【文章內容簡介】 并通過數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機械的生產(chǎn)過程。 可編程控制器具有 系統(tǒng)構成靈活，擴展容易； 編程簡單（采用簡單明了的梯形圖、邏輯圖和語句表等編程語言）、使用方便，； 對工作環(huán)境要求不高 ，抗干擾能力強，可靠性強等特點 PLC 由于高可靠性而 運用廣泛，生產(chǎn) PLC 的廠家也有很多，其中不乏西門子（ SIMATIC） ，三菱 （ Mitsubishi Electric） ， 羅克 韋爾 （ AB） 等大公司，它們的產(chǎn)品規(guī)格性能，適用場合有大同小異的也有截然不同的，以西門子公司為例就有 LOGO，200,300,400,1200 等多個系列。 基于 s7300 鍋爐內膽水溫的前饋 反饋控制系統(tǒng)設計（組態(tài)） 7 圖 西門子 S7300系列模塊圖 本設計使用的正是德國西門子公司的 S7300 系列 PLC， S7300 PLC 是模擬式中小型 PLC， 主要由機體框架、電源模塊（ PS）、 CPU 模塊、信號模塊（ SM）、功能模塊（ FM）、接口模塊（ IM）、通信處理器（ CP）和編程設備組成。 各個 模塊都是獨立的，每個模塊都 具備 一個總線連接器， 用以 插在各 個 模塊的背后 ， 可以通 過 U 形總線 把它們 緊密固定在西門子 S7300 的標準軌道上 。一條導軌共有 11 個槽號： 1號槽至 11號槽， S7編程軟件組態(tài)主架導軌硬件時，電源 模塊 ， CPU 模塊 和 接口模塊 分別 置于 導軌的 1 號槽、 2號槽和 3 號槽上 ， 其中 4 號槽至 11 號槽可以隨意放置除電源 模塊 、 CPU 模塊 和 接口模塊 以外的其他模塊。 S7300 PLC CPU 模塊說明 PLC 的 CPU 模塊是 該前饋 反饋 控制系統(tǒng)的核心，負責 整個 系統(tǒng)的中央控制，程序的存儲與 執(zhí)行，實現(xiàn)通信功能， 并 為 U形總線提供 5V 的 電源。 S7300 PLC 的 CPU有 4種操作模式 分別 是 ： STARTUP（啟動）、 RUN（運行） 、 HOLD（保持） 和 STOP（停機） 。 目前 S7300 的 CPU 模塊大致可以分為以下幾類： 緊湊 型 CPU： CPU 312C、 CPU 313C、 CPU 314C2DP 等 。 標準型 CPU： CPU 31 CPU 31 CPU 31 CPU 315 等 。 革新的 標準 型 CPU： CPU 31 CPU 31 CPU 3152DP。 戶外型 CPU： CPU 312 IFM、 CPU 314 IFM 等 。 大容量高端型 CPU： CPU 3172DP、 CPU 3182DP。 廣東技術師范學院本科畢業(yè)設計（論文） 8 主 /從接口安全型 CPU： CPU 315F2DP。 S7300 PLC 信號模塊（ SM）說明 信號模塊（ SM）又叫輸入 /輸出模塊（ I/O 模塊），是 CPU 模塊與現(xiàn)場輸入輸出原件和設備連接的橋梁，用戶可以根據(jù)現(xiàn)場輸入 /輸出設備來選擇各種用途的 I/O 模塊。按輸入輸出量的不同信號模塊又可以分為數(shù)字量模塊和模擬量模塊兩類。 S7300 PLC 常用的數(shù)字量模塊有數(shù)字量輸入模塊 SM32數(shù)字量輸出模塊 SM322 和數(shù)字量輸入 /輸出模塊 SM323： 數(shù)字量輸入模塊將現(xiàn)場過程送來的數(shù)字量電平 轉換成 PLC 的內部信號電平， SM321有四種型號可選：直流 16 點輸入、直流 32點輸入、交流 16 點輸入、交流 8點輸入。 數(shù)字量輸出模塊與數(shù)字量輸入模塊相反則是將 PLC 內部信號電平轉換成現(xiàn)場過程所要求的控制信號電平。按輸出方式不同 SM322 又可以分為晶體管輸出（直流輸出模塊）、可控硅輸出（交流輸出模塊）、繼電器觸點輸出（交直流兩用輸出模塊）。從響應速度來看，晶體管響應最快，繼電器響應最慢；從安全隔離效果及應用靈活性來看，則是繼電器觸點輸出型最佳。 數(shù)字量輸入 /輸出模塊 SM323 有兩種類型：一種帶 8個共地輸入端和 8個共地輸出端，另一種帶 16 個共地輸入端和 16 個共地輸出端，二者特性相同。 I/O額定負載電壓為 24V DC,輸入信號“ 1”高電平為 11～ 30V，信號“ 0”低電平為 3～ +5V， I/O 通過光耦與背板總線隔離，在額定輸入電壓下，輸入延遲為 ～ ，此外輸出還具有電子短路保護功能。 S7300 PLC 常用的模擬量模塊有模擬量輸入模塊 SM33模擬量輸出模塊 SM33模擬量輸入 /輸出模塊 SM334： 模擬量輸入（簡稱 AI）模塊 SM331 有三種規(guī)格型號，分別是 8AI 12 位模塊、 2AI 12位模塊以及 8AI 16 位模塊。 