【正文】 各控制模塊詳細(xì)的介紹了它的定義、功能和運(yùn)用，為用戶更好的使用各功能模塊提供了很大的方便。鍋爐燃燒的過程和空氣、燃料的配比情況用戶可以直觀的從監(jiān)視畫面中看到方便操作。強(qiáng)大的數(shù)據(jù)歸檔能力為用戶提供了更加完整和準(zhǔn)確的歷史數(shù)據(jù)。WinCC強(qiáng)大的圖表界面繪制功能，易于使用的動(dòng)態(tài)畫面設(shè)計(jì)，以及在各行業(yè)成熟的應(yīng)用基礎(chǔ)，使得本系統(tǒng)具有穩(wěn)定性、安全性、易于操作性的特點(diǎn)。第五章 PLC控制系統(tǒng)的硬件配置和軟件編程工控機(jī)通俗的說就是專門為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，而工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一般具有強(qiáng)烈的震動(dòng)，灰塵特別多，另有很高的電磁場(chǎng)力干擾等特點(diǎn)，且一般工廠均是連續(xù)作業(yè)即一年中一般沒有休息。因此，工控機(jī)與普通計(jì)算機(jī)相比必須具有以下特點(diǎn)： 1）機(jī)箱采用鋼結(jié)構(gòu)，有較高的防磁、防塵、防沖擊的能力。 2）機(jī)箱內(nèi)有專用底板，底板上有PCI和ISA插槽。 3）機(jī)箱內(nèi)有專門電源，電源有較強(qiáng)的抗干擾能力。 4）要求具有連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作能力。 5) 一般采用便于安裝的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱（4U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱較為常見）。鍋爐燃燒控制系統(tǒng)采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(IPC)，用來顯示生產(chǎn)操作技術(shù)參數(shù)。 PLC下位機(jī)PLC選用SIEMENS的S7300通用型PLC。SIMATIC S7300通用型可編程控制器能適合自動(dòng)化工程中的各種應(yīng)用場(chǎng)合，是一種模塊化中小型PLC系統(tǒng)，多種的性能遞增的CUP和豐富的且?guī)в性S多方便功能的I/0擴(kuò)展模塊，使用戶可以完全根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇合適的模塊。當(dāng)任務(wù)規(guī)模擴(kuò)大并且愈加復(fù)雜時(shí)，可隨時(shí)使用附加模塊對(duì)PLC進(jìn)行擴(kuò)展。在國(guó)內(nèi)，S7300以其模塊化、無排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)、易于實(shí)現(xiàn)分布、易于用戶掌握等特點(diǎn)，成為各種控制任務(wù)的方便又經(jīng)濟(jì)的解決方案，能滿足從小規(guī)模到中等性能的控制要求。此外，S7300系列PLC還具有模塊點(diǎn)數(shù)密度高，結(jié)構(gòu)緊湊，性價(jià)比高，性能優(yōu)越，裝卸方便等優(yōu)點(diǎn)。S7300通用型PLC由以下幾部分組成：1) 中央處理單元(CPU)各種CPU有各種不同的性能，例如:有的CUP上集成有輸入/輸出點(diǎn)，有的CPU上集成有PROFIBUSDP通訊接口等。CPU模塊主要由微處理器和存儲(chǔ)器組成。在PLC控制系統(tǒng)中，CPU模塊相當(dāng)于人的大腦和心臟，它不斷地采集輸入信號(hào)、執(zhí)行用戶程序，刷新用戶的輸出。存儲(chǔ)器用來儲(chǔ)存程序和數(shù)據(jù)。2) 信號(hào)模塊(SM)SM331模擬量輸入模塊：SM331模擬量輸入模塊，CPU只能以二進(jìn)制形式處理模擬信號(hào)。模擬量輸入模塊用于將模擬過程信號(hào)轉(zhuǎn)換為CPU內(nèi)部處理的數(shù)字信號(hào)形式，模塊主要是由A/D轉(zhuǎn)換部件、模擬切換開關(guān)、補(bǔ)償電路、恒流源、光電隔離部件、邏輯電路等組成的每?jī)蓚€(gè)輸入通道構(gòu)成一個(gè)輸入通道組，可以按通道組任意選擇測(cè)量方法和測(cè)量范圍。模擬量輸入模塊的輸入信號(hào)一般是模擬量變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)直流電壓、電流信號(hào)。數(shù)字量輸入模塊SM322：SM322數(shù)字量輸出模塊，數(shù)字輸出模塊將S7300的內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)化為控制過程所需的外部信號(hào)電平。同時(shí)有隔離和功率放大的作用。