【正文】 目 錄 1 緒論 ................................................................. 1 課題背景 ....................................................... 2 課題意義 ....................................................... 2 2 連鎖控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ................................................... 3 連鎖控制的原理 ................................................. 3 連鎖控制流程說明 ............................................... 3 連鎖控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成 ......................................... 4 溫度傳感器的原理 .......................................... 4 上限液位開關(guān)的原理 ........................................ 4 調(diào)壓器的原理 .............................................. 4 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的原理 .......................................... 4 PLC 介紹 .................................................. 5 STEP7 軟 件簡(jiǎn)介 .................................................. 7 3 連鎖控制系統(tǒng) PLC 程序設(shè)計(jì) ............................................. 9 PLC 程序設(shè)計(jì)流程 ................................................ 9 PLC 程序設(shè)計(jì) .................................................... 9 創(chuàng)建工程 ................................................. 10 硬件組態(tài) ................................................. 11 編程 ..................................................... 13 4 連鎖控制系統(tǒng)界面設(shè)計(jì) ................................................ 18 組態(tài)王軟件介紹 ................................................ 18 組態(tài)王的特點(diǎn) .................................................. 18 系統(tǒng)監(jiān)控軟件界面設(shè)計(jì) ............................................ 18 建立組態(tài)王新工程 ......................................... 18 定義新畫面 ............................................... 18 定義 IO設(shè)備 .............................................. 19 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫 ............................................... 20 建立動(dòng)畫連接 ............................................. 21 5 運(yùn)行和 調(diào)試 .......................................................... 23 調(diào)試設(shè)備的選擇 ................................................ 23 設(shè)備連接 ...................................................... 23 控制接線 ...................................................... 23 下載硬件組態(tài) .................................................. 23 畫面監(jiān)控及調(diào)試 ................................................ 24 6 結(jié)束語 .............................................................. 27 致謝 ................................................................... 28 參考文獻(xiàn) ............................................................... 29 廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 可編程邏輯控制器 (Programmable Logic Controller)，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)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(jī)械或生產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的核心部分。最初， PLC 主要是用在生產(chǎn)線控制和大型機(jī)械的控制上。但不久，西德的西門子(SIEMENS)公司、 BBC 公司就開始研制 PLC，當(dāng)時(shí)主要是用于軋鋼機(jī)、升降設(shè)備等大型設(shè)備上。 70 年代初，日本的 OMRON 也推出了他們的 PLC。三菱、日立、富土、東芝、橫河、日電等公司也先后加入了 PLC 制造者的行列。 70 年代中期，美國(guó)和西德首先出現(xiàn)了微電腦化的小型 PLC。由于 PLC 是為工業(yè)控制所生產(chǎn)的通用性很強(qiáng)，適合于大批量生產(chǎn)的裝置，所 以成本迅速下降 。加上其是專為工業(yè)控制所設(shè)計(jì)，所以具有極好的抗干擾性能 。并且他的使用和維護(hù)都極為方便，實(shí)現(xiàn)了低水平的操作、高性能的控制，所以在機(jī)械制造業(yè)深受歡迎。小型 PLC 開始步入諸如塑料注塑機(jī)、包裝機(jī)械、橡膠機(jī)械、紡織機(jī)械等輕工機(jī)械的控制領(lǐng)域，其成本的低廉和性能的優(yōu)良對(duì)直接使用微機(jī)作為控制單元的做法構(gòu)成了強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)，更有全面取代傳統(tǒng)繼電器控制屏的趨勢(shì)。近年來，隨著我國(guó)對(duì)外開放，日、美、西德等國(guó)生產(chǎn)的 PLC 己通過多種途徑進(jìn)入了我國(guó)，引起了各方面的重視并得到應(yīng)用。如寶鋼工程應(yīng)用了數(shù)百臺(tái) PLC，首鋼、武鋼、開灤煤礦也分別應(yīng)用了美國(guó)和西德的 PLC。 廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 課題背景 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(dòng)力設(shè)備。它所產(chǎn)生的高壓蒸汽，既可以作為風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、大型泵類的驅(qū)動(dòng)透平的動(dòng)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(kuò)大，生產(chǎn)設(shè)備的不斷創(chuàng)新，作為全廠動(dòng)力和熱源的鍋爐，辦向著大容量、高參數(shù)、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)就顯得愈加重要。 PLC能充分利用Windows強(qiáng)大的圖形編輯功能，以動(dòng)態(tài)的方式顯示監(jiān)控設(shè)備的運(yùn) 行狀態(tài)，同時(shí)串級(jí)控制系統(tǒng)也為高質(zhì)量控制提供了保障。組態(tài)王的強(qiáng)大功能可以方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面并實(shí)現(xiàn)控制功能。 課題意義 實(shí)現(xiàn)鍋爐電器連鎖化，不但能很好的控制鍋爐的水位防止干燒，還能很方便的加水放水，基于 PLC的控制很容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，組態(tài)王的強(qiáng)大圖形畫面系統(tǒng)易于在計(jì)算機(jī)終端控制鍋爐的水位狀況。我國(guó)目前運(yùn)行的很多鍋爐控制系統(tǒng)自動(dòng)化水平不高、安全性低，工作效率和環(huán)境污染普遍低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，因此實(shí)現(xiàn)鍋爐的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制對(duì)能源消耗來說很重要。 廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 2 連 鎖控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 實(shí) 際應(yīng)用中，避免鍋爐干燒很重要，為了提高控制的準(zhǔn)確度，用連鎖控制系統(tǒng) 。 連 鎖控制的原理 本設(shè)計(jì)主要是由鍋爐水溫值和液位開 關(guān)來控制電磁閥的開與關(guān)，以及加熱與否，只要兩個(gè)量中的一個(gè)超過要求 值，那么就關(guān)閉鍋爐，從而形成爐內(nèi)水溫和液位的 連 鎖控制。 這樣控制的好處有利于防止鍋爐干燒和鍋爐內(nèi)水滿后繼續(xù)加熱而帶來的不良影響。 連鎖控制 流程 說明 圖 中 液位 LS101 是防止干燒的液位開關(guān)，控制電路實(shí)際是繼電器硬件電路，當(dāng)液位不能到達(dá)防止干燒的最低液位時(shí)，則斷開其它控制支路的輸入，而直接輸入關(guān)斷調(diào)壓器的信號(hào) ，從而防止干燒。 控制方案 ： AO0輸出 20mA。 圖中 TE101 測(cè)量的是 鍋爐水溫 為 被調(diào)量，通過測(cè)量水溫，如果發(fā)現(xiàn)溫度超過溫度上限溫度，則 DO0 輸出 1，打開 電磁閥 XV102， 注入冷水，如果水溫低于下限溫度，則關(guān)閉 XV102；當(dāng)水位超過 上限 液位開關(guān) LS102 或溫度超過上限溫度 時(shí) ，則讓 AO0 輸出 4 mA 或低于 4 mA，從而關(guān)閉加熱管。 圖中 LC 是連鎖控制器， TC 是溫度調(diào)節(jié)器，它們都是由 PLC 來控制。 圖 鍋爐 連 鎖控制流程圖 廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 連鎖控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成 由圖 可知 硬件由溫度調(diào)節(jié)器 TC、溫度傳感器 TE10上限液位開關(guān) LS10調(diào)壓器、 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 XV10 PLC 構(gòu)成。下面分別介紹它們的工作原理。 溫度傳感器的原理 溫度傳感器主要用的是 PT100。 PT100 是鉑熱電阻，它的阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變。 PT 后的 100 即表示它在 0℃時(shí)阻值為 100 歐姆，在 100℃時(shí)它的阻值約為 歐姆。它的工業(yè)原理：當(dāng) PT100 在 0 攝氏度的時(shí)候他的阻值為 100 歐姆，它的的阻值會(huì)隨著 溫度上升它的阻值是成勻速增漲的。 利用此原理用來監(jiān)控鍋爐水溫，能很可靠的反映鍋爐內(nèi)的水溫，減少誤差。 上限液位開關(guān)的原理 液位開關(guān)，顧名思義，就是用來控制液位的開關(guān)。從形式上主要分為接觸式和非接觸式。非接觸式的如電容式液位開關(guān) ， 接觸式的例如 ： 浮球式液位開關(guān) ，電極式液位開關(guān) ， 電子式液位開關(guān) 。這里采用電子式液位開關(guān)。 電子式液位開關(guān)工作原理 ： 通過內(nèi)置電子探頭對(duì)水位進(jìn)行檢測(cè)，再由芯片對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行處理，當(dāng)判斷到有水時(shí)，芯片輸出高電平 24V或 5V等 (PNP 型或 NPN 型均可），當(dāng)判斷到無水時(shí)，芯片輸出 0V。高低電平的信號(hào)通過 PLC 或其它控制電路來讀取，并驅(qū)動(dòng)水泵等用電器工作。 調(diào)壓器的原理 當(dāng)鍋爐內(nèi)的水溫達(dá)到設(shè)定值時(shí)，通過溫度傳感器控制調(diào)壓器，使得調(diào)壓器輸出 4mA或低于 4mA 的值關(guān)閉加熱器；當(dāng)鍋爐內(nèi)水溫不到設(shè)定值時(shí)，調(diào)壓器輸出 20mA，打開加熱器。 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 的原理 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥采用四線制接線，電源為 220V AC，其信號(hào)線分為輸入控制信號(hào)和閥位輸出信號(hào)（ 4～ 20mA）。接通 220V AC 電源后，打開保護(hù)蓋，可以看見指示燈亮起，若施加一個(gè)電流信號(hào)，調(diào)節(jié)閥不動(dòng)作，可以測(cè)量信號(hào)線兩 端電阻值，大小為 250Ω 。反之，沒有電阻值，表示信號(hào)線已斷開。 廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 PLC 介紹 PLC 軟件既有制造廠家提供的系統(tǒng)程序，又有用戶自行開發(fā)的應(yīng)用程序。系統(tǒng)程序?yàn)橛脩舫绦虻拈_發(fā)提供運(yùn)行平臺(tái)，同時(shí)，還為 PLC 程序的可靠運(yùn)行及信號(hào)與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的處理。用戶程序由用戶按具體的控制系統(tǒng)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，這里所說的 PLC軟件設(shè)計(jì)即是指用戶自行開發(fā)的應(yīng)用程序。 PLC 的基本工作原理 ： PLC 采用 “ 順序掃描，不斷循環(huán) ” 的工作方式 。 1．每次掃描過程。集中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)