SM331 主要由 A/D 轉換部件、光電隔離部件、模擬切換開關、恒流源、邏輯電路和補償電路等組成。 模擬量輸出（簡稱 AO）模塊 SM332 有 3325HB0 3325HD0 3325HF00、 3327ND02四種分別支持 4（同步模式）點的模擬量輸出。 模擬量輸入 /輸出模塊 SM334 則有 3340CE010AA0、 3340KE000AB0 兩種，都是具有 4模擬量輸入， 2 模擬量輸出；但是后者為電阻測量式（ Pt100）。 基于 s7300 鍋爐內膽水溫的前饋 反饋控制系統(tǒng)設計（組態(tài)） 9 溫度傳感器、變送器 溫度傳感器（ temperature transducer） 是 可以檢測溫度并將其轉換為可用輸出信號 的儀器 。溫度傳感器是溫度測量儀器的核心 組成部分 ，品種繁多。 按照 測量 方式可分為接觸式和非接觸式兩種類型；根據(jù) 傳感器的材料和電子元器件的特性 也可以劃分成兩種類型即 熱電阻 式 和熱電偶 式 。 Pt100 鉑熱電阻溫度 傳感器 在 200～ +420℃ 的測量精度非常高甚至是測溫的基準元件，其抗振性耐溫耐壓特性也很出色，因此 本設計 裝置中采用了 Pt100 鉑熱電阻溫度 傳感器來檢測鍋爐 內膽的 水溫 。 溫度變送器則是指將測溫元件通常是傳感器測量出來的溫度信號經(jīng)過 穩(wěn)壓濾波、運算放大、非線性校正、 V/I 轉換、恒流及反向保護等電路處理后，轉換成與溫度成線性關系的 4～ 20mA 電流信號 的器件，在本設計中溫度變送器將 Pt100 鉑熱電阻溫度 傳感器 測得的溫度電阻信號轉變成電流信號 輸出 給控制器使用。 流量計 流量計是用來測量流體流量的儀表，本設計裝置的流量計有電磁流量計和渦輪流量計兩種：電磁流量計用以測量 電動調節(jié)閥控制的動力支路，它的優(yōu)點是零點比較穩(wěn)定，抗干擾能力強，不受被測介質壓力、溫度、粘度、密度等物理參數(shù) 變化的影響，反應靈敏，輸出信號與流量成線性關系，量程比 較 寬。 電磁流量計的 工 作電壓為 220V，可以測量的流量范圍是 0～ ，測量 精度 是 %，測量結果 輸出 為 4～ 20mA 的直流電流 。 兩個渦輪流量計 進行 變頻器控制的動力支路及盤管出口處的流量 的檢測，渦輪流量計 的優(yōu)點是測量精度高，反應快。 其 采用標準二線制傳輸方式，工作時需提供 24V直流電源 ，可以測量的 流量范圍 是 ～ ，測量精度為 精度： %，結果 輸出 也是 4～20mA 直流電流 。 廣東技術師范學院本科畢業(yè)設計（論文） 10 4 系統(tǒng)的設計過程 系統(tǒng)裝置接線 圖 控制系統(tǒng)結構設計圖 根據(jù)前三章的內容，設計出的系統(tǒng)結構圖如圖 所示，運用學校實驗室已有的求是教儀可以組建該系統(tǒng)，求是教儀實際上是將我們要用到的電源、 PLC、三相 SCR 調壓裝置、變送器等裝置的接線端子集成到了同一個界面上，我們可以直接在教儀上連接線路，組成系統(tǒng)。下圖為基于 S7300 鍋爐內膽水溫的前饋 反饋控制系統(tǒng)的接線圖： 圖 硬件接線圖 kingview 上位機 鍋 爐 測 量 變 送 器 執(zhí)行器 P L C 流量 溫度 AI AO TCP/IP 基于 s7300 鍋爐內膽水溫的前饋 反饋控制系統(tǒng)設計（組態(tài)） 11 由圖 可知，接線孔主要分為兩類：第一類是電源類，即三相電源輸出孔、單相電源輸出孔、各裝置的電源輸入孔；第二類是信號類，即 4～ 20mA電流孔、 RS485 通訊線孔等。接線時，一般先接各個設備的通訊線再接好電源線，由于各個孔的過流過載特性不同，在接線之前，一定要斷開電源，檢查無誤才可以通電。 模擬量信號采集 本次設計需采集的模擬量信號有鍋爐內膽的溫度以及鍋爐 夾套 冷卻水的流量。 模擬量信號的采集分為兩個過程一個是測量一個是變送，鍋爐內膽水的溫度 由溫度傳感器采集后經(jīng)過 溫度變送器轉換成 成 4～ 20mA 的電流信號送入 S7300PLC 的模擬量輸入模塊（ SM331），同樣的，流量信號也是轉換成 4～ 20mA 的標準信號后才送入 SM331 模塊。 在SM331 模塊中還涉及到了標度變換，它會將 4～ 20mA 的電信號轉換成 0～ 27648 的整數(shù)，占用一個字大小的系統(tǒng)儲存區(qū)。 西門子 Step 7 編程軟件的簡介 Step 7 是西門子 （ SIMATIC）的一款 工業(yè)軟件，它是 針對于西門子 可編程邏輯控制器（ PLC）進行組態(tài)和編程的軟件。 Step 7 提供 了各種版本以適應不同的應用需求其中STEP 7 Micro/DOS、 STEP 7 Micro/WIN 是用于 S7200PLC 系列的編程和組態(tài)軟件包；STEP 7 Lite 適用于 S7300、 C7系列 PLC、 ET200X 和 ET200S 系列分布式 I/O的編程和組態(tài)軟件包； 而 STEP 7 Basis 適用于 S7300/400、 M7300/40