鍋爐自動控制畢業(yè)設計

1、<p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1課題背景及研究目的和意義</p><p>　　我國是世界上少數(shù)幾個以煤為主要能源的國家之一，目前每年煤炭消費量約12億噸，其中80%通過燃燒被利用。然而，燃燒設備陳舊、效率低、排放無控制造成了能源利用率低和環(huán)境污染嚴重，提高工業(yè)鍋爐的運行效率已成為現(xiàn)有燃煤技術(shù)所需解決的主要問題，具有深遠意義

2、。</p><p>　　我國燃煤工業(yè)鍋爐的設計效率一般為72﹪-80﹪，但實際運行時大部分在60﹪左右，而技術(shù)先進國家的燃煤鍋爐運行效率達到80﹪以上。造成工業(yè)鍋爐實際運行效率遠低于設計效率的原因是：</p><p>　　1）機械不完全燃燒損失大。目前我國在用燃煤工業(yè)鍋爐實際運行的機械不完全燃燒熱損失達到10﹪-27﹪。最嚴重的是過量空氣系數(shù)偏大，燃煤工業(yè)鍋爐在100﹪負荷時過量空氣系數(shù)為

3、2-2.5，在60﹪負荷時過量空氣系數(shù)為3-4。其原因之一是運行調(diào)整不佳。工業(yè)鍋爐系統(tǒng)能夠最大限度的提高運行效率，必須設置自動控制裝置實時調(diào)整整個鍋爐運行，使之達到最佳運行狀態(tài)。</p><p>　　2）運行過程中，主要表現(xiàn)在鍋爐系統(tǒng)不能夠及時調(diào)整以有效滿足負荷需求，投運時過于依賴有經(jīng)驗的操作人員，自動控制程度低，致使鍋爐系統(tǒng)運行效率低下。</p><p>　　3）鍋爐普遍存在運行負荷低于

4、設計負荷。工程設計中，一般會考慮較大的負荷余量，但實際運行中，按照設計負荷運行的時間不多，大部分時間是部分負荷運行，這樣就造成了系統(tǒng)能量的浪費；同時，室外氣溫變化使得工業(yè)鍋爐負荷處于動態(tài)變化之中，但鍋爐及其配套系統(tǒng)不能實時自動調(diào)節(jié)供給量，不僅造成了鍋爐系統(tǒng)運行效率低下，也惡化了工業(yè)鍋爐的運行環(huán)境和運行質(zhì)量。</p><p>　　總之，對工業(yè)鍋爐系統(tǒng)進行技改既是客觀要求，也是對設計、運行中反映出問題的解決。結(jié)合燃煤

5、鍋爐運行實際，設計行之有效的鍋爐智能控制系統(tǒng)，成為燃煤鍋爐設計運行中一個迫切需要解決的課題。</p><p>　　目前，在鍋爐行業(yè)中，它們的控制結(jié)構(gòu)大多采用按鈕和繼電器或程序控制器來實現(xiàn)，這種控制方式智能化程度低，只能簡單地對鍋爐的燃燒狀態(tài)和水位進行即時控制，無法對鍋爐工作時的運行參數(shù)、啟動時間及校正時間進行靈活地設置和修改，不能動態(tài)地反映出鍋爐的當前工作狀態(tài)，也無法對鍋爐以前發(fā)生的故障和總點火次數(shù)、風機運行時間

6、及燃燒器運行時間進行準確地累積記錄，影響鍋爐的管理和維護。此外，現(xiàn)有鍋爐如需多臺聯(lián)網(wǎng)控制，則需增加控制臺，加大成本，設備結(jié)構(gòu)也更趨復雜。</p><p>　　PLC的快速發(fā)展發(fā)生在上世紀80年代至90年代中期。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡能力得到了很大的提高和發(fā)展。PLC逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。PLC具有通用性強、使用方

7、便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。[4] </p><p>　　鍋爐作為重要的動力設備，已廣泛應用于化工、煉油、發(fā)電等工業(yè)生產(chǎn)中，同時鍋爐又是工業(yè)生產(chǎn)及采暖供熱中一次能源轉(zhuǎn)換為二次能源的重要設備。從某種意義上講，鍋爐控制效果的好壞對企業(yè)的經(jīng)濟效益和人民的生活質(zhì)量有著直接的影響。由于鍋爐本身具有多輸入、多輸出并且各個參數(shù)之間還具有相互關(guān)聯(lián)性的特點，所以對鍋爐的控制始終是各國技術(shù)人員不斷探索研究的

8、一個重要課題。</p><p>　　1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　自70年代以來，由于工業(yè)過程控制的需要，特別是微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展以及自動控制理論和設計方法發(fā)展的推動下，國內(nèi)外溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展迅速，并在智能化，自適應、參數(shù)整定等方面取得成果，在這方面，以日本、美國、德國、瑞典等國技術(shù)領先，都生產(chǎn)出了一批商品化的、性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表，并在各行各業(yè)廣泛應

9、用。它們主要有以下特點：</p><p>　　1）適應于大慣性、大滯后等復雜的溫度控制體統(tǒng)的控制。</p><p>　　2）能適應于受控系統(tǒng)數(shù)學模型難以建立的溫度控制系統(tǒng)的控制。</p><p>　　3）能適用于受控系統(tǒng)過程復雜、參數(shù)時變的溫度控制系統(tǒng)的控制。</p><p>　　4）這些溫度控制系統(tǒng)普遍采用自適應控制、自校正控制、模糊控制、

10、人工智能等理論及計算機技術(shù)，運用先進的算法，適應范圍廣泛。</p><p>　　5）溫度控制器普遍具有參數(shù)整定功能。借助于計算機軟件技術(shù)，溫度控制器具有對控制參數(shù)及特性進行自整定的功能。有的還具有自學習功能。</p><p>　　6）溫度控制系統(tǒng)既有控制精度高、抗干擾能力強、魯棒性好的特點。目前，國外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方向發(fā)展。</p><

11、p>　　隨溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應用雖然應用很廣泛，但從國內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進國家相比仍然有著較大的差距。目前，我國在這方面總體水平處于20世紀80年代中后期的水平，成熟產(chǎn)品主要以“點位”控制及常規(guī)的PID控制器為主，它只能適用于一般的溫度系統(tǒng)的控制，難以控制滯后、復雜、時變溫度系統(tǒng)控制。能適應于較高的控制場合的智能化、自適應控制儀表，國內(nèi)還不十分成熟。</p>

12、<p>　　隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對溫度控制系統(tǒng)的要求越來越高，因此，高精度、智能化、人性化的溫度控制系統(tǒng)是國內(nèi)外必然發(fā)展的趨勢。</p><p><b>　　1.3項目研究內(nèi)容</b></p><p>　　以鍋爐為被控對象，以鍋爐出口水溫為主被控參數(shù)，以PLC為控制器；采用PID算法，運用PLC梯形圖編程語言進行編程，實現(xiàn)鍋爐溫度的自動控制。<

