【文章內(nèi)容簡介】 線圖 在此控制系統(tǒng)中，整個信息的反饋是靠壓力變送器，在 PLC 的配合下通過反饋回的壓力信號來調(diào)整當前調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速。 變頻器和 PLC 的聯(lián)系，是靠硬件電器來聯(lián)接的，具體參數(shù)的聯(lián)系都是與上位機的通訊來實現(xiàn)的，選用的 s7200PLC 和 Acs601 變頻器均有內(nèi)置的 Rs485 接口。變頻器和 PLC的聯(lián)系如圖 所示。 變頻器內(nèi)置 PID PLC 接電機 KA1 +24V DI1 T S R PE U PE AI2 AI2+ W V M 3~ 華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 15 頁 共 61 頁 圖 變頻器接線原理圖 可編程控制器 PLC的選型 由于供暖鍋爐自動控制系統(tǒng)控制設備相對較少，因此 PLC 選用德國 Siemens 公司的S7200 型。 S7200 型 PLC 的結構緊湊，價格低廉，具有較高的性能階格比，廣泛適用于一些小型控制系統(tǒng)。 Siemens 公司的 PLC 具有可靠性高，可擴展性好，又有較豐富的通信指令，且通信協(xié)議簡單等優(yōu)點。 根據(jù)控制系統(tǒng)實際所需端子數(shù)目，考慮 PLC 端子數(shù)目要有一定的預留量，為以后新設備的介入或設備調(diào)整留有余地，因此選用的 S7200 型 PLC 的主模塊為 CPU226，其開關量輸出 (DQ)為 16 點，輸出形式為 AC220V 繼電器輸出 。開關量輸入為 24 點，輸入形式為 +24V 直流輸入。由于實際的開關量輸出有 32 點，所以需要擴展，擴展模塊選擇的是2 個 EM223 型模塊，該模塊有 16 個開關量輸出點，輸出形式為 AC220V 繼電器輸出，開關量輸入為 16點，輸入形式為 +24V 直流輸入。 此外，為了方便的將溫度、液位、壓力信號、電機頻率信號和同相比較信號傳輸給PLC。經(jīng)比較計 算后轉(zhuǎn)換為相應的控制信號，選擇了 EM235 模擬量擴展模塊。該模塊有 4個模擬輸入 (AIW)， 1個模擬輸出 (AQW)信號通道。 為了減少 CPU226的負載同時選擇 EM232模擬量擴展模塊，該模塊有 2 個模擬輸出（ AQW）信號通道。 輸入輸出信號接入端口時能夠自動完成了 A/D 的轉(zhuǎn)換，標準輸入信號能夠轉(zhuǎn)換成一個字長 (16bit)的數(shù)字信號 。輸出信號接出端口時能夠自動完成 D/A 的轉(zhuǎn)換，一個字長 ((16bit)的數(shù)字信號能夠轉(zhuǎn)換成標準輸出信號。 EM235 模塊可以針對不同的標準輸入信號，通過 DIP 開關進行設置。 系統(tǒng) PLC 的選型包括一個 CPU226 主模塊， 2個 EM223 擴展模塊， 1個 EM235 模擬量擴展模塊， 2 個 EM232 模擬量擴展模塊。如此 PLC 總共有 56 個數(shù)字信號輸入， 48 個數(shù)字信號輸出，以及 4 個模擬輸入信號， 5個模擬輸出信號。輸入和輸出均有余量，可以PID 變頻器內(nèi)置 PLC 設定值 水泵電機 壓力傳感器 出口壓力 變頻器 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設計 第 16 頁 共 61 頁 滿足日后系統(tǒng)擴充的要求。 表 1 S7200 的規(guī)格 規(guī)格 型號 系列 連接方法 工作電壓 輸入類型 輸出類型 程序 容量 I/O 點 主控單元 S7200 端子型 220V AC 24V DC 繼電器 26KB 40 點 24I/16O CPU226 數(shù)字量擴展單元 S7200 端子型 220V AC 24V DC 繼電器 32 點 16I/16O EM223 模擬量擴展單元 S7200 端子型 220V AC 5點 4I/1O EM235 S7200 端子型 220V AC 2點 2O EM232 控制系統(tǒng)的構成 在控制電路的設計中，首先要考慮弱電和強電之間的隔離的問題。在整個控制系統(tǒng)中，所有控制電機、閥門接觸器的動作，都是按照 PLC 的程序邏輯來完成的。 為了保護 PLC 設備， PLC 輸出端口并不是直接和交流接觸器連接，而是通過中間繼電器去控制電機或者閥門的動作。在 PLC 輸出端口和交流接觸器之間引入中間繼電器，其目的是為了實現(xiàn)系統(tǒng)中的強電和弱電之間的隔離，保護系統(tǒng)，延長系統(tǒng)的使用壽命，增強系統(tǒng)工作的可靠性。 變頻器主電路電源輸入端子 (R,S,T)經(jīng)過空氣開關與三相電源連接，變頻器主電路輸出端子 (U,V,W)經(jīng)接觸器接至三相電動機上，當旋轉(zhuǎn)方向預設定不一致時，需要調(diào)換輸出端子 (U,V,W)的任意兩相。特別是對于有變頻 /工頻兩種狀態(tài)的電動機，一定要保證在工頻電源拖動和變頻輸出電源拖動兩種情況 下電機旋向的一致性，否則在變頻 /工頻的切換過程中會產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)換電流，致使轉(zhuǎn)換無法成功。 給水泵控制系統(tǒng) 在硬件系統(tǒng)設計中，采用 2臺變頻器，其中 1 給水泵電機有變頻 /工頻兩種工作狀態(tài)，每臺電機都通過兩個接觸器與工頻電源和變頻器輸出電源相聯(lián)，變頻器輸入電源前面接入一個空氣開關，來實現(xiàn)電機、變頻器的接通，空氣開關的容量依據(jù)電機的額定電華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 17 頁 共 61 頁 流來確定。