渐降低主调节器的比例带δ1S，求出同样衰减比时主回路的过渡过程曲线，记录现在主调节器的比例带δ1S和操作周期T10。将上述步骤中求出的δ1S、T10、δ2S、T20,依照选用的调节器类型，按照4：1衰减曲线的整定方法，求出主、副调节器的整定参数。（3）按照“先副后主、先比例次积分后微分”的原则，将计算得出的调节器参数置于各调节器之上。（4）加干扰实验进行验证，观看过程参数值，直至记录曲线符合操纵要求为止[17]。2、一步整定法（1）在系统工作状况稳定，主、副回路主调节器在纯比例作用的条件下，按表5-1“一步法比例带经验值表”所列数值，将副调节器调节到适当的经验值上。表5-1一步法比例带经验值表副参数比例带δ2放大倍数KC2温度20——605——1.7压力30——703——1.4流量40——802.5——1.25液位20——805——1.25（2）利用单回路操纵系统的参数整定方法来整定主调节器参数。（3）加干扰试验进行验证，观看过渡过程曲线，依照KC1、KC2相匹配的原理，适当调整调节器参数，使主参数操纵精度最好。（4）假如出现振荡现象，只要适当加大主、副调节器的任意一个比例带，即可消除振荡。2.4PID的算法2.4.1模拟PID比例（P）操纵比例操纵是一种最简单的操纵方式。其操纵器的输出与输入误差信号成比例关系但如此会引起振荡，特不是在迟滞环节比较大的时候，比例系数Kp减小，振荡发生的可能性就会减小，但同时也会导致调节速度变慢。比例操纵的缺点是不能消除稳态误差，必须要有积分操纵来辅助。积分（I）操纵在积分操纵中，操纵器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。为了消除操纵系统的稳态误差，在操纵器中必须引入“积分项”。积分项会随着时刻的增加而增大。因此，就算误差专门小，积分项也会慢慢变大，由它推动操纵器的输出增大，使稳态误差慢慢减小至零。因此，比例—积分(PI)操纵器能够使系统在进入稳态后无稳态误差。但具有滞后特点，不能快速对误差进行有效的操纵。微分（D）操纵在微分操纵下，操纵器的输出的微分增加了，输入误差信号的微分同时也会增加。而自动操纵系统在关于误差的操纵来讲，会出现不的不必要的问题，比如波动，更严峻的会失稳。这确实是讲，在操纵器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，然而加入的微分项却能够幸免较大的误差出现，因为它能够预测误差变化的方向。然而微分操纵会放大高频噪声,降低系统的信噪比,导致系统抑制干扰的能力下降，也确实是讲微分操纵不能消除余差[18]。差不多PID操纵系统原理图2.4.2数字的PID算法PID操纵本质上是一个二阶线性操纵器,通过调整比例(P)、积分(I)和微分(D)三个参数,使得大多数工业操纵系统获得良好的闭环操纵性能。PID操纵器的理想计算公式为:(2.1)公式(2.1)中:u(t)为操纵器的输出;e(t)为操纵器的输入(常常是设定值与被控量之差,即e(t)=r(t)-c(t));Kp、Ti、Td分不为操纵器的比例放大系数、积分时刻常数、微分时刻常数。设u(k)为第k次采样时刻操纵器的输出值(采样周期为T),用一阶向后差分代替微分，用矩形法数值积分代替连续积分，将上式进行离散化处理,可得离散的PID计算公式(2.2):(2.2)式(4.2)为位置式PID操纵算法,其当前采样时刻的输出与过去的状态有关,计算时要对e(k)进行累加,运算量大,因此实际应用中一般采纳增量PID操纵算法。由式(2.2)可得:(2.3)(2.4)其中式(2.3)、(2.4)是增量PID算法的计算公式,系统的采样周期T选定后,一旦确定了Kp、Ti、Td,只要使用前后3次测量的温度偏差值即可由式(2.3)、(2.4)求出操纵量[19]。2.6纯滞后的算法在工业生产过程中，有许多被控对象除了具有容积拖延外，往往不同程度地存在着纯滞后，其特点是当操纵作用产生后，在时延τ范围内，被控参数完全没有响应。因此，如此的过程必定会产生较明显的超调量和较长的调节时刻，因此，具有纯拖延的过程是较难操纵的过程，其难控程度随着纯拖延τ占整个过程动态的份额的增加而增加，而路径的长度和物流的速度是构成纯滞后τ的因素。解决纯滞后问题的方法特不多，最简单的是利用常规调节器适应性强、调整方便的特点，通过认真个不的调整，在操纵要求不太苛刻的情况下，满足生产过程的要求。当物流沿着一条特定的路径传输时，就会出现纯滞后，路径的长度和物流的速度是构成纯滞后的因素。本实验室是以盘管出水口水温为系统的被操纵量并要求它等于给定值。变频器供水系统以固有的频率(恒速)把来自锅炉内的热水恒速输送到盘管。设由锅炉内胆到盘管出水口的管道长度为L米，热水的流速为vm/s、，则内胆打出的热水要通过τ秒后才能到达被控点其中τd=L/v，假如忽略热水在盘管内流淌时热损耗，则可近似地把盘管视为纯滞后环节它的传递函数为：G0（s）=eτs(1)相应的频率特性为G0（jw）=e-τjw(2)有式（2）可知，不同大小的τ值，将对系统的动态性能产生不同程度的阻碍。消除纯滞后对系统的不良阻碍的方法之一是采纳Snith预估补偿器，但这种方法的有效性是建立在能精确确定对象数学模型的基础上。另一种常用的方法是常规PID操纵，只要参数整定得当，也能取得良好的操纵效果[20]。