基于PLC的鍋爐系統(tǒng)設(shè)計

1、目 錄摘要關(guān)鍵詞AbstractKeyword引言1 電熱鍋爐1.1 電熱鍋爐簡介1.2 電熱鍋爐爆管原因及防范1.3 電壓功率設(shè)定2 PLC2.1 PLC簡介2.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)2.3 PLC的工作方式2.4 PLC掃描周期2.5 PLC的特點2.6 SIEMENS S7-2002.7 程序設(shè)計2.8 程序模擬調(diào)試2.9 西門子PLC硬件實施2.10 西門子PLC聯(lián)機調(diào)試3 電熱鍋爐供熱系統(tǒng)3.1 系統(tǒng)控制要求3.2 水壓調(diào)節(jié)循環(huán)系統(tǒng)3.3 加熱管控制系統(tǒng)3.4 報警系統(tǒng)4 總結(jié)參考文獻附錄A附錄B附錄C致謝基于PLC的電熱鍋爐供熱系統(tǒng)設(shè)計摘要：本篇論文主要介紹了一種基于PLC

2、技術(shù)的電熱鍋爐供熱系統(tǒng)軟件的設(shè)計，該電熱鍋爐由補水泵、循環(huán)泵、電加熱管和傳感器等元件組成，程序部分用STEP7軟件調(diào)試運行。本產(chǎn)品通過自動、手動、定時控制三種方式控制鍋爐加熱，給予用戶更多的選擇，并具有缺相、超溫、超壓等全面保護措施。該電熱鍋爐可實時采集出水溫度、回水溫度以及壓力大小，并進行智能控制。實驗證明，本論文所設(shè)計的電熱鍋爐系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，智能化程度較高，自主性強，對各種要求適應(yīng)能力強，是一種實用的設(shè)計方法，可滿足一般用戶的要求，具有較高的推廣價值。關(guān)鍵詞：PLC；電熱鍋爐；實時監(jiān)控Design of Electric boiler heating system based on P

3、LCAbstract:This paper mainly introduced an electric boiler heating system software design based on the PLC technology, this electric heating boiler was consisted by a water pump, a circulating pump, electric heating tubes and sensors, the program part was debugged and ran by STEP7 software. To give

4、users more choices this product has three ways to control the heating boiler: automatic, manual and timing control, and have comprehensive protection measures as lack phases, over-temperature, over-pressure and so on. The electric boiler can collect real-time water temperature, return-water temperat

5、ure and the amount of water pressure, by an intelligent-control way. Experimental results shows that this electric boiler system design is stable and reliable, highly intelligence, independent and strong, adaptable to a variety of requirements, this is a practical design approach, will satisfies the

6、 general requirements of the users, and has a highly promotional value.Keyword: PLC; Electric Boiler; Real-time monitoring引言隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，以及人們生活水平的不斷提高，對城市生活供暖的用戶數(shù)量和供暖質(zhì)量提出了越來越高的要求。在當(dāng)今社會，電加熱鍋爐的使用領(lǐng)域已經(jīng)越來越廣泛了。它的經(jīng)濟性，安全性和較高的自動化程度越來越受到人們的認(rèn)同?？墒请娂訜徨仩t的性能優(yōu)劣充分的反映了電熱鍋爐的質(zhì)量好壞。電加熱鍋爐已逐漸進入人民的生活，成為洗浴，供熱等場所的首

7、選設(shè)備。目前電熱鍋爐的控制系統(tǒng)多采用以微處理器為核心的PLC控制技術(shù)，既提高產(chǎn)品的自動化程度又增加了鍋爐的控制精度。現(xiàn)在使用的大部分電加熱鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計還不完善，因此需要設(shè)計一種全新的、自動化程度較高的電加熱鍋爐控制系統(tǒng)來代替和完善以前的控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)所使用的控制器大多數(shù)是用繼電器、接觸器為主的控制裝置。使用繼電器電路組成的控制系統(tǒng)出現(xiàn)的誤操作較多，其可靠性不好。結(jié)合現(xiàn)狀,本論文供暖鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)計了一套基于PLC和變頻調(diào)速技術(shù)的供暖鍋爐控制系統(tǒng)，以PLC來取代原有的控制系統(tǒng)。 該控制系統(tǒng)采用西門子公司的STEP7編程軟件設(shè)計，主要完成模擬量信號的處理，溫度和壓力信號的

8、PID控制等功能，完成風(fēng)機啟/停控制、參數(shù)設(shè)定、循環(huán)泵控制和其余電動機的控制，系統(tǒng)通過變頻器控制電動機的啟動、運行和調(diào)速。本文設(shè)計的變頻控制系統(tǒng)實現(xiàn)了鍋爐燃燒過程的自動控制，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠。采用鍋爐的計算機控制和變頻控制不僅可大大節(jié)約能源，促進環(huán)保，而且可以提高生產(chǎn)自動化水平，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。1 電熱鍋爐1.1 電熱鍋爐簡介電熱鍋爐也稱電加熱鍋爐、電鍋爐，電熱鍋爐是將電能轉(zhuǎn)化為熱能，利用電阻發(fā)熱或電磁感應(yīng)發(fā)熱，通過鍋爐的換熱部位把熱媒水或有機熱載體（導(dǎo)熱油）加熱到一定參數(shù)（溫度、壓力）時，向外輸出具有額定工質(zhì)的一種熱能機械設(shè)備。它無需爐膛、煙道和煙囪，也無需儲存燃料的場地，極

