自然循环锅炉是电厂、冶金、石油化工、轻纺、造纸等过程工业中非常重要的动力设备。然而,自然循环锅炉是一个比较复杂的被控对象,它的非线性、多回路、多输入多输出等特性,使得目前自然循环锅炉的综合控制性能不尽如人意。因此,对自然循环锅炉的综合控制,一直是一个备受关注的研究课题。本文以2014年西门子大赛中的自然循环锅炉控制系统为背景,对自然循环锅炉的控制问题进行了研究。并用高级多功能过程控制实训系统(SMPT-1000)对自然循环锅炉控制系统进行仿真,用SMPT-1000系统的SMPTLAB软件监控自然循环锅炉的控制生产过程,具体工作如下:(1)本文以SMPT-1000系统中的自然循环锅炉为研究对象,在深入分析自然循环锅炉对象的特点、工艺流程和控制要求的基础上,依据控制方案的可靠性和可行性原则,按照工艺要求,设计了自然循环锅炉的控制系统方案。(2)针对过热蒸汽出口温度的控制,首先用粒子群算法对被控对象进行模型辨识,然后利用遗传算法进行控制器的参数优化,快速确定出合理的控制器参数,为后续微调提供了基准值,大大缩短了寻找良好的控制器参数的时间,具有很高的实用价值。(3)针对设计的锅炉控制系统,使用西门子PCS7中的CFC软件,实现了自然循环锅炉的控制组态;用SFC软件完成了自然循环锅炉自动开车的顺序控制;用西门子公司的S7-400 PLC作为控制器,通过硬件组态和PROFIBUS DP通信网络,完成了S7-400 PLC和SMPT-1000系统之间的通信组态,实现了对自然循环锅炉的综合控制。最后,基于本文所设计的自然循环锅炉控制系统,以SMPT-1000中的自然循环锅炉为研究对象,以西门子PCS7为控制工具,实现了控制方案中所有的控制策略,取得了令人满意的控制效果,完全能够满足工艺要求。