2.6.1采样周期的分析采样周期Ts越小，采样值就越能反应温度的变化情况。然而，Ts太小就会增加CPU的运算工作量，相邻的两次采样值几乎没什么变化，将是PID操纵器输出的微分部分接近于0，因此不应使采样时刻太小。，确定采样周期时，应保证被控量迅速变化时，能用足够多的采样点，以保证可不能因采样点过稀而丢失被采集的模拟量中的重要信息。因为本系统是温度操纵系统，温度具有延迟特性的惯性环节，因此采样时刻不能太短，一般是15s～20s，本系统采样17s第三章操纵系统的硬件设计3.1操纵系统的硬件组成本设计操纵系统的硬件组成组要是有操纵器PLC模块、电源模块、模拟输入输出模块、锅炉系统模块和各个开关量模块。操纵器PLC模块要紧有电源、CPU、信号模块（SM）、功能模块（SM）、接口模块（IM）；电源模块要紧有操纵器电源、锅炉系统电源还有传感器的电源等；模拟输入输出模块有SM331模拟输入模块，SM332模拟输出模块；锅炉系统要紧有温度传感器、流量传感器、电磁阀、水泵等，如图3-1。图3-1锅炉操纵硬件示意图3.2锅炉操纵的系统1.温度操纵系统的硬件结构框图图3-2温度操纵系统硬件结构框图2.锅炉盘管出口水滞后的要紧硬件配置锅炉盘管出口水滞后的要紧硬件配置名称型号和规格订货号数量PLC西门子S7-300（CPU314）6ES7314-6BH04-0AB01电源模块Siemens的SITOP（220v）6EP1331-1SH021温度传感器Pt100铂热电阻（0—100度）322085483变频器西门子变频器（MM420）6SE6420-2UC11-2AA01模拟输入模块SM331(AI8．12Bit)6ES7331-7KF02-0AB01模拟输出模块SM332(AO4．12Bit)6ES7331-7KF02-0AB01表3-1系统硬件配置3.3PLC的选型及硬件配置目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。本锅炉操纵系统采纳德国西门子S7-300PLC。S7-300是一种中型的可编程序操纵器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及操纵的自动化。S7-300系列的强大功能使其不管在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂操纵功能。S7-300采纳CPU314C-2PN/DN,工作电压为DC24v。3.3.1模拟量输入模块SM331(AI8．12Bit)锅炉操纵需要4个选择模块，该模块的输入测量值范围专门宽，可直接输入电流、电阻、热电偶等信号，用于不带附加放大器的模拟执行元件和传感器，具有12到14位的转换精度，在本系统中用于各流量、炉内温度的检测，将各变送器传过来的两线制电流信号转变为S7-300内部处理用的数字信号(正常数值为一27647～+27648)。该模块的核心部件是A／D转换器，采纳积分法转换，可选的积分时刻20ms，对应抑制工频50Hz，按照我国现有的50Hz供电频率，此处可选20ms或50Hz。在该模块中，8个模拟量输入通道共用一个积分式A／D转换器，每两个输入通道构成一个输入通道组，能够按通道组任意选择测量类型和测量范围，每个通道组都可选择诊断及诊断中断。3.3.2模拟量输出模块SM332(AO4．12Bit)该模块可直接输入电压或电流信号，具有12位的转换精度，在本系统中用于输出加热和给水的调节信号，将S7-300内部处理用的数字信号(正常数值为一27647～+27648)转换为执行器需要的电压信号。该模块的核心部件是D／A转换器，4个模拟量输出通道共用一个D／A转换器，分不对电磁阀，加热器，变频器操纵。另外，每个输出通道都可设置一替代值，在CPU处于STOP状态时，以此值作为输出值。模块上需接24VDC的负载电压L+，有反接爱护功能，有故障指示(红灯)。模块与S7—300CPU及负载电压之间是光电隔离的。3.3.3操纵系统的硬件组态操纵器S7-300的硬件通过在编程软件SIMATICStep7的对电源、CPU314、模拟输入（SM331）、模拟输出（SM332）进行设置如图3-2.图3-2硬件组态的设置3.4传感器选择3.4.1温度传感器该系统需要的传感器是将温度转化为电流，且水温的范围是0~100℃，电源是24v。因此选择Pt100铂热电阻传感器。P100铂热电阻，其阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工作原理：当PT100在03.4.2流量传感器锅炉系统需要锅炉内胆的流水稳定，对流量进行操纵。流量传感器是依照法拉第电磁感应原理工作的，当导电液体沿流量管在交变磁场中作与磁力线成垂直方向运动时，导电液体切割磁力线产生感应电势。在与测量管轴线和磁场磁力线相互垂直的管壁上安装了一对检测电极，将那个感应电势检出。若感应电势为E，则有：E=BVD…………..（1）式中：B——磁感应强度；D——电极间的距离，与测量管内径相等；V——测量管内被测流体在截面上的平均流速。式（1）中磁场B是恒定不变值，D是一个常数，则感应电动势E与被测流体流速V成正比。通过测量管恒截面上的体积流量Q与流速V之间的关系为：Q=πD2V/4……..（2）将（1）式带入（2）式得：Q=πDVE/4B=KE……………..