【正文】 可廣泛應用于工業(yè)領域的液位、界面的連續(xù)測量及油水含量分析，傳感器將被測液位轉換成4—20mADC標準電流信號，其主要技術參數(shù)如表3所示。3. 水位傳感器的選擇LCT—4 系列射頻導納液位傳感器，是在吸收國外同類產品的先進技術、功能的基礎上而設計生產的液位測量儀表。鉑熱電阻溫度傳感器一般由測溫探頭、溫度轉換模塊、保護外殼三部分組成，測量范圍為200℃～650℃。4) 在溫度測量范圍內具有穩(wěn)定的物理性質和化學性質。2) 電阻溫度系數(shù)大，便于精確測量。MSS3系列的壓力傳感器由先進的鈦/硅—藍寶石傳感器和變送器電路組成，產品具有壓力測量范圍寬，耐磨損抗沖擊及防腐蝕的特點，彌補了其它壓力傳感器工作原理上的不足，且能在高溫地區(qū)長期穩(wěn)定的工作，其技術參數(shù)如表2所示。1. 壓力傳感器的選擇本系統(tǒng)壓力傳感器采用MSS3系列壓力傳感器，該系列的傳感器具有設計新穎、品種齊全、安裝使用方便、本質安全防爆等特點。壓力、水位、溫度的檢測需要專門的感測元件即傳感器來進行。對于編程軟件我們采用SIEMENS公司的STEP7—Micro/WIM32各I/O點分配如表1所示。由于控制系統(tǒng)有模擬量輸入因此要采用模擬量擴展模塊。通過對控制系統(tǒng)的剖析，并根據(jù)系統(tǒng)工作過程對PLC控制系統(tǒng)的要求，選用功能比較完善、性價比比較高的德國西門子公司生產的S7200系列的可編程控制器PLC。2) 控制系統(tǒng)既有開關量又有模擬量（諸如溫度、水位、壓力等物理信號）。圖41 燃氣汽暖鍋爐PLC控制系統(tǒng)框圖 控制系統(tǒng)硬件設計 PLC機型選擇PLC負責接收現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集單元傳來的數(shù)據(jù)，控制現(xiàn)場的燃燒器、水泵、循環(huán)泵等執(zhí)行機構。還可以對鍋爐水位、壓力、煙溫等進行越限報警，發(fā)出聲光信號，并在觸摸屏上顯示。燃氣汽暖鍋爐電氣控制系統(tǒng)的設計5. 燃氣汽暖鍋爐控制系統(tǒng)總體方案設計A/D轉換器壓力傳感器溫度傳感器水位傳感器傳感器開關量（熄火、超壓、超溫、水位聯(lián)鎖等）PLC風門執(zhí)行器D/A轉換器給水泵循環(huán)泵指示燈報警觸摸屏燃氣汽暖鍋爐PLC自動控制系統(tǒng)，一般由鍋爐本體、PLC、觸摸屏、傳感器、執(zhí)行機構、報警裝置等部分組成。 控制系統(tǒng)結構觸摸屏（HITECH）可編程控制器（PLC）（S7200 CPU226）燃燒系統(tǒng)（燃燒器、電磁閥）鍋爐輔機（水泵、風機、循環(huán)泵等模擬量轉換模塊（RTD、EM231）蒸汽鍋爐模擬量采集（煙溫、蒸汽壓力、鍋爐水位等）鍋爐開關量采集（熄火、超溫、超壓、水位聯(lián)鎖、大小火轉換、輔機狀態(tài)等）可編程（PLC）控制系統(tǒng)結構示意圖如圖35所示。3) 手動/自動控制系統(tǒng)在手動/自動兩種控制模式下工作。2) 超壓超溫超水位報警按規(guī)定，鍋爐控制系統(tǒng)必須包含超壓超溫超水位報警功能。因此我們選用可編程控制系統(tǒng)。因此一般在重要的或大型的鍋爐控制系統(tǒng)中采用。由于計算機有強大的計算功能和邏輯處理能力，因此可以代替各種儀表，適應不同情況的要求，實現(xiàn)復雜的控制顯示功能。它以其高可靠性、高穩(wěn)定性、編程簡單和易于使用，在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中得到廣泛應用，使得整個控制系統(tǒng)在功能的可靠性、配置的靈活性等方面較之過去產生了質的飛躍。