【文章內容簡介】 兼容性 是 PLC 深層 次應用的重要保證。SIMATICM7300 PLC 采用與 SIMATIC S7300 相同的構造，能用 SIMATIC S7 模塊，其顯著特點是與通用微型機算機兼容，可運行 MSDOS/Windows 程序，適合于處理數(shù)據(jù)量大、實時性強的工作任務。 （ 5）、小型化、低成本、簡單易用：隨著應用范圍的擴大和用戶投資規(guī)模的不同，小型化、低成本、簡單易用的 PLC 將廣 泛應用于各行各業(yè)。小型 PLC 有整體結構向小型模塊化結構發(fā)展，增加了配置的靈活性。 （ 6）、編程語言向高層次發(fā)展： PLC 的編程語言在原有梯形圖語言、順序功能塊語言和指令表語言基礎上，不斷豐富和向高層次發(fā)展 。 西門子四川理工學院本科畢業(yè)（設計）論文 13 SIMATICS7300PLC 的編程語言 STEP 7，可運行在個人計算機 Windows 環(huán)境下，界面極為友好，提供了強勁的梯形圖和語句表兩種形式的編程、調試和診斷等功能。并備有豐富的隨機幫助信息，可支持位、字節(jié)、日期、數(shù)組、結構等數(shù)據(jù)類型， SIMATIC M7 則使用 C/C++等高級語言進行編程，體現(xiàn)了 面向未來的種種特征。 電廠含煤廢水處理系統(tǒng)控制柜的設計 PLC 控制系統(tǒng)是由很多模塊組成的，每個模塊都需要供電，進行保護。整個系統(tǒng)如果裸露在外，不但零亂的接線有損美觀，無按鈕及顯示屏也使得工人操作起來極其不方便，而且整個系統(tǒng)裸露會受到工業(yè)現(xiàn)場惡劣環(huán)境的影響，從而使得控制系統(tǒng)損傷或出現(xiàn)使用壽命下降等情況；同時一個大系統(tǒng)中除了控制系統(tǒng)外還有電氣系統(tǒng)等，這就要求它們之間進行有效的連接。所有這些使得設計一個系統(tǒng)控制柜變的非常重要?？刂乒裨O計的優(yōu)劣也直接影響的整個控制系統(tǒng)的運行效能。 一個控制柜往往具有如下方面 的作用 : ●隔離系統(tǒng)運行的噪音，改善操作人員的工作環(huán)境 ●強電回路與弱電回路的隔離，采集及控制信號的隔離 ●防止灰塵、靜電、電磁輻射等以保護 PLC 的正常運行 ●提供統(tǒng)一的走線，使得將來的檢修非常方便 ●提供和其它控制柜的接口，方便組成更大的系統(tǒng)及將來的擴展 ●給控制系統(tǒng)提供各種電源，并且進行過流、過壓的保護 ●提供 UPS 對系統(tǒng)進行斷電保護，最大限度地減少損失 ●提供系統(tǒng)的開關按鈕及報警指示燈，讓現(xiàn)場人員最大程度的了解狀況 綜上所述，設計了電廠含煤廢水處理系統(tǒng)的工業(yè)控制柜，以期最大限度地保護控制電路、方便操作 、便于和其它系統(tǒng)的擴展?？刂乒癫捎?220V 電壓供電。在前面板上設計了電壓表和電流表以顯示當前的電壓電流，為操作員監(jiān)視系統(tǒng)是否過壓和過流。柜子上兩盞電燈直接連接在 220V 線上，由控制柜門的開第 3章 電廠含煤廢水處理控制系統(tǒng)部分設計 14 關來控制電燈，當門打開時燈自動亮，以給現(xiàn)場人員的檢修提供照明，門合上時燈自動關閉以節(jié)約用電。風扇也是直接連接在 220V 電壓上，它任何時候都在為控制系統(tǒng)進行冷卻。系統(tǒng)提供一個隔離變壓器，用于對工業(yè)現(xiàn)場取電和 PLC供電的隔離，使得 PLC 的運行不受工業(yè)用電電壓的波動。一個 UPS 接在 220V線上，用于斷電時對現(xiàn)場進行供電，其控制是 從 PLC 的輸出節(jié)點上引出一個常閉繼電器，當系統(tǒng)運行正常時 PLC 給個輸出量繼電器斷開，當斷電的時 PLC 無輸出則常閉繼電器打開，把 UPS 接入回路來供電，其功率為 2500W，適合現(xiàn)場的容量。 PLC 的外部接線 電廠含煤廢水處理 PLC 的控制系統(tǒng)和其他類型的廢水控制系統(tǒng)一樣主要由輸入信號控制系統(tǒng)和泵運行控制系統(tǒng)組成。圖 為含煤廢水處理 PLC 控制系統(tǒng)的基本結構圖，主要硬件包括 PLC 主機及擴展、液位開關、變頻器、各個泵等。 