13、;/p><p>　　可編程邏輯控制器（PLC)是集計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動控制裝置。其性能優(yōu)越，已被廣泛的應用于工業(yè)控制的各個領域，并已經(jīng)成為工業(yè)自動化的三大支柱（PLC、工業(yè)機器人、CAD/CAM）之一。</p><p>　　PLC技術(shù)在溫度監(jiān)控系統(tǒng)上的應用從整體上分析和研究了控制系統(tǒng)的硬件配置、電路圖的設計、程序設計，控制對象數(shù)學模型的建立、控制算法的選擇和參數(shù)的

14、整定、人機界面的設計等。論文通過對德國西門子公司的S7-200系列PLC控制器，溫度傳感器將檢測到的實際爐溫轉(zhuǎn)化為電壓信號，經(jīng)過模擬量輸入模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到PLC中進行PID調(diào)節(jié)，對于監(jiān)控畫面，利用亞控公司的組態(tài)軟件“組態(tài)王”。</p><p>　　第二章 鍋爐控制方案</p><p><b>　　2.1引言</b></p><p>　　

15、據(jù)不完全統(tǒng)計，全國在用工業(yè)燃煤鍋爐約48萬臺，占工業(yè)鍋爐總?cè)萘康?5%左右，每年耗原煤約4億噸，平均運行效率比國外先進水平低15-20個百分點。</p><p>　　采用鍋爐自動控制系統(tǒng)相對于更新、替代低效率鍋爐來提高鍋爐熱效率來說，具有燃燒充分、投資少見效快的特點，是燃煤鍋爐節(jié)能減排的一個重要手段。一般來說，燃煤鍋爐改造后與改造前相比 ，節(jié)煤率約為3%~15%。</p><p><

16、b>　　2.2系統(tǒng)組成</b></p><p>　　燃煤鍋爐自動控制系統(tǒng)的核心思想是是使煤充分燃燒，提高利用能源的效率。系統(tǒng)包括兩層：PLC現(xiàn)場控制層和上位機監(jiān)控層，如圖2-1所示?，F(xiàn)場控制采用高性價比的西門子S7-200系列PLC。一方面監(jiān)控鍋爐的各項參數(shù)的變化，如出水溫度、爐膛負壓、回水溫度等，依據(jù)相應的控制策略和算法，通過驅(qū)動變頻器和電機把鍋爐控制在最佳的燃燒點運行。另一方面，PLC向上位

17、機提供數(shù)據(jù)服務，包括上傳數(shù)據(jù)和執(zhí)行相關(guān)操作。</p><p>　　圖2-1自動控制系統(tǒng)</p><p><b>　　2.3生產(chǎn)流程</b></p><p>　　鍋爐生產(chǎn)熱水過程中含有以下9個生產(chǎn)流程：軟化，補水，輸煤，燃燒，除灰，除渣，升溫，升壓，配送。</p><p><b>　　2.3.1軟化</b&

18、gt;</p><p>　　軟化過程，我們采用全自動軟化水設備。大家知道，小型鍋爐（蒸發(fā)量＜20t/h）的補給水，以鍋爐外化學水處理——即我們常說的軟化水為主，根據(jù)GB1576—2001工業(yè)鍋爐水質(zhì)標準規(guī)定，額蒸發(fā)量≤2t/h，且額定蒸汽壓力≤1.0MPa的蒸汽鍋爐和汽水兩用鍋爐以及額定功率≤4.2MW非管架式承壓的熱水鍋爐和常壓熱水鍋爐，可采用鍋內(nèi)加藥處理，盡管有以上規(guī)定，根據(jù)我們的經(jīng)驗，在以上兩類可采用鍋內(nèi)加

19、藥處理的場合中，我們?nèi)詮娏彝扑]將軟化水作為鍋爐補給水，原因如下：</p><p>　?。ㄒ唬┸浕臋z驗指標單一，檢驗方式簡便，對水處理效果可隨時、即時檢測，心中有數(shù)；而鍋內(nèi)加藥法的水處理效果不便檢驗，實踐中往往通過鍋爐運行一段時間后，打開人孔、手孔目測防垢效果，造成檢驗手段的滯后性。</p><p>　　（二）軟化水處理以去除水中的鈣、鎂為目的，對不同性質(zhì)的水的處理方法基本相同；而從嚴格

20、意義上講，不同的鍋內(nèi)加藥法，其防垢機理不同，對不同水質(zhì)，藥劑配方應做相應調(diào)整，而實踐中經(jīng)常遇到同一配方應用于多種水質(zhì)的情況，從而導致很多效果不佳的案例出現(xiàn)。</p><p>　?。ㄈτ跓崴仩t，如果不使用軟化水，某些情況下會產(chǎn)生嚴重后果。在實踐中，由于爐型設計等原因，我們發(fā)現(xiàn)大量熱水鍋爐存在高溫區(qū)局部汽化問題，在汽化嚴重的水管部分，甚至水垢過多形成局部堵死，造成爆管。因此，我們建議，熱水鍋爐不但應當配套軟化水

21、設備，而且鍋爐補給水的標準應較GB1576-2001所規(guī)定的0.6mmol/L更為嚴格，我們企業(yè)內(nèi)部執(zhí)行的標準為0.1mmol/L，在許多熱水鍋爐的使用中均取得了良好效果。</p><p>　　(四)全自動軟化水設備的出現(xiàn)，降低了對軟水設備操作人員的要求，使許多沒有專職水處理化驗人員的單位仍能很好的使用軟化水作為鍋爐補給水，特別是TMF系玩軟化水設備的成功應用大大降低了全自動軟水設備的生產(chǎn)成本，使鍋爐配套全自動軟

22、水設備時的一次性投資，明顯減少。真正使軟化水處理技術(shù)與其它水處理方式相比具有了極為明顯的優(yōu)勢。</p><p>　　2．3.2補水：補水系統(tǒng)設計　　熱水采暖系統(tǒng)在運行中失水是不可避免的，如不能及時補水，系統(tǒng)壓力就會下降，不能保證供暖系統(tǒng)的正常運行。</p><p>　　（1）補水泵的選擇與配置</p><p>　　補給水泵的流量應根據(jù)供熱系統(tǒng)補給水量和事故補給水量

23、等因素確定。實際上供熱系統(tǒng)僅在事故工況下需要最大補水量，為滿足最不利工況要求，設計工況必須取事故工況；因此補水量一般應取供熱系統(tǒng)中循環(huán)水量的2％～4%，水泵的揚程不應小于補水點壓力加0.03～0.05MPa?！?實際工程中宜選用兩臺型號相同的補水泵進行補水，一用一備。一般情況下，由一臺補水泵提供正常補水量，事故工況及系統(tǒng)要求補水量較大時，由兩臺水泵并聯(lián)工作。當供熱系統(tǒng)短期可由自來水或利用自來水軟化后余壓進行補水時，可只設一臺補水泵。

