【導(dǎo)讀】廠煙氣脫硫系統(tǒng)的應(yīng)用研究作為教學(xué)項(xiàng)目的案例。針對(duì)案例，選定施耐德M340PLC. 在此基礎(chǔ)上，本論文系統(tǒng)研究了施耐德M340PLC系。統(tǒng)的特點(diǎn)，完成了教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)；對(duì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了基本分析和設(shè)計(jì)；開(kāi)發(fā)平臺(tái)上進(jìn)行了系統(tǒng)編程和調(diào)試。石膏制備功能實(shí)現(xiàn)分析.......

　　

【正文】 型號(hào) B MX DDO 1602 B MX DRA 1605 B MX DRA 0805 B MX DAO 1605 B MX DDO 1612 BMX DDI 3202K BMX DDI 6402K 類型 DC 晶體管 DC/AC繼電器 DC/AC繼電器 AC 可控硅 DC 晶體管 DC 晶體管 DC 晶體管 點(diǎn)數(shù) 16 16 8 16 16 32 64 輸入電壓 24VDC，, 正邏輯 24VDC, 24V240 VAC,3A 24VDC, 24V240 VAC,4A 24V 240VAC, 1A 24VDC， , 負(fù)邏輯 24VDC， , 正邏輯 24VDC， , 正邏輯 連接 20 針端子塊 20 針端子塊 20 針端子塊 20 針端子塊 20 針端子塊 1FCN40針 2FCN40針 隔離保護(hù) 通道間診斷和保護(hù) 通道間診斷和保護(hù) 通道間診斷和保護(hù) 通道間診斷和保護(hù) 選擇輸出模塊一般需要有留有適當(dāng)?shù)挠嗔?，但是考慮到經(jīng)費(fèi)的問(wèn)題，選擇 32 點(diǎn)南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 29 頁(yè) 的模塊已經(jīng)能夠滿足系統(tǒng)的要求。另外在選擇晶體管類型還是繼電器類型上，雖然繼電器比晶體管的性能更好，但是價(jià)格比較昂貴，而 在實(shí)驗(yàn)室中，晶體管類型已經(jīng)能夠滿足使用需求。故選擇 BMXDDO3202K 開(kāi)關(guān)量輸出模塊。 模擬量輸入 /輸出 應(yīng)用 模擬量輸入 模擬量輸出 模擬量輸入 /輸出 型號(hào) BMX AMI 0410 BMX ART 0414 BMX ART 0814 BMX AMO 0210 BMX AMM 0600 I/O 類型 隔離模擬量輸入 隔離穩(wěn)定輸入 溫度輸入 隔離模擬量輸出 模擬量輸入 /輸出 范圍 電壓 +/10V 010V 05V 15V +/80mV +/80mV +/10V +/10V 輸入 010V 輸入 05V 輸入 15V 輸入+/10V 輸出 電流 020mA 420mA 020mA 420mA 020mA 輸入 /出 420mA 輸入 /出 通道數(shù) 4 通道 4 通道 8 通道 2 通道 4 通道輸入 /2通道輸出 分辨率 16bits 16bits 16bits 16bits 12bits 連接 20 針端子塊 1 FCN40針 2 FCN40針 20 針端子塊 20 針端子塊 模擬量的輸入模塊選擇了既能使用電壓連接又能使用電流連接的多量程模塊BMXAMI0410 模擬量輸入模塊 ，可 以滿足更多的實(shí)驗(yàn)需求。 模擬量輸出模塊跟模擬量的輸入模塊一樣，選擇了既能使用電壓連接又能使用電流連接的多量程 BMXAMO0210 模擬量輸出 模塊，可以滿足更多的實(shí)驗(yàn)需求。 M340 計(jì)數(shù)器 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 30 頁(yè) 型號(hào) BMX EHC 0200 BMX EHC 0800 通道數(shù) 2 通道 8 通道 計(jì)數(shù)頻率 60KHz 10KHz 計(jì)數(shù)能力 32bits 16 bits 功能 4 種計(jì)數(shù)模式， 4 種測(cè)量模式和 PMM 5 種計(jì)數(shù)模式， 1 種測(cè)量模式 計(jì)數(shù)通道最大 輸入 /輸出 6 輸入 24VDC 2 輸出 24VDC 2 輸入 24VDC 連 接 輸入： 2 個(gè) 16 針端子塊 輸出： 10 針端子塊 20 針端子塊 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的三種信號(hào)為開(kāi)關(guān)量、模擬量以及脈沖信號(hào)。通過(guò)之前的配置已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)開(kāi)關(guān)量以及模擬量的控制。