這樣的系統(tǒng)多配有觸摸屏作為顯示和控制的人機界面，使其功能更加完善。2. 可編程控制系統(tǒng)可編程控制系統(tǒng)就是以可編程控制器（PLC）為中心組成的控制系統(tǒng)。同時儀表控制仍需要的儀表數(shù)目較多，這無疑也增加了控制系統(tǒng)的成本。現(xiàn)在發(fā)展的智能儀表在功能上大大增強，也具備了通訊功能，但仍擺脫不了儀表控制的固有缺陷。電動儀表控制系統(tǒng)主要由繼電器、時間繼電器、程序繼電器、電動單元組合儀表和測量儀表組成，其程序控制為傳統(tǒng)繼電器控制。1. 儀表式控制系統(tǒng)儀表式控制系統(tǒng)主要通過電動單元儀表來實現(xiàn)的。圖35 溫度自動調節(jié)控制示意圖 燃氣汽暖鍋爐控制系統(tǒng)的方案提出 控制系統(tǒng)方案選擇供暖鍋爐系統(tǒng)就是根據(jù)不同的生產需求和供熱要求調整風門執(zhí)行器、燃燒器、電磁閥、水泵、循環(huán)泵等設備從而實現(xiàn)對壓力、溫度、水位等信號的自動控制?？刂圃硗羝麎毫刂啤?. 溫度自動調節(jié)控制回水溫度室外溫度 +循環(huán)泵溫度傳感器控制器鍋爐燃燒溫度自動調節(jié)控制系統(tǒng)就是根據(jù)外界氣溫的變化進行溫度自動控制。若鍋爐排煙溫度超過設定值，系統(tǒng)自動調小燃燒器的火焰；若火焰調節(jié)后排煙溫度繼續(xù)上升，嚴重超溫，此時系統(tǒng)報警，提示“停爐檢查”,并控制燃燒器停機。如果燃燒器火焰過大，也會使排煙溫度偏高。蒸汽壓力蒸汽壓力給定值 +風門執(zhí)行器蒸汽壓力傳感器控制器鍋爐燃燒圖34 蒸汽壓力控制示意圖4. 煙溫控制通過采集和分析鍋爐的排煙溫度來判斷鍋爐的燃燒狀況。系統(tǒng)動態(tài)地根據(jù)蒸汽壓力的變化，實時調節(jié)風門執(zhí)行器，調節(jié)燃氣量和送風量，從而決定鍋爐燃燒火力的大小，改變鍋爐的出力，調節(jié)蒸汽壓力。 圖33 水位的兩位式控制原理框圖圖32 鍋爐水位的位式控制示意圖3. 蒸汽壓力控制蒸汽壓力作為鍋爐燃燒能量平衡的指標。水位水泵傳感器給 定 +開關控制水泵 開停水位上限下限t正常水位t水位的兩位式控制原理框圖如圖33所示。對鍋爐水位控制采用兩位式控制。2. 鍋爐水位控制鍋爐水位控制系統(tǒng)的作用就是自動調節(jié)鍋爐給水量，使其適應蒸發(fā)量的變化并維持汽包中的水位在允許的范圍內，以使鍋爐運行平穩(wěn)可靠。點火控制是燃燒控制至關重要的環(huán)節(jié)，因此燃燒控制的主要任務是由程序控制器實現(xiàn)對燃燒器點火的自動控制。1. 燃燒控制燃燒控制的主要控制對象是燃燒器，而對燃燒器的控制是燃氣汽暖鍋爐最基本和最重要的控制。 燃氣汽暖鍋爐系統(tǒng)的控制原理燃氣汽暖鍋爐控制系統(tǒng)屬于過程控制系統(tǒng)，其控制的主要目標是控制燃燒過程中的蒸汽壓力、煙道溫度、鍋爐水位、回水溫度等參數(shù)，以滿足供熱要求，同時保證設備安全運行，最終實現(xiàn)對鍋爐的自動控制。鑒于以上對控制系統(tǒng)的要求以及鍋爐系統(tǒng)原理的分析，燃氣汽暖鍋爐控制系統(tǒng)主要包括燃燒控制、蒸汽壓力控制、水位控制、煙溫控制、溫度自動調節(jié)控制、火焰監(jiān)測控制等。其中①自動點火要求：點火前進行爐膛吹掃；燃氣系統(tǒng)檢漏，若燃氣泄露，點火系統(tǒng)自鎖；遵循“火等氣”原則②熄火時應立即關閉燃氣閥，并自動進行爐膛吹掃③安全報警裝置：鍋爐高低水位報警，蒸汽壓力超壓報警，燃氣壓力低限、高限報警④安全聯(lián)鎖裝置：啟動前沒有燃氣進入燃燒器，并在遇到以下情況時，切斷燃氣供應。