24、這種方式由于利用了自來水的余壓，因此可以節(jié)約電能。　　熱水采暖系統(tǒng)的定壓方式多種多樣，但由于高位膨脹水箱的使用范圍受到限制，而定壓罐又價格昂貴，操作復雜，因此工程中大多采用補水泵直接定壓。補給水泵變頻調(diào)速恒壓變量補水定壓方式，是近幾年發(fā)展的新興的定壓方式，它不但可以使整個供暖系統(tǒng)恒壓運行，還可以節(jié)約30％左右的運行電能?！　崴嵯到y(tǒng)的定壓裝置由補給水箱、補給水泵、變頻控制柜和遠傳壓力表組成。當系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)時，根據(jù)定壓點處遠傳壓力

25、表壓力的變化，通過變頻調(diào)速控制柜自動調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，使補給水泵連續(xù)補給</p><p><b>　　2.3.3輸煤</b></p><p>　　由于鍋爐房容量和耗煤量的大小不同，有機械上煤和人工上煤兩種。由于本鍋爐容量不大的鍋爐房常把這兩種方法結(jié)合起來，即一部分用機械，一部分用人工，通常這種方法叫半上煤。①人工上煤： 設備簡單，靈活，不致因設備故障影響上煤，

26、運用于用煤量不大的鍋爐房。缺點是勞動強度大，衛(wèi)生條件差。②單斗提升機： 單斗提升機由卷揚機(包括電機、減速器、滑輪、鋼絲繩)，料斗，導軌等部分組成。用于推車把煤從煤場運來倒入料斗后，啟動卷揚機，使鋼絲繩把料斗提起，并沿導軌送入爐前煤斗處，由料斗自動翻入煤斗，供鍋爐燃用。</p><p><b>　　2.3.4燃燒</b></p><p>　　燃燒過程中由爐排

27、將煤送進爐膛，然后由鼓風機提供合適的風量，以達到最佳風煤比，由引風機完成設定的路膛負壓值。鼓、引風機傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式是通過調(diào)節(jié)風門檔板開度來控制風量，并不節(jié)電。采用變頻調(diào)速技術(shù)后，可以通過變頻調(diào)速器改變電源的頻率，進而調(diào)整鼓、引風機的轉(zhuǎn)速，達到調(diào)節(jié)風量的目的。由于鍋爐在整個供暖期內(nèi)95～98%的時間因為非滿負荷運行，因此采用此項技術(shù)，可使鍋爐鼓、引風機節(jié)電35%～40%。爐排電機也有變頻器完成調(diào)速要求。</p><p&

28、gt;<b>　　2.3.5除灰</b></p><p>　　人工除灰由運行人員將灰渣從灰坑中耙出，用水澆濕，裝上小車再運出鍋爐房外。</p><p><b>　　2.3.6除渣</b></p><p>　　鍋爐的灰渣由灰斗經(jīng)插入灰槽水中的落灰管落入灰槽內(nèi)，起動傳動裝置， 帶動鏈條在灰槽內(nèi)緩慢地移動，鏈條帶著刮板

29、向前移動經(jīng)斜坡而送至出渣口，濕灰渣經(jīng)斜坡而得到脫水。 　 刮板出渣機出灰能力強，改善環(huán)境衛(wèi)生，節(jié)省人力，但設備磨損嚴重，維修工作量大。</p><p><b>　　2.3.7升溫</b></p><p>　　鍋爐在運行中由于水的循環(huán)流動，不斷地將受熱面吸收的熱量全部帶走，不僅使水升溫，而且使受熱面得到良好的冷卻，從而保證了鍋爐受熱面在高溫條件下安

30、全的工作。回水被送入鍋爐后通過受熱面吸收了煙氣的熱量，未達到飽和溫度便被輸入到熱網(wǎng)中。</p><p><b>　　2.3.8升壓。</b></p><p>　　回水經(jīng)補水泵定壓補水后，進入循環(huán)泵進行升壓。以完成循環(huán)水對壓力的需求。</p><p><b>　　2.3.9配送</b></p><p>

31、;　　鍋爐生產(chǎn)出來的熱水經(jīng)分集水器按要求進行配送。</p><p><b>　　2.4熱工一次設備</b></p><p>　　完成生產(chǎn)流程所涉及到的熱工一次設備共有12個，即：軟化設備，水箱，補水泵，上煤機，爐排，鼓風機，引風機，撈渣機，循環(huán)泵，換熱器，分集水器。</p><p><b>　　2.5電氣一次設備</b>&

32、lt;/p><p>　　涉及到的電氣一次設備共7個即：補水泵電機，上煤機電機，爐排電機，鼓風機電機，引風機電機，撈渣機電機，循環(huán)泵電機。</p><p><b>　　2.6程控</b></p><p>　　順序啟動和順序停止。自控控制中要求，電氣一次設備中啟動順序為循環(huán)泵——引風機——鼓風機——路牌電機；上煤機電機和撈渣機電機不作要求。而且要求．鼓

33、風電機要求當引風電機停止、爐排電機停止，鼓風電機自動停止。啟動時，只有引風機運行起來后才開鼓風機。．引風電機要求當出水溫度超出上限時，引風電機自動停止。．爐排電機要求當鼓風電機或引風電機發(fā)生故障時，爐排電機立即停止運行。在正常啟停時，當鼓風和引風開起來后再開爐排電機，停機時先停爐排電機。</p><p><b>　　2.7熱工測點</b></p><p>　　通過生產(chǎn)

34、流程的分析，要完成自動控制需要有以下測點：水箱水位AIW0、補水壓力AIW2、循環(huán)水流量AIW4、供水溫度AIW6、供水壓力AIW8、回水溫度AIW10、回水壓力AIW12、室外溫度AIW14、爐排電機轉(zhuǎn)速AIW16、引風機入口溫度AIW18、支路1回水溫度AIW20支路、支路2回水溫度AIW22、支路3回水溫度AIW24、支路4回水溫度AIW26、排煙溫度AIW28、爐膛壓力AIW30爐膛氧量AIW32，共17點AI。</p&g

35、t;<p><b>　　2.8熱工調(diào)節(jié)</b></p><p>　　需要對以下5項進行控制：水箱水位AQW0、補水壓力AQW2、供水溫度AQW4、氧量AQW6、負壓AQW8共5點。</p><p><b>　　2.9熱工報警</b></p><p>　　自動控制過程中很有可能出現(xiàn)危險狀況，此時要求自動控制系統(tǒng)