圖 電廠含煤廢 水處理 PLC控制系統(tǒng)的基本結構圖 PLC 控制系統(tǒng)的設計 不管在機器制造領域還是過程工程領域，要想經(jīng)濟并且柔性地實現(xiàn)工廠自動化，對于任何一種應用都必須有一個最適宜的方案?，F(xiàn)今的市場變化越來越快，生產(chǎn)的周期也越來越短。對于工程承包商或機器制造商，不論機器的尺寸或型號，對增加產(chǎn)量，滿足安全要求，優(yōu)化診斷以及維護，用戶界面友好等要求在不斷提高。面臨競爭對手巨大的壓力，就必須減少開發(fā)和生產(chǎn)的成本以及開發(fā)和運輸?shù)臅r間。 CPU 主機 輸 入 模 塊 輸 入 模 塊 液位開關 處理系統(tǒng) 的動作信號 各個泵的 啟動信號 加藥系 統(tǒng)所有泵 煤水提升泵 處理系統(tǒng)的各個電動閥 清水提升泵 變頻器輸出 變頻器 輸入端 四川理工學院本科畢業(yè)（設計）論文 15 SIMATIC 控制器提供了面向未來的投資，可以做到主動、柔性、經(jīng)濟地響應新挑戰(zhàn)，能給用戶帶 來如下好處 【 7】 ： ●高速 CPU和強大的工藝功能可以帶來更高的生產(chǎn)率 ●強大的 CPU和超大的內存容量可以集成新的功能 ●控制器尺寸減小，大量的集成功能和無機柜操作可以減小機器體積 ●高效的工程軟件，全集成自動化帶來的集成性和應用程序的可重用性可以帶來更低的市場響應時間 ●分布式自動化可以減少安裝和調試時的時間和費用 ●對于標準和故障安全要求的應用可以共用一套系統(tǒng) ●強大的診斷功能可以提高機器和工廠的可靠性 ●全球 190 個國家和全面的 SIMATIC 支持可以增加機器和工程的出口機會 SIMATIC S7300 是一種通用型的 PLC，能適合自動化工程中的各種應用場合，其模塊化、無風扇結構，易于實現(xiàn)分布式的配置以及易于掌握等特性，使得S7300 在實施各種控制任務時，成為一種即經(jīng)濟又切合實際的解決方案 。 它的主要特點有 : (1)速度快：極其快速的指令處理大大縮短循環(huán)周期。 (2)存儲器容量大。(3)功能強：極強的計算性能；強勁的內部集成功能；全面的故障診斷功能；用戶程序的多級口令保護；采用不同性能級別的 CPU，適用于任意一應用場合。(4)良好的擴展性能：一個系統(tǒng)除一個主機架外，根據(jù)需要最多可擴展至 3 個擴展機架，最多可安裝 32 個模塊，每個機架可以插入 8 個模塊；主機架與擴展機架之間通過接口模塊連接：每個機架可以遠距離獨立安裝，兩個機架間最長距離可達 10 米； (5)極強的網(wǎng)絡通訊能力：可以通過通訊處理器連接 ASI 接口、Profibus 和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)和點到點的通訊系統(tǒng)，或通過集成在 CPU中的多點接口 (MPI)連接編程器、 PC 機、人機界面系統(tǒng)及其它 SIMATIC S7/M7/C7 等自動化控制系統(tǒng)， S7300 可以支持過程通訊和數(shù)據(jù)通訊兩種通訊形式。 (6)采用無槽位限制的模塊化結構，便利的連接系統(tǒng)，易于安裝維護。 SIMATIC S7300 組成的自動化控制系統(tǒng)由如下模塊構成： 第 3章 電廠含煤廢水處理控制系統(tǒng)部分設計 16 ●中央處理單元 (CPU) 各種 CPU有各種不同的性能，例如，有的 CPU 上集成有輸入 /輸出點，有的 CPU上集成有 ProfibusDP 通訊口。 ●信號模塊 (SM) 數(shù)字量和模擬量輸入 /輸出，用于使不同級的過程信號電平和 S7300 的內 部信號電平相匹配。 ●通訊處理器 (CP) 用于連接網(wǎng)絡和點對點的連接，降低 CPU 的處理任務，使 CPU 能夠更快的 處理其它重要事務。 ●功能模塊 (FM) 用于時間要求苛刻、存儲器容量要求較大的過程信號處理任務，例如高速計數(shù)、定位 操作和閉環(huán)控制。 ●負載電源模塊 (PS) 將民用交流電 (120/230VAC)轉換為 24V 直流，用于向 S7300 和直流 24V負載電路提供負載電源。 ●接口模塊 (IM) 用于多機架配置時連接主機架 (CR)和擴一展機架 (ER)。 ●帶 STEP 7 軟件包的編程器或個人計算機 用于 S7300 組態(tài)、初始化、編程和測試。 系統(tǒng)中變頻器控制的設計 數(shù)據(jù)采集只是完成了輸入的功能，在一個控制系統(tǒng)中有輸入也要有輸出，只有輸出了才能完成所要達到的目標。