9、大地減少了常規(guī)燃煤鍋爐帶來的污染。電熱鍋爐具有無污染、無噪聲、占地面積小、安裝使用方便、全自動、安全可靠、熱效率高達98%以上等特點，是一種環(huán)保產(chǎn)品。電熱鍋爐的主要部件有：控制器、水泵、加熱管等。電熱鍋爐分為兩大類：LDR(WDR)電熱蒸汽鍋爐和CLDZ(CWDZ)電熱熱水鍋爐及KS-D電開水鍋爐。其中電開水鍋爐又分為KS-D電開水鍋爐和XKS-D電蓄熱開水鍋爐。電熱蒸汽鍋爐廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)及企事業(yè)單位以滿足生產(chǎn)、生活所需蒸汽。電熱熱水鍋爐廣泛應(yīng)用于化工、煉油廠輔助熱源及高級賓館飯店、寫字樓、學(xué)校、科研樓、醫(yī)院門診病房等建筑的采暖、空調(diào)、熱水供應(yīng)及生活熱水1。1.2 電熱鍋爐爆管原因及防范電

10、熱鍋爐爆管容易造成人員傷害甚至火災(zāi)，因此其安全性必須放在首位，了解爆管原因，防范于未然，是設(shè)計電熱鍋爐控制系統(tǒng)的必要步驟。在加熱管使用過程中，電壓不穩(wěn)定，如電壓增高同時電流會增大導(dǎo)致加熱管擊穿，因此，控制系統(tǒng)應(yīng)含有超壓保護功能。溫度過高，加熱管表面結(jié)垢，達到一定的承受，散熱不好，也會造成加熱管擊穿,因此，控制系統(tǒng)還需含有超溫保護功能。而加熱管使用過程中脫水也會造成加熱管擊穿，所以要設(shè)計水箱壓力下限保護。1.3 電壓功率設(shè)定為使電爐工作更加穩(wěn)定，應(yīng)嚴(yán)格按照J(rèn)B/T2379-93 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計電加熱管、電加熱器。額定電壓±5%公差，極限電壓+10%，超過極限電壓運行會大大降低加熱管使用壽命甚

11、至擊穿電加熱管；額定功率+5%-10%.，所以應(yīng)將供電電壓控制在400V以內(nèi)，以提高加熱管壽命，防止擊穿。2 PLC2.1 PLC簡介PLC是一種專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。IEC于1987年對可編程控制器下的定義是：PLC( Programmable Logic Controller)，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字

12、運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計；它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令；并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程2。PLC的通信鏈路可分為有線和無線兩種，有線的數(shù)據(jù)鏈路有RS-485等，無線的數(shù)據(jù)鏈路有MDS數(shù)傳電臺等。2.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實質(zhì)上是一種專門用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，基本構(gòu)成為：（1）電源PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著一個非常重要的作用。如果沒有一個良好的，電力系統(tǒng)不能可靠地正常工作，所以廠家對PLC的電源設(shè)計和制造非常重視。一般交流電壓波動在

13、+10%(+15%）范圍內(nèi)，可以不采取其他措施，將PLC直接連接到AC線上去。（2）中央處理單元（CPU)中央處理單元（CPU）是PLC的中央控制，一般由控制器、運算器和寄存器組成。其主要任務(wù)是控制用戶程序和數(shù)據(jù)的接收和儲存；用掃描的方式通過I / O接口來接收現(xiàn)場信號的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映像寄存器或數(shù)據(jù)存儲器中；診斷PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語法錯誤等；PLC進入運行狀態(tài)后，從存儲器逐條讀取用戶指令，經(jīng)過命令解釋后安指令規(guī)定的任務(wù)進行數(shù)據(jù)傳送、邏輯或算術(shù)運算等；根據(jù)運算結(jié)果更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像寄存器的內(nèi)容，再經(jīng)輸出部件實現(xiàn)輸出控制制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。為了進一步提高

14、PLC的可靠性，對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。（3） 存儲器 PLC使用的存儲器類型有三種：ROM、RAM、EEPROM。存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。（4） 輸入/輸出接口電路。 輸入/輸出接口單元包含兩部分：一部分是與被控設(shè)備連接的接口電路，另一部分是輸入和輸出的映像寄存器?，F(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，是PLC與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道?，F(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成， PLC通過現(xiàn)場輸出接口電路

15、向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。（5）功能模塊如計數(shù)、定位等功能模塊。（6）通信模塊為了實現(xiàn)“人-機”或“機-機”之間的對話，有些PLC配有一定的通信接口。2.3 PLC的工作方式 PLC工作的整個過程可分為三部分。第一部分是上電處理。機器上電后對PLC系統(tǒng)進行一次初始化，包括硬件初始化，I/O模塊配置檢查，停電保持范圍設(shè)定，系統(tǒng)通信參數(shù)配置及其他出初始化處理等。第二部分是掃描過程。其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。（1）輸入采樣階段 在輸入采樣階段，

16、PLC首先以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)，此時輸入映像寄存器被刷新。接著系統(tǒng)進入用戶程序執(zhí)行階段。在此階段和輸出刷新階段中，輸入映像寄存器與外界隔離，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。所以，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。（2）用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序執(zhí)行用戶程序（梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行

17、邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使

18、用立即I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟普通輸入有些區(qū)別。（3）輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)一起轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過一定方式集中輸出，最后經(jīng)過輸出端子驅(qū)動外部負(fù)載。這時，才是PLC的真正輸出。在下一個輸出刷新階段開始之前，輸出鎖存器的狀態(tài)不會改變，相應(yīng)輸出端子的狀態(tài)也不會改變。第三部分是出錯處理。PLC每掃描一次，執(zhí)行一次自診斷檢查。概括而言，PLC是按集中輸入、集中輸出、周期性循環(huán)掃描的方式進行工作的4。2.4 PLC掃描周期掃描周