36、發(fā)出報警，以解決狀況。共有27點報警，即：水位高、水位低、補水壓力高、補水壓力低、供水溫度高、供水溫度低、回水溫度高、回水溫度低、爐膛壓力高、爐膛壓力低、氧量高、氧量低、1回水溫度高、支路2回水溫度高、支路3回水溫度高、支路4回水溫度高、1回水溫度低、支路2回水溫度低、支路3回水溫度低、支路4回水溫度低、斷煤、爐排電機轉(zhuǎn)速低、補水泵變頻器故障、循環(huán)泵變頻器故障、爐排電機變頻器故障、鼓風機變頻器故障、引風機變頻器故障。</p>

37、<p>　　2.10熱工保護（啟停）</p><p>　　當熱工報警啟動后，操作人員并未解決，情況繼續(xù)惡化為避免出現(xiàn)事故，自動控制系統(tǒng)必須有熱工保護，當出現(xiàn)補水壓力高、循環(huán)水斷水、供水溫度高、爐膛壓力高4種狀況后必須對應出現(xiàn)停補水泵、停循環(huán)水泵、停爐排電機。</p><p><b>　　2.11電氣測點</b></p><p>　

38、　控制過程中要完成對電氣一次設備的監(jiān)控，需要知道各個電氣設備的運行狀況即補水泵變頻器頻率AIW34、循環(huán)泵變頻器頻率AIW36、爐排電機變頻器頻率AIW38、鼓風機變頻器頻率AIW40、引風機變頻器頻率AIW42。共5點AI測點。補水泵變頻器備妥指示I0.0、循環(huán)泵變頻器備妥指示I0.1、爐排電機運行備妥I0.2、鼓風機變頻器備妥指示I0.3、引風機變頻器備妥指示I0.4、撈渣機運行指示I0.5。6點DI 。</p>&l

39、t;p>　　2.12電氣啟停操作</p><p>　　自動控制系統(tǒng)要能完成對各個電氣設備的啟停操作：補水泵變頻器啟動Q0.0循環(huán)泵變頻器啟動Q0.1爐排電機啟動Q0.2鼓風機變頻器啟動Q0.3引風機變頻器啟動Q0.4撈渣機啟動Q0.5。</p><p>　　第三章 PLC和組態(tài)軟件基礎</p><p>　　可編程控制器是是一種工業(yè)控制計算機，簡稱PLC（Pr

40、ogrammable logic Controller),它使用可編程序的記憶以存儲指令，用來執(zhí)行邏輯、順序、計時、計數(shù)\和演算等功能，并通過數(shù)字或模擬的輸入輸出，以控制各種機械或生產(chǎn)過程。</p><p>　　3.1可編程控制器基礎</p><p>　　3.1.1可編程控制器的產(chǎn)生和應用</p><p>　　1969年美國數(shù)字設備公司成功研制世界第一臺可編程序控制

41、器PDP-14，并在GM公司的汽車自動裝配線上首次使用并獲得成功。1971年日本從美國引進這項技術(shù)，很快研制出第一臺可編程序控制器DSC-18。1973年西歐國家也研制出他們的第一臺可編程控制器。我國從1974年開始研制，1977年開始工業(yè)推廣應用。進入20世紀70年代，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是PLC采用通訊微處理器之后，這種控制器功能得到更進一步增強。進入20世紀80年代，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，以16位

42、和少數(shù)32位微處理器構(gòu)成的微機化PLC，使PLC的功能增強，工作速度快，體積減小，可靠性提高，成本下降，編程和故障檢測更為靈活，方便。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。</p><p>　　3.1.2可編程控制器的組成和工作原理</p><p>　　可編程控制器的組成:</p><p&

43、gt;　　PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架?！　?lt;/p><p><b>　　1.CPU</b></p><p>　　CPU是PLC的核心，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。CPU主要

44、由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。</p><p>　　2.I/O模塊　 PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電

45、路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。常用的I/O分類如下：　　開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。　 模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0

46、-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。</p><p>　　除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。3.編程器　　編程器的作用是用來供用戶進行程序的輸入、編輯、調(diào)試和監(jiān)視的。編程器一般分為簡易型和智能型兩類。簡易型只能

47、聯(lián)機編程，且往往需要將梯形圖轉(zhuǎn)化為機器語言助記符后才能送入。而智能型編程器（又稱圖形編程器），不但可以連機編程，而且還可以脫機編程。操作方便且功能強大。</p><p><b>　　4.電源</b></p><p>　　PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC）

48、，直流電源（常用的為24VDC）。[6] 可編程控制器的工作原理:</p><p>　　PLC的工作方式是一個不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃描所用的時間稱為掃描周期或工作周期。 CPU 從第一條指令開始，按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。 PLC 就是這樣周而復始地重復上述循環(huán)掃描的。</p><p>　　PLC工作的全過程可用圖 2-1

49、 所示的運行框圖來表示。</p><p>　　圖 3-1 可編程控制器運行框圖</p><p>　　3.1.3可編程控制器的分類及特點</p><p><b>　　(一)小型PLC</b></p><p>　　小型PLC 的I/O 點數(shù)一般在128 點以下，其特點是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，整個硬件融為一體，除了開關(guān)量I/O以外

50、，還可以連接模擬量I/O 以及其他各種特殊功能模塊。它能執(zhí)行包括邏輯運算、計時、計數(shù)、算術(shù)、運算數(shù)據(jù)處理和傳送通訊聯(lián)網(wǎng)以及各種應用指令。</p><p><b>　　(二)中型PLC</b></p><p>　　中型PLC 采用模塊化結(jié)構(gòu)，其I/O 點數(shù)一般在256～1024 點之間，I/O 的處理方式除了采用一般PLC 通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式即在

51、掃描用戶程序的過程中直接讀輸入刷新輸出，它能聯(lián)接各種特殊功能模塊，通訊聯(lián)網(wǎng)功能更強，指令系統(tǒng)更豐富，內(nèi)存容量更大，掃描速度更快。</p><p><b>　　(三)大型PLC</b></p><p>　　一般I/O 點數(shù)在1024 點以上的稱為大型PLC，大型PLC 的軟硬件功能極強，具有極強的自診斷功能、通訊聯(lián)網(wǎng)功能強，有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊可以構(gòu)成三級通訊網(wǎng)實現(xiàn)工廠

52、生產(chǎn)管理自動化，大型PLC 還可以采用冗余或三CPU 構(gòu)成表決式系統(tǒng)使機器的可靠性更高</p><p>　　3.2組態(tài)軟件的基礎</p><p>　　3.2.1組態(tài)的定義</p><p>　　組態(tài)就是用應用軟件中提供的工具、方法，完成工程中某一具體任務的過程。組態(tài)軟件是有專業(yè)性的，一種組態(tài)軟件只能適合某種領域的應用。組態(tài)的概念最早出現(xiàn)在工業(yè)計算機控制中，如DCS(集

