【導讀】的汽包水位自動控制系統(tǒng)設(shè)計。為了維持汽包水位的穩(wěn)定，采用了三沖量串級控制，有效克服了“虛假水位’’。使用羅克韋爾RSLINX軟件完成系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)的組建，來完成以。太網(wǎng)，設(shè)備網(wǎng)之間的通訊?？刂葡到y(tǒng)遵循的PID參數(shù)整定的工程整定方法，并模。擬研究，最總完成系統(tǒng)設(shè)計，PLC在鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的最終完成。

　　

【正文】 應用場合。 ControlLogix 架構(gòu)采用生產(chǎn)消費者技術(shù)，這種技術(shù)允許多個 ControlLogix 控制器共享輸入信息和輸出狀態(tài)。 I/O模塊產(chǎn)品系列劃分有 1771， 1746， 1756， 1762， 1769， 1791， 1794 等系列，而 1756 系列為 Logix5550 處理器的 I/O 模塊，結(jié)合本次設(shè)計 I/O 點數(shù)，我們選擇如下模塊。 ： 1756OB16D （ 1 ）輸出點數(shù)： 16 點診斷；電壓類型： 24V/DC ； 工作電壓：。 （ 2）具有帶電插撥功能； 每點最大輸出電流 額定值： 2A/30 度， 1A/60度（線性遞減）；每個模塊最大負載電流額定值： 8A/30 度， 4A/60 度（線性遞減）。 （ 3）具有可拆卸端子塊： 1756TBCH（ 36 針）；具有光電隔離，狀態(tài)洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 指示功能；具有 CSA、 UL、 CE 認證。 2. 模擬量輸入模塊： 1756IF61； （ 1）輸入路數(shù)： 6 路隔離； 電壓范圍： ， ， 177。 ；電流范圍： 021mA；辨率： 16 位； （ 2）具有帶電插撥功能； 具有可拆卸端子塊： 1756TBNH、 TBSH（ 20 針）；具有 CSA、 UL、 CE 認 證。 PowerFlex 40 變頻器 羅克韋爾 PowerFlex 系列變頻器可以滿足各種各樣的應用需要，提供廣泛的控制模式，幾乎能瞞住任何電動機的控制需要。從開環(huán)速度調(diào)節(jié)到精確速度和轉(zhuǎn)矩控制， PowerF lex 系列的變頻器可以滿足從簡單到最苛刻的應用。該系列還具有多種硬件，軟件，安全和包裝選擇，幫助滿足用戶的安全要求，編程以及配置的方便。 PowerFlex 系列的變頻器為用戶提供了覆蓋所有電壓以及廣泛額定功率的完整產(chǎn)品組合。 PowerFlex 40 系列的變頻器是 PowerFlex 系列中尺寸最 小，并且效率最高的成員。他們是為瞞住全球 OEM 和最終用戶對于靈活性，節(jié)省空間和使用方便的要求而設(shè)計的產(chǎn)品。主要的應用與特點包括： （ 1）作為機械工具，風機，水泵，傳送機和物料處理系統(tǒng)中速度控制裝置的經(jīng)濟替代品。 （ 2）具有電壓 /頻率控制盒無速度傳感器矢量控制等控制方式。 （ 3）安裝簡單， DIN 導軌安裝或平板安裝。 （ 4）起動方便，使用一體化鍵盤，開箱即可操作。 （ 5）內(nèi)置 RS485 接口，可選的內(nèi)置通信模塊，多種的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。 通訊網(wǎng)絡(luò)模塊 通訊模塊是連接網(wǎng)絡(luò)的必要設(shè)備，通訊模塊的好壞直接關(guān)系到控制 系統(tǒng)的控制準確性，因此，必須選擇好通訊模塊。 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 1. EtherNet/IP 通訊接口模塊 1756ENBT EtherNet/IP 通訊模塊通過 EtherNet/IP 網(wǎng)絡(luò)來控制 I/O。該模塊也可橋接 EtherNet/IP 鏈路，從而將消息發(fā)送給其它網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備。 采用普通商用 EtherNet 通信產(chǎn)品和物理介質(zhì)， PC 機上不需專用的EtherNet 卡；通訊速率： 10/100Mbps 自適應；支持標準 TCP/IP 協(xié)議；支持的以太網(wǎng)介質(zhì)有 10Base 10Base 10BaseT 和光纖；采用 CSMA/CD訪問控制方式；支持子網(wǎng)分割功能；同時支持上位機訪問、控制器通訊和PLC 的配置、調(diào)試和程序的上載 /下載；提供 RJ45 端口；可以通過編程軟件來對該模塊進行配置；支持 I/O 控制信息；每個模塊最多允許： 64 個TCP/IP 連接 ；具有帶電插撥功能；具有 CSA、 UL、 CE 認證； 2. DeviceNet 掃描器接口模塊 1756DNB DeviceNet 掃描器接口模塊是 DeviceNet 設(shè)備與 ControlLogix 機架之間的接口。 