（论文）
1.由专业大公司精心设计的硬件和软件系统，功能强大、可靠性好。
2.编程方法简单易学，即使是不熟悉电脑的工程师也可以用它开发复杂的控制系统。 3.抗干扰能力强，适用于环境恶劣的工业控制场合。
4.有丰富的扩展模块和联网能力，可以做成大型复杂的工业控制系统。
再次，目前在张力、速度、液位特别是温度等过程控制中，经常使用温控器等专用控制器或用户自制设备。这些控制器虽然使用和设置比较简单且控制针对性强，但是用途比较单一，控制范围有限，同时用户自身的经验技巧不易应用到其中。近年来，随着技术的发展，PLC的处理速度越来越快，功能也越来越丰富。因此，采用PLC进行PID控制可以逐渐取代
一些传统的控制手段。就以温度为例，可以比较出采用PLC的优点。通常所使用的温度控制器适用于单纯的单回路温度控制，而PLC可以实现多回路的整体控制，相比主要有以下的特点：在多点加热时，可以错开加热导通时序，避免同时导通引起的大电流;在控制过程中可以自由简便地修改设定值及其它参数；可以定时自动执行所需的控制曲线；可以使用相位控制，降低冲击电流、峰值电流，减少加热器频繁冷热变化引起的热压力；可以同时控制系统或机械中的其它动作；可以实现多种报警功能等等。
最初的PLC主要是用于取代继电器进行顺序控制，其后又逐步扩充了数值运算、模拟量、电机控制、网络通信。从发展趋势看，PID控制特别是温度控制将是今后PLC应有的功能。
综上，针对系统的工艺机构及要求，最后选择了小型机CPM2A系列PLC，具体型号为CPM2A-40CDR-A，I/O点数为40，使用电源类型为AC，输出方式为继电器输出型。 2.5 输入输出通道及外围设备的选择
根据锅炉的控制、监视和管理的要求，选择输入输出通道的配置并配备所需要的外围设备如下：
输入通道：Pt100温度传感器→JCJ100G铂电阻温度变送器→MAD02→CPM2A-40CDR-A 输出通道：CPM2A-40CDR→MAD02→MJYD-JL-20型单相交流模块
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（论文）
2.6 系统的原理框图
系统原理框图如图2-1所示，工作原理如下：选取炉出口温度为主被控参数（简称主参数），选取炉膛温度为副被控参数（简称副参数），把炉出口温度调节器的输出作为炉膛温度调节器的给定值。这样，扰动对出口温度的影响主要由炉膛温度调节器（称为副调节器）构成的控制回路（称副回路）来克服，扰动对炉出口温度的影响则由出口温度调节器（称为主调节器）构成的控制回路（称为主回路）来消除。
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（论文） 计算机 管式电阻炉 编程 温度变送器 A/D 转换 P L C D/A转换 温度变送器 单相可控调压装置 ～220V 图2-1锅炉串级系统框图
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（论文） 本系统是以CPM2A-40CDR-A为核心的温度串级控制系统的设计,在设计中采用高精度的铂电阻传感器对电热锅炉的水温进行实时精确测量,用JCJ100G温度变送器把传感器的输出信号转换成0～5V标准电压信号,再送入8位的MAD02进行A/D转换,从而实现自动检测。控制部分采用PID算法,经过PID运算产生的控制信号u(k)是数字信号，将其送入012通道实现D/A转换，此时在MAD02的输出端就形成了模拟信号，将此模拟信号送入执行机构（温度控制器）。实时更新PWM控制输出参数,控制可控硅,最终实现对炉温的高精度控制。
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（论文）
3 控制算法的选择和参数计算
3.1 控制算法的选择
在温度自动控制中，比较常见的几种算法有PID控制、模糊控制、纯滞后补偿、智能控制等。
PID控制是比例、积分和微分三种动作的合成作用，其作用是使被控制对象达到并保持于
设定值（SV），当SV发生变化时，能使受控对象快速达到新的目标值。通常，在控制系统中
有一定容量的储能元件，因此系统中常会有一定的惯性和时间上的滞后，负载的变化以及电源系统的干扰都会给控制带来影响，造成系统参数的变化，从而使控制性能改变。采用PID调节，可对系统偏差进行比例调节，引入积分环节，对偏差进行积分，提高了系统控制精度和抗外界干扰能力。引入微分环节，用于克服系统的惯性滞后，从而提高系统的稳定性。这就大大提高了控制系统的性能和品质。
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PID调节是经典控制理论中最典型的控制规律，在以往的模拟控制系统中得到了广泛的应
用，对相应的控制对象进行控制时获得了比较满意的结果。
作为一种非常简便、有效的控制方法，PID控制长期以来一直被广泛用于温度、液位、张力、压力、速度等过程控制系统中。虽然在多年的实际应用中，也出现了多种改进型的PID算法，例如模糊PID控制、智能PID控制等，但是常规的PID控制算法对大多数控制系统已经能够满足误差精度要求，因此许多用于过程控制的设备都采用常规的PID控制算法。此次方案的设计也不例外。
由于设计的是一个串级控制，系统中用两个控制环路分别控制两个被控参数，在串级控制系统中，主、副调节器所起的作用是不同的。主调节器起定值控制作用，副调节器起随动控制作用，这是选择控制规律的出发点。主参数是工艺操作的主要指标，允许波动的范围比较小，一般要求无余差，因此，主调节器应选PI或PID控制规律。副参数的设置是为了保证
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