53、散控制系統(tǒng))組態(tài)，PLC梯形圖組態(tài)。人機界面生成軟件就叫工控組態(tài)軟件。工業(yè)控制中形成的組態(tài)結(jié)果是用在實時監(jiān)控的。從表面上看，組態(tài)工具的運行程序就是執(zhí)行自己特定的任務。 工控組態(tài)軟件也提供了編程手段，一般都是內(nèi)置編譯系統(tǒng)，提供類BASIC語言，有的支持VB，現(xiàn)在有的組態(tài)軟件甚至支持C#高級語言。</p><p>　　在當今工控領域，一些常用的大型組態(tài)軟件主要有：ABB-OptiMax，WinCC，iFix，Into

54、uch，組態(tài)王，力控，易控，MCGS等。本設計采用亞控的組態(tài)王軟件進行組態(tài)的設計。</p><p>　　3.2.2組態(tài)王軟件的特點 </p><p>　　組態(tài)王軟件具有適應性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達、

55、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進行設計。組態(tài)軟件也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗者實時現(xiàn)場監(jiān)控。而且，它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設備的狀態(tài)，具有報警窗口、實時趨勢曲線等，可便利的生成各種報表。它還具有豐富的設備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能[8]。</p><p

56、>　　3.2.3組態(tài)王軟件仿真的基本方法</p><p>　　(1)圖形界面的設計</p><p>　　圖形,是用抽象的圖形畫面來模擬實際的工業(yè)現(xiàn)場和相應的工控設備。(2)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫</p><p>　　數(shù)據(jù),就是創(chuàng)建一個具體的數(shù)據(jù)庫,并用此數(shù)據(jù)庫中的變量描述工控對象的各種屬性,比如水位、流量等。</p><p><b>　

57、　(3)建立動畫連接</b></p><p>　　連接,就是畫面上的圖素以怎樣的動畫來模擬現(xiàn)場設備的運行,以及怎樣讓操作者輸入控制設備的指令。</p><p><b>　　(4)運行和調(diào)試</b></p><p>　　第四章 PLC控制系統(tǒng)的硬件設計</p><p>　　本章主要從系統(tǒng)設計結(jié)構(gòu)和硬件設計的角

58、度，介紹該項目的PLC控制系統(tǒng)的設計步驟、PLC的硬件配置、外部電路設計以及PLC控制器的設計參數(shù)的整定。</p><p>　　4.1 PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則和步驟 </p><p>　　4.1.1 PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則</p><p>　　1．充分發(fā)揮PLC功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求。</p><p>　　2．在

59、滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便。</p><p>　　3．保證控制系統(tǒng)安全可靠。</p><p>　　4．應考慮生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進，在選擇PLC的型號、I／O點數(shù)和存儲器容量等內(nèi)容時，應留有適當?shù)挠嗔?，以利于系統(tǒng)的調(diào)整和擴充。</p><p>　　4.1.2 PLC控制系統(tǒng)設計的一般步驟</p><p>

60、　　設計PLC應用系統(tǒng)時，首先是進行PLC應用系統(tǒng)的功能設計，即根據(jù)被控對象的功能和工藝要求，明確系統(tǒng)必須要做的工作和因此必備的條件。然后是進行PLC應用系統(tǒng)的功能分析，即通過分析系統(tǒng)功能，提出PLC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，控制信號的種類、數(shù)量，系統(tǒng)的規(guī)模、布局。最后根據(jù)系統(tǒng)分析的結(jié)果，具體的確定PLC的機型和系統(tǒng)的具體配置。PLC控制系統(tǒng)設計可以按以下步驟進行：</p><p>　　1．熟悉被控對象，制定控制方案

61、分析被控對象的工藝過程及工作特點，了解被控對象機、電、液之間的配合，確定被控對象對 PLC控制系統(tǒng)的控制要求。</p><p>　　2．確定I／O設備 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定用戶所需的輸入(如按鈕、行程開關(guān)、選擇開關(guān)等)和輸出設備(如接觸器、電磁閥、信號指示燈等)由此確定PLC的I／O點數(shù)。</p><p>　　3．選擇PLC 選擇時主要包括PLC機型、容量、I／O模塊、電源的選擇。&l

62、t;/p><p>　　4．分配PLC的I／O地址 根據(jù)生產(chǎn)設備現(xiàn)場需要，確定控制按鈕，選擇開關(guān)、接觸器、電磁閥、信號指示燈等各種輸入輸出設備的型號、規(guī)格、數(shù)量；根據(jù)所選的PLC的型號列出輸入／輸出設備與PLC輸入輸出端子的對照表，以便繪制PLC外部I／O接線圖和編制程序。</p><p>　　5．設計軟件及硬件進行PLC程序設計，進行控制柜（臺）等硬件的設計及現(xiàn)場施工。由于程序與硬件設計可同

63、時進行，因此，PLC控制系統(tǒng)的設計周期可大大縮短，而對于繼電器系統(tǒng)必須先設計出全部的電氣控制線路后才能進行施工設計。</p><p>　　6．聯(lián)機調(diào)試 聯(lián)機調(diào)試是指將模擬調(diào)試通過的程序進行在線統(tǒng)調(diào)。</p><p>　　4.1.3 PLC程序設計的一般步驟</p><p>　　1．繪制系統(tǒng)的功能圖。</p><p>　　2．設計梯形圖程序。

64、</p><p>　　3．根據(jù)梯形圖編寫指令表程序。</p><p>　　4．對程序進行模擬調(diào)試及修改，直到滿足控制要求為止。調(diào)試過程中，可采用分段調(diào)試的方法，并利用編程器的監(jiān)控功能。PLC控制系統(tǒng)的設計步驟可參考圖 4-1 ：</p><p>　　圖 4-1 PLC控制系統(tǒng)的設計步驟</p><p>　　4.2 PLC的選型和硬件配置

65、4.2.1 PLC型號的選擇</p><p>　　本溫度控制系統(tǒng)采用德國西門子S7-200 PLC。S7-200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。</p><p>　　4.2.2 S7-200 CPU的選擇<

66、/p><p>　　S7-200 系列的PLC有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226等類型。此系統(tǒng)選用的S7-200 CPU226XP,CPU226XP集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O 點?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量I/O 點或35路模擬量I/O 點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個RS4

67、85通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。</p><p>　　4.2.3 EM235 模擬量輸入/輸出模塊</p><p>　　在溫度控制系統(tǒng)中，傳感器將檢測到的溫度轉(zhuǎn)換成4-20mA的電流信號，系統(tǒng)需要配置模擬量的輸入模塊把電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號再送入PLC中進行處理。在這里我們選擇西門子的EM235 模擬量輸入/輸出模塊

68、。EM235 模塊具有4路模擬量輸入/一路模擬量的輸出。它允許S7-200連接微小的模擬量信號，±80mV范圍。用戶必須用DIP開關(guān)來選擇熱電偶的類型，斷線檢查，測量單位，冷端補償和開路故障方向：SW1～SW3用于選擇熱電偶的類型，SW4沒有使用，SW5用于選擇斷線檢測方向，SW6用于選擇是否進行斷線檢測，SW7用于選擇測量方向，SW8用于選擇是否進行冷端補償。所有連到模塊上的熱電偶必須是相同類型。</p>&l

69、t;p>　　4.3系統(tǒng)整體設計方案和電氣連接圖</p><p>　　系統(tǒng)選用了PLC CPU 226XP為控制器，傳感器將檢測到的實際溫度，壓力，頻率等轉(zhuǎn)化為電流信號，經(jīng)過EM235模擬量輸入模塊轉(zhuǎn)化成數(shù)字量信號并送到PLC中進行PID調(diào)節(jié)，PID控制器控制變頻器。PLC和組態(tài)王連接，實現(xiàn)了系統(tǒng)的實時監(jiān)控。</p><p>　　整體設計方案如圖4-3:</p><

70、p>　　圖4-3 整體設計方案</p><p>　　24V </p><p>　　系統(tǒng)硬件連線圖如圖 4-4</p><p><b>　　: </b></p><p>　　圖 4-4 系統(tǒng)硬件連線圖</p><p>　　第五

71、章 PLC控制系統(tǒng)的軟件設計</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)的設計主要包括硬件設計和軟件設計兩部分本在硬件基礎上，詳細介紹本項目的軟件設計，主要包括軟件設計的基本步驟、方法、編程軟件STEP7-Micro/WIN的介紹以及本項目的程序設計。</p><p>　　5.1 PLC程序設計的方法</p><p>　　PLC程序設計常用的方法：主要有經(jīng)驗設計法、繼電

72、器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法、順序控制設計法、邏輯設計法等。</p><p><b>　　經(jīng)驗設計法：</b></p><p>　　經(jīng)驗設計法即在一些典型的控制電路程序的基礎上，根據(jù)被控制對象的具體要求</p><p>　　進行選擇組合，并多次反復調(diào)試和修改梯形圖，有時需增加一些輔助觸點和中間編程環(huán)節(jié)，才能達到控制要求。這種方法沒有規(guī)律可遵循，設計

73、所用的時間和設計質(zhì)量與設計者的經(jīng)驗有很大的關(guān)系，故稱為經(jīng)驗設計法。 </p><p>　　繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法：</p><p>　　用PLC的外部硬件接線和梯形圖軟件來實現(xiàn)繼電器控制系統(tǒng)的功能。</p><p><b>　　順序控制設計法：</b></p><p>　　根據(jù)功能流程圖，以步為核心，從起始步開始一

74、步一步地設計下去，直至完成。此法的關(guān)鍵是畫出功能流程圖。</p><p><b>　　邏輯設計法：</b></p><p>　　通過中間量把輸入和輸出聯(lián)系起來。實際上就找到輸出和輸入的關(guān)系，完成設計任務。</p><p>　　5.2 編程軟件STEP7--Micro/WIN 概述 </p><p>　　STEP7-M

75、icro/WIN 編程軟件是基于Windows的應用軟件，由西門子公司專為S7-200系列可編程控制器設計開發(fā)，它功能強大，主要為用戶開發(fā)控制程序使用，同時也可以實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。</p><p>　　5.2.1 STEP7--Micro/WIN 簡單介紹</p><p>　　以 STEP7-Micro/WIN創(chuàng)建程序，為接通STEP7-Micro/WIN，可雙擊STEP7 -

76、Micro/WIN的圖標，如圖4-1所示，STEP7-Micro/WIN項目窗口將提供用于創(chuàng)建程序的工作空間。瀏覽條給出了多組按鈕，用于訪問STEP7--Micro/WIN的不同編程特性。指令樹將顯示用于創(chuàng)建控制程序的所有項目對象指令。程序編輯器包括程序邏輯和局部變量表，可在其中分配臨時局部變量的符號名。子程序和中斷程序在程序編輯器窗口的的底部按標簽顯示。</p><p>　　圖 5-1 STEP7--Micro

77、/WIN項目窗口</p><p>　　本項目中我們利用 STEP7--Micro/WIN V4.0 SP5編程軟件，其界面如圖4-1所示。項目包括的基本組件：程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊、符號表、狀態(tài)表、交叉引用表。 </p><p>　　5.2.2 計算機與PLC的通信</p><p>　　在STEP7-Micro/WIN 中雙擊指令樹中的“通信”圖標，或執(zhí)行菜單命令

78、的“查看”/“組件”/“通信”，將出現(xiàn)“通信”對話框,見圖4-2。在將新的設置下載到S7-200之前，應設置遠程站的地址，是它與S7-200的地址。雙擊“通信”對話框中“雙擊刷新”旁邊的藍色箭頭組成的圖標，編程軟件將會自動搜索連接在網(wǎng)絡上的S7-200，并用圖標顯示搜索到的S7-200。</p><p>　　圖5-2 PLC通信窗口</p><p><b>　　5.3 程序設計

79、</b></p><p><b>　　1水箱水位</b></p><p>　　圖5-3 水箱水位信號采集</p><p>　　首先水箱水位信號通過AIW0進入plc，經(jīng)過轉(zhuǎn)換為整數(shù)，雙整數(shù)，實數(shù)，在經(jīng)過轉(zhuǎn)換成范圍0-50kpa的數(shù)值，在上位機中顯示出來。</p><p><b>　　2補水壓力&l

80、t;/b></p><p>　　圖5-4 補水壓力信號采集</p><p><b>　　3循環(huán)水流量</b></p><p>　　圖5-5 循環(huán)水量信號采集</p><p><b>　　4供水溫度</b></p><p>　　圖5-6 供水溫度信號采集</p&

81、gt;<p><b>　　5供水壓力</b></p><p>　　圖5-7 供水壓力信號采集</p><p><b>　　6回水溫度</b></p><p>　　圖5-8 回水溫度信號采集</p><p><b>　　7.回水壓力</b></p>&

82、lt;p>　　圖5-9 供水溫度信號采集</p><p><b>　　8室外溫度</b></p><p>　　圖5-10 室外溫度信號采集</p><p><b>　　9爐排電機轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　圖5-11 爐排電機信號采集</p><p><b&

83、gt;　　10引風機入口溫度</b></p><p>　　圖5-12 引風機入口溫度信號采集</p><p><b>　　11支路一回水溫度</b></p><p>　　圖5-13 支路一回水溫度</p><p><b>　　12支路二回水溫度</b></p><p&