DeviceNet 掃描器模塊通過網(wǎng)絡(luò)與 DeviceNet 設(shè)備通訊，從而提供 I/O 數(shù)據(jù)、 狀態(tài)信息和組態(tài)數(shù)據(jù)。 通訊速 率： 125Kbps 、 250Kbps 或500Kbps；最大節(jié)點數(shù)： 64；具有帶電插撥功能；具有 CSA、 UL、 CE 認證。 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 第 4 章 控制系統(tǒng)的設(shè)計 控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計主要鍋爐廠現(xiàn)場的蒸汽鍋爐工作的特點以及控制的要求來選擇通用性強且具有長期技術(shù)支持，性價比較高地自動化設(shè)備和儀表并通過采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和工業(yè)過程控制技術(shù)來構(gòu)建一個功能完善的性能穩(wěn)定可靠的監(jiān)控系統(tǒng)。 系統(tǒng)整體的線路設(shè)計 首先是我們需要用三相電源為系統(tǒng)提供電能，由電源插頭引入同時通過過流保護裝置，用以確保安 全，只有在出現(xiàn)故障時，才有可能發(fā)生過流現(xiàn)象，此時才需要進行斷電以確保安全。對于在 220V 交流電壓下工作的設(shè)備，可以接入三相電源中的任意一相和中性線構(gòu)成 220V 電壓。比如 PLC就是采用的 220V 在交流電下工作，因此按照上述方式就可以直接接入任意一相與中性線之間構(gòu)成 220V 交流電壓。此外在需要接地的地方需要引入地線來保證可靠接地確保安全。 由于系統(tǒng)內(nèi)部各種傳感器等設(shè)備需要在直流電壓才能正常工作，因此控制系統(tǒng)還需要一個整流裝置將交流輸入側(cè)連入的 220V 交流電壓進行整流穩(wěn)壓，整流穩(wěn)壓后輸出穩(wěn)定的直流電壓，直 流輸出側(cè)為各個直流設(shè)備提供直流電壓用以保證各個設(shè)備穩(wěn)定，有效，安全的工作。 我們選用的是交 直 交變頻器 【 6 】 因此應當先將 380V 三相交流電接入變頻器的 L1， L2， L3 三個端子，三個端子輸入供變頻器整流，逆變后的是頻率，電壓可以調(diào)節(jié)變化的三相交流電，通過接觸器的常開觸點，連入三相異步電動機的定子側(cè)回路，為其工作提供電源，并通過變頻器調(diào)節(jié)頻率調(diào)壓從而調(diào)電機轉(zhuǎn)速從而改變汽包的送水流量進對汽包水位進行調(diào)節(jié)。于此同時直接將由電網(wǎng)引入的三相交流電通過另一接觸器的常開觸點連入三相異步電機的定子側(cè)，此時電機工作在工頻 50Hz 三相交流電下用來在調(diào)試系統(tǒng)時或他情況下使用。但是兩個接觸器不能同時閉合，否則會發(fā)生事故。 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 根據(jù)以上所述我們設(shè)計總體電器 線路如圖 所示。 電源插頭ANCB過流保護地 線Q S 1總 電 源K M 1P E2 2 0 V2 4 V 1 2 V0 V2 4 V 0 V 1 2 V變頻器P EL 1L 3L 2UWVK M 2K 1M信號輸入A 1C 1B 1N 1C 2B 2A 2C 2B 3A 2C 3N 3N 4B 2 W 1 U 1 V 1 Q S 2Q S 3Q 1Q 2P EJ 1J 0J 2 P ED e v i c e N e t圖 總體電 器 線路圖 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 根據(jù)該設(shè)計可以得到供電線路接線如表 所示 。 表 供電線路接線表 腳號 信號代號 信號名稱 所連設(shè)備 備注 A B C N ACP3 三相電源 電源插頭經(jīng)開關(guān) QS1 到過流保護裝置 三相供電設(shè)備 A1 B1 C1 N1 ACP3 三相電源 過流保護裝置 保護設(shè)備 PE GND 接地線 電機外殼傳感器接地線 接地保護 A2 B2 C2 ACP3 三相電源 變頻器輸入經(jīng)開關(guān) QS2到電機定子回路 三相供電設(shè)備 C3 N1 ACP2 單相電源 直流電源輸入 單相供電設(shè)備 B3 N1 ACP2 單相電源 接觸器線圈 單相供電設(shè)備 U1 V1 W1 VACP3 變頻器輸出 經(jīng)開關(guān) QS3 到電機定子回路 三相供電設(shè)備 J1 J0 DC20 24V直流電源 傳感器 直流供電設(shè)備 Q1 C1 KM1控制信號 功率三極管基極 開關(guān)控制設(shè)備 Q2 C2 KM2控制信號 功率 三極管基極 開關(guān)控制設(shè)備 系統(tǒng)線路模塊設(shè)計 由前面的介紹，我們 選擇羅克韋爾公司 Logix5000 系列 的 PLC，使用RS Logix5000 軟件進行梯形圖程序設(shè)計時候 可以根據(jù)實際情況建立標簽，洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 避免了對 PLC 直接按照地址尋址而造成的麻煩和錯誤。