輸出模塊的功率放大元件有驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載的大功率晶體管和場(chǎng)效應(yīng)晶體管、驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載的雙向晶閘管或固態(tài)繼電器，以及既可以驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載又可以驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載的小型繼電器。按負(fù)載回路使用的電源不同分為:直流輸出模塊、交流輸出模塊和交直流兩用輸出模塊。3) 通訊處理器(CP)用于連接網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。4) 功能模塊(FM)用于高速計(jì)數(shù)，定位操作(開環(huán)或閉環(huán)控制)和閉環(huán)控制。S7300的種類品種齊全，因此，它能適合各種種類的應(yīng)用場(chǎng)合。 Step7簡(jiǎn)介STEP7編程軟件是用于SIMATIC S7300/400 PLC、M7系列工業(yè)控制系統(tǒng)、C7系列集成式PLC系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)工具軟件包，其中包括：1符號(hào)編輯器（Symbol Editor）通過符號(hào)編輯，可在“符號(hào)表”窗口內(nèi)將程序的絕對(duì)地址用具有含義的符號(hào)地址代替，對(duì)進(jìn)程進(jìn)行符號(hào)編輯，從而使得程序更容易閱讀與理解。STEP7符號(hào)編輯器的主要功能有：建立程序中所使用的信號(hào)、邏輯塊的符號(hào)名、數(shù)據(jù)類型與注釋；對(duì)使用符號(hào)地址的信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)分類；進(jìn)行其他WINDOWS程序的輸入/輸出與轉(zhuǎn)換。2 SIMATIC管理器（SIMATIC Manager）通過SIMATIC管理器對(duì)項(xiàng)目所進(jìn)行的集中管理，可以將用于S7300/400、MC7等不同控制器的所有數(shù)據(jù)以“項(xiàng)目”方式打開與編輯，項(xiàng)目所需的全部SIMATIC工具都集成在對(duì)應(yīng)的STEP7應(yīng)用頁面中。硬件配置：STEP7的硬件配置功能用于建立系統(tǒng)中的各I/O模塊、接口模塊、功能模塊等硬件的實(shí)際安裝與軟件中使用的地址、管理數(shù)據(jù)等方面的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過STEP7的硬件配置功能，可以進(jìn)行如下設(shè)置：指定主機(jī)所選擇的模塊再機(jī)架上的具體安裝位置與分配模塊的I/O地址；指定PLC系統(tǒng)中其他單元的I/O安裝與分配模塊的地址；根據(jù)系統(tǒng)中硬件模塊的安裝，設(shè)置CPU模塊的參數(shù)；根據(jù)系統(tǒng)中硬件模塊的安裝，設(shè)置I/O模塊與功能模塊的參數(shù)。(5) STEP7的結(jié)構(gòu)體系。與一般的僅用于PLC編程的軟件不同，STEP7是一種可以用于PLC 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的工具軟件。在文件的組織與管理上，STEP7使用的是“項(xiàng)目（Project）”分層結(jié)構(gòu)體系。 STEP7的體系結(jié)構(gòu)圖STEP7的操作步驟：STEP7軟件的實(shí)際使用操作應(yīng)從建立項(xiàng)目、確定PLC以及CPU型號(hào)開始，由于不同CPU可以使用的編程指令、功能有所不同，因此，這兩步是編輯PLC程序所必須進(jìn)行的工作。， STEP7軟件的基本操作 具體步驟如下：(1) 建立項(xiàng)目項(xiàng)目包括了用于單個(gè)PLC或同一PLC網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)PLC進(jìn)行全局?jǐn)?shù)據(jù)通信等方面所需要的信息?？赏ㄟ^直接創(chuàng)建或使用向?qū)?chuàng)建的方式建立新的項(xiàng)目。在新生成的項(xiàng)目中，符號(hào)表(Symbol Table)、塊（Blocks）、源文件（Source Files）等相關(guān)文件夾也將自動(dòng)生成。(2) 確定PLC系列與CPU型號(hào)PLC的系列與CPU模塊的型號(hào)，可以再項(xiàng)目建立后通過下述的硬件配置方式自動(dòng)生成。