【正文】 如果有一個(gè)熱電偶的輸入通道沒(méi)有使用，必須將這個(gè)不用的輸入通道短路或?qū)⑵洳⑿羞B接到另。所有連接到該模塊的熱電偶都必須是同一類型的，可以直接將熱電偶接到 EM231 TC 模塊。 EM223MB3 MB4PG3 PG4 PG5 PB3QA 3SF10 SF11KA 1 KA 2 KA 3 KA 42MN()L(+)N()L(+)+ + +1L 2L M L+ PG6 圖 EM223 數(shù)字量 24V（ DC） 8 輸入∕ 8 繼電器輸出端子接線圖 模擬量輸入擴(kuò)展模塊 EM231 EM231 熱電偶擴(kuò)展模塊 EM231 熱電偶擴(kuò)展模塊為 S7200 系列提供了與 7 種熱電偶類型 J， K， E， N，S， T 和 R 相連接的隔離接口，同時(shí)也可以使 S7200 連接低電平模擬信號(hào)，其測(cè)量范圍為 80~80mV。每組最大電流為 8A，負(fù)載為燈時(shí)最大為 30W(DC)∕ 200W(AC)，接通狀態(tài)電阻為 ? 。 (2)輸出組數(shù)為兩組， 8 路輸出可同時(shí)接通。 (4)連接電纜長(zhǎng)度最長(zhǎng)為 300m（ 非屏蔽電纜）和 500m（屏蔽電纜）。采用組隔離輸入方式，每組 4 點(diǎn)。 (2)輸入標(biāo)稱值為 24V(DC)/4mA，邏輯 1 信號(hào)最小為15V(DC)/，邏輯 0 信號(hào)最大為 5V(DC)/1mA。 EM 22 2PG 7 PB 4QA4N()L(+ )1L 0. 0 0. 1 0. 2 0. 3M L+ 2L 0. 4 0. 5 0. 6 0. 7+PG 8圖 EM222 數(shù)字量輸出 8 繼電器端子接線圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 數(shù)字量輸入∕輸出擴(kuò)展模塊 EM223 本設(shè)計(jì)選用的數(shù)字量 I/O 混合模塊 EM223 為 8 輸入∕ 8 輸出，輸出類型為繼電器、干觸點(diǎn)。電能消耗： +5V(DC)， 50mA。最大 觸點(diǎn)電阻為 ? ，觸點(diǎn)閉合時(shí)的浪涌電流為 7A，無(wú)過(guò)流保護(hù)，隔離電阻最小為 100M? 。輸出類型為繼電器、干觸點(diǎn)，輸出電壓為 5~30V(DC)或 5~250V(AC)， 輸出閉合時(shí)允許的最大輸出電流為200A。系統(tǒng)各模 塊連接方式如圖 所示。本設(shè)計(jì)選用的 CPU224 為 14 輸入∕ 10 輸出， I/O 點(diǎn)數(shù)無(wú)法滿足設(shè)計(jì)需求，所以需要擴(kuò)展一塊數(shù)字量輸入∕輸出模塊 EM223（ 8DI/8DO），一塊數(shù)字量輸出模塊EM222（ 8DO）。 CPU224 的外圍接線圖如圖 所示。 表 S7200 系列 PLC CPU 型號(hào)表 燃油鍋爐控制系統(tǒng)工藝流程較復(fù)雜、維修量較大、環(huán)境條件比較差，我們選用模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC。目前提供的 S7200 CPU 有： CPU22 CPU22 CPU22 CPU224XP、 CPU226 和 CPU226XM，CPU21X 系列產(chǎn)品現(xiàn)已被 CPU22X 完全取代。每種輸出電路都采用電氣隔離技術(shù)，電源都由外部提供，輸出電流一般為 ~2A，這樣的負(fù)載容量一般可以直接驅(qū)動(dòng)一個(gè)常用的接觸器線圈或電磁閥。輸入電路的電源可由外部供給，有的也可由 PLC 自身的電源提供。CPU 的主要任務(wù)是控制用戶程序和數(shù)據(jù)接收與存儲(chǔ)；用掃描的方式通過(guò) I/O 接口接收現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映像寄存器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；診斷 PLC 內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等； PLC 進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)器讀取用戶指令，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、邏輯或算術(shù)運(yùn)算等；根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像寄存器的內(nèi)容，再經(jīng)輸出部件實(shí)現(xiàn)輸序號(hào) 功能信號(hào) 序號(hào) 功能信號(hào) AIW0 溫度 傳感器 1 輸入 AIW12 液位傳感器 AIW2 溫度 傳感器 2 輸入 AIW14 壓力傳感器 3 輸入 AIW4 溫度 傳感器 3 輸入 AQW4 給變頻器 1 信號(hào) AIW6 溫度 傳感器 4 輸入 AQW6 給變頻器 2 信號(hào) AIW8 壓力 傳感器 1 輸入 AQW8 給變頻器 3 信號(hào) AIW10 壓力傳感器 2 輸入 AQW10 給變頻器 4 信號(hào) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等 功能。 CPU 主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制 和 狀態(tài)總線構(gòu)成 。 此外， S7200 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)。 當(dāng)任務(wù)規(guī)模擴(kuò)大并且愈加復(fù)雜時(shí)，可隨時(shí)使用附加的模塊 對(duì) PLC 進(jìn)行擴(kuò)展。其模塊化、易于實(shí)現(xiàn)分布 、 易于用戶掌握等特點(diǎn)使得 S7200 成為各種從小規(guī)模到中等性能要求控制任務(wù)的方便 又 經(jīng)濟(jì)的方案。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 表 輸入輸出信號(hào)代碼和地址編號(hào) 名稱 代碼 地址編號(hào) 啟動(dòng)按鈕 SF1 停止按鈕 SF2 水位上限開關(guān) BG1 水位下限開關(guān) BG2 手動(dòng)加水按鈕 SF3 手動(dòng)放水按鈕 SF4 火焰探測(cè)器開關(guān) KF 蒸汽壓力開關(guān) BP 油泵運(yùn)行狀態(tài)開關(guān) SF5 1 號(hào)油泵啟動(dòng)按鈕 SF6 1 號(hào)油泵停止按鈕 SF7 2 號(hào)油泵啟 動(dòng)按鈕 SF8 2 號(hào)油泵停止按鈕 SF9 鼓風(fēng)機(jī)停機(jī)信號(hào) KA1 引風(fēng)機(jī)停機(jī)信號(hào) KA2 1 號(hào)油泵停機(jī)信號(hào) KA3 2 號(hào)油泵停機(jī)信號(hào) KA4 消鈴按鈕 SF10 試燈 /鈴按鈕 SF11 燃油預(yù)熱器繼電器 KF1 點(diǎn)火變壓器繼電器 KF2 鼓風(fēng)機(jī)接觸器 QA1 引風(fēng)機(jī)接觸器 QA2 噴油器電磁閥 MB1 瓦斯閥 MB2 火焰指示燈 PG1 熄火報(bào)警 PB1 報(bào)警 PB2 PG2 進(jìn)水閥 MB3 水位下限報(bào)警指示燈 PG3 出水閥 MB4 水位上限報(bào)警指示燈 PG4 1 號(hào)油泵電機(jī)接觸器 QA3 1 號(hào)油泵正常運(yùn)行指示燈 PG5 1 號(hào)油泵故障報(bào)警蜂鳴器 PB3 鼓風(fēng)機(jī)故障指示燈 PG6 2 號(hào)油泵電機(jī)接觸器 QA4 2 號(hào)油泵正常運(yùn)行指示燈 PG7 2 號(hào)油泵故障報(bào)警蜂鳴器 PB4 引風(fēng)機(jī)故障指示燈 PG8 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 表 模擬量輸入輸出信號(hào)代碼和地址編號(hào)表 PLC 系統(tǒng)選型 從結(jié)構(gòu)上分， PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。在下一個(gè)輸出刷新階段開始之前，輸出鎖存器的狀態(tài)不會(huì)改變，從而相應(yīng)輸出端子的狀態(tài)也不會(huì)改變。對(duì)元件映像寄存器來(lái)說(shuō)，每一個(gè)元件（“軟繼電器”）的狀態(tài)會(huì)隨著程序執(zhí)行過(guò)程而刷新。當(dāng)指令中涉及輸入、輸出狀態(tài)時(shí)， PLC就從輸入映像寄存器中“讀入”對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從元件映像寄存器“讀入” 對(duì)應(yīng)元件（“軟繼電器”）的當(dāng)前狀態(tài)。所以，一般來(lái)說(shuō)，輸入信號(hào)的寬度要大于一個(gè)掃描周期，或者說(shuō)輸入信號(hào)的頻率不能太高，否則很可能造成信號(hào)的丟失。 (1) 輸入采樣階段 PLC 在輸入采樣階段，首先掃描所有輸入端子，并將各輸入狀態(tài)存入相對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器中，此時(shí)輸入映像寄存器被刷新。分析上述掃描過(guò)程，如果對(duì)遠(yuǎn)程 I/O、特殊模塊、更新時(shí)鐘和其他通信服務(wù)等枝葉的東西暫不考慮，這樣掃描過(guò)程就只剩下“輸入采樣”、“程序執(zhí)行”和“輸出刷新”三個(gè)階段了。 PLC就是這樣周而復(fù)始的循環(huán)這些動(dòng)作過(guò)程一直到關(guān)機(jī)。每一次掃描所用的時(shí)間稱作掃描周期或工作周期。 PLC 每掃描一次，執(zhí)行一次自診斷檢查，確定 PLC 自身的動(dòng)作是否正常，如檢查出異常時(shí)， CPU 面板上的 LED 及異常繼電器會(huì)接通，在特殊寄存器中會(huì)存黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 入出錯(cuò)代碼；當(dāng)出現(xiàn)致命錯(cuò)誤時(shí)， CPU 被強(qiáng)制為 STOP 方式，所有的掃描便停止。 