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基于PLC的锅炉内胆水温控制系统设计

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日期:2007-1-17 18:25:00     来源:本文摘自《PLC&FA》   作者: 点击:
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1  引言
1.1  PLC控制柜的组成
    (1) 电源部分 
    (2) CPU模块
    西门子S7-300PLC,型号为CPU315-2 DP,它集成了MPI接口,可以很方便的在PLC站点、操作站OS、编程器PG、操作员面板建立较小规模的通讯。它还集成了PROFIBUS-DP接口,通过DP可以组建更大范围的分布式自动化结构。
    工作电压:DC 24V;   
    通讯方式:CP5611网卡进行通讯;  
    通讯协议:PROFIBUS-DP。
    (3) 模拟量输入模块
    采用西门子SM331-7NF00-OABO模拟量输入模块。输入所采集到的信号至控制单元。规格:AI 8×16bit;
    (4) 模拟量输出模块
    采用西门子SM332-5HD01-OABO模拟量输出模块。输出控制信号至执行机构。规格:AO 4×12 bit 
    (5) 数字量模块
本系统采用西门子SM323-1BH01-0AA0数字量模块,该模块集成了8路数字量输入通道和8路数字量输出通道。锅炉内胆水温控制系统没用到此模块,但在硬件组态时需编入硬件组态。
1.2  基于PLC的锅炉内胆水温控制的系统结构
    参见图1,系统控制过程为:在锅炉内胆温度闭环控制系统中,用Pt100铂电阻检测炉温,温度变送器将Pt100输出的微弱电压信号转换为标准量程的电压信号,然后送给PLC的模拟量输入模块,经A/D转换后得到与温度成比例的数字量,CPU将它与温度给定值比较,并按PID控制算法对误差值进行运算,将运算结果(数字量)送给PLC的模拟量输出模块,经D/A转换后变为电流信号,用来控制三相可控硅移相调压装置的导通角大小,通过它控制电加热管两端的电压,实现对温度的闭环控制。

图1     基于PLC的锅炉内胆水温控制系统方框图

    设计所需要的过程控制系统为AE2000A型过程控制实验装置,如图2所示。

图2     过程控制实验装置概貌

2  锅炉内胆水温控制系统的软件设计
2.1  PLC的硬件组态控制程序设计
    PLC的硬件组态。STEP7是西门子公司针对S7系列PLC所开发的一款编程软件,可以通过MPI接口实现PC和PLC之间的通讯,并在PC上对PLC下载和上载程序。进行组态,组态结束后,在CPU为‘STOP’模式下点击,将PLC的硬件组态下载到PLC中。
组态结果如图3所示。

图3     硬件组态结果

2.2  PLC的控制程序设计
    (1) 在“Blocks”中添加所需编程模块,进行编程。设计中主要用到的编程模块为FB4。具体添加的模块见图4所示。

图4     程序所建立的模块

    (2) 创建“符号表”。如图5、图6所示,其中用符号“AI1”定义为‘锅炉水温信号’的采样通道,在模拟量输入模块中的地址为‘IW2’;“AI3”定义为‘夹套水温信号’的采样通道,在模拟量输入模块中的地址为‘IW4’;“AQ1”定义为‘电加热控制信号’的输出通道,在模拟量输出模块中的地址为‘QW16’。其余为创建模块后系统自动生成的。

图5     符号表之一

图6     符号表之二

    (3) PLC编程。使用STEP7编程软件中的LAD形式(即梯形图形式)编程。
●打开组织块OB1,在OB1中编写‘夹套温度采集’的梯形图,如图7所示;

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