(3) 配置PLC硬件PLC系統(tǒng)的硬件配置也稱“硬件組態(tài)”，通過硬件配置可以確定PLC所使用的機(jī)架、電源、CPU模塊、I/O模塊、功能模塊等硬件的型號(hào)規(guī)格，以及它們?cè)赑LC中的實(shí)際安裝位置，在此基礎(chǔ)上，還可以自動(dòng)對(duì)所安裝的各種模塊分配絕對(duì)地址。(4) 配置PLC通信在STEP7中，同一項(xiàng)目中的不同CPU模塊間，可以以網(wǎng)絡(luò)鏈接的形式交換數(shù)據(jù)，通過PLC通信的配置，可以建立PLC的鏈接通信區(qū)，以便進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。(5) 生成PLC程序塊編輯PLC程序的第一步是需要生成PLC程序中需要使用的塊，這些塊包括基本邏輯塊（組織塊OB、程序塊FC、功能塊FB以及數(shù)據(jù)塊DB、數(shù)據(jù)類型（UDT）、系統(tǒng)數(shù)據(jù)、變量表等，系統(tǒng)程序塊SFC、系統(tǒng)功能塊SFB可以根據(jù)需要調(diào)用。(6) 選擇編程語言在PLC邏輯塊創(chuàng)建完成后，可以著手對(duì)每一塊進(jìn)行PLC程序的輸入，在輸入前一般需要選擇PLC程序編輯所采用的編輯語言。STEP7 Basis （LAD）、指令表（STL）、邏輯功能圖（FBD）三種語言進(jìn)行PLC用戶程序的編輯，三種語言可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換。(7) 編輯符號(hào)表為了便于程序的閱讀與理解，避免在編程過程中頻繁查閱信號(hào)的絕對(duì)地址，在程序較復(fù)雜、I/O點(diǎn)數(shù)較多時(shí)，可以通過STEP7的符號(hào)編輯器生成符號(hào)表，將程序的絕對(duì)地址用具有含義的符號(hào)地址代替，然后再進(jìn)行編程。(8) 編輯PLC程序在編程語言已經(jīng)選定，符號(hào)表已創(chuàng)建完成后，即可根據(jù)程序的實(shí)際需要，進(jìn)行每一邏輯塊的輸入與編輯。(9) 程序的下載將編程器中編制完成的邏輯塊寫入到PLC的實(shí)際CPU中，稱為“下載”；反之，將PLC的CPU中程序傳送到編程器中，稱為“上載” 。 主程序流程圖程序開始詢問用戶是否自動(dòng)，如果否，則跳出主程序進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，如果是則繼續(xù)進(jìn)行信號(hào)采集，將采集的空氣流量、燃料流量處理后和給定值比較，如果不符合則跳出調(diào)整，符合則繼續(xù)比較蒸汽流量信號(hào)，得出是否需要增加負(fù)荷，如果不需要?jiǎng)t保持原來的流量值，如果需要?jiǎng)t跳出進(jìn)行調(diào)整。 子程序流程圖子程序開始，進(jìn)行燃料流量信號(hào)、空氣流量信號(hào)、蒸汽壓力信號(hào)的采集，通過模塊調(diào)整蒸汽壓力信號(hào)為雙整型，比較給定值判斷系統(tǒng)負(fù)荷是否增加，增加則通過功能模塊，先增加空氣流量后增加燃料流量，減小則先減小燃料量后減小空氣量，最后對(duì)結(jié)果進(jìn)行判斷，如不符合設(shè)定值則繼續(xù)調(diào)整，如果符合則程序返回。 本章小結(jié)本章簡(jiǎn)要介紹了PLC控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，對(duì)西門子PLC S7300豐富的功能和穩(wěn)定的性能進(jìn)行了簡(jiǎn)單的描述，介紹了下位機(jī)的編程軟件STEP 7以及其程序編寫的基本流程并按照設(shè)計(jì)中空燃比控制系統(tǒng)的要求，利用STEP 7 ，完成基本控制目地，通過程序的編寫可以明顯看出S7300較以前的型號(hào)無論是從操作的簡(jiǎn)易性還是穩(wěn)定性上都有所提高，各種功能模塊的調(diào)用可以大大簡(jiǎn)化程序。 第六章 總結(jié)和展望本文對(duì)電廠鍋爐燃燒控制系統(tǒng)進(jìn)行了初步的研究，簡(jiǎn)要介紹了電廠發(fā)電的工藝流程，通過幾種控制方案的比較最終確定單交叉限幅控制作為燃煤比控制任務(wù)的實(shí)現(xiàn)方式，保證了升負(fù)荷時(shí)先增加風(fēng)量在增加燃料量，和減負(fù)荷時(shí)先減小燃料量，風(fēng)煤比能夠在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)過程中保持一致，通過串級(jí)前饋控制系統(tǒng)對(duì)送、引風(fēng)控制在邏輯控制的配合下運(yùn)行的平穩(wěn)性和安全性提高，爐膛負(fù)壓波動(dòng)減小，滿足了運(yùn)行的要求；在機(jī)組負(fù)荷不變時(shí)，鍋爐燃燒穩(wěn)定克服了系統(tǒng)使用燃料特性不同所帶來的控制誤差，保證了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)傳感器的原理和基本的使用進(jìn)行了分析和介紹，針對(duì)鍋爐的燃燒過程分別對(duì)流量測(cè)量、壓力測(cè)量和溫度測(cè)量進(jìn)行了儀表的選型，并具體對(duì)選用的器件進(jìn)行了分析。