為完善系統(tǒng)，滿足將來(lái)試驗(yàn)臺(tái)以及教學(xué)內(nèi)容的擴(kuò)展，特配置 BMXEHC0200 計(jì)數(shù)器模塊，用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的控制。 將 PLC 的配置匯總，如下表： 序號(hào) 名稱 型號(hào)規(guī)格 單位 數(shù)量 模塊說(shuō)明 1 機(jī)架 BMXXBP0600 塊 1 6 槽機(jī)架，電源不占槽位 2 電源模塊 BMXCPS3500 塊 1 高功率電源模塊，36W,100240V AC 輸入 3 CPU 模塊 BMXP342020 塊 1 BMX P34 高性能 CPU，內(nèi)置USB 口 ， MOdbus， Ether TCP/IP 4 開(kāi)關(guān)量輸入模塊 BMXDDI1602 塊 2 離散量 DC 輸入模塊， 16 點(diǎn)輸入 24VDC，漏型， IEC3 類，20 點(diǎn)端子塊 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 31 頁(yè) 5 開(kāi)關(guān)量輸出模塊 BMXDDO3202K 塊 2 離散量 DC 輸出模塊， 32 點(diǎn)輸出 24VDC，晶體管， 源型，通道間診斷和保護(hù)，1FCN41 點(diǎn)端子塊 6 模擬量輸入模塊 BMXAMI0410 塊 2 隔離模擬量輸入模塊，高功能快速 輸入， 4 通道，多量程 (電壓 /電流） ，高速，高精度：16 位 ，通道間隔離 7 模擬量輸出模塊 BMXAMO0210 塊 2 隔離模擬量輸出模塊， 2 通道，多量程（電壓 /電流），高速，高精度： 16 位 ，通道間隔離 8 計(jì)數(shù)器模塊 BMXEHC0200 塊 1 2 通道高速計(jì)數(shù) 60KHz，每通道 624VDC 輸入 /2晶體管輸出， 4 種計(jì)數(shù)模式和 4 種測(cè)量模式及 PWM 9 移動(dòng)端子塊 BMXFTB2021 塊 4 螺釘端子塊（ 20 點(diǎn)） 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 32 頁(yè) 第四章 火電廠煙氣脫硫系統(tǒng) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的編程 和調(diào)試借助于施耐德 Unity Pro 軟件平臺(tái)完成。 Unity Pro 編程軟件的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)減少停機(jī)時(shí)間縮減開(kāi)發(fā)成本并優(yōu)化運(yùn)行。 Unity Pro 提供了一系列完整的新功能，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更高的生產(chǎn)率及更好的軟件協(xié)同能力。 Unity Pro 編程軟件將開(kāi)發(fā)變得更加容易，它提供了各種功能：借助與內(nèi)存無(wú)關(guān)的符號(hào)變量、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和用戶功能模塊，應(yīng)用程序?qū)ο罂梢灾苯哟碜詣?dòng)化過(guò)程的專用組件；應(yīng)用程序?qū)ο蠹捌鋵傩源鎯?chǔ)于本地或遠(yuǎn)程服務(wù)器上的庫(kù)中，可供所有程序使用和共享；高性能圖形編輯器和一個(gè)完整的系統(tǒng)應(yīng)用程序調(diào)試診斷功能集 ，作為支持五種 IEC61131— 3 語(yǔ)言；使用在 PC 上運(yùn)行的 PLC 仿真器，應(yīng)用程序在現(xiàn)場(chǎng)安裝之前可以被完整地測(cè)試；及時(shí)診斷具有顯示窗口，可以按時(shí)間順序清晰地顯示所有系統(tǒng)及應(yīng)用程序故障；用于尋找故障原因的導(dǎo)航功能可以追溯到故障源，尋找缺少的條件；圖形格式的運(yùn)行期畫面和功能試圖，用于直接訪問(wèn)各種應(yīng)用程序要素。 Unity Pro編程軟件對(duì)用戶更友好，它充分利用了 Windows XP和 Windows 2021圖形及上下文相關(guān)接口的優(yōu)勢(shì)。對(duì)屏幕空間的優(yōu)化使用、對(duì)工具和信息的直接訪問(wèn)及可定制的工作環(huán)境最大限度地提高了用 戶友好性，使用戶能夠快速掌握。主要的功能有： 100%基于圖形的配置；上下文相關(guān)的幫助、工具提示；可定制的工具條和圖標(biāo)；用戶偏好；高級(jí)拖放和縮放功能；適用于所有設(shè)計(jì)要素的集成和同步編輯器；數(shù)據(jù)輸入向?qū)?