84、gt;　　圖5-14 支路二回水溫度</p><p><b>　　13支路三回水溫度</b></p><p>　　圖5-15 支路三回水溫度</p><p><b>　　14支路四回水溫度</b></p><p>　　圖5-16 支路四回水溫度</p><p><b&g

85、t;　　15排煙溫度</b></p><p>　　圖5-17 排煙溫度</p><p><b>　　16爐膛壓力</b></p><p>　　圖5-18 爐膛壓力</p><p><b>　　17爐膛氧量</b></p><p>　　圖5-19 爐膛氧量</

86、p><p>　　18補水泵變頻器頻率</p><p>　　圖5-19 補水泵變頻器頻率</p><p>　　19循環(huán)水泵變頻器頻率</p><p>　　圖5-20 循環(huán)水泵變頻器頻率</p><p>　　20爐排電機變頻器頻率</p><p>　　圖5-21 路牌電機變頻器頻率</p>

87、<p>　　21鼓風機變頻器頻率</p><p>　　圖5-22 鼓風機變頻器頻率</p><p>　　22引風機變頻器頻率</p><p>　　圖5-23 引風機變頻器頻率</p><p>　　23補水泵變頻器備妥指示</p><p>　　圖5-24 補水泵備妥指示</p><p>

88、;　　在上位機中顯示補水泵變頻器備妥信息</p><p>　　24循環(huán)水泵變頻器備妥指示</p><p>　　圖5-25 循環(huán)水泵變頻器備妥指示</p><p>　　25爐排電機變頻器備妥指示</p><p>　　圖5-26 爐排電機變頻器備妥指示</p><p>　　26鼓風機變頻器備妥指示</p>&

89、lt;p>　　圖5-27 鼓風機變頻器備妥指示</p><p>　　27引風機變頻器備妥指示</p><p>　　圖5-28 引風機變頻器備妥指示</p><p><b>　　28撈渣機備妥指示</b></p><p>　　圖5-29 撈渣機備妥指示</p><p>　　29補水泵變頻器故障

90、</p><p>　　圖5-30 補水泵變頻器故障</p><p>　　30循環(huán)水泵變頻器故障</p><p>　　圖5-31 循環(huán)水泵變頻器故障</p><p>　　31爐排電機變頻器故障</p><p>　　圖5-32路排電機變頻器故障</p><p>　　32鼓風機變頻器故障</p&

91、gt;<p>　　圖5-33鼓風機變頻器故障</p><p>　　33引風機變頻器故障</p><p>　　圖5-34引風機變頻器故障</p><p>　　34補水壓力過高保護</p><p>　　圖5-35補水壓力過高保護</p><p>　　補水壓力過高，停補水泵</p><p&g

92、t;　　35循環(huán)水泵斷水保護</p><p>　　圖5-36循環(huán)水斷水保護</p><p><b>　　斷循環(huán)水停循環(huán)水泵</b></p><p><b>　　36供水溫度過高</b></p><p>　　圖5-37供水溫度過高保護</p><p>　　37循環(huán)水泵變頻器啟動

93、</p><p>　　圖5-38循環(huán)水泵變頻器啟動</p><p><b>　　啟動按鈕在上位機中</b></p><p>　　38鼓風機變頻器啟動</p><p>　　圖5-39鼓風機變頻器啟動</p><p>　　39爐排電機變頻器啟動</p><p>　　圖5-40爐

94、排電機變頻器啟動</p><p>　　40補水泵變頻器啟動</p><p>　　圖5-41補水泵變頻器啟動</p><p><b>　　41撈渣機啟動</b></p><p>　　圖5-42撈渣機啟動</p><p>　　電氣一次設備的啟動變頻器的啟動，在上位機中控制。在啟動程序中加入了連鎖，只有

95、先啟動循環(huán)水泵才能啟動引風機，才能啟動引風機，才能鼓風機，才能啟動爐排電機。其他如補水泵，上煤機等并不連鎖。</p><p>　　42補水泵變頻器控制</p><p>　　圖5-43補水泵變頻器控制</p><p>　　將頻率數(shù)值0～50對應的plc數(shù)字0～32000預存到VD506~VD706中，VW500存組態(tài)頻率設定值組態(tài)變頻輸入0～50HZ存入VW500，將

96、頻率數(shù)字乘以4，加上VB106的首地址，找到對應的PLC數(shù)值0～32000在一個值，再轉(zhuǎn)換為模擬輸出0～10mA,，由AQW20輸出，控制變頻器0～50Hz輸出。VD502存放轉(zhuǎn)換的雙整數(shù)頻率。</p><p>　　43循環(huán)水泵變頻器故障</p><p>　　圖5-44循環(huán)水泵變頻器控制</p><p>　　44爐排電機變頻器控制</p><p&

97、gt;　　圖5-45爐排電機變頻器控制</p><p>　　45鼓風機變頻器控制</p><p>　　圖5-46鼓風機變頻器控制</p><p>　　46引風機變頻器控制</p><p>　　圖5-47引風機變頻器控制</p><p><b>　　47補水泵定壓控制</b></p>

98、<p>　　圖5-48補水泵定壓控制</p><p>　　48水箱水位的自動控制</p><p><b>　　圖5-49水位控制</b></p><p>　　當水箱中的水壓低于20kpa時輸出一個中間變量，從而打開軟化器向補水箱中注水，當水壓高于30kpa時停止注水。直到水位低于20pka重復以上動作，從而保證補水箱中有足夠的水。&l

99、t;/p><p>　　第六章 組態(tài)畫面的設計</p><p>　　本章詳細的講解一個組態(tài)系統(tǒng)的建立和設計。</p><p>　　6.1 組態(tài)變量的建立及設備連接</p><p>　　圖6-1組態(tài)變量的建立</p><p>　　6.1.1 新建項目</p><p>　　雙擊組態(tài)王的快捷方式，出現(xiàn)組態(tài)王

100、的工程管理器窗口，雙擊新建按扭，按照彈出的建立向?qū)?，填寫工程名稱。然后打開剛建立的工程。進入組態(tài)畫面的設計，如圖5-1：</p><p><b>　　圖6-2 新建工程</b></p><p><b>　　1.新建畫面</b></p><p>　　進入工程管理器后，在畫面右方雙擊“先建”，新建畫面，并設置畫面屬性，圖5-2

101、所示：</p><p><b>　　圖6-3 畫面新建</b></p><p><b>　　2.新建設備</b></p><p>　　因為組態(tài)畫面要與西門子S7-200 PLC連接之后才能使用，所以要新建S7-200的連接，具體步驟如圖5-3：</p><p><b>　　圖6-4 步驟1

102、</b></p><p><b>　　圖6-5 步驟2</b></p><p><b>　　圖6-6 步驟3</b></p><p><b>　　圖6-7 步驟4</b></p><p><b>　　3.新建變量</b></p>