19、期T=（輸入一點的時間*輸入端子數(shù)）+（指令執(zhí)行速度*指令的條數(shù)）+（輸出一點的時間*輸出端子書）+故障診斷時間+通訊時間從上式可看出，掃描周期已經(jīng)決定了CPU執(zhí)行的速度、執(zhí)行每條指令所占用的時間以及程序中指令條數(shù)的多少。指令執(zhí)行所需的時間和用戶程序的長短、指令的種類和CPU執(zhí)行速度是有很大關(guān)系，一般來說，一個掃描的過程中，故障診斷時間，通信時間，輸入采樣和輸出刷新所占的時間較少，執(zhí)行的時間占了絕大部分。2.5 PLC的特點PLC具有以下鮮明的特點。（1）可靠性高?？煽啃允怯脩舻氖滓?，因而PLC的生產(chǎn)廠家都著力于提高可靠性的指標(biāo)。目前各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC，其平均無故障時間都大大超過IEC

20、規(guī)定的10萬小時。而且規(guī)模較大、要求較高的系統(tǒng)還可以采用表決系統(tǒng)，再進一步提高系統(tǒng)的可靠性。（2）編程方便，易學(xué)易用。PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備，接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。PLC編程大多采用類似繼電器控制電路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，直觀易懂，深受現(xiàn)場電氣技術(shù)人員的歡迎。近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樋亓鞒虉D語言（Sequential Function Chart），使編程更簡單方便。（3）控制功能極強。除基本的邏輯控制、定時、計數(shù)、算術(shù)運算等功能外，配合特殊功能模塊還可以實現(xiàn)點位控制、PID運算、過程控制、數(shù)字控制等功能，為方便工廠管理又可以與上

21、位機通信，通過遠(yuǎn)程模塊可以控制遠(yuǎn)方設(shè)備。因此，PLC幾乎是全能的工業(yè)控制計算機。（4）功能完善，組合靈活，擴展方便，實用性強?，F(xiàn)代PLC所具有的功能及其各種擴展單元、智能單元和特殊功能模塊，可以方便、靈活地組成不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)，以適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要。以開關(guān)量控制為其特長；也能進行連續(xù)過程的PID回路控制；并能與上位機構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動化。（5）安裝簡單，容易維修，擴展及與外部聯(lián)接極為方便。PLC可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行，只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，寫入程序即可運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運

22、行情況和查找故障。PLC還有強大的自檢功能，這為它的維修提供了方便。（6）抗干擾能力和可靠性能力都強，遠(yuǎn)高于其他各種機型，環(huán)境要求低。隔離和濾波，是抗干擾的兩大主要措施。對PLC的內(nèi)部電源還采取了屏蔽、穩(wěn)壓、保護等措施，以減少外界干擾，保證供電質(zhì)量。另外使輸入/輸出接口電路的電源彼此獨立，以免電源之間的干擾。正確的選擇接地地點和完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。為適應(yīng)工作現(xiàn)場的惡劣環(huán)境，還采用密封、防塵、抗震的外殼封裝結(jié)構(gòu)。通過以上措施，保證了PLC能在惡劣環(huán)境中可靠工作，使平均故障間隔時間長，故障修復(fù)時間短。這是PLC產(chǎn)品的市場生存價值3。2.6 SIEMENS

23、0;S7-200SIEMENS S7-200是西門子公司生產(chǎn)的具有很高的性能價格比的微型可編程序控制器（PLC）。由于它具有結(jié)構(gòu)小巧、運行速度高、價格低廉以及多功能和多用途等特點，在專用機械設(shè)備（包裝機、打包機、卷揚機）、食品加工工業(yè)（攪拌機、切割機、軋碎混合器）、農(nóng)業(yè)（擠奶和飼養(yǎng)機械設(shè)備、牛奶冷卻罐）、電子裝配線、木工機械等行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。 S7-200 PLC在機械結(jié)構(gòu)方面有以下特點：（1）它的塑料外殼既緊湊又堅固；（2）易于接線和操作方便，在接線端前帶有面罩保護；（3）PLC上設(shè)計有專用的DIN導(dǎo)軌安裝機構(gòu)和安裝孔，可以垂直方向或水平方向安裝在標(biāo)準(zhǔn)的DIN導(dǎo)軌

24、上或直接安裝在控制柜底板上；（4）備有專用的接線端子排供用戶選擇。S7-200 PLC電氣結(jié)構(gòu)上的特點：（1）電氣安全標(biāo)準(zhǔn)：S7-200 PLC在電氣上符合VDE、VL、CSA和ISO 9001中有關(guān)安全方面的標(biāo)準(zhǔn)；（2）可維護性：在S7-200的CPU中配有EEPROM，可永久性地存儲用戶程序和其它重要的系統(tǒng)參數(shù)。此外它還安有大容量的電容器，供長時間地存儲所有的數(shù)據(jù)使用，而不再需要另外安裝需要維護的后備電池；（3）內(nèi)置可直接與傳感器/負(fù)載相連的直流24V驅(qū)動電源，輸出電流可達180mA或400mA。如果輸出電流大于這個范圍，可選購其它電源模塊（選件）；（4）為適應(yīng)不同的應(yīng)用場合，每種CPU有

25、三種使用不同電源和電壓的類型，相應(yīng)的輸入和輸出的結(jié)構(gòu)和電壓也可以是不同的；（5）本機上帶有輸入輸出點：CPU 212具有8個輸入點和6個輸出點，CPU 214和CPU 215具有14個輸入點和10個輸出點，CPU 216具有24個輸入點和16個輸出點；（6）靈活的中斷輸入：S7-200的CPU可以極快的速度來響應(yīng)中斷請求信號的上升沿或下降沿；（7）機內(nèi)配有高速計數(shù)器，以適應(yīng)對機外高速信號的計數(shù)要求。其中CPU 212帶有一個計數(shù)頻率最高可達2KHz的加或減的計數(shù)器，而CPU 214216還帶有兩個獨立的計數(shù)頻率最高可達7KHz的高速計數(shù)器，每個計數(shù)器可用程序復(fù)位或使能，并可設(shè)置成加法或減法計數(shù)