、代碼語(yǔ)法分析器；集成診斷窗口；超鏈接。 Unity Pro編程軟件具有更高的標(biāo)準(zhǔn)化水平，它提供了一組完整的功能和工具集，用來(lái)將應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)到您的過(guò)程或設(shè)備的結(jié)構(gòu)上。程序被分為各種功能模塊，它們被組合、組織成層次結(jié)構(gòu)，以形成功能試圖。 Unity Pro編程軟件擁有更高的重用水平，一旦經(jīng)過(guò)測(cè)試并證明合格，可重 用組件可以減少開(kāi)發(fā)和現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間，從而優(yōu)化質(zhì)量并縮減研制周期。 Unity Pro編程軟件使用了全新設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)，通過(guò)新的功能使其在應(yīng)用程序生命周期中實(shí)現(xiàn)工具與生產(chǎn)率之間更好的協(xié)同。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 33 頁(yè) 控制系統(tǒng) 硬件 設(shè)計(jì) 火電廠煙氣脫硫控制系統(tǒng)采用 PLC 控制、上位機(jī)管理的方式設(shè)計(jì)。 本系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī) PC 上位機(jī)、 XBTGT5330 觸摸屏、施耐德 MOdieOn M340 PLC。 PC 上位機(jī)將上位機(jī)程序通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng) 下載到觸摸屏，可實(shí)直接操作觸摸屏對(duì) PLC 下位機(jī)進(jìn)行控制。監(jiān)控界面通過(guò)實(shí)時(shí)動(dòng)畫、狀態(tài)顯示開(kāi)關(guān)及數(shù)字和模擬表頭 顯示，跟蹤顯示脫硫控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，利用其功能按鍵可以完成對(duì)設(shè)備的操作。 系統(tǒng)硬件組成框圖如圖所示。 控制系統(tǒng) 軟件 設(shè)計(jì) 編程環(huán)境 上位機(jī)采用 VijeO Designer 觸摸屏上位機(jī)軟件 作為開(kāi)發(fā)工具 ， VijeODesigner 是南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 34 頁(yè) 一個(gè)由 Schneider Electric Industries SAS 開(kāi)發(fā)的人機(jī)界面（ HMI）工程開(kāi)發(fā)軟件。 根據(jù) 用戶操作習(xí)慣 和不同的需要 ， 可以折不同的計(jì)算機(jī)和平臺(tái)上，以及在各種不同的環(huán)境中， VijeODesigner 在人機(jī)界面設(shè)計(jì)和運(yùn)行方面所采 用的獨(dú)特方法將開(kāi)發(fā)的工作量降到了最低 。可在屏幕上顯示和控制整個(gè)工藝過(guò)程，還可顯示和記錄各參數(shù)的歷史趨勢(shì)和設(shè)備故障清單等。監(jiān)控畫面由主畫面、手動(dòng)操作畫面、 PID 調(diào)節(jié)畫面、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線畫面、報(bào)警畫面、參數(shù)修改畫面等畫面構(gòu)成。 下位機(jī)采用 UnityPrO 編程軟件 ，主要實(shí)現(xiàn)整個(gè)脫硫工藝的 安全自動(dòng) 運(yùn)行，手動(dòng)調(diào)試。包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、 順序啟停 、 PID 調(diào)節(jié)、故障報(bào)警等程序段。 Unity PrO 編程軟件將開(kāi)發(fā)變得更加容易，它提供了各種功能：借助與內(nèi)存無(wú)關(guān)的符號(hào)變量、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和用戶功能模塊，應(yīng)用程序?qū)ο罂梢灾苯哟?