畢業(yè)論文--plc在火電廠化學(xué)水預(yù)處理程控系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　化學(xué)水處理是電廠運(yùn)行的必要的步驟，由于為電廠供水的原水含有較多的雜質(zhì)，不經(jīng)過(guò)處理會(huì)造成管道的堵塞，設(shè)備的腐蝕最終影響生產(chǎn)，浪費(fèi)人力物力，造成經(jīng)濟(jì)損失，降低經(jīng)濟(jì)效益。所以完善的化學(xué)水處理系統(tǒng)可以提高電廠的工作質(zhì)量，提高生產(chǎn)的工作效率。</p><p>　　我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方向就是西門(mén)子S7-200在化

2、學(xué)水預(yù)處理系統(tǒng)中的應(yīng)用，需要使用西門(mén)子公司的PLC產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　在控制領(lǐng)域，化學(xué)水處理的控制系統(tǒng)，有DCS控制系統(tǒng)，但和PLC比較，PLC的特點(diǎn)在于軟硬件功能強(qiáng)大，編程成熟，及可靠的安全行，還有較好的性價(jià)比，所以系統(tǒng)多數(shù)是PLC構(gòu)建的。</p><p>　　用PLC設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要選擇好程序所要用到的I/O點(diǎn)，并分配好地址。然后在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。</p>&

3、lt;p>　　用PLC設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)化學(xué)水處理的所有功能。首先是澄清池的生水在規(guī)定范圍內(nèi)的加熱，這里需要用到PLC的PID功能來(lái)調(diào)節(jié)澄清池的入口溫度，來(lái)保證澄清池入出口溫差小于2℃。還有清水箱的液位分段控制澄清池入口調(diào)節(jié)門(mén)開(kāi)度，需要用到PLC的APR功能塊，進(jìn)行分段設(shè)置，然后再進(jìn)行控制。出口濁度超標(biāo)后的自動(dòng)加藥，則需要設(shè)置上限，當(dāng)超過(guò)設(shè)定的上限時(shí)，自動(dòng)加藥。澄清池的定期排污則用到了PLC的定時(shí)功能。</p><p

4、>　　經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)后，最終實(shí)現(xiàn)化學(xué)水處理的自動(dòng)控制，其結(jié)果可通過(guò)上位機(jī)來(lái)顯示。同時(shí)還可以完成修改和手動(dòng)操作的功能。</p><p>　　系統(tǒng)運(yùn)行后，能減少了操作人員的工作量，提高工作效率。同時(shí)還能及時(shí)監(jiān)控，確保生產(chǎn)安全。</p><p>　　關(guān)鍵詞 PLC，化學(xué)水處理，程序控制</p><p><b>　　Abstract</b></

5、p><p>　　Water treatment is necessary steps to the operation of power plant . the plant's raw water supply contains more impurities and not treated will cause pipeline plug, the ultimate impact of the produ

6、ction equipment corrosion, a waste of manpower and resources, resulting in economic losses and lower economic efficiency. Therefore, the water treatment system can work to improve plant quality and efficiency.</p>

7、<p>　　My graduated Design is the application of processing water treatment with S7-200 system, we need to use the PLC of Simens company’s products to achieