论文总字数：19485字

摘 要

以往的过程控制实训装置，如MPCE-1000装置较陈旧，功能也不够多，不够精确，因此本文以南京工业大学电控学院的SMPT-1000设备为例，进行课题设计。该设备是在MPCE-1000基础上研制而来，具有装置简单易懂，操作容易，没有经常维修等问题。

控制器采用S7-400PLC，这也是一款中、高档的PLC控制器，在控制程序方面采用PCS7编程软件，具体为CFC编写子程序，SFC编写开车主程序，实现主程序调用子程序的功能。

课题设计中主要控制变量有温度、压力、液位以及流量，因为是反应是几种反应的混合放热反应，具体为反应物A与B在催化剂C的作用下的混合放热反应，会放出大量热量。所以温度是主要控制变量，下文会对这几个变量进行一一分析。

关键词：SMPT-1000 S7-400 PLC PCS7 PID 过程控制

Design of Semi-emulation Small Boiler System Control Based on S7-400

Abstract

The previous process control training devices, such as MPCE-1000 devices, are old, and their functions are not enough, and they are not precise enough. Therefore, this paper takes the SMPT-1000 equipment of Nanjing University of Technology as an example to design the project. The equipment was developed on the basis of MPCE-1000, with the device simple and easy to understand, easy to operate, without frequent maintenance and other issues.

The controller adopts S7-400 PLC, which is also a medium and high-grade PLC controller. PCS7 programming software is used in the control program. Specifically, CFC programming subroutines are written, SFC prepares the main driving program, and the main program calls subroutine functions.

The main control variables in the design of the project are temperature, pressure, liquid level and flow rate, because the reaction is a mixed exothermic reaction of several reactions, specifically the mixed exothermic reaction of the reactants A and B under the action of the catalyst C, will be released A lot of heat. Therefore, temperature is the main control variable. The following will analyze each of these variables one by one.

KEY WORDS：SMPT-1000 S7-400 PLC PCS7 PID Process control

目 录

摘要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 锅炉控制系统的研究状况 2

1.3仿真设备的发展及其优点 4

1.4 本课题主要工作 5

第二章 连续反应控制系统的分析与设计 6

2.1控制对象工艺流程与简介 6

2.1.1 控制对象工艺流程 6

2.1.2工艺过程简介 6

2.2连续反应控制需求分析 7

2.3控制方案的设计 12

2.3.1混合灌进料流量比率控制设计 12

2.3.2混合灌液位控制设计 12

2.3.3预热器温度控制设计 13

2.3.4反应器温度控制设计 13

2.3.5反应器压力控制设计 14

2.3.6反应器液位控制设计 15

2.3.7闪蒸罐压力控制设计 15

2.3.8闪蒸罐液位控制设计 15

2.4 本章小结 16

第三章 系统硬件组态 17

3.1 西门子S7-400plc简介 17

3.2 SMPT-1000仿真设备介绍 18

3.2.1 SMPT-1000仿真设备简介 18

3.2.2 SMPT-1000设备外观 18

3.2.3 SMPT-1000对外I/O接口及网络结构 19

3.2.4 五个高精度工业动态仿真模型系统 19

3.3 硬件组态 20

3.3.1 建立项目工程 20

3.3.2 PCS7硬件组态 20

3.3.3 操作员站组态 26

3.4本章小结 26

第四章 程序组态以及实时曲线 27

4.1 西门子PCS7编程软件介绍 27

4.2 SFC开车系统的设计 27

4.2.1 SFC开车步骤的介绍 27

4.2.2 SFC开车组态程序 29

4.3 CFC程序组态 29

4.3.1混合灌进料控制程序 31

4.3.2混合灌液位控制程序 32

4.3.3预热器温度控制程序 32

4.3.4反应器温度控制程序 33

4.3.5反应器液位控制程序 33

4.3.6反应器压力控制程序 34

4.3.7闪蒸罐压力控制程序 35

4.3.8闪蒸罐液位控制程序 35

4.4 系统改进前运行状况显示 35

4.5 系统改进与优化 36

4.6 本章小结 37

第五章 总结与展望 38

5.1总结 38

5.2展望 38

参考文献 39

致谢 41

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

在现实的生产过程中，生产过程会很复杂，被控变量会很多，不会像实验室所做的一些小型实验那样简单，会有很多不确定不稳定的因素。但要把实际的生产搬到实验室让学生去实际感受操作又是比较困难的，在此，SMPT-1000的出现很好的解决了这个问题。它是一款多功能过程控制实训装置，可以仿真多种生产流程。同时，这也符合了教育部这几年所强调的要突出工程能力的培养，可以让学生自己去实际仿真工业生产过程。

目前，中小型锅炉在日常生活中还是随处可见的，其中很多的自动化控制水平都很低，存在着燃烧不完全，热损失严重等问题，造成资源的浪费，同时对环境也造成很大的破坏，所以实现一套完整优化的锅炉自动控制系统变得急切重要。

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