所有接觸器的選擇都要依據(jù)電動機的容量適當選擇。 給水泵有兩臺， 1, 2。其中 1和 2給水泵都配有變頻器。當 1給水泵采用變頻控制啟動后仍不能滿足要求時，讓 1給水泵工作于工頻同時啟動 2給水泵， 2給水泵采用變頻控制。給水泵系統(tǒng)電氣控制圖如圖 。 圖 給水泵系統(tǒng)電氣控制圖 給油泵控制系統(tǒng) 在硬件系統(tǒng)設計中，采用 2 臺變頻器，其中 1 給油泵電機有變頻 /工頻兩種工作狀態(tài)，每臺電機都通過兩個接觸器與工頻電源和變頻器輸出電源相聯(lián)，變頻器輸入電源前面接入一個空氣開關，來實現(xiàn)電機、變頻器的接通，空氣開關的容量依據(jù)電機的額定電1變頻器 QF1 FR1 KM1 M 3~ 2變頻器 QF3 FR3 KM3 M 3~ QF2 KM2 1給水泵 2給水泵 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設計 第 18 頁 共 61 頁 流來確定。所有接觸器的選擇都要依據(jù)電動機的容量適當選擇。 給油泵有兩臺， 1, 2。其中 1和 2給油泵都配有變頻器。當 1給油泵采用變頻控制啟動后仍不能滿足要求時，讓 1給油泵工作于工頻同時啟動 2給油泵， 2給油泵采用變頻控制。給油泵系統(tǒng)電氣控制圖如圖 。 圖 給油泵系統(tǒng)電氣控制圖 引風機控制系統(tǒng) 在硬件系統(tǒng)設計中，采用 2臺變頻器，其中 1 引風機電機有變頻 /工頻兩種工作狀態(tài)，每臺電機都通過兩個接觸器與工頻電源和變頻器輸出電源相聯(lián)，變頻器輸入電源前面接入一個空氣開關，來實現(xiàn)電機、變頻器的接通，空氣開關的容量依據(jù)電機的額定電3變頻器 QF4 FR4 KM4 M 3~ 4變頻器 QF6 FR6 KM6 M 3~ QF5 KM5 1給油泵 2給油泵 華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 19 頁 共 61 頁 流來確定。所有接觸器的選擇都要依據(jù)電動機的容量適當選擇。 引風機有兩臺， 1, 2。其中 1和 2引風機都配有變頻器。當 1引風機采用變頻控制啟動后仍不能滿足要求時，讓 1引風機工作于工頻同時啟動 2引風機， 2引風機采用變頻控制。引風機系統(tǒng)電氣控制圖如圖 。 圖 引風機系統(tǒng)電氣控制圖 引風機控制系統(tǒng) 在硬件系統(tǒng)設計中，采用 2 臺變頻器，其中 1 鼓風機電機有變頻 /工頻兩種工作狀態(tài)，每臺電機都通過兩個接觸器與工頻電源和變頻器輸出電源相聯(lián)，變頻器輸入電源前面接入一個空氣開關，來實現(xiàn)電機、變頻器的接通，空氣開關的容量依據(jù)電機的額定電5變頻器 QF7 FR7 KM7 M 3~ 6變頻器 QF9 FR9 KM9 M 3~ QF8 KM8 1引風機 2引風機 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設計 第 20 頁 共 61 頁 流來確定。所有接觸器的選擇都要依據(jù)電動機的容量適當選擇。 鼓風機有兩臺， 1, 2。其中 1和 2鼓風機都配有變頻器。當 1鼓風機采用變頻控制啟動后仍不能滿足要求時，讓 1鼓風機工作于工頻同時啟動 2鼓風機， 2鼓風機采用變頻控制。鼓風機系統(tǒng)電氣控制圖如圖 。 圖 引風機系統(tǒng)電氣控制圖 CPU 及擴展模塊端子的接線 7變頻器 QF10 FR10 KM10 M 3~ 8變頻器 QF12 FR12 KM12 M 3~ QF11 KM11 1鼓風機 2鼓風機 華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 21 頁 共 61 頁 CPU226 及擴展模塊的供電 供電分為輸入部分供電和輸出部分供電 ，輸入部分為直流供電（ 24V），輸出部分為交流供電（ 220V）。輸入部分供電如圖 ，輸出部分供電如圖 。 圖 輸入部分供電 圖 輸出部分供電 CPU226 的端子接線 CPU226 的端子接線圖如圖 CPU226 輸入端接線和圖 CPU226 輸出端接線。 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設計 第 22 頁 共 61 頁 圖 CPU226 輸入端接線 華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 23 頁 共 61 頁 圖 CPU226 輸出端接線 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設計 第 24 頁 共 61 頁 1EM223 的端子接線 1EM223 的端子接線圖如圖 EM223 輸入端接線和圖 EM223 輸出端接線。 華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 25 頁 共 61 頁 圖 EM223 輸入端接線 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設計 第 26 頁 共 61 頁 圖 EM223 輸出端接線 2EM223 的端子接線 2EM223 的端子接線圖如圖 EM223 輸入端接線和圖 EM223 輸出端接線。 華北科技學院畢業(yè)設計（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)的設計 第 28 頁 共 61 頁 圖 EM223 輸出端接線 華北科技學院畢業(yè)設計（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 AIW0，汽包液位傳感器所輸出的電流信號 AIW2，爐膛壓力傳感器所輸出的電壓信號 AIW4,以及蒸汽溫度傳感器所輸出的電壓信號 AIW6，如圖 EM235 輸入端接線。 圖 EM235 輸入端接線