【正文】 所示。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達(dá) 40 ～ 135 ℃，而且具有測(cè)量的高精度、高穩(wěn)定性。 4～ 20mA、 0～ 10v、 0～ 10mA 等標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出方式由用戶根據(jù)需要任選。 用靜壓測(cè)量原理：當(dāng)液位變送器投入到被測(cè)液體中某一深度時(shí)，傳感器迎液面受到的壓力公式為： Ρ = ρ .g .H + Po （ ） 式中： P ：變送器迎液面所受壓力 ρ：被測(cè)液體密度 g ：當(dāng)?shù)刂亓铀俣? Po ：液面上大氣壓 H ：變送器投入液體的深度 同時(shí)，通過導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 61 頁 大氣壓 Po 與傳感器的負(fù)壓腔相連，以抵消傳感器背面的 Po ，使傳感器測(cè)得壓力為：ρ .g .H ，顯然 , 通過測(cè)取壓力 P ，可以得到液位深度 變頻器的選型 由于變頻調(diào)速可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)無級(jí)調(diào)速，具有異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速和串級(jí)調(diào)速無可比擬的優(yōu)越性，在鍋爐系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系水泵多配用交流異步電機(jī)拖動(dòng)，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，既可節(jié)約能量，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。 f—— 電源頻率，電動(dòng)機(jī)定子電壓頻率 。變頻器就是基于上述原理采用交 —— 直 —— 交電源變換技術(shù)，集電力電子、微電腦控制等 技術(shù)于一身的綜合性電氣產(chǎn)品?？煽毓枘孀冸娐?，其作用是將整流電路輸出的直流電變換為頻率可調(diào)的交流電 。 (3)R. S. T 為電源輸入。 (4)U, V, W 為接三相異步電動(dòng)機(jī)。變頻器和 PLC的聯(lián)系如圖 所示。 根據(jù)控制系統(tǒng)實(shí)際所需端子數(shù)目，考慮 PLC 端子數(shù)目要有一定的預(yù)留量，為以后新設(shè)備的介入或設(shè)備調(diào)整留有余地，因此選用的 S7200 型 PLC 的主模塊為 CPU226，其開關(guān)量輸出 (DQ)為 16 點(diǎn)，輸出形式為 AC220V 繼電器輸出 。經(jīng)比較計(jì) 算后轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制信號(hào)，選擇了 EM235 模擬量擴(kuò)展模塊。輸出信號(hào)接出端口時(shí)能夠自動(dòng)完成 D/A 的轉(zhuǎn)換，一個(gè)字長 ((16bit)的數(shù)字信號(hào)能夠轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)。輸入和輸出均有余量，可以PID 變頻器內(nèi)置 PLC 設(shè)定值 水泵電機(jī) 壓力傳感器 出口壓力 變頻器 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 16 頁 共 61 頁 滿足日后系統(tǒng)擴(kuò)充的要求。在 PLC 輸出端口和交流接觸器之間引入中間繼電器，其目的是為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的強(qiáng)電和弱電之間的隔離，保護(hù)系統(tǒng)，延長系統(tǒng)的使用壽命，增強(qiáng)系統(tǒng)工作的可靠性。所有接觸器的選擇都要依據(jù)電動(dòng)機(jī)的容量適當(dāng)選擇。給水泵系統(tǒng)電氣控制圖如圖 。其中 1和 2給油泵都配有變頻器。所有接觸器的選擇都要依據(jù)電動(dòng)機(jī)的容量適當(dāng)選擇。引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)電氣控制圖如圖 。其中 1和 2鼓風(fēng)機(jī)都配有變頻器。輸入部分供電如圖 ，輸出部分供電如圖 。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 27 頁 共 61 頁 圖 EM223 輸入端接線 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 28 頁 共 61 頁 圖 EM223 輸出端接線 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 29 頁 共 61 頁 EM225 的端子接線 EM235 的輸入端接入汽包壓力傳感器所輸出的電壓信號(hào) AIW0，汽包液位傳感器所輸出的電流信號(hào) AIW2，爐膛壓力傳感器所輸出的電壓信號(hào) AIW4,以及蒸汽溫度傳感器所輸出的電壓信號(hào) AIW6，如圖 EM235 輸入端接線。 