26、或相位差90°的兩個脈沖序列；（8）便于擴展：為系統(tǒng)備有專用的數(shù)字?jǐn)U展模板（EM），可以很方便地對系統(tǒng)的輸入和輸出點作擴展；（9）備有專用的仿真器（選件），以便用戶在現(xiàn)場輸入用戶程序，并對用戶程序作調(diào)試和仿真；（10）模擬電位器外部設(shè)定：S7-200的面板上有一個（CPU 212）或二個（CPU 214CPU 216）模擬型電位器，用戶可利用它們作連續(xù)型的定時時間設(shè)定等工作；圖2-1是說明S7-200系統(tǒng)基本工作原理的結(jié)構(gòu)框圖。S7-200的CPU從整體上看有下述四部分：（1）輸入部分：主要用于接收現(xiàn)場的控制信號。（2）輸出部分：主要用于向現(xiàn)場輸出具有足夠的驅(qū)動能力的控制信號。（3）

27、程序存儲器：用于存放用戶程序。（4）處理器：它是S7-200系統(tǒng)中的核心，它控制著整個S7-200系統(tǒng)作有序的工作。處理器周期性地執(zhí)行掃描程序：首先它讀入所有輸入端上各控制信號的狀態(tài)，并把讀入的狀態(tài)存入過程輸入映象區(qū)（PII）。然后，處理器在內(nèi)部計數(shù)器、位存儲器和定時器的控制下逐行掃描用戶程度，并執(zhí)行有關(guān)的運算或操作，得到當(dāng)時應(yīng)有的控制信號（狀態(tài)）；最后處理器將處理所得到的結(jié)果（控制信號）輸出到過程輸出映象區(qū)（PIQ）中，并在周期的末尾，將輸出映象區(qū)中的信號同時輸出到它們的輸出端。如此周而復(fù)始，S7-200實現(xiàn)對現(xiàn)場過程的控制。 輸入0 1 PII 0位存儲器計時器計數(shù)器 循環(huán)執(zhí)行 用戶程序

28、讀輸入 程序處理 寫輸出計數(shù)器中斷處理程序時間或過程中斷 處理器 程序存儲器0 1 PIQ 0 輸出圖2-1 S7-200系統(tǒng)基本工作原理2.7 程序設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，采用合適的設(shè)計方法來設(shè)計西門子PLC程序。程序要以滿足系統(tǒng)控制要求為主線，逐一編寫實現(xiàn)各控制功能或各子任務(wù)的程序，逐步完善系統(tǒng)指定的功能。除此之外，程序通常還應(yīng)包括以下內(nèi)容：（1）初始化程序。在西門子PLC上電后，一般都要做一些初始化的操作，為啟動作必要的準(zhǔn)備，避免系統(tǒng)發(fā)生誤動作。初始化程序的主要內(nèi)容有：對某些數(shù)據(jù)區(qū)、計數(shù)器等進行清零，對某些數(shù)據(jù)區(qū)所需數(shù)據(jù)進行恢復(fù)，對某些繼電器進行置位或復(fù)位，對某些初始狀態(tài)進行顯示等等。（

29、2）檢測、故障診斷和顯示等程序。這些程序相對獨立，一般在程序設(shè)計基本完成時再添加。（3）保護和連鎖程序。保護和連鎖是程序中不可缺少的部分，必須認(rèn)真加以考慮。它可以避免由于非法操作而引起的控制邏輯混亂。2.8 程序模擬調(diào)試程序模擬調(diào)試的基本思想是，以方便的形式模擬產(chǎn)生現(xiàn)場實際狀態(tài)，為程序的運行創(chuàng)造必要的環(huán)境條件。根據(jù)產(chǎn)生現(xiàn)場信號的方式不同，模擬調(diào)試有硬件模擬法和軟件模擬法兩種形式。（1）硬件模擬法是使用一些硬件設(shè)備（如用另一臺PLC或一些輸入器件等）模擬產(chǎn)生現(xiàn)場的信號，并將這些信號以硬接線的方式連到PLC系統(tǒng)的輸入端，其時效性較強；（2）軟件模擬法是在西門子PLC中另外編寫一套模擬程序，模擬提供

30、現(xiàn)場信號，其簡單易行，但時效性不易保證。模擬調(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。2.9 西門子PLC硬件實施硬件實施方面主要是進行控制柜等硬件的設(shè)計及現(xiàn)場施工，主要內(nèi)容有：設(shè)計控制柜和操作臺等部分的電器布置圖及安裝接線圖；設(shè)計系統(tǒng)各部分之間的電氣互連圖；根據(jù)施工圖紙進行現(xiàn)場接線，并進行詳細(xì)檢查。由于程序設(shè)計與硬件實施可同時進行，因此西門子PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計周期可大大縮短。2.10 西門子PLC聯(lián)機調(diào)試聯(lián)機調(diào)試是將通過模擬調(diào)試的程序進一步進行在線統(tǒng)調(diào)。聯(lián)機調(diào)試過程應(yīng)循序漸進，從西門子PLC只連接輸入設(shè)備、再連接輸出設(shè)備、再接上實際負(fù)載等逐步進行調(diào)試。如不符合要求，則對硬件

31、和程序作調(diào)整。通常只需修改部分程序即可。全部調(diào)試完畢后，交付試運行。經(jīng)過一段時間運行，如果工作正常、程序不需要修改，應(yīng)將程序固化到EPROM中，以防程序丟失。3 電熱鍋爐供熱系統(tǒng)圖3-1所示為一臺電鍋爐供熱系統(tǒng)工作原理圖。鍋爐首次使用時，通過補水泵往鍋爐內(nèi)注水，自來水管接有軟水裝置，將自來水軟化成鍋爐內(nèi)使用熱量傳遞的軟水。當(dāng)鍋爐內(nèi)液位符合使用標(biāo)準(zhǔn)時，由液壓傳感器發(fā)出信號到PLC控制器，開始進行加熱。同時，PLC根據(jù)傳感器傳送來的數(shù)據(jù)，確定電加熱管投入的數(shù)量。而鍋爐提供的熱量，通過循環(huán)泵傳送到供熱系統(tǒng)。不經(jīng)過軟化的水，易于結(jié)垢。由于蒸汽不斷蒸發(fā)，鍋爐內(nèi)水的鈣、鎂、雜質(zhì)濃度非常高是自然水的 30