要來完成控制目標，就要用到執(zhí)行器。一般的執(zhí)行器有閥門、電機、變頻器 。一般來說 PLC 的模擬量輸出不直接控制電機，而是通過電壓的輸出來給變頻器輸入。通過不同的電壓變化來使得變頻器的四川理工學院本科畢業(yè)（設計）論文 17 不同頻率輸出，控制電機的不同轉速。在含煤廢水處理控制系統(tǒng)中使用施耐德公司的 ATV31 和 ATV38 變頻器，整個項目中共用到了 5臺變頻器控制 4個計量泵和 2 個提升泵，其中 ATV31 有 4 臺和 ATV38 有 1臺。 ATV31 主要用于加藥系統(tǒng)中， 1 號混凝計量泵， 2 號混凝計量泵， 1 助凝計量泵， 2 助凝計量泵各用 1臺。而清水提升系統(tǒng)部分，只用了 1臺 ATV38 控制 1號清水提升泵， 2 號清水提升泵。 ATV31 的控制端子的技 術參數(shù)如表 所示。 【 8】 表 ATV31控制端子的技術參數(shù) 端子 功能 電氣特性 R1A R1B R1C 可編程繼電器 R1 的公共點 C/O觸點（ R1C） 178。 最小開關能力： 5V 直流為 10mA 178。 阻性負載的最大開關能力 (cosφ =1， L/R = 0ms): 對于 250V交流和 30V直流為 5A 178。 感性負載的最大開關能力 (cosφ =， L/R = 7ms): 對于 250V交流和 30V直流為 178。 采樣時間 8ms 178。 使用壽命：最高開關功率下為 100,000 次動作； 最低開關功率下為 1,000,000 次動作 R2A R2C 可編程繼電器 R2 的公共點 N/O觸點 COM 模擬 I/O公共端 0V AI1 模擬電壓輸入 模擬輸入 0+10V(最高安全電壓 30V) 178。 阻抗 30k3/4 178。 分辨率 ， 10位轉換器 178。 精度為最大值的177。 %，線性度為最大值的177。 % 178。 采樣時間 8ms 178。 配用最長 100m的屏蔽電纜。 10V 設定點電位計的電源 1至 10k3/4 +10V(+8% 0)，最大 10mA，帶有短路和過載保護 AI2 模擬電壓輸入 雙極性模擬輸入 0177。 10V(最高安全電壓177。 30V) AI2上電壓的 +或 極性會影響設定點的方向，繼而影響運轉的方向。 178。 阻抗 30k3/4 178。 分辨率 ， 10位 +符號轉換器 178。 精度為最大值的177。 %，線性度為最大值的177。 % 178。 采樣時間 8ms 178。 配用最長 100m的屏蔽電纜。 AI3 模擬電流輸入 模擬輸入 XYmA。 X和 Y可從 0到 20mA范圍內進行編程。 178。 阻抗 2503/4 178。 分辨率 ， 10位轉換器 178。 精度為最大值的177。 %，線性度為最大值的177。 % 178。 采 樣時間 8ms COM 模擬 I/O 公共端 0V AOV AOC 模擬電壓輸出 AOV 或 模擬輸出 0至 10V，最低負載阻抗 4703/4 或 第 3章 電廠含煤廢水處理控制系統(tǒng)部分設計 18 模擬電流輸出 AOC 或 邏輯電壓輸出 AOC AOV 或 AOC 可被指定（任何一個均可，但不能同時被指定） 模擬輸出 XYmA。 X和 Y可 0到 20mA范圍內進行編程，最高負載阻抗 8003/4。 178。 分辨率 8位 (1) 178。 精度 177。 1%(1) 178。 線性度 177。 %(1) 178。 采樣時間 8ms 178。 此模擬輸出端在 AOC上可被配置為 24V邏輯輸出，最低負載阻抗 。 (1) 數(shù)字 /模擬轉換器的特性。 24V 邏輯輸入端電源 +24V 帶有短路和過載保護，最低 19V，最高 30V 最高可為用戶提供 100mA的電流 LI1 LI2 LI3 邏輯輸入 可編程邏輯輸入端 178。 +24V電源 (最高 30V) 178。 阻抗 178。 LI與 CLI 之間的電壓差低于 5V為 0 狀態(tài)，高于 11V為 1狀態(tài) 178。 采樣時間 4ms LI4 LI5 LI6 邏輯輸入 可編程邏輯輸入端 178。 +24V電源 (最大 30V) 178。 阻抗 178。 LI與 CLI 之間的電壓差低于 5V為 0 狀態(tài)，高于11V 為 1狀態(tài) 178。 采樣時間 4ms CLI 邏輯輸入公共端 ATV38 的控制端子的