圖 EM232 輸出端接線 圖 EM232 輸入端接線 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 31 頁 共 61 頁 2EM232 的端子接線 因?yàn)?EM232 屬于 2 輸出模擬量擴(kuò)展模塊，所以輸出端接入給油泵變頻器調(diào)節(jié)的輸入口和鼓風(fēng)機(jī)變頻器調(diào)節(jié)的輸入口，如圖 EM232 輸出端接線。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。 圖 主程序結(jié)構(gòu) 鍋爐 啟 ?？刂? 模擬量輸入 給水泵控制 給油泵控制 引風(fēng)機(jī)控制 鼓風(fēng)機(jī)控制 蒸汽閥門控制 模擬量輸出 主 程 序 通信控制 報(bào)警設(shè)置及自動(dòng)停止 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 33 頁 共 61 頁 子程序設(shè)計(jì) 給水泵控制 給水泵控制程序主要實(shí)現(xiàn)給水泵系統(tǒng)中水泵電機(jī)的啟 /停控制、變頻器頻率設(shè)定、汽包液位 PID 控制等。 圖 給水泵控制流程圖 否 開始 1給水泵是否過載 啟動(dòng) 1給水泵 1給水泵切換到工頻運(yùn)行 啟動(dòng) 1變頻器 停止 1變頻器 啟動(dòng) 2給水泵 啟動(dòng) 2變頻器 液位控制 PID 確定變頻器頻率 是 結(jié)束 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 34 頁 共 61 頁 給油泵控制 給油泵控制程序主要實(shí)現(xiàn)給油泵系統(tǒng)中油泵電機(jī)的啟 /停控制、變頻器頻率設(shè)定、蒸汽溫度 PID 控制等。 圖 給油泵控制流程圖 引風(fēng)機(jī)控制 引風(fēng)機(jī)控制程序主要實(shí)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中引風(fēng)電機(jī)的啟 /停控制、變頻器頻率設(shè)定、爐膛負(fù)壓 PID 控制等。 圖 引風(fēng)機(jī)控制流程圖 鼓風(fēng)機(jī)控制 鼓風(fēng)機(jī)控制程序主要實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中鼓風(fēng)電機(jī)的啟 /停控制、變頻器頻率設(shè)定、蒸汽溫度 PID 控制等。 否 開始 1引風(fēng)機(jī)是否過載 啟動(dòng) 1引風(fēng)機(jī) 1引風(fēng)機(jī)切換到工頻運(yùn)行 啟動(dòng) 5變頻器 停止 5變頻器 啟動(dòng) 2引風(fēng)機(jī) 啟動(dòng) 6變頻器 爐膛負(fù)壓控制 PID 確定變頻器頻率 是 結(jié)束 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 36 頁 共 61 頁 圖 鼓風(fēng)機(jī)控制流程圖 蒸汽閥門控制 模擬量控制的閥門一般是用 420 毫安電流信號(hào)控制閥門開度，對(duì)應(yīng)的閥門開度從0%100%，對(duì)應(yīng) PLC 內(nèi)存的數(shù)據(jù)大小從 6400 一 32020。 PID 算法的實(shí)現(xiàn) 在模擬量閉環(huán)過程控制領(lǐng)域內(nèi)，擴(kuò)展模擬量處理模塊，如 EM23 EM23 EM235，根據(jù) PLC 提供的 PID 編程功能模塊，只需設(shè)定好 PID 參數(shù)，運(yùn)行 PID 控制指令，就能求得輸出控制值，實(shí)現(xiàn)模擬量閉環(huán)控制。其中 P是給定值與被控制變量之差，即回路偏差。梯形圖的指令盒中有 2 個(gè)數(shù)據(jù)輸入端 :TBL，回路表的起始地址，是由 VB 指定的字節(jié)型數(shù)據(jù) 。標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)數(shù)又分為雙極性 (圍繞 上下變化 )和單極性 (以 為起點(diǎn)在 之間的范圍內(nèi)變化 )兩種。例如只需要比例回路或只需要比例積分回路，通過對(duì)常量參數(shù)的設(shè)置，可以關(guān)閉不需要的控制類型。 PLC 的開關(guān)輸入 點(diǎn)和 輸出點(diǎn) PLC 的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)的確定根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和所需控制的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)量加以確定。