32、50 倍，其結(jié)垢的速度超出了我們的想象，只需半年至一年，就可結(jié)垢 1 2mm 。水垢的危害極大，嚴(yán)重時，可引起鍋爐爆裂。水垢導(dǎo)熱性能只有金屬的 0.5% 左右，在鍋爐結(jié)垢后，要想達到無水垢時的熱效，就要提高受熱面的溫度，如：爐壁溫為 250 ， 當(dāng)結(jié)垢 1mm 時，要達到同樣的熱效，壁溫要提高到 650 ，此時熱吸收率極低，能耗增加。 水垢主要有三大危害：減少熱吸收，降低鍋爐熱效率，浪費燃料，從而增加鍋爐運行成本；結(jié)垢導(dǎo)致爐壁溫度成倍升高，鋼材應(yīng)力破壞，強度降低，嚴(yán)重時出現(xiàn)爆裂，降低了使用壽命；影響蒸汽品質(zhì)，使蒸汽中含鈣、鎂離子、易使鍋爐配件（安全閥、壓力表、壓力控制器等）、蒸汽器械（如熨斗等

33、）結(jié)水垢、堵塞。 使用軟化水的三大理由：蒸汽（熱水）鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程規(guī)定所必須；保持熱效、節(jié)約燃料、提高蒸汽品質(zhì)、延長壽命；經(jīng)濟劃算，就整個鍋爐使用期來核算，軟化水帶來的燃料節(jié)約費用遠(yuǎn)大于投資軟化水的費用。因此，要在自來水入口端設(shè)置軟水箱，將自來水軟化后方可注入鍋爐內(nèi)。 BP1 BT BTO 鍋爐 EW 供熱系統(tǒng) 循環(huán)泵 BTB 落地膨脹水箱 BP2 自來水 軟水箱 補水泵 水處理圖3-1 電熱鍋爐供熱系統(tǒng)工作原理圖本系統(tǒng)中采用三個傳感器，分別是溫度傳感器BTB、溫度傳感器BTO和液壓傳感器BP。溫度傳感器是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。溫度傳感器是溫度測量儀表的核心部分，品種

34、繁多。按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。熱電偶由兩個不同材料的金屬線組成，在末端焊接在一起，是把冷端(與儀表相接的兩端)，與熱端(要求測量的溫度端)之間的溫度差異轉(zhuǎn)化為電動勢(電壓)的溫度傳感器。例如，溫度傳感器兩端均處于20度環(huán)境溫度下，現(xiàn)在熱端加熱，要求儀表測量出加熱端的溫度。顯然，這時熱端(加熱處)和冷端(接二次儀表的兩端)有溫度差，此溫度差就會產(chǎn)生對應(yīng)的電動勢(電壓)，相應(yīng)的也會產(chǎn)生電流，因所產(chǎn)生的熱電勢(電壓)大小與測量溫度呈一定的比例關(guān)系，儀表將溫度差產(chǎn)生的電壓大小轉(zhuǎn)化為溫度，假設(shè)轉(zhuǎn)化后為70度，此溫度值就會出現(xiàn)在儀表上，即

35、由溫度差轉(zhuǎn)換為電動勢(電壓)溫度的過程。這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，如果精確測量這個電位差，再測出不加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準(zhǔn)確知道加熱點的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，所以稱之為熱電偶。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點溫度變化1時，輸出電位差的變化量。對于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言，這個數(shù)值大約在540微伏/之間。熱電偶傳感器有自己的優(yōu)點和缺陷，它靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響，因此不適合測量微小的溫度變化。由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細(xì)無關(guān)，用非常細(xì)的材料

36、也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細(xì)微的測溫元件有極高的響應(yīng)速度，可以測量快速變化的過程。由于溫度傳感器傳感器的冷端溫度經(jīng)常發(fā)生變化，而溫度傳感器測量溫度時要求其冷端溫度保持不變，其熱電勢(電壓)大小才能與測量溫度呈一定的比例關(guān)系，如果冷端的環(huán)境溫度變化，將嚴(yán)重影響測量的準(zhǔn)確性。所以二次儀表應(yīng)對溫度傳感器的這種誤差作自動補償。 若熱端要測量的溫度環(huán)境和二次儀表距離很遠(yuǎn)，那溫度傳感器跟二次儀表之間的連接線則必須使用溫度傳感器專用補償導(dǎo)線，補償導(dǎo)線是具有與所匹配的溫度傳感器的熱電勢(電壓)的標(biāo)稱值(直接標(biāo)明的國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值)相同的一對帶有絕緣層的導(dǎo)線

37、，用它們連接溫度傳感器與測量裝置。補償導(dǎo)線又分延長型和補償型。  應(yīng)注意的是：使用溫度傳感器補償導(dǎo)線時必須注意型號相配，極性不能接錯，溫度傳感器的正極連接補償導(dǎo)線的紅色線，而負(fù)極則連接其它顏色的線。補償導(dǎo)線與溫度傳感器連接端的溫度不能超過100。溫度傳感器的補償導(dǎo)線只能起延伸熱電極的作用，使熱電極的冷端移動至儀表端子上，并沒有補償冷端的作用。補償導(dǎo)線補償?shù)氖撬鼈兣c溫度傳感器連接處的溫度變化所產(chǎn)生的誤差。由于電熱鍋爐不需要十分精準(zhǔn)的設(shè)定溫度值，所以選用熱電偶式溫度傳感器。溫度傳感器BTB為入水口溫度傳感器，裝在鍋爐進水口，用以觀測進水口溫度，與溫度傳感器BTO所觀測溫度相對比