同時傳感器檢測鍋爐燃燒中的參數(shù)（壓力、溫度、水位等），輸出信號經(jīng)一定的控制器處理后，給出控制圖31 燃氣汽暖鍋爐系統(tǒng)工作原理圖水散熱器蒸汽輸出溫度傳感器回水冷凝器泵鍋筒壓力、溫度傳感器溫度傳感器氣溫給水泵燃燒器空氣燃氣控制器水位傳感器信號，控制循環(huán)泵、給水泵等設備做出相應的處理。一定比例的空氣和燃氣被送入燃燒器，燃燒器將其點燃，并送入爐膛燃燒，高溫煙氣對鍋筒內的水進行加熱、汽化，輸出符合要求的蒸汽，輸出的蒸汽經(jīng)過散熱器，以輻射的方式進行傳熱供暖；放熱后的蒸汽降溫，一部分液化，大部分經(jīng)冷凝器冷凝全部液化為水，在循環(huán)泵的作用下，由管道返回鍋爐系統(tǒng)。鍋爐完成能源轉換的全過程是由燃料燃燒、傳熱和水被加熱汽化三個基本過程組成的。給水設備：由水泵和水管組成，為鍋爐連續(xù)或間斷地供水，保證鍋爐在正常供水情況下的出力和安全運行。鍋筒：水受到加熱汽化，以規(guī)定的壓力、溫度及品質輸出的設備。燃燒器由空氣供給系統(tǒng)、燃氣供給系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、保護系統(tǒng)和調節(jié)系統(tǒng)組成。 燃氣汽暖鍋爐系統(tǒng)分析 燃氣汽暖鍋爐的構成燃氣汽暖鍋爐，是使用燃氣作為能源，產生蒸汽，通過管道輸送蒸汽為建筑物內提供熱能的鍋爐。燃氣供暖鍋爐由其自身的特點，對自動控制提出了更高的要求。4. 燃氣汽暖鍋爐系統(tǒng)及方案提出燃氣供暖鍋爐是機械、電氣、水暖等工程集一身且壓力、溫度多參量控制的較復雜的系統(tǒng)。程序。這時，閉合觸點和得電線圈內部顏色變藍?？蛇x擇是否下載“程序代碼塊” 和“CPU 配置”，單擊“下載”按鈕，開始下載四、程序的運行、監(jiān)控與調試1．程序的運行下載成功后，單擊工具條中的“運行” 按鈕，或菜單命令“PLC” →“運行”，PLC進入RUN（運行）工作方式。如果 PLC 沒有在“停止”，單擊工具條中的“停止” 按鈕，將 PLC 置于“停止”方式。只有在編譯正確時，才能進行下載程序文件操作2．下載程序經(jīng)過編譯后，方可下載到PLC。（2）單擊“全部編譯”按鈕或選擇菜單命令“PLC” →“全部編譯”，編譯全部項目元件（程序塊，數(shù)據(jù)塊和系統(tǒng)塊）。符號表建立后，使用菜單命令“檢視”→“符號編址”，直接地址將轉換成符號表中對應的符號名；也可通過菜單命令“工具”→“選項”→“程序編輯器”標簽→“符號編址”選項，來選擇操作數(shù)顯示的形式，如選擇“顯示符號和地址”，則對應的梯形圖如圖312所示。通過用（SHIFT）鍵+鼠標單擊，可以選擇多個相鄰的網(wǎng)絡，單擊右鍵，彈出快捷菜單，進行剪切，復制，粘貼或刪除等操作。（2）上下行線的操作將光標移到要合并的觸點處，單擊上行線或下行線按鈕。紅色字樣顯示語法出錯，當把不合法的地址或符號改變?yōu)楹戏ㄖ禃r，紅色消失。?? 使用功能鍵：F4=觸點，F(xiàn)6=線圈，F(xiàn)9=指令盒，從下拉菜單所列出的元件中，選擇要輸入的元件單擊即可。?? 將光標放在需要的位置上，在指令樹窗口所列的一系列元件中，雙擊要輸入的元件即可。編程元件可以通過指令樹、工具按鈕、快捷鍵等方法輸入。圖317為梯形圖編輯器。圖310 PLC類型的對話框二、編輯程序文件1．選擇指令集和編輯器S7200系列PLC支持的指令集有SIMATIC和IEC11313兩種，本教材用SIMATIC編程模式，方法如下：用菜單命令“工具” →“選項”→“一般”標簽→“編程模式選SIMATIC” →單擊“確定”。3．