自動(dòng)化過(guò)程的專用組件；應(yīng)用程序?qū)ο蠹捌鋵傩源鎯?chǔ)于本地或遠(yuǎn)程服務(wù)器上的庫(kù)中，可供所有程序使用和共享；高性能圖形編輯器和一個(gè)完整的系統(tǒng)應(yīng)用程序調(diào)試診斷功能集，作為支持五種IEC61131— 3 語(yǔ)言；使用在 PC 上運(yùn)行的 PLC 仿真器，應(yīng)用程序在現(xiàn)場(chǎng)安裝之前可以被完整地測(cè)試；及時(shí)診斷具有顯示窗口，可以按時(shí)間順序清晰地顯示所有系統(tǒng)及應(yīng)用程序故障；用于尋找故障原因的導(dǎo)航功能可以追溯到故障源，尋找缺少的條件；圖形格式的運(yùn)行期畫面和功能試圖，用于直接訪問(wèn)各種應(yīng)用程序要素。 PLC 控 制程 序 設(shè)計(jì) 本次畢業(yè)設(shè) 計(jì)選用的施耐德 UNITY PRO 編程軟件提供了五種編程語(yǔ)言，分別為：梯形圖 LD、指令列表 IL、功能塊語(yǔ)言 FBD、 SFC 序列語(yǔ)言、結(jié)構(gòu)化文本 ST。 梯形圖 LD 梯形圖語(yǔ)言室 PLC 程序設(shè)計(jì)中最常用的編程語(yǔ)言， 它是與繼電器線路類似的一種編程語(yǔ)言。由于電氣設(shè)計(jì)人員對(duì)繼電器控制較為熟悉，因此，梯形圖編程語(yǔ)言得到了廣泛的歡迎和應(yīng)用。梯形圖編程語(yǔ)言的特點(diǎn)是：與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性；與原有繼電器控制相一致，電氣設(shè)計(jì)人員易于掌握 。 指令列表 IL 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 35 頁(yè) 指令表編程語(yǔ)言是與匯編語(yǔ)言類似的一種助記符編程語(yǔ)言，由 操作碼和操作數(shù)組成。在無(wú)計(jì)算機(jī)的情況下，適合采用 PLC 手持編程器對(duì)用戶程序進(jìn)行編制。同時(shí)，指令表編程語(yǔ)言與梯形圖編程語(yǔ)言圖一一對(duì)應(yīng)，在 PLC 編程軟件下可以相互轉(zhuǎn)換 。指令表表編程語(yǔ)言的特點(diǎn)是：采用助記符來(lái)表示操作功能，具有容易記憶，便于掌握；在手持編程器的鍵盤上采用助記符表示，便于操作，可在無(wú)計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合進(jìn)行編程設(shè)計(jì) 。 功能塊語(yǔ)言 FBD 功能 塊語(yǔ)言 是與數(shù)字邏輯電路類似的一種 PLC 編程語(yǔ)言。采用功能模塊圖的形式來(lái)表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。功能模塊圖編程語(yǔ)言的特點(diǎn)：以功能模塊為單位，分 析理解控制方案簡(jiǎn)單容易；功能模塊是用圖形的形式表達(dá)功能，直觀性強(qiáng)，對(duì)于具有數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)人員很容易掌握的編程；對(duì)規(guī)模大、控制邏輯關(guān)系復(fù)雜的控制系統(tǒng)，由于功能模塊圖能夠清楚表達(dá)功能關(guān)系，使編程調(diào)試時(shí)間大大減少。 SFC 序列語(yǔ)言 SFC 序列 語(yǔ)言是為了滿足順序邏輯控制而設(shè)計(jì)的編程語(yǔ)言。編程時(shí)將順序流程動(dòng)作的過(guò)程分成步和轉(zhuǎn)換條件，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件對(duì)控制系統(tǒng)的功能流程順序進(jìn)行分配，一步一步的按照順序動(dòng)作。每一步代表一個(gè)控制功能任務(wù)，用方框表示。在方框內(nèi)含有用于完成相應(yīng)控制功能任務(wù)的梯形圖邏輯。這種編程語(yǔ)言使程 序結(jié)構(gòu)清晰，易于閱讀及維護(hù)，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調(diào)試時(shí)間。用于系統(tǒng)的規(guī)模校大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場(chǎng)合。 結(jié)構(gòu)化文本 ST 結(jié)構(gòu)化文本編程語(yǔ)言采用計(jì)算機(jī)的描述方式來(lái)描述系統(tǒng)中各種變量之間的各種運(yùn)算關(guān)系，完成所需的功能或操作 。 結(jié)構(gòu)化文本編程語(yǔ)言的特點(diǎn)：采用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行編程，可以完成較復(fù)雜的控制運(yùn)算；需要有一定的計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言的知識(shí)和編程技巧，對(duì)工程設(shè)計(jì)人員要求較高。直觀性和操