38、，反映供熱系統(tǒng)的狀況，及時調(diào)整鍋爐功率，保證供熱循環(huán)系統(tǒng)正常有效的工作。感應(yīng)信號通過線路傳送給PLC進行控制動作。 溫度傳感器BTO為出水口溫度傳感器，裝在鍋爐出水口，用以檢測出水口溫度。溫度傳感器BTO檢測的溫度直接傳送給PLC進行處理，防止出水溫度過高或者過低。當(dāng)出水口溫度過高時，系統(tǒng)減少加熱管使用數(shù)量，以降低出水溫度，反之則增加加熱管數(shù)量，使之保持恒定。液壓傳感器的工作原理是壓力直接作用在傳感器的膜片上，使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻發(fā)生變化，和用電子線路檢測這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個對應(yīng)于這個壓力的標(biāo)準(zhǔn)信號。液體介質(zhì)流過一體化傳感器時，流體壓力作用到安裝在傳

39、感器殼體上的不銹鋼上，再經(jīng)密封硅油傳輸?shù)綌U散硅膜片上，同時參考端的壓力作用于膜片的另一側(cè)。這樣在膜片的兩側(cè)加上的壓差產(chǎn)生一個應(yīng)力，使膜片的一側(cè)受壓，另一側(cè)受拉，一對應(yīng)變片位于壓縮區(qū)內(nèi)，另一對應(yīng)變片位于拉伸區(qū)內(nèi)，將兩對應(yīng)變片接成一個全動態(tài)電橋，以增大輸出信號。該電橋采用恒流源供電，以減小環(huán)境溫度的影響。當(dāng)壓力改變時，橋臂阻值發(fā)生變化引起輸出電壓變化，經(jīng)過差分歸一化放大器放大轉(zhuǎn)換后，再變換成相應(yīng)的電流信號，該電流經(jīng)非線性矯正環(huán)路補償后，即產(chǎn)生輸入壓力信號成近似線性關(guān)系的直流420mA的標(biāo)準(zhǔn)輸出信號。液壓傳感器BP置于鍋爐內(nèi)側(cè)，用來測量鍋爐爐體內(nèi)的水位位置。當(dāng)鍋爐內(nèi)水位低于正常工作水位時，傳遞數(shù)據(jù)發(fā)

40、送給PLC控制補水泵進行補水，以防止出現(xiàn)燒干現(xiàn)象。當(dāng)鍋爐內(nèi)水位過高時發(fā)出信號PLC自動排放多于水量，直到滿足正常工作水位。三個傳感器監(jiān)測到的數(shù)據(jù)通過變送器轉(zhuǎn)換成PLC可用的數(shù)字信號。變送器是把傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀豢刂破髯R別的信號（或?qū)鞲衅鬏斎氲姆请娏哭D(zhuǎn)換成電信號同時放大以便供遠(yuǎn)方測量和控制的信號源）的轉(zhuǎn)換器。傳感器和變送器一同構(gòu)成自動控制的監(jiān)測信號源。不同的物理量需要不同的傳感器和相應(yīng)的變送器。熱電偶溫度變送器一般由基準(zhǔn)源、冷端補償、放大單元、線性化處理、V/I轉(zhuǎn)換、斷偶處理、反接保護、限流保護等電路單元組成。它是將熱電偶產(chǎn)生的熱電勢經(jīng)冷端補償放大后，再帽由線性電路消除熱電勢與溫度的非

41、線性誤差，最后放大轉(zhuǎn)換為420mA電流輸出信號。為防止熱電偶測量中由于電偶斷絲而使控溫失效造成事故，變送器中還設(shè)有斷電保護電路。當(dāng)熱電偶斷絲或接解不良時，變送器會輸出最大值（28mA）以使儀表切斷電源。一體化溫度變送器具有結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省引線、輸出信號大、抗干擾能力強、線性好、顯示儀表簡單、固體模塊抗震防潮、有反接保護和限流保護、工作可靠等優(yōu)點。一體化溫度變送器的輸出為統(tǒng)一的420mA信號；可與微機系統(tǒng)或其它常規(guī)儀表匹配使用。也可用戶要求做成防爆型或防火型測量儀表。壓力變送器也稱差變送器，主要由測壓元件傳感器、模塊電路、顯示表頭、表殼和過程連接件等組成。它能將接收的氣體、液體等壓力信號轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)

42、的電流電壓信號，以供給指示報警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進行測量、指示和過程調(diào)節(jié)。壓力變送器測量原理是：流程壓力和參考壓力分別作用于集成硅壓力敏感元件的兩端，其差壓使硅片變形（位移很小，僅m級），以使硅片上用半導(dǎo)體技術(shù)制成的全動態(tài)惠斯登電橋在外部電流源驅(qū)動下輸出正比于壓力的mV級電壓信號。由于硅材料的強性極佳，所以輸出信號的線性度及變差指標(biāo)均很高。工作時，壓力變送器將被測物理量轉(zhuǎn)換成mV級的電壓信號，并送往放大倍數(shù)很高而又可以互相抵消溫度漂移的差動式放大器。放大后的信號經(jīng)電壓電流轉(zhuǎn)換變換成相應(yīng)的電流信號，再經(jīng)過非線性校正，最后產(chǎn)生與輸入壓力成線性對應(yīng)關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)電流電壓信號。3.1 系統(tǒng)控制要