確定PLC類型用菜單命令“PLC” →“類型”，調出“PLC類型”對話框，單擊“讀取PLC”按鈕，由STEP 7Micro/WIN32自動讀取正確的數(shù)值。每一個項目文件包括的基本組件有程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊、符號表、狀態(tài)圖表、交叉引用及通信，其中程序塊中包括1個主程序、1個子程序（SBR_0）和1個中斷程序（INT_0）。 程序編輯、調試及運行 一、建立項目文件1．創(chuàng)建新項目文件方法：（1）可用菜單命令文件—新建按鈕；（2）可用工具條中的“新建”按鈕來完成。6. 輸出窗口用來顯示STEP 7Micro/WIN 32程序編譯的結果，如編譯結果有無錯誤、錯誤編碼和位置等。4. 指令樹指令樹以樹型結構提供編程時用到的所有項目對象和PLC所有指令。圖38 公用工具條 圖39 LAD指令工具條（4）LAD 指令工具條，如圖38所示，從左至右依次為插入向下直線、插入向上直線、插入左行、插入右行、插入觸點、插入線圈、插入指令盒。圖36 標準工具條（2）調試工具條，如圖37所示 ，從左至右包括PLC運行模式、PLC停止模式、程序狀態(tài)打開/關閉狀態(tài)、圖狀態(tài)打開/關閉狀態(tài)、狀態(tài)圖表單次讀取、狀態(tài)圖表全部寫入等按鈕。2. 工具條STEP 7Micro/WIN 32提供了兩行快捷按鈕工具條，共有四種，可以通過檢視—工具條 重設。（7）窗口（Windows）窗口菜單功能是打開一個或多個窗口，并進行窗口之間不同排放形式，如水平、層疊、垂直。（5）調試（Debug）調試菜單用于聯(lián)機時的動態(tài)調試，有單次掃描、多次掃描、程序狀態(tài)等功能。27（3）檢視(View)檢視菜單用于設置軟件的開發(fā)環(huán)境，功能包括：選擇不同的程序編輯器LAD、STL、FBD；可以進行數(shù)據(jù)塊、符號表、狀態(tài)圖表、系統(tǒng)塊、交叉引用、通信參數(shù)的設置；可以選擇程序注解、網(wǎng)絡注解顯示與否；可以選擇瀏覽條、指令樹及輸出窗口的顯示與否；可以對程序塊的屬進行設置。（1）文件（File）文件下拉菜單包括新建、打開、關閉、保存、另存、導出、導入、上載、下載、打印預覽、頁面設置等操作。除菜單條外，用戶可以根據(jù)需要通過檢視菜單和窗口菜單決定其它窗口的取舍和樣式的設置。 STEP7Micro/WIN32軟件介紹啟動STEP 7Micro/WIN 32編程軟件，其主界面外觀如圖35所示。圖34 通信參數(shù)設置對話框1．啟動方法方法一：雙擊桌面快捷圖標；方法二：單擊開始—Simatic—STEP7Micro/WIN32 — STEP7Micro/WIN。若需要修改某些參數(shù)，可以先進行有關的修改，再單擊“確認”。圖33 通信聯(lián)系對話框5．通信參數(shù)設置（1）單擊瀏覽條中的系統(tǒng)塊圖標，或從菜單檢視（View）中選擇元件——系統(tǒng)塊（System Block）選項，將出現(xiàn)系統(tǒng)塊對話框，如圖34所示。（2）雙擊對話框中的刷新圖標，STEP7Micro/WIN32編程軟件將檢查所連接的所有S7200CPU站。 圖32 PLC與計算機的連接 （1）將存儲軟件的光盤放入光驅；（2），選擇 English 語言，進入安裝向導；（3）按照安裝向導完成軟件的安裝，然后打開此軟件，選擇菜單Tools—Options—General—Chinese，完成漢化補丁的安裝；（4）軟件安裝完畢。典型的單臺PLC與PC機的連接，只需要用一根PC/PPI電纜,如圖31所示。硬件配置：IBM 486以上兼容機，內存8M