【導讀】廠煙氣脫硫系統(tǒng)的應用研究作為教學項目的案例。針對案例，選定施耐德M340PLC. 在此基礎上，本論文系統(tǒng)研究了施耐德M340PLC系。統(tǒng)的特點，完成了教學實驗系統(tǒng)初步設計；對教學實驗內容進行了基本分析和設計；開發(fā)平臺上進行了系統(tǒng)編程和調試。石膏制備功能實現(xiàn)分析.......

　　

【正文】 型號 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 點數 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 通道間診斷和保護 通道間診斷和保護 通道間診斷和保護 通道間診斷和保護 選擇輸出模塊一般需要有留有適當的余量，但是考慮到經費的問題，選擇 32 點南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 29 頁 的模塊已經能夠滿足系統(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，但是價格比較昂貴，而 在實驗室中，晶體管類型已經能夠滿足使用需求。故選擇 BMXDDO3202K 開關量輸出模塊。 模擬量輸入 /輸出 應用 模擬量輸入 模擬量輸出 模擬量輸入 /輸出 型號 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 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 以滿足更多的實驗需求。 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，可以滿足更多的實驗需求。 M340 計數器 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 30 頁 型號 BMX EHC 0200 BMX EHC 0800 通道數 2 通道 8 通道 計數頻率 60KHz 10KHz 計數能力 32bits 16 bits 功能 4 種計數模式， 4 種測量模式和 PMM 5 種計數模式， 1 種測量模式 計數通道最大 輸入 /輸出 6 輸入 24VDC 2 輸出 24VDC 2 輸入 24VDC 連 接 輸入： 2 個 16 針端子塊 輸出： 10 針端子塊 20 針端子塊 計算機控制系統(tǒng)的三種信號為開關量、模擬量以及脈沖信號。通過之前的配置已經能夠實現(xiàn)開關量以及模擬量的控制。為完善系統(tǒng)，滿足將來試驗臺以及教學內容的擴展，特配置 BMXEHC0200 計數器模塊，用來實現(xiàn)對脈沖信號的控制。 將 PLC 的配置匯總，如下表： 序號 名稱 型號規(guī)格 單位 數量 模塊說明 1 機架 BMXXBP0600 塊 1 6 槽機架，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，內置USB 口 ， MOdbus， Ether TCP/IP 4 開關量輸入模塊 BMXDDI1602 塊 2 離散量 DC 輸入模塊， 16 點輸入 24VDC，漏型， IEC3 類，20 點端子塊 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 31 頁 5 開關量輸出模塊 BMXDDO3202K 塊 2 離散量 DC 輸出模塊， 32 點輸出 24VDC，晶體管， 源型，通道間診斷和保護，1FCN41 點端子塊 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 計數器模塊 BMXEHC0200 塊 1 2 通道高速計數 60KHz，每通道 624VDC 輸入 /2晶體管輸出， 4 種計數模式和 4 種測量模式及 PWM 9 移動端子塊 BMXFTB2021 塊 4 螺釘端子塊（ 20 點） 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 32 頁 第四章 火電廠煙氣脫硫系統(tǒng) 控制系統(tǒng)設計 控制系統(tǒng)的編程 和調試借助于施耐德 Unity Pro 軟件平臺完成。 Unity Pro 編程軟件的優(yōu)點是可以通過減少停機時間縮減開發(fā)成本并優(yōu)化運行。 Unity Pro 提供了一系列完整的新功能，從而能夠實現(xiàn)更高的生產率及更好的軟件協(xié)同能力。 Unity Pro 編程軟件將開發(fā)變得更加容易，它提供了各種功能：借助與內存無關的符號變量、結構化數據和用戶功能模塊，應用程序對象可以直接代表自動化過程的專用組件；應用程序對象及其屬性存儲于本地或遠程服務器上的庫中，可供所有程序使用和共享；高性能圖形編輯器和一個完整的系統(tǒng)應用程序調試診斷功能集 ，作為支持五種 IEC61131— 3 語言；使用在 PC 上運行的 PLC 仿真器，應用程序在現(xiàn)場安裝之前可以被完整地測試；及時診斷具有顯示窗口，可以按時間順序清晰地顯示所有系統(tǒng)及應用程序故障；用于尋找故障原因的導航功能可以追溯到故障源，尋找缺少的條件；圖形格式的運行期畫面和功能試圖，用于直接訪問各種應用程序要素。 Unity Pro編程軟件對用戶更友好，它充分利用了 Windows XP和 Windows 2021圖形及上下文相關接口的優(yōu)勢。對屏幕空間的優(yōu)化使用、對工具和信息的直接訪問及可定制的工作環(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；上下文相關的幫助、工具提示；可定制的工具條和圖標；用戶偏好；高級拖放和縮放功能；適用于所有設計要素的集成和同步編輯器；數據輸入向導、代碼語法分析器；集成診斷窗口；超鏈接。 Unity Pro編程軟件具有更高的標準化水平，它提供了一組完整的功能和工具集，用來將應用程序結構對應到您的過程或設備的結構上。