43、求對鍋爐控制的基本要求：（1） 電加熱管“梯式”加（減）載，循環(huán)投切；（2） 具有缺相、超溫、超壓保護功能；（3） 具有手動、自動、定時控制選擇功能；（4） 缺相報警，電熱管停止加熱。系統(tǒng)控制要求：（1） 補水泵（循環(huán)泵）交替運行，互為備用；（2） 所有水泵均具有缺相保護功能；（3） 缺相報警，水泵停止運行。現(xiàn)設(shè)定各I/O地址如表3-1。表3-1 輸入/輸出點代號及地址編號名稱代號地址名稱代號地址系統(tǒng)啟動I0.0電加熱管接觸器1QA1Q0.0系統(tǒng)停止I0.1電加熱管接觸器2QA2Q0.1鍋爐自動I0.2電加熱管接觸器3QA3Q0.2鍋爐手動I0.3電加熱管接觸器4QA4Q0.3鍋爐定時I0.4

44、1#循環(huán)泵接觸器QA5Q0.4手選電熱管1I1.12#循環(huán)泵接觸器QA6Q0.5手選電熱管2I1.21#補水泵接觸器QA7Q0.6手選電熱管3I1.32#補水泵接觸器QA8Q0.7手選電熱管5I1.4報警電鈴PBQ1.0鍋爐超溫保護BTI2.0啟動指示燈PG0Q1.1鍋爐超壓保護BP1I2.1出水溫度模擬量BTOAIW0系統(tǒng)定壓壓力上限BP2UI2.2回水溫度模擬量BTBAIW2系統(tǒng)定壓壓力下限BP2LI2.3出水溫度I2.5缺相保護KFI2.4為保證設(shè)備運行安全，滿足用戶的供熱要求。要對補水泵流量、循環(huán)泵流量、加熱管等進行綜合調(diào)節(jié)。因此，鍋爐控制系統(tǒng)包括以下幾個控制子系統(tǒng)：水壓調(diào)節(jié)循環(huán)系統(tǒng)、

45、加熱管控制系統(tǒng)以及報警系統(tǒng)。系統(tǒng)啟動時，信號燈亮，同時開始采集出水回水溫度，并初始切換信號。主程序圖見附錄A。3.2 水壓調(diào)節(jié)循環(huán)系統(tǒng)工業(yè)鍋爐屬于高溫、高壓設(shè)備。在鍋爐運行時，必須保證補水壓力保持在給定恒壓點附近，為確保設(shè)備安全，提高控制精度。本系統(tǒng)中可編程控制器根據(jù)采集到的補水壓力實時數(shù)據(jù)，改變補水泵運行方式，將補水壓力值控制在設(shè)定值附近。水泵是輸送液體或使其增壓的主要機械。它將機械能或其他能量傳送給液體，使其增加能量，主要輸送液體包括酸堿液、水、油、懸乳液、乳化液和液態(tài)金屬等，也可輸送氣液混合物以及含懸浮固體物的液體。衡量水泵的技術(shù)參數(shù)有吸程、流量、水功率、軸功率、揚程、效率等；根據(jù)他們不

46、同的工作原理可分為容積水泵和葉片泵等類型。容積泵是利用工作室容積的變化來傳送能量；葉片泵則是依靠回轉(zhuǎn)葉片和水互相之間的作用來傳送能量，有離心泵、軸流泵和混流泵等類型。 水泵開動前，先將泵和進水管灌滿水，水泵運轉(zhuǎn)后，在葉輪高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力的作用下，葉輪流道里的水被甩相四周，壓入蝸殼，葉輪入口形成真空，水池的水在外界大氣壓力下沿吸水管被吸入補充了這個空間。繼而吸入的水又被葉輪甩出經(jīng)蝸殼而進入出水管。由此可見，若離心泵葉輪不斷旋轉(zhuǎn)，則可連續(xù)吸水、壓水，水便可源源不斷地從低處揚到高處或遠(yuǎn)方。綜上所述，離心泵是由于在葉輪的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力的作用下將水提向高處的，故稱離心泵。本系統(tǒng)共

47、有兩臺補水泵電動機，控制水箱鍋爐水壓，其控制原理如下：根據(jù)系統(tǒng)水壓的變化，控制系統(tǒng)工作不同狀態(tài)下。開始工作時，系統(tǒng)水壓過低， 兩臺補水泵同時運行；當(dāng)水壓升高，使補水量緩慢增加，兩臺補水泵僅一臺運行；當(dāng)水壓過高，兩臺補水泵全部停止。此外，本系統(tǒng)中還有兩臺循環(huán)泵?？删幊炭刂破鱏7200根據(jù)采集到的出水壓力的實時數(shù)據(jù)，通過數(shù)字PID算法計算出循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速。作為變頻器的頻率給定，由變頻器改變輸出給循環(huán)泵電機的同步頻率，從而調(diào)節(jié)了循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，將出水壓力控制在設(shè)定值附近。兩臺水泵電動機均由工作變頻器啟動，工作變頻器控制一臺循環(huán)泵，另一個泵工作在工頻狀態(tài)或處于備用狀態(tài)。該泵也是循環(huán)選擇，以保證兩臺泵利用率

48、均等。當(dāng)系統(tǒng)用水量增加時，變頻器輸出頻率也相應(yīng)增加以增加循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速當(dāng)變頻器增加到最高頻率時，表示當(dāng)前工作的兩臺循環(huán)泵已不能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時可以通過PLC控制系統(tǒng)。將該臺循環(huán)泵切換到工頻運行，而另一臺循環(huán)泵則接上變頻器啟動。當(dāng)系統(tǒng)用水量再度增加，這一過程還可以重復(fù)進行。當(dāng)系統(tǒng)用水量減少時，變頻器輸出頻率減少，若減到設(shè)定的頻率下限時，表示可以有一臺水泵電機退出運行。這時，可以通過控制系統(tǒng)停止該臺循環(huán)泵的運行，并將另一臺正在工頻運行的循環(huán)泵切換到變頻運行，擔(dān)負(fù)起調(diào)節(jié)水壓的工作。變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交