（3）式中：K——仪表常数。由式（3）可知，当仪表常数K确定后，感应电动势E与流量Q成正比。E通常为流量信号，将流量信号输入转换计，通过处理，输出与流量成正比的4～20mADC信号，可与单元组合仪表配套，对流量进行显示、记录、计算、调节等。3.5变送器选择变送器的传统输出直流电信号有0-5V、0-10V、1-5V、0-20mA、4-20mA等，该系统采纳的是用4~20mA电流来传输模拟量。采纳电流信号的缘故是不容易受干扰。同时电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不阻碍精度，在一般双绞线上能够传输数百米。上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限没有取0mA的缘故是为了能检测断线：正常工作时可不能低于4mA。4-20mA电流本身就能够为变送器供电，变送器在电路中相当于一个专门的负载，专门之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间依照传感器输出而变化。显示仪表只需要串在电路中即可。这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA供电。这使得两线制传感器的设计成为可能。3.6电磁调节阀选择电磁调节阀在自动操纵系统中，执行器起着“手脚”的作用，它同意调节器的输出信号，改变自身开度，进而调节介质流量的大小，实现对生产过程中各种变量的操纵。然而该系统供水时通过变频器进行调节，我将把电磁调节阀开到最大。3.7变频器MM420变频器MM420是依照电机转速的公式n=n1(1-s)(1)N1=60f/p(2)式中：n-电机转速;n1-电机的同步转速;s-滑差;f-旋转磁场频率;P-电机极对数可知改变电机转速的方法有改变滑差s、改变旋转磁场频率f、改变电机极对数p三种。变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。是由由主电路和操纵带电路组成的。主电路是给异步电动机提供可控电源的电力转换部分，变频器的主电路分为两类，其中电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波部分是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波部分是电感。它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的整流部分，汲取在转变中产生的电压脉动的平波回路部分，将直流功率变换为交流功率的逆变部分。第四章操纵系统的软件设计4.1STEP7编程软件STEP7是SIEMENS公司出品的工业操纵软件。它既提供梯形图（LAD）、功能块（FUNCTIONBLOCK）和语句表（STL）等3种编程语言，还提供SCL语言选件。STEP7既能够方便地与下位机可编程逻辑操纵器件连接，也能够与监控软件集成，具有良好的可扩展性。可编程操纵器的工作原理:PLC的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式。每一次扫描所用的时刻称为扫描周期或工作周期。CPU从第一条指令开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。PLC确实是如此周而复始地重复上述循环扫描的。PLC工作的全过程可用图下所示的运行框图来表示。图4-1可编程操纵器运行框图4.2PLC操纵的程序设计PLC操纵系统的设计要紧包括硬件设计和软件设计两部分本在硬件基础上，详细介绍本项目的软件设计，要紧包括软件设计的差不多步骤、方法、编程软件SIMATICStep7的介绍以及本项目的程序设计。SIMATICStep7运行时出现图4-2所示的界面，该界面是Step7的主窗口。图4-2Step7的主窗口4.2.1主程序的设计本设计设定一个温度的初始值，通过温度传感器的温度测量值和给定值进行PID算法，假如偏差为0，那么操纵输出量不变；假如偏差不为0，那么计算机改变它的操纵输出。如图4-3.图4-3锅炉操纵PLC流程图4.3系统模数转换部分在本次的设计中，模数的转换分模拟输入和模拟输出分不是FC105和FC106。FC105是通过变送器的模拟量通过转换成数字量输出给PID算法，而FC106是数字转换成模拟对执行器进行操纵。1.FC105模块FC105模块的功能是传感器的输入模拟信号转换成数字信号，该模块将对锅炉操纵系统流量的输入和3个温度的输入。图4-4FC105模块SCALE功能同意一个整型值(IN)，并将其转换为以工程单位表示的介于下限和上限(LO_LIM和HI_LIM)之间的实型值。将结果写入OUT。FC105的数值换算公式为：OUT=(IN-K1)/(K2-K1)*(HI_LIM-LO_LIM)+LO_LIM对双极性，输入值范围为-27648到27648，对应K1=-27648，K2=+27648，对单极性，输入值范围为0到27648，对应K1=0，K2=+27648,假如输入整型值大于K2，输出(OUT)将钳位于HI_LIM，并返回一个错误。假如输入整型值小于K1，输出将钳位于LO_LIM，并返回一个错误。