本供水系統(tǒng)的設(shè)定值是水箱滿水位的 75%時(shí)的水位， 當(dāng)水位低于 60%時(shí)輸出華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 47 頁 共 61 頁 “液位下限信號(hào) L”，當(dāng)水位高于 90%時(shí)輸出“液位上限信號(hào) H”， 過程變量是由漂浮在水面的水位測(cè)量儀給出。這個(gè)模擬量的范圍是 ，分辨率為 1/32020(標(biāo)準(zhǔn)化 )。 輸出值是 排汽閥的開度 ，可以從允許最大值的 0%變到 100%。 程序梯形圖如下： 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 50 頁 共 61 頁 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 51 頁 共 61 頁 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 52 頁 共 61 頁 蒸汽溫度控制程序梯形圖 系統(tǒng)使用比例積分微分控制。設(shè)定值可以預(yù)先設(shè)定后直接輸入回路表中，過程變量是來自 溫度傳感器 的單極性模擬量， 該模擬量為電壓信號(hào)，范圍為 。設(shè) 計(jì) 采用下列控制參數(shù)值 :鍋爐壓力設(shè)定值VD704=，增益 VD712=，采樣時(shí)間 VD716=，積分時(shí)間 VD720=，微分時(shí)間VD724=，開啟定時(shí)中斷（事件號(hào) 10） 。這個(gè)模擬量的范圍是 ，分辨率為 1/32020(標(biāo)準(zhǔn)化 )。比如我的設(shè)計(jì)在 電動(dòng)機(jī)的合理安排 上就有很大的不足，在這個(gè)能源緊缺節(jié)能被高度重視的社會(huì)中，這無疑是很讓我自身感到遺憾的，可這些不足正是我們?nèi)ジ玫难芯扛玫膭?chuàng)造的最大動(dòng)力，只有發(fā)現(xiàn)問題面對(duì)問題才有可能解決問題，不足和遺憾不會(huì)給我打擊只會(huì)更好的鞭策我前行，今后我更會(huì)關(guān)注新技術(shù)新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進(jìn)的知識(shí)，更好的為祖國的四化服務(wù) 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 60 頁 共 61 頁 參考文獻(xiàn) [1]常斗南 .可編程序控制器原理應(yīng)用試驗(yàn) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ， 1998 [2]呂景泉 .可編程序控制器及其應(yīng)用 [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [2]吳春旺， 陳霞 .鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].電工技術(shù)， 2020 [4]楊智， 明麗萍 .呂雪艷 .21 世紀(jì)燃?xì)忮仩t在中國的發(fā)展前景 [J].鍋爐制造， 2020 [5]宋書中 ， 葛玻 .通用型工業(yè)過程控制器及在溫控中的應(yīng)用 [J].電氣自動(dòng)驗(yàn)化， 2020 [6] 靳文濤 .電氣控制與可編程序控制器 .北京 :煤炭工業(yè)出版社 ， 2020 [7] 胡學(xué)林 .可編程控制器教程 .北京 :電子工業(yè)出版社 ， 2020 [8] 系統(tǒng)手冊(cè) [9] 程玉華 .西門子 S7200 工程應(yīng)用實(shí)例分析 .北京 :電子工業(yè)出版社 ， 2020 [10]李方園 .西門子 S7200 PLC 從入門到實(shí)踐 .北京 :電子工業(yè)出版社， 2020 [11]張萬忠，劉明芹 .電器與 PLC 控制技術(shù) .北京 :化學(xué)工業(yè)出版社， 2020 [12]鄭阿奇 .（西門子）實(shí)用教程 .北京 :電子工業(yè)出版社， 2020 [13]常曉玲 .電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器 .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 61 頁 共 61 頁 附錄 附錄 A 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 的 I/O 接線圖 附錄 B 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 的電機(jī)工作電氣圖 附錄 C 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 的鍋爐工藝流程圖 附錄 D 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 的程序流程圖 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 62 頁 共 61 頁 致謝 在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，一直得到導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)