【正文】 .......................................... 21 系統(tǒng)設(shè)計 ...................................................................................... 21 系統(tǒng)調(diào)試 ...................................................................................... 22 SIMATIC S7200 ..................................................................................... 23 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 83 頁 第 9 頁 SIMATIC S7200 概述 ................................................................. 23 SIMATIC S7200 的 CPU 型號 .................................................. 23 3 PLC 輸煤控制系統(tǒng)設(shè)計 ................................................................................... 25 輸煤系統(tǒng)簡介 ......................................................................................... 25 系統(tǒng)組成 ...................................................................................... 25 系統(tǒng)目標(biāo) ...................................................................................... 27 控制對象及控制方案 ................................................................. 27 系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵問題及解決方案 ............................................ 28 系統(tǒng)的 I/O 分配 .......................................................................... 29 系統(tǒng)設(shè)計 ................................................................................................. 33 系統(tǒng)啟動部分設(shè)計 ...................................................................... 33 系統(tǒng)停止部分設(shè)計 ...................................................................... 36 系統(tǒng)位置選擇及輸出報警設(shè)計 ................................................ 37 4 操作界面設(shè)計 ................................................................................................... 39 工業(yè)組態(tài)軟件 —— 組態(tài)王 .................................................................... 39 組態(tài)王簡介 .................................................................................. 39 關(guān) 于組態(tài)王變量的問題 ............................................................. 39 組態(tài)王的動畫連接 ...................................................................... 42 本設(shè)計中組態(tài)王的界面設(shè)計 ..................................................... 45 論文總結(jié) ................................................................................................................ 46 致謝 ......................................................................................................................... 47 參考文獻 ................................................................................................................ 48 附錄 設(shè)計程序 ...................................................................................................... 49 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 83 頁 第 10 頁 1 緒論 鍋爐系統(tǒng)概述 鍋爐是化工、煉油、發(fā)電等工業(yè)生產(chǎn)過程中必不可少的重要的動力設(shè)備，它所產(chǎn)生的高壓蒸汽，既可作為風(fēng)機、壓縮機、大型泵類的驅(qū)動的動力源，又可作為蒸餾、化學(xué)反應(yīng)、干燥和蒸發(fā)等過程的熱源。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大、生產(chǎn)設(shè)備的不斷革新，作為動力和熱源的鍋爐，亦向著大容量、高效率發(fā)展。為了確保安全、穩(wěn)定生產(chǎn)，鍋爐設(shè)備的控制系統(tǒng)就顯得更加重要。 輸煤系統(tǒng)是整個 系統(tǒng) 的第一關(guān)。燃料是 工 廠安全經(jīng)濟生產(chǎn)，全面完成任務(wù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，沒有了燃料，一切將無從談起。燃料費用占成本的 75%左右，這就奠定了輸煤系統(tǒng)是 工 廠經(jīng)營管理 的重要組成部分，也是安全生產(chǎn)管理的主要環(huán)節(jié)。隨著能源供需矛盾的發(fā)展變化，輸煤系統(tǒng)的地位 顯得更加重要。 鍋爐輸煤系統(tǒng) 所謂 鍋爐 輸煤系統(tǒng)，是指從卸煤開始，一直到將合格的煤塊送到原煤倉的整個工藝過程，它包括以下幾個主要環(huán)節(jié)：卸煤生產(chǎn)線、煤場、輸煤系統(tǒng)、破碎與篩分、配煤系統(tǒng)以及一些輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)。 本設(shè)計中主要研究的是其中的輸煤系統(tǒng)部分，即煤塊從給煤機傳輸?shù)皆簜}的過程。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 83 頁 第 11 頁 2 可編程控制器 (PLC) 可編程控制器 (PLC)簡介 PLC 的歷史 1968 年美國 GM(通用汽車 )公司提出取 代繼電器控制裝置的要求，第二年美國數(shù)字公司研制出了第一代可編程序控制器，滿足了 GM 公司裝配線的要求。隨著集成電路技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已有第五代 PLC產(chǎn)品了。 在以改變幾何形狀和機械性能為特征的制造工業(yè)和以物理變化和化學(xué)變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征的過程工業(yè)中，除了以連續(xù)量為主的反饋控制外，特別在制造工業(yè)中存在了大量的開關(guān)量為主的開環(huán)的順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作 及 時序動作 。另外還有與順序、時序無關(guān)的按照邏輯關(guān)系進行連鎖保護動作的控制 。以及大量的開關(guān)量、脈沖量、計時、計數(shù)器、模擬量的越 限報警等狀態(tài)量為主的 — 離散量的數(shù)據(jù)采集監(jiān)視。由于這些控制和監(jiān)視的要求，所以 PLC 發(fā)展成了取代繼電器線路和進行順序控制為主的產(chǎn)品 。 在 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為 30~40%。由于 PLC 機聯(lián)系處理模擬能力和網(wǎng)絡(luò)方面功能的進步，擠占了一部分 DCS 的市場 (過程控制 )并逐漸壟斷了污水處理等行業(yè)，但是由于工業(yè) PC(IPC)的出現(xiàn)，特別是近年來現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展， IPC 和 FCS也擠占了一部分 PLC 市場，所以近年來 PLC 增長速度，總的說是漸緩。目前全世界有 200 多廠家生產(chǎn) 300 多品種 PLC 產(chǎn)品，主要應(yīng)用在汽車、糧食加工、化學(xué) /制藥、金屬 /礦山、紙漿 /造紙 等。 PLC 的基本概念 可編程邏輯控制器 —— PLC (Programmable Logic Controller)，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制，但隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC(Programmable Controller)。但是為了避免與個人計算機 (Personal 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 83 頁 第 12 頁 Computer)的 簡稱混淆，所以將可編程控制器仍簡稱為 PLC。 PLC 的基本機構(gòu) PLC 實質(zhì)是一種專用于工業(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，主要包括 CPU、存儲器、 I/0 映像區(qū)和電源。 中央處理單元 (CPU)：中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中樞。它按照PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、 I/O 以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng) PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映 像 區(qū)，然后從用 戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O 映 像 區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O映 像 區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。 存儲器包括存放系統(tǒng)軟件的存儲器 —— 系統(tǒng)程序存儲器和存放應(yīng)用軟件的存儲器 —— 用戶程序存儲器。 PLC 常用的存 儲器類型有 RAM (Random Assess Memory) 、 EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) 和 EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)。 PLC 的掃描工作方式 PLC 的 CPU 采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點 (包括其常開或常閉觸點 )不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。 掃描技術(shù)：當(dāng) PLC 投入運行后，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。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 83 頁 第 13 頁 圖 PLC 的掃描工作方式 電源 ON 內(nèi)部處理 輸入處理（輸入傳輸、遠程 I/O） 通信服務(wù) CPU 的運行方式 執(zhí)行用戶程序 輸出處理 執(zhí)行自診斷 PLC 運行正常 存放自診斷錯誤結(jié)果 致命錯誤 CPU 強制為 STOP 更新時鐘、特殊寄存器 N Y Y N STOP RUN 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 83 頁 第 14 頁 PLC 的 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 。 PLC 的功能及特點 A PLC 的功能 a 邏輯控制 b 定時控制 c 計數(shù)控制 d 步進 (順序 )控制 e PID 控制 f 數(shù)據(jù)控制、數(shù)據(jù)處理能力。 g 通信和聯(lián)網(wǎng) h 其它， PLC 還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求 ，如：定位控制模塊， CRT 模塊。 B PLC 的特點