PLC 上電處理階段完成以后進(jìn)入掃描工作過(guò)程。機(jī)器上電后對(duì) PLC 系統(tǒng)進(jìn)行一次初始化，包括硬件初始化， I/O 模塊配置檢查，停電保持范圍設(shè)定，系統(tǒng)通信參數(shù)配置及其他初始化處理等。 CPU 是以分時(shí)操作方式來(lái)處理各項(xiàng)任務(wù)的，計(jì)算機(jī)在每一瞬間只能做一件事，所以程序的執(zhí)行是按程序順序依次完成相應(yīng)各電器的動(dòng)作，所以它屬于串行工作方式。現(xiàn)在PLC 不僅能得心應(yīng)手的應(yīng)用于制造業(yè)自動(dòng)化，而且還可以應(yīng)用于連續(xù)生產(chǎn)的過(guò)程控制系統(tǒng)，所有這些已經(jīng)使之成為自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域的三大支柱之一，即使在現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)成為自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用熱點(diǎn)的今天， PLC 仍然是現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中不可缺少 的控制器。進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的 迅猛發(fā)展，以 16 位和 32 位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化 PLC 得到了驚人的發(fā)展，使PLC 在概念、設(shè)計(jì)、性能價(jià)格比以及應(yīng)用等方面都有了新的突破。 PLC 技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展，由最初的一位機(jī)發(fā)展為8 位機(jī)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 第 3 章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PLC 概述 PLC 的發(fā)展歷程 可編程序控制 器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)。 檢 測(cè) 開 關(guān)數(shù) 字 量輸 入 模 塊傳 感 器 觸 摸 屏模 擬 量輸 入 模 塊C O U 主 機(jī) 模 塊數(shù) 字 量輸 出 模 塊模 擬 量輸 出 模 塊電 機(jī) 電 磁 閥 變 頻 器檢 測(cè) 機(jī) 構(gòu)執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 圖 系統(tǒng) 原理 框圖 本章小結(jié) 本章主要對(duì)燃油鍋爐的結(jié)構(gòu)組成，工藝流程，工作過(guò)程及控制系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹同時(shí)分析了鍋爐工作過(guò)程中的熱工檢測(cè)內(nèi)容，進(jìn)而提出了燃油鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)的基本任務(wù)。安裝在管網(wǎng)上的油壓傳感器將實(shí)測(cè)的管網(wǎng)壓力反饋到變頻黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 器，與預(yù)先通過(guò)面板設(shè)定的給定壓力進(jìn)行比較，通過(guò)變頻器內(nèi)部 PID 運(yùn)算，調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率，以調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，保持管網(wǎng)壓力與給定壓力值的一致，實(shí)現(xiàn)恒壓供 油。鍋爐水位由上 ∕ 下限水位開關(guān)進(jìn)行檢測(cè)， PLC 根據(jù)檢測(cè)出的水位信號(hào)對(duì)進(jìn) ∕ 出水閥進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)水位的自動(dòng)控制，外部照樣能手動(dòng)加水和放水。 蒸汽壓力由壓力傳感器和蒸汽壓力開關(guān)檢測(cè)并將信號(hào)送進(jìn) PLC 的一路模擬量輸入端和一路數(shù)字量輸入端，PLC 內(nèi)部繼電器根據(jù)輸入信號(hào)對(duì)送風(fēng)量和燃油量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，維持正常蒸汽壓力。