103、<p>　　要實現(xiàn)組態(tài)王對S7-200的在線監(jiān)控，就先必須建立兩者之間的聯(lián)系，那就需要建立兩者間的數(shù)據(jù)變量。基本類型的變量可以分為“內(nèi)存變量”和I/O變量兩類。內(nèi)存變量是組態(tài)王內(nèi)部的變量，不跟被監(jiān)控的設備進行交換。而I/O變量是兩者之間互相交換數(shù)據(jù)的橋梁，S7-200和組態(tài)王的數(shù)據(jù)交換是雙向的。如圖</p><p><b>　　6-8所示：</b></p><p

104、>　　圖6-8 新建變量</p><p>　　6.2 創(chuàng)建組態(tài)畫面</p><p>　　6.2.1新建主畫面</p><p>　　圖6-9 控制系統(tǒng)主畫面</p><p>　　6．2.2菜單的定義</p><p>　　圖6-10 菜單的定義</p><p>　　圖6-11 按鈕

105、的命令</p><p>　　該按鈕可實現(xiàn)各個畫面的切換。</p><p>　　6.2.3煙氣含氧量的顯示</p><p>　　圖6-12 含氧量布置</p><p>　　圖6-13 含氧量定義</p><p>　　圖6-14 含氧量變量連接</p><p>　　6.2.4水系統(tǒng)圖的建立&l

106、t;/p><p>　　圖6-15 水系統(tǒng)圖</p><p>　　6.2.5鼓風機信息的顯示</p><p><b>　　報警信息的顯示</b></p><p>　　圖6-16 鼓風機報警</p><p>　　電機上的紅點為變頻器故障，啟動，運行的組合顯示，當出現(xiàn)故障時顯示紅色。</p>

107、;<p>　　圖6-17 鼓風機運行</p><p><b>　　運行時顯示黃色</b></p><p>　　圖6-18 鼓風機啟動</p><p><b>　　啟動時顯示綠色</b></p><p>　　6.2.6 新建數(shù)據(jù)報表 </p><p>　　數(shù)據(jù)

108、報表是反應生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)、狀態(tài)等，并對數(shù)據(jù)進行記錄的一種重要形式。數(shù)據(jù)報表有實時數(shù)據(jù)報表和歷史數(shù)據(jù)報表，既能反應系統(tǒng)實時的運行情況，也能監(jiān)測長期的系統(tǒng)運行狀況，如圖5-11所示：</p><p>　　圖6-19 數(shù)據(jù)報表窗口</p><p>　　6.2.7新建實時曲線</p><p>　　實時趨勢曲線可在工具箱中雙擊后在畫面直接獲得。實時趨勢曲線隨時間變化自動卷

109、動，可快速反應變量的新變化。如圖5-12所示:</p><p>　　圖6-20 實時曲線窗口</p><p>　　圖6-21 實時曲線窗口2 </p><p>　　6.2.8 新建報警窗口</p><p>　　在工具箱中選用報警窗口工具，在面板中繪制報警窗口，添加文本等就可。</p><p>　　如圖5-14所示。由

110、于前面已經(jīng)設置了報警變量，所以當變量值超過所設置的溫度85度時，那就會在報警畫面中被記錄。如圖5-14所示:</p><p>　　圖6-22 歷史報警窗口</p><p>　　其制作過程和歷史報警窗口類似，不同的是，實時報警畫面是要彈出來的，所以必須在新建畫面的時候，把大小調(diào)好，并選擇是“覆蓋式”。畫面的自動彈出，在事件命令語言中，輸入show picture("實時報警窗口&q

111、uot;);\\本站點\$新報警=0;，這樣每次新報警有產(chǎn)生，就會立刻出報警畫面。如圖5-15所示。</p><p>　　圖6-23 實時報警窗</p><p>　　組態(tài)王和PLC編程軟件不能同時啟動，因為他們使用的是同一個端口，要想在線利用組態(tài)王監(jiān)控程序，那就先必須在關(guān)閉組態(tài)王的情況下，先把PLC程序下載到PLC中，并且運行程序，再把編程軟件關(guān)閉，才可以啟動組態(tài)王，這樣就可以利用組態(tài)王

112、在線監(jiān)控了。</p><p><b>　　6.3啟動組態(tài)王</b></p><p>　　打開組態(tài)王的項目工程管理器，點擊窗口欄中“VIEW”或者在畫面中點擊右鍵，選擇“切換到VIEW”，啟動組態(tài)王，進入主畫面。這個時候，系統(tǒng)會自動打開一個信息窗口，可以通過信息窗口來知道，組態(tài)王的運行情況以及和PLC的連接是否成功。如果連接不成功，會出現(xiàn)通信失敗的提示語言，那就要查明原

113、因，否則不能監(jiān)控。如果提示連接設備成功，窗口會顯示開始記錄數(shù)據(jù)，那就表示可以開始系統(tǒng)的運行了。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　本文成功的運用了西門子S7-200PLC和組態(tài)王設計了一個人機監(jiān)控的溫度控制系統(tǒng)。利用粗調(diào)和細調(diào)，得到了一個反應比較迅速，控制精度比較高的溫度控制系統(tǒng)。</p><p>　　組態(tài)王操作方

114、便，有利于我們比較直觀的觀看控制曲線和溫度的變化。其中的報表、歷史曲線和報警顯示都是在當今工業(yè)控制中常用的。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]邵裕森,巴筱云. 過程控制及儀表. 機械工業(yè)出版社, 1999 </p><p>　　[2]邵裕森,戴先中. 過程控制工程. 機械工業(yè)出版社, 2000 </

115、p><p>　　[3]中國電子學會. 2000/2001傳感器與執(zhí)行器大全.電子工業(yè)出版社,2001</p><p>　　[4]柴瑞娟,陳海霞. 西門子PLC編程技術(shù)及工程應用.機械工業(yè)出版社,2006 </p><p>　　[5]文鋒，陳青. 自動控制理論. 中國電力出版社. 2008 </p><p>　　[6]廖常初. PLC編程及應用.

116、機械工業(yè)出版社, 2009 </p><p>　　[7]林德杰. 過程控制儀表及控制系統(tǒng).機械工業(yè)出版社,2008 </p><p>　　[8]組態(tài)王. 組態(tài)王使用說明書.北京亞控, 2006 </p><p>　　[9]嚴盈富. 監(jiān)控組態(tài)軟件與PLC入門.人民郵電出版社, 2006</p><p><b>　　致 謝</b

117、></p><p>　　通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文《鍋爐自動控制系統(tǒng)》終于完成了，這意味著大學生活即將結(jié)束。在大學階段，我在學習上和思想上都受益非淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵是分不開的。 在本論文的寫作過程中，我的導師田海川老師傾注了大量的心血，從選題到開題報告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題，嚴格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時我還要感謝在