該系統(tǒng)需要輸入或輸出的模擬量有：給水流量信號，水位信號，蒸汽流量信號，變頻器給定信號，需要輸出的數(shù)字量有：接觸器通斷信號，報警信號。因此我們需要選擇一個模擬量輸入 1756IF6I 模塊，一個數(shù)字量輸出 1756OB16D 模塊就可以滿足設(shè)計要求，此外，由于 PLC 還要通過以太網(wǎng)同上位機通信，通過DeviceNet 控制變頻器因此還需要兩個通信模塊 1756ENET， 1756DNB/A，另外還要選擇電源模塊和 1756L1M2CPU 模塊，選擇 6 槽機架底座，此外我們還需要選用一臺 PC 機作為上位機用來完成對系統(tǒng)的監(jiān)控操作的功能。 綜上所述得到硬件設(shè)備的清單如下表 所示。 表 硬件設(shè)備清單 設(shè)備名稱 型號 額定電壓 額定電流 額定功率 數(shù)量 水位傳感器 SNYB730 24V/DC 1 流量傳感器 SNRISENWL/WS 24V/DC 3 給水電機 Y 系列 380V/AC 61A 95KW 1 變頻器 PowerFlex 380V/AC 149KW 1 接觸器 LC1CJX2 380V/AC 2 熔斷器 RO15RT14 1 功率三極管 松騰系列 1 PLC CPU 模塊 Logix 5500 220V/AC 1 模擬量輸入 1756— IF61 1 數(shù)字量輸出 1756— OB16D 1 以太網(wǎng) 1756— ENBT 1 設(shè)備網(wǎng) 1756— DNB/A 1 PC 機 220V/AC 1 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 據(jù)以上硬件選型我們可以繪制系統(tǒng)的硬件配置圖如圖 所示 。 信 息 層E t h e r n e t / I P設(shè) 備 層D e v i c e N e t工 控 上 位 機C o n t r o l L o g i x1 7 5 6 E N B T 模塊1 7 5 6 L 1 M 2 模塊1 7 5 6 I F 6 1 模擬 量 輸入1 7 5 6 D N B / A模 塊1 7 5 6 O B 1 6 D數(shù) 字 量輸 出P o w e r F l e x 4 0變 頻 器 C P U電 源傳 感 器 接 觸 器 圖 硬件配置圖 PLC 的電源模塊為其他各個模塊提供電源，上位機通過以太網(wǎng)聯(lián)入PLC 的以太網(wǎng)模塊與之通信，并可以對 PLC 進行監(jiān)控， PLC 的 CPU 塊負責 PLC 的數(shù)據(jù)處理和通信，模擬量輸入模塊將來自傳感器的檢測信號傳入PLC， DeviceNet 模塊通過 DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)控制變頻器，數(shù)字量輸出模塊主要控制開關(guān)設(shè)備的通斷 。 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 控制線路設(shè)計 在控制系統(tǒng)中蒸汽流量傳感器， 水位傳感器，給水流量傳感器都要 24V直流電壓供電才能正常工作，因此三者的電源端都要連接到直流電源 24V直流電壓輸出側(cè)，在用來給各個傳感器供電，以保證他們的正常工作。各個傳感器的輸出端口 連接到 DeviceNet 上，而 PLC 可以處理傳感器的信息，然后 可以通過 DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)層來控制變頻器的輸出頻率，來達到控制給水流量的目的； PLC 數(shù)字量輸出單元 1756OB16D 輸出數(shù)字信號用來控制接觸器的通斷情況，根據(jù)上述分析設(shè)計控制線路連線圖如圖 所示。 液位傳感器電源輸入J 0蒸汽流量傳感器電源輸入信號輸出送水流量傳感器電源輸入J 0 / W F 0信號輸出J 1J 1J 0 / S F 0J 1 C P U 電 源1 7 5 6 L 1 M 21 7 5 6 E n n e t1 7 5 6 I F 6 I1 7 5 6 O B 1 6 DS F 1L1L 0 W F 1 P EP EP EP EA 1 N 1 S F 1 W F 1L 1S F 0W F 0 Q 2 Q 1L0 信 號 輸 出 2 5 0 Ω 250Ω 250Ω1 7 5 6 D N B / A圖 控制線路連線圖 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 根據(jù)上述設(shè)計可以得到傳感器線路接線表如表 所示。 表