【正文】 32 可編程邏輯控制器PLC概況 4 4 4 5 5 63 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 7 7 9 104 S7200PLC及其開發(fā)環(huán)境介紹 11 11 155 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 22 22 25 26 27 27 276 上位機（觸摸屏）的設(shè)計 38 38 39 39 40 41 427 結(jié)論 45參考文獻 47致謝 47畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 48畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 49附錄I外文文獻 51附錄II外文文獻翻譯 58 1緒論 1 緒論鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)或生活采暖的供熱源，按其供熱的方式分為蒸汽和熱水兩種。從80年代石橫工程全套引進第一臺300MW機組至今，鍋爐廠房控制系統(tǒng)、控制思路發(fā)生了很大的變化，其設(shè)計己基本成熟。隨著電力系統(tǒng)市場的開放，減人增效越來越得到工廠包括政府的重視，如何優(yōu)化工業(yè)設(shè)備的控制已成為每個工程所必須面臨的問題。整個輸煤控制系統(tǒng)是鍋爐安全可靠運行十分重要的支持系統(tǒng)，它是保證機組穩(wěn)發(fā)滿發(fā)的重要條件?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC）是八十年代發(fā)展起來的一種新一代工業(yè)控制裝置，是自動控制、計算機和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種專門用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制的現(xiàn)場設(shè)備。在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中，PLC已經(jīng)成為一種重要的基本控制單元，在工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用前景極其廣泛。輸煤系統(tǒng)設(shè)備多，工作環(huán)境惡劣。本系統(tǒng)有遠程自動控制、現(xiàn)場手動控制兩種控制方式。現(xiàn)場手動控制方式是對要啟動的流程中設(shè)備按逆煤流方向一對一的啟動，按順煤流方向一對一停車。緊急情況下，可操作上位機（觸摸屏）的急停按鈕，它將使現(xiàn)場所有運行中的受控設(shè)備立即停機。要求首先熟悉可編程邏輯控制器plc的工作原理，輸煤系統(tǒng)的工藝流程圖以及相關(guān)工業(yè)設(shè)備的功能。完成可編程邏輯控制器plc梯形圖的編寫，以此實現(xiàn)程控輸煤系統(tǒng)的自動控制。在虛擬機上將程序正常運行之后，購買相關(guān)硬件設(shè)備，組裝出一個小型模型，在原理上模擬出真實程控輸煤系統(tǒng)。本設(shè)計針對某熱電廠程控輸煤系統(tǒng)的實際情況和工藝流程的要求，對系統(tǒng)的硬件、軟件配置進行研究和選擇，最終形成一個先進的控制方案。實現(xiàn)輸煤系統(tǒng)的遠程自動、現(xiàn)場手動操作與運行。目前在我國，能源主要靠以煤為燃料的火力發(fā)電廠提供。大型鍋爐輸煤控制系統(tǒng)的主要任務(wù)就是卸煤、運煤和上煤，以達到按時保質(zhì)保量為機組（原煤倉）提供燃煤的目的。但對熱電廠而言，蒸汽工序的爐膛是不容許斷煤的。隨著發(fā)電廠規(guī)模的迅速擴大，輸煤系統(tǒng)的作用日益突出，而傳統(tǒng)的輸煤系統(tǒng)已無法滿足熱電廠的需要，因此需要對傳統(tǒng)的發(fā)電廠鍋爐輸煤系統(tǒng)進行改造。日累計運行時間達810h以上。（3）一次起動設(shè)各多，安全聯(lián)鎖要求高 同時起動的設(shè)備高達2030臺以上，在起動或停機過程中有嚴(yán)格的聯(lián)鎖要求。采用PLC控制的電廠輸煤系統(tǒng)具有自動化水平高、控制和管理功能強大、操作簡便、可靠性高等特點。