49、流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。變頻調(diào)速器與外界的聯(lián)系點基本分三部分：一是主電路接線端，包括工頻電網(wǎng)的輸入端（R，S，T）、接電機的頻率、電壓連續(xù)可調(diào)的輸出端（U，V，W）；二是控制端子，包括外部信號控制變頻調(diào)速器工作的端子、變頻帶調(diào)速器工作狀態(tài)指示端子、變頻器與微機或其他變頻的通訊接口；三是操作面板包括液晶顯示屏和鍵盤。電動機的額定頻率稱為變頻器的基本頻率，當(dāng)

50、頻率給定信號為最大值時，變頻器的給定頻率，稱為最高頻率，在上升時間一定的情況下，最高頻率決定了變頻器輸出頻率的變化速度。上限頻率與下限頻率是調(diào)速控制系統(tǒng)所要求變頻器的工作范圍，它們的大小應(yīng)根據(jù)實際工作情況設(shè)定。本系統(tǒng)中S7-200通過CP340與變頻器進行通信，設(shè)置CP340參數(shù)，通信協(xié)議設(shè)置為 ASCII協(xié)議，選擇自由信息報文格式，波特率9.6bps。然后按照變頻器通信協(xié)議在PLC程序中組建發(fā)送數(shù)據(jù)報文，設(shè)定變頻器頻率，讀取變頻器頻率、電流、電壓、功率等參數(shù)。程序圖見附錄B。3.3 加熱管控制系統(tǒng)在此控制系統(tǒng)中，電加熱管“梯式”加（減）載。為使電熱鍋爐更加人性化，本系統(tǒng)有自動、手動、定時三種

51、模式，可通過按鍵自行選擇。在有模擬量的控制系統(tǒng)中，經(jīng)常用到PID運算來執(zhí)行PID回路功能。在自動模式和定時模式中，由于硬件條件的限制無法對回路表的主要參數(shù)進行合理的設(shè)置，其中的參數(shù)是暫時設(shè)定的，在現(xiàn)場調(diào)試時可用STEP7Micro/WIN中的PID自整定功能為過程控制回路提供一套最優(yōu)化的整定參數(shù)。設(shè)置時基中斷，并進行中斷事件連接。在各模擬輸入接口采集數(shù)據(jù)，并在歸一化處理后送入回路表，經(jīng)PID處理，以輸出值的大小決定電熱管的投入方案，循環(huán)投切。另外，在定時模式時，以半小時為基數(shù)，根據(jù)按定時按鈕的次數(shù)增加定時時間，時間到了自動停止加熱。而手動模式則由操作者自行選擇投入的加熱管管號及根數(shù)。在S7-2

52、00 PLC中，設(shè)定值為SP，過程值為PV，系統(tǒng)增益只使用KC，積分時間控制積分項在整個輸出結(jié)果中影響的大小，微分時間控制微分項在整個輸出結(jié)果中影響的大小。具體計算公式為Mn=KC*(SPn-PVn)+KC*(TS/TI)·（SPn-PVn)+MX+KC*(TD/TS)*(SPn-PVn)-(SPn-1-PVn-1)其中MX為積分項前值，TD為微分項的比例常數(shù)（微分時間），TI為積分項的比例常數(shù)（積分時間），TS為采樣周期。因設(shè)定值一般來說不常變化，所以對上式進行簡化后，得出Mn=KC*(SPn-PVn)+KC*(TS/TI)·（SPn-PVn)+MX+KC*(TD/TS)

53、*(PVn-1-PVn)在本系統(tǒng)中，采用下列控制參數(shù)，SP為0.5，Kc為0.4，Ts為0.2s，Ti為30min，Td為15min。對工業(yè)過程控制中的連續(xù)變化參數(shù)，如溫度、壓力，其物理量綱不同。但不管是什么，通過相應(yīng)傳感器和變送器后，給最終的用戶提供的都是標(biāo)準(zhǔn)信號，即420mA或15V。這些標(biāo)準(zhǔn)信號的上限對應(yīng)的是測量物理量的上限，同樣，這些標(biāo)準(zhǔn)信號的下限對應(yīng)的是測量物理量的下限。同樣對模擬量輸出信號的控制，我們對控制對象（比如閥門開度）提供的也是一個420mA或15V的標(biāo)準(zhǔn)信號，當(dāng)閥門的定位器接收到PLC模擬量信號輸出提供的12mA的信號時，它自然會把閥門開度調(diào)節(jié)到50%的開度。當(dāng)溫度傳感器

54、BTB（入水口水溫）和溫度傳感器BTO（出水口水溫）偏差較大（出水口水溫要求85°C）時，同時使用四根加熱管進行迅速加熱。當(dāng)爐內(nèi)溫度達到供熱要求后自動減少加熱管，以做到低能耗運行。例如：當(dāng)春秋季供熱需求低時，出水溫度與入水口溫度偏差量小，基本值為65°C（BTB）和85°C（BTO），為避免電能浪費，只需使用一根加熱管進行加熱。而冬天出水溫度與入水溫度偏差量大，基本值為85°C（BTO）和50°C（BTB），正常工作為兩根加熱管，入水口溫度低于50°C時使用第三根加熱管進行加熱，以確保供熱效果最佳。程序圖見附錄C。3.4 報警系統(tǒng)溫度/壓力安全閥是一個安全裝置，當(dāng)系統(tǒng)的壓力超過設(shè)定壓力（3-10bar可調(diào)）和溫度時，通過排水降溫減壓來保護熱水系統(tǒng)。保持因冷水進入熱水容器被加熱產(chǎn)生膨脹的安全工作壓力。若水溫加熱到93-99度時，感溫儀將頂開閥門排出熱水進入冷水，降溫減壓。管道在運行過程中，水中的氣體將會逸出在管道高起部位積累起來，甚至形成氣阻，當(dāng)管中水流發(fā)生波動時，隆起的部位形成的氣囊，將不斷被壓縮、擴張，氣體壓縮后所產(chǎn)生的壓強，要比水被壓縮