通过设置LO_LIM>HI_LIM可获得反向标定。使用反向转换时，输出值将随输入值的增加而减小。表4-5FC105参数参数I/O类型数据类型存储区描述EN输入BOOLI、Q、M、D、L使能输入端，信号为1时，激活该功能ENO输出BOOLI、Q、M、D、L假如该功能不出错，使改信号为1IN输入INTI、Q、M、D、L、P常数欲转换为工程单位表示的实行值的输入值HI_LIM输入REALI、Q、M、D、L、P常数以工程单位表示的上限值LO_LIM输入REALI、Q、M、D、L以工程单位表示下限值BIPOLAR输入BOOLI、Q、M、D、L信号状态为1表示输入值为双极性，相反为单极性OUT输出REALI、Q、M、D、L转换的结果RET_VAL输出WORDI、Q、M、D、L、P常数假如该命令没有出错，将还回值2.FC106模块FC106模块的功能是对输出的数字信号转换为模拟信号，来对执行器的操纵，该锅炉操纵系统的加热器输出和变频器输出都要用到该模块。图4-6FC106模块UNSCALE功能发送一个以工程单位表示、且标定于下限和上限(LO_LIM和HI_LIM)之间的整型输出值(IN)，并将其转换为一个实型值。将结果写入OUT。UNSCALE功能使用以下等式：