減輕了檢修及運行人員的勞動強度，強化了輸煤過程的運行管理和節(jié)能管理。可編程序控制器（Programmable Controller）本來應(yīng)簡稱PC，為了與個人計算機（Personal Computer）的簡稱PC相區(qū)別，現(xiàn)在一般將可編程序控制器簡稱為PLC（Programmable Logic Controller）。繼電器已有上百年的歷史，它是一種用弱電信號控制強電信號的電磁開關(guān)。1968年，美國最大的汽車制造廠家——通用汽車公司（GM）提出了研制可編程控制器的基本設(shè)想，即：（1）編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序；（2）維護方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；（3）可靠性高于繼電器控制柜；（4）體積小于繼電器控制柜；（5）成本可與繼電器控制柜競爭；（6）可將數(shù)據(jù)直接送入計算機；（7）可直接使用110V交流輸入電壓；（8）輸出采用110V交流電壓，能直接驅(qū)動電磁閥、交流接觸器等負載；（9）通用性強，擴展方便；（10）能存儲程序，存儲器容量可擴展到4KB。70年代初期出現(xiàn)了微處理器，它的體積小、功能強、價格便宜，很快被用于可編程序控制器，使它的功能增強、工作速度加快、體積減小、可靠性提高、成本下降。在發(fā)達的工業(yè)化國家，可編程序控制器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在所有的工業(yè)部門，其應(yīng)用已擴展到樓宇自動化、家庭自動化、商業(yè)、公用事業(yè)、測試設(shè)備和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。CPU模塊輸出模塊輸入模塊編程器~可編程序控制器接觸器電磁閥指示燈電 源按 鈕選擇開關(guān)限位開關(guān)電 源 PLC控制系統(tǒng)示意圖 （1）CPU模塊CPU模塊主要由微處理器（CPU芯片）和存儲器組成。（2）I/O模塊輸入（Input）模塊和輸出（Output）模塊簡稱為I/O模塊，它們是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和CPU模塊的橋梁。（3）編程器編程器除了用來輸入和編輯用戶程序外，還可以用來監(jiān)視可編程序控制器運行時各種編程元件的工作狀態(tài)?？删幊绦蚩刂破鲀?nèi)部的直流穩(wěn)壓電源為各模塊內(nèi)的電路供電。根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的不同，可以將可編程序控制器分為整體式、模塊式和疊裝式。它的體積小、價格低，小型可編程序控制器一般采用整體式機構(gòu)。模塊式可編程序控制器用搭積木的方式組成系統(tǒng)，它由框架和模塊組成?？删幊绦蚩刂破鲝S家備有不同槽數(shù)的框架供用戶選用，如果一個框架容納不下所選用的模塊，可以增設(shè)一個或數(shù)個擴展框架，各框架之間用I/O擴展電纜相連。（3）疊裝式可編程序控制器西門子公司C7系列可編程序控制器吸取了整體式和模塊式可編程序控制器的優(yōu)點，它的基本單元、擴展單元和擴展模塊的高度和深度相同，但是寬度不同。 7 3系統(tǒng)的硬件設(shè)計 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計是指硬件選型。PLC品種繁多，其結(jié)構(gòu)形式、性能、I/O點數(shù)、用戶程序存儲器容量、運算速度、指令系統(tǒng)、編程方法和價格等各有不同，使用場合也各有側(cè)重。在考慮上述因素后，還要根據(jù)工程實際應(yīng)用考慮其它一些因素，包括：性能價格比，毫無疑問，高性能的機型必定需要較高的價格，在考慮滿足需要的性能后，還要根據(jù)資金狀況來確定機型；備品備件的統(tǒng)一考慮，無論什么樣的設(shè)備，投入生產(chǎn)以后都要具有一定數(shù)量的備品備件，同時還有考慮備品備件的來源，所選機型要有可靠的訂貨來源；技術(shù)支持，選定機型時還要考慮有可靠的技術(shù)支持，這些支持包括必要的技術(shù)培訓(xùn)，設(shè)計指導(dǎo)，系統(tǒng)維修等內(nèi)容。