程序被分為各種功能模塊，它們被組合、組織成層次結構，以形成功能試圖。 Unity Pro編程軟件擁有更高的重用水平，一旦經過測試并證明合格，可重 用組件可以減少開發(fā)和現(xiàn)場安裝時間，從而優(yōu)化質量并縮減研制周期。 Unity Pro編程軟件使用了全新設計的體系結構，通過新的功能使其在應用程序生命周期中實現(xiàn)工具與生產率之間更好的協(xié)同。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 33 頁 控制系統(tǒng) 硬件 設計 火電廠煙氣脫硫控制系統(tǒng)采用 PLC 控制、上位機管理的方式設計。 本系統(tǒng)主要包括計算機 PC 上位機、 XBTGT5330 觸摸屏、施耐德 MOdieOn M340 PLC。 PC 上位機將上位機程序通過工業(yè)以太網 下載到觸摸屏，可實直接操作觸摸屏對 PLC 下位機進行控制。監(jiān)控界面通過實時動畫、狀態(tài)顯示開關及數字和模擬表頭 顯示，跟蹤顯示脫硫控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)，利用其功能按鍵可以完成對設備的操作。 系統(tǒng)硬件組成框圖如圖所示。 控制系統(tǒng) 軟件 設計 編程環(huán)境 上位機采用 VijeO Designer 觸摸屏上位機軟件 作為開發(fā)工具 ， VijeODesigner 是南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 34 頁 一個由 Schneider Electric Industries SAS 開發(fā)的人機界面（ HMI）工程開發(fā)軟件。 根據 用戶操作習慣 和不同的需要 ， 可以折不同的計算機和平臺上，以及在各種不同的環(huán)境中， VijeODesigner 在人機界面設計和運行方面所采 用的獨特方法將開發(fā)的工作量降到了最低 ?？稍谄聊簧巷@示和控制整個工藝過程，還可顯示和記錄各參數的歷史趨勢和設備故障清單等。監(jiān)控畫面由主畫面、手動操作畫面、 PID 調節(jié)畫面、實時趨勢曲線畫面、報警畫面、參數修改畫面等畫面構成。 下位機采用 UnityPrO 編程軟件 ，主要實現(xiàn)整個脫硫工藝的 安全自動 運行，手動調試。包括數據轉換、數據處理、 順序啟停 、 PID 調節(jié)、故障報警等程序段。 Unity PrO 編程軟件將開發(fā)變得更加容易，它提供了各種功能：借助與內存無關的符號變量、結構化數據和用戶功能模塊，應用程序對象可以直接代表 自動化過程的專用組件；應用程序對象及其屬性存儲于本地或遠程服務器上的庫中，可供所有程序使用和共享；高性能圖形編輯器和一個完整的系統(tǒng)應用程序調試診斷功能集，作為支持五種IEC61131— 3 語言；使用在 PC 上運行的 PLC 仿真器，應用程序在現(xiàn)場安裝之前可以被完整地測試；及時診斷具有顯示窗口，可以按時間順序清晰地顯示所有系統(tǒng)及應用程序故障；用于尋找故障原因的導航功能可以追溯到故障源，尋找缺少的條件；圖形格式的運行期畫面和功能試圖，用于直接訪問各種應用程序要素。 PLC 控 制程 序 設計 本次畢業(yè)設 計選用的施耐德 UNITY PRO 編程軟件提供了五種編程語言，分別為：梯形圖 LD、指令列表 IL、功能塊語言 FBD、 SFC 序列語言、結構化文本 ST。 梯形圖 LD 梯形圖語言室 PLC 程序設計中最常用的編程語言， 它是與繼電器線路類似的一種編程語言。由于電氣設計人員對繼電器控制較為熟悉，因此，梯形圖編程語言得到了廣泛的歡迎和應用。梯形圖編程語言的特點是：與電氣操作原理圖相對應，具有直觀性和對應性；與原有繼電器控制相一致，電氣設計人員易于掌握 。 指令列表 IL 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 35 頁 指令表編程語言是與匯編語言類似的一種助記符編程語言，由 操作碼和操作數組成。在無計算機的情況下，適合采用 PLC 手持編程器對用戶程序進行編制。同時，指令表編程語言與梯形圖編程語言圖一一對應，在 PLC 編程軟件下可以相互轉換 。指令表表編程語言的特點是：采用助記符來表示操作功能，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，可在無計算機的場合進行編程設計 。 功能塊語言 FBD 功能 塊語言 是與數字邏輯電路類似的一種 PLC 編程語言。采用功能模塊圖的形式來表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。功能模塊圖編程語言的特點：以功能模塊為單位，分 析理解控制方案簡單容易；功能模塊是用圖形的形式表達功能，直觀性強，對于具有數字邏輯電路基礎的設計人員很容易掌握的編程；對規(guī)模大、控制邏輯關系復雜的控制系統(tǒng)，由于功能模塊圖能夠清楚表達功能關系，使編程調試時間大大減少。 SFC 序列語言 SFC 序列 語言是為了滿足順序邏輯控制而設計的編程語言。編程時將順序流程動作的過程分成步和轉換條件，根據轉移條件對控制系統(tǒng)的功能流程順序進行分配，一步一步的按照順序動作。每一步代表一個控制功能任務，用方框表示。在方框內含有用于完成相應控制功能任務的梯形圖邏輯。這種編程語言使程 序結構清晰，易于閱讀及維護，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調試時間。用于系統(tǒng)的規(guī)模校大，程序關系較復雜的場合。 結構化文本 ST 結構化文本編程語言采用計算機的描述方式來描述系統(tǒng)中各種變量之間的各種運算關系，完成所需的功能或操作 。 結構化文本編程語言的特點：采用高級語言進行編程，可以完成較復雜的控制運算；需要有一定的計算機高級語言的知識和編程技巧，對工程設計人員要求較高。直觀性和操