OUT=(IN-HO_LIM)/(HI_LIM-HO_LIM)*(K2-K1)]+K1，并依照输入值是BIPOLAR依旧UNIPOLAR设置常数K1和K2。

BIPOLAR：假定输出整型值介于-27648和27648之间，因此，K1=-27648.0，K2=+27648.0

UNIPOLAR：假定输出整型值介于0和27648之间，因此，K1=0.0，K2=+27648.0

假如输入值超出LO_LIM和HI_LIM范围，输出(OUT)将钳位于距其类型(BIPOLAR或UNIPOLAR)的指定范围的下限或上限较近的一方，并返回一个错误。如图表4-7FC106参数参数I/O类型数据类型存储区描述EN输入BOOLI、Q、M、D、L使能输入端，信号为1时，激活该功能ENO输出BOOLI、Q、M、D、L假如该功能不出错，使改信号为1IN输入INTI、Q、M、D、L、P常数欲转换为工程单位表示的实行值的输入值HI_LIM输入REALI、Q、M、D、L、P常数以工程单位表示的上限值LO_LIM输入REALI、Q、M、D、L以工程单位表示下限值BIPOLAR输入BOOLI、Q、M、D、L信号状态为1表示输入值为双极性，相反为单极性OUT输出REALI、Q、M、D、L转换的结果RET_VAL输出WORDI、Q、M、D、L、P常数假如该命令没有出错，将还回值4.4系统PID调节部分图4-8FB41模块（1）常用输入参数：

COM_RST:BOOL:重新启动PID：当该位TURE时：PID执行重启动功能，复位PID内部参数到默认值；通常在系统重启动时执行一个扫描周期，或在PID进入饱和状态需要退出时用那个位；

MAN_ON：BOOL：手动值ON；当该位为TURE时，PID功能块直接将MAN的值输出到LMN，这能够在PID框图中看到；也确实是讲，那个位是PID的手动/自动切换位；

PEPER_ON：BOOL：过程变量外围值ON：过程变量即反馈量，此PID可直接使用过程变量PIW（不推举），也可使用PIW规格化后的值（常用），因此，那个位为FALSE；