燃油鍋爐控制系 統(tǒng)由燃油預(yù)熱器、點(diǎn)火變壓器、瓦斯閥、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、油泵、進(jìn)水閥 ∕ 出水閥、水位上 ∕ 下限開關(guān)、各種檢測(cè)儀表及監(jiān)控設(shè)備組成，系統(tǒng)原理框圖如圖 所示。在外部擾動(dòng)作用時(shí)，控制器通過(guò)對(duì)燃料量、送風(fēng)量、引風(fēng)量的測(cè)量調(diào)整保證各項(xiàng)指標(biāo)在合理范圍內(nèi)。水位控制是以汽包水位作為主調(diào)節(jié)參數(shù)，控制進(jìn) ∕ 出水閥，保持鍋爐水位在設(shè)定的范圍內(nèi)。 系統(tǒng)整體控制方案 根據(jù)燃油鍋爐的工藝流程和對(duì)其各項(xiàng)參數(shù)分析，確定燃油鍋爐的整體控制方案。對(duì)于燃油鍋爐，現(xiàn)代的運(yùn)行水平可以將燃燒室里的自由氧控制在 ~1％之內(nèi)，即過(guò)?？諝鉃?~5％左右。負(fù)壓 過(guò)大，漏風(fēng)嚴(yán)重，總的風(fēng)量增加，煙氣熱量損失增大，同時(shí)引風(fēng)機(jī)的電耗增加，不利于經(jīng)濟(jì)燃燒；負(fù)壓偏正，爐膛要向外噴火，不利于安全生產(chǎn)，有害于環(huán)境衛(wèi)生，所以爐膛負(fù)壓必須進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。因此，控制蒸汽壓力，是安全生產(chǎn)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 的需要，是維持負(fù)荷設(shè)備正常工作的需要，也是保證燃燒經(jīng)濟(jì)性的需要。蒸汽壓力過(guò)高或過(guò)低，對(duì)于金屬導(dǎo)管和負(fù)荷設(shè)備都是不利的。因此，從安全生產(chǎn)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上看，必須對(duì)蒸汽溫度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié) ，使蒸汽溫度保持在額定值范圍之內(nèi)。蒸汽溫度過(guò)低會(huì)直接影響負(fù)荷設(shè)備的使用，對(duì)汽輪機(jī)來(lái)說(shuō)，會(huì)影響它的 工作 效率 。因此，必須對(duì)汽包水位進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，將水位嚴(yán)格控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)。為滿足負(fù)荷設(shè)備的要求，保證鍋爐本身運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，燃油鍋爐主要有下列自動(dòng)調(diào)節(jié)任務(wù)： 保持汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi) 鍋爐汽包水位高度，關(guān)系著汽水分離的速度和生產(chǎn)蒸汽的質(zhì)量，也是確保安全生 產(chǎn)的重要參數(shù)。滿水和缺水都會(huì)造成重大的安全事故。依據(jù)燃油鍋爐生產(chǎn)工藝和控制流程的要求一般有以下方面： (1) 爐膛溫度的檢測(cè)指示 (2) 蒸汽溫度的檢測(cè)指示 (3) 鍋爐水溫的檢測(cè)指示 鍋爐生產(chǎn)的壓力測(cè)量 壓力參數(shù)在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，它是鍋爐安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、系統(tǒng)控制過(guò)程中的主要 參數(shù)。 鍋爐生產(chǎn)的溫度檢測(cè) 溫度是燃油鍋爐生產(chǎn)過(guò)程中最基本最常用的熱工參數(shù)。 燃油鍋爐控制系統(tǒng)工藝流程圖如圖 所示。 鍋爐燃燒控制 鍋爐燃燒過(guò)程中，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)（即水蒸汽壓力超過(guò)允許值 3s 或水位超過(guò)上限并持續(xù) 5s 或低于下限并持續(xù) 5s），發(fā)出報(bào)警信號(hào)并能自動(dòng)關(guān)火進(jìn)行清爐；異常情況消失后，又能自動(dòng)按起燃燒程序重新點(diǎn)火燃燒。 5s 后，若點(diǎn)火成功，噴油電磁閥正常打開繼續(xù)噴油，點(diǎn)火變壓器和瓦斯閥門同時(shí)關(guān)閉，進(jìn)入正常燃燒。判斷是否具備點(diǎn)火條件，黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 條件滿足 30s 后啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)，把風(fēng)門調(diào)到最大吹掃爐膛。 uyK ???? )(0 （ 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