S7200是西門子微型可編程序控制器中的代表，完全符合此設(shè)計的要求。由一臺PLC控制，將這臺PLC放在控制室，對其說明如下： （1）控制要求系統(tǒng)順序控制分為兩部分：卸煤部分和上煤部分。系統(tǒng)的自動控制如下：1）起動。 8 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)卸煤部分：先啟動破碎機，然后啟動3號甲（乙）帶式輸送機完成卸煤部分的起動過程。當(dāng)輸煤系統(tǒng)全部啟動正常10S后，啟動電機振動給煤機甲（乙）上煤料，完成上煤部分的起動過程。停止時為了不使運輸皮帶上因殘留煤料而造成事故，系統(tǒng)要求順煤料流動方向按一定時間間隔順序停止，即先停止最前一臺皮帶輸送機或設(shè)備，待15S延時后，再依次停止其它皮帶輸送機或設(shè)備。上煤部分：接著延時15S后停2號甲（乙）帶式輸送機，最后延時15S后停3號甲（乙）帶式輸送機。3）緊急停止。4）故障停止。如上煤部分2號甲（乙）帶式輸送機遇到故障時，1號甲（乙）帶式輸送機及2號甲（乙）電機振動給煤機立刻停機，后方設(shè)備運行15S后，然后順序停機。2）輸出點：M1～M6皮帶傳動電動機需要6個輸出點；破碎機甲、破碎機乙需要2個輸出點；給煤機甲、給煤機乙需要2個輸出點，共需要10個輸出點。電機根據(jù)系統(tǒng)的要求選擇爪極式永磁同步電動機電動機。電動機的額定電壓為110V，額定頻率為50HZ，額定功率分別為：M1：上煤部分甲式皮帶傳動電動機 KMS6004（15W） 130r/minM2：上煤部分甲式皮帶傳動電動機 KMS6004（15W） 130r/minM3：卸煤部分甲式皮帶傳動電動機 KMS6004（15W） 130r/minM4：上煤部分乙式皮帶傳動電動機 KMS6004（15W） 130r/minM5：上煤部分乙式皮帶傳動電動機 KMS6004（15W） 130r/minM6：卸煤部分乙式皮帶傳動電動機 KMS6004（15W） 130r/minM7：破碎機甲電動機 60KTYZ03（11W） 20 r/minM8：破碎機乙電動機 60KTYZ03（11W） 20 r/min 元件列表序號元件名稱型號數(shù)量1開關(guān)電源S2002422按鈕開關(guān)Y09011BN63壓力傳感器廣測YZC1B14溫度傳感器DS18B2015中間繼電器MY4NJ46熔斷保護器NGT0027稱重放大器RWST0118觸摸屏SMART700IE19LED信號燈AD1622DS6由于所有的皮帶傳動電動機和破碎機的工作方式和工作環(huán)境是一樣的，只是功率有所不同，所以主電路的接線方式是類似的。S7200系列PLC是西門子公司20世紀(jì)90年代推出的整體式小型機，其結(jié)構(gòu)緊湊、功能強，具有很高的性能價格比，在中小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)中應(yīng)用廣泛S7200 CPU將微處理器、集成電源、輸入電路和輸出電路集成在一個緊湊的外殼中，從而形成了一個功能強大的Micro PLC。S7200在掃描循環(huán)中完成一系列任務(wù)。在一個掃描周期中，S7200主要執(zhí)行下列五個部分的操作：（1）讀輸入：S7200從輸入單元讀取輸入狀態(tài)，并存入輸入映像寄存器中。程序執(zhí)行后，S7200將程序邏輯結(jié)果寫到輸出映像寄存器中。（4）執(zhí)行CPU自診斷：S7200檢查固件、程序存儲器和擴展模塊是否工作正常。S7200有兩種操作模式：停止模式和運行模式。在停止模式下，S7200不執(zhí)行程序，您可以下載程序和CPU組態(tài)。S7200提供一個方式開關(guān)來改變操作模式。如果方式開關(guān)打在STOP或者TERM模式，且電源狀態(tài)發(fā)生變化，則當(dāng)電源恢復(fù)時，CPU會自動進入STOP模式。S7200主機配置的輸入接口是數(shù)字信號輸入接口。S7200主機配置的輸出接口通常是繼電器和晶體管輸出型。S7200系列PLC數(shù)據(jù)存儲區(qū)及元件功能（1）輸入繼電器 (I)輸入繼電器用來接受外部傳感器或開關(guān)元件發(fā)來的信號，是專設(shè)的輸入過程映像寄存