P_SEL：BOOL：比例选择位：该位ON时，选择P（比例）操纵有效；一般选择有效；

I_SEL：BOOL：积分选择位；该位ON时，选择I（积分）操纵有效；一般选择有效；INT_HOLDBOOL：积分保持，不去设置它；

CYCLE：TIME：PID采样周期，一般设为200MS；

SP_INT：REAL：PID的给定值；

PV_IN：REAL：PID的反馈值（也称过程变量）；

MAN：REAL：手动值，由MAN-ON选择有效；

GAIN：REAL：比例增益；

TI：TIME：积分时刻；

TD：TIME：微分时刻；2、常用输出参数LMN：REAL：PID输出；LMN_P：REAL：PID输出中P的重量；（可用于在调试过程中观看效果）第五章人机界面的设计5.1人机界面的特点组态软件具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常能够把如此的系统划分为操纵层、监控层、治理层三个层次结构。其中监控层对下连接操纵层，对上连接治理层，它不但实现对现场的实时监测与操纵，且在自动操纵系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采纳组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示操纵设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。5.1.1人机界面软件仿确实差不多方法(1)图形界面的设计图形,是用抽象的图形画面来模拟实际的工业现场和相应的工控设备。(2)构造数据库数据,确实是创建一个具体的数据库,并用此数据库中的变量描述工控对象的各种属性,比如水位、流量等。(3)建立动画连接连接,确实是画面上的图素以如何样的动画来模拟现场设备的运行,以及如何样让操作者输入操纵设备的指令。运行和调试5.2杰控软件杰控(FameView)是目前国内比较流行的一种国产工业自动化通用组态软件，是北京杰控公司集多年PLC工程应用、开发和服务经验，基于WindowsNT、Windows2000/XP操作平台，独立研制开发的纯32位、高档次的软件，其运行稳定、速度快、简单易用、功能强大、扩展性好，能为用户提供经济完善的工业自动化监控解决方案。差不多被成功应用于冶金、机场、化工、电力、配电、环保、筑路、核辐照、烟草、啤酒、铁路、煤炭、楼宇、水处理、锅炉、码头输送等各个行业，经实践证实适合所有的大中小型自动化项目应用。FameView组态软件不可能适用于所有行业和用户，但对所涉及的行业却表现的特不出色：如冶金、化工、电力、环保、筑路、配电、水处理、核辐照、纺织、烟草等。因为我们一直致力于为用户提供专业且易于使用的产品，把用户行业特色作为开发目标，因此我们拥有众多的行业用户，能为他们提供最适用的产品和方案，除提供通讯、运行数据库、画面、报警、历史数据等功能外,还提供了有用的数据库连接、数据配方、数据转发服务、各种报表、双机冗余、变量组、全局变量等增强功能。5.3杰控的要紧功能与实现杰控组态软件具有如下功能：(1)丰富的人机界面功能，可视化操作界面，真彩显示图形、丰富的图库(2)强大的通讯能力(3)先进的报警和事件治理(4)大的网络和冗余功能在本系统中操纵系统在操作人员通过本组态软件的操作界面上的各种操作按钮完成物资的运，通过组态软件对上位机与PLC的通信进行监控并操纵。通过人机交互方式，能够提高操作人员的反应速度，更加有效、可靠地起到监测治理、安全生产、预防事故发生的作用，并可提高劳动生产率，节约人力和物力，其应用前景是十分宽敞的。5.3.1人机界面设计流程利用杰控组态设计自动化立体仓库的监控系统，必须通过定义设备、建立工程、设计图形界面、构造数据库变量、建立动画连接、运行和调试等几个步骤。这几个步骤并不是完全独立的，事实上，这五个部分常常是交错进行的。在构造应用工程之前，需要认真规划项目，通过对监控系统要求及实现功能的分析，采纳FameView对立体仓库监控系统进行设计。一、建立工程：打开FameView，在那个地点你能够看到工程的各个组成部分，包括画面、数据库、设备通信、差不多应用等，它们以树形结构表示，见图5-1图5-1杰控界面二、画面设计在软件界面的左侧树形中双击“画面制作”，然后进入制作画面界面，在弹出的“制作画面”对话框进行命名设置并单击确定。绘制图素的要紧工具放置在图形编辑工具箱内。当画面打开时，工具箱自动显示。能够利用工具箱中的工具编辑自己所设计的图像，部分图片也能够从图库中选择。FameView提供了全新的图形库，包含了大量预先建立好的组合图形对象，比如操纵按钮、阀门、电机、泵、管路和其他标准工业元件，如图5-2。图5-2图形库锅炉操纵系统的人机界面在温度操纵系统的人机界面中，左边的图是锅炉温度操纵系统的静态模型图；右上角的棒状图，第一个是对盘管出口水温度的给定，第二，第三，第四是显示锅炉内胆，盘管出口水温度T2，T3的温度；而中间的棒状图确实是主调节器的的PID的值，对他们进行调试。最下面确实是温度T3的实时曲线，在运行时曲线会随着时刻变化。如图5-3图5-3系统的人机界面建立通讯设备对PLC和杰控软件进行通讯，实时监控和显示。相互转换数据。如图5-4。图5-4通信设备的建立五、新建变量要实现组态王对S7-300的在线监控，就先必须建立两者之间的联系，那就需要建立两者间的数据变量。差不多类型的变量能够分为“内存变量”和I/O变量两类。内存变量是组态王内部的变量，不跟被监控的设备进行交换。而I/O变量是两者之间互相交换数据的桥梁，S7-300和组态王的数据交换是双向的。如图5-5所示：图5-5变量的建立5.4人机界面的运行和显示5.4.1历史趋势曲线图通信建立完成后，通过人界见面的运行，点击图5-3的历史趋势曲线按钮，会出现图5-6画面。显示操纵系统的历史曲线图，和出口水的温度并有返回键返回主画面。图5-6历史趋势曲线图5.4.2历史报警窗口当操纵系统的锅炉温度过高或者操纵系统出现错误时，主人机画面的报警显示灯将会闪耀，会在历史报警窗口里记载它出现报警的缘故和时刻，系统报警在工业生产中有着重要的作用。如图5-7.图5-7历史报警窗口第六章总结与展望通过几个月的设计与实施，本文成功的运用了西门子S7-300PLC和组态王设计了一个人机监控的温度操纵系统。系统采纳串级PID操纵，利用粗调和细调，得到了一个反应比较迅速，操纵精度比较高的温度操纵系统。杰控软件操作方便，有利于我们比较直观的观看操纵曲线和温度的变化。其中的报表、历史曲线和报警显示差不多上在当今工业操纵中常用的。因此，本操纵系统还有专门多不足的地点。例如，系统的自适应能力不强，因为是利用散热来降温的，因此与外界温度环境密接相关，在不同的温度环境下操纵精度和操纵能力是不同的。系统中的PID参数在线优化功能仅限于固定设定值PID调节回路，尽管已能满足系统的要求，但在系统状态有较大改变时，还需要再次对相关PID操纵器实行在线优化。为达到在线实时优化，还需要开发相应的PLC操纵程序或基于上位机的操纵程序。附录程序清单参考文献[1]林春燕.PLC在电热锅炉操纵系统实验装置中的应用[J].工业操纵与应用，2009，2(5).2-3[2]黄鸿年．PLC在锅炉操纵系统中的稳定性分析[J]．民营科技.2009，4：21-22[3]高溥.孟建军．电器操纵基础与可编程操纵器应用教程IM]．西安：西安电子科技大学出版社，2007：247-248．201-211[4]廖常初．可编程操纵器应用技术[M]．重庆大学出版社.2008．123-124[5]王芹．可编程操纵器技术及应用[M]．天津大学出版社.2011．06-08[6]高志宏.过程操纵与自动化仪表[M].浙江大学出版社.2006.12-14[7]厉玉鸣.化工仪表及自动化[M].化学工业出版社.2004.35-50[8]王森.仪表工试题集[M].化学工业出版社.2008.01-03[9]邵彬.基于PLC和触摸屏的电热锅炉操纵系统改造[J]-工业操纵计算机2010,23(5).45-48[10]赵阳.西门子S7-300PLC及工控组态软件WinCC的应用[M].重庆大学出版社.2006.12-13[11]王孝武.现在操纵理论.浙江大学出版社.2006.13-67[12]刘锴.周海深入浅出S7-300PILC[M].浙江大学出版社.2004.12-18[13]廖常初.S7-300/400PLC应用技术[M].化学工业出版社.2004.34-56[14]田峰.韩绍军．PLC在堆垛机操纵系统中的应用[U]．国内外机电一体化技术，2001，(2)：50-52．[15][I]尤晓玲,陈宏希，张治军，段晓燕．PLC在堆垛机操纵系统中的应用[I]．兰州石化职业技术学院学报，2010,10(1)：30-32．[16]董青青.程红基于PLC的炉温开关操纵系统研究[J]-科海故事博览·科教论坛2010(9).45-48[17]龚海舟.林荣文.贺志超基于PLC的高性能电热锅炉操纵系统[J]-福建电脑2006(10).67-70[18]秦业.喻寿益.两级网络过程操纵系统实验装置[J]-2004.79-100[19]牛文勇,王君,李建平.基于工业PC和PLC的中厚板轧机监控系统[J]-冶金自动化2001(06).06-16[20]赵先新,曹学军.SIEMENSS7系统工业通讯网络[J]-电气传动自动化2002(02).12-18外文资料PLCtemperaturecontrolofanelectricheatingfurnaceAbstract:ThispaperintroducesatemperaturecontrolsystemintroducesatemperaturecontrolsystemforfinelectricheatingfumacebasedonthePLCtechnologyandtheelectronicrectifiertechnology.Thehardwareandsoftwareofthesystemarealsooutlined.Keywords:Programmablelogiccontroller;heatingfurnace;PID1IntroductionHotstoveusingsimplebittypeconstanttemperaturecontrolmethod,temperaturecontrolprecisionisnothigh,thetemperaturecontrolisofunidirectionalrising,largeinertia,largetimedelay,time-varyingcharacteristics,andtheheating,thermalinsulationisdependentontheresistancewireheating,cooling,relyonthenaturalenvironmentforcoolingoraddfurnacematerial,oncetheovershootisdifficulttousecontrolmeanstobringthetemperature.Accordingtomathematicalmodelofcontrolledobjectisdifficulttodeterminepreciselythecharacteristics,thesystemconsistsofPLCasthecorecontroller,accordingtothetemperaturechangeofthePIDcontroller,thecollectionoftemperaturedata,andthenthroughthePLCoutputcontrol,regulatingthyristorconduction,toachieveaccuratecontroloftemperature.Inthispaper,thecontrolobjectiscommonlyusedinthemetallurgicalindustryinHX1typeelectricheatingfurnace,furnacetemperaturefor20-600°2SystemstructureThecontrolsystemofcontrolinformationanddatainformationinthecomputercentralizedmanagement,allocation,makethesystemmoresimple,effective,theusercanbrowse,printingvariousfielddata,statements,andalsotocontrolthespotoperationcontrol.Thetemperaturecontrolsystemofsingleloopcontrolsystem,bytheMitsubishiCoFx2NseriesPLCasthecorecomponent,temperaturedetectionusingplatinumthermalresistanceKrlOO,usedforreal-timedetectionoftemperatureoutput,theRTDmoduleisplacedafterthebigintoanaloginputmoduleFx2N4AD,convertedintodigitalquantity,theuserprocedure,callthePLCinternalPIDthecontrolalgorithm,aPIDoperationalvalues,thevaluesareconvertedintotimevalue,toatime-varyingPWMwavetocontrolzerovoltagetriggersolidstaterelaySSR,toregulatetheelectricheatingwireworkingcurrent,torealizetheheatingfurnacetemperaturecontrolsystem.ThesoftwarepartWindowsXPastheoperatingsystem,theindustrialcontrolconfigurationsoftwareMCGSastheapplicationserverplatform.BetweencomputerandPLCthroughtheMPIportconnection,therealizationofPCandPLCcommunication.Bythecomputertocompletethetemperaturesetting,temperatureandvariouscontrolparametersreal-timemonitoring.3PIDcontrolalgorithmtoachievethePLCUsingprogrammablecontrollerforanalogPIDcontrol,youcanusethePIDprocesscontrolmodule,andthismoduleisexpensive,economyispoor.ThesystemusesthePIDfunctioninstruction,whenP1Dfunctioninstructionwiththeanalogquantitywhenusedtogether,notonlycanbesimilartothePIDprocesscontrolmodule,andtheeconomyisgood.Duetotheheatingfurnaceislargedelay,largeinertialinkcontrolobject,thesystemadoptstheintegralseparationPIDalgorithmandBangpositionBangcontrolmethods,namelyatthebeginningoftheprocess,