通過分析，系統(tǒng)的上位機(jī)部分選擇了SIEMENS公司的WinCC組態(tài)軟件，通過這個(gè)軟件，用戶可以更加直觀的從顯示器上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)控，通過操作面板修改系統(tǒng)參數(shù)可以滿足不同的工況要求，機(jī)組的各種信息，如工作狀態(tài)、故障情況等可以圖像報(bào)警及文字形式表示出來，主要控制參數(shù)的實(shí)時(shí)變化情況以趨勢(shì)圖的形式記錄顯示，方便了設(shè)備的操作和維護(hù)，使系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和易操性得到更加明顯的提高。下位機(jī)部分采用SIEMENS的S7300PLC控制，其強(qiáng)大的處理能力、穩(wěn)定的性能和相對(duì)低廉的價(jià)格使其在現(xiàn)代工業(yè)控制中得到了越來越多的運(yùn)用，STEP7先進(jìn)的模塊化編程方式不僅簡(jiǎn)化了程序的設(shè)計(jì)同時(shí)在生產(chǎn)環(huán)境的某個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生變化時(shí)也能方便的對(duì)其進(jìn)行修改而不影響其他環(huán)節(jié)的正常運(yùn)行，這樣不僅提高了備的可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)也大幅地提高了燃燒能的熱效率。對(duì)于本設(shè)計(jì)的完成仍有許多問題需要完善：(1) 對(duì)于PLC上位機(jī)和下位機(jī)的通信總線和通信協(xié)議的有許多問題還沒有完全理解和掌握；(2) 在風(fēng)燃比系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中系統(tǒng)由于采用了交叉限幅的方式雖然取得了一定得效果，但是系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間緩慢的問題一直沒有找到合適的解決方法； (3)系統(tǒng)的WinCC組態(tài)軟件，對(duì)于我仍有很大的學(xué)習(xí)空間，很多先進(jìn)的、人性化的功能沒能得到發(fā)揮。參考文獻(xiàn)1．潘永湘，楊延西，趙躍．過程控制與自動(dòng)化儀表[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社2007．　　2．翁維勤，孫紅程．過程控制系統(tǒng)及工程[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2007．3．《熱工自動(dòng)化設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組．熱工自動(dòng)化設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：水利電力出版社，1986．4．張子惠．熱工測(cè)量與自動(dòng)控制[M]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1996．5．《火力發(fā)電職業(yè)技能培訓(xùn)教材》編委會(huì)．鍋爐設(shè)備運(yùn)行[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2005．6．黃新元．電站鍋爐運(yùn)行與燃燒調(diào)整[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2007．7．張曉梅．燃煤鍋爐機(jī)組[M]． 北京：中國(guó)電力出版社，2007．8．林宗虎，徐通模. 實(shí)用鍋爐手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社, 2001.9．劉清,方沈,貞氓. 鍋爐安全(修訂版).主編[M]，中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2004.10．劉鍇,[M]. 北京航空航天大學(xué)出版社，2004.11．蘇昆哲. 深入淺出西門子WinCC V6[M]. 北京航空航天大學(xué)出版社,2003.[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2006.[M].西門子有限公司，[M].西門子有限公司，[M].清華大學(xué)出版社，2008[J].重慶大學(xué)，2006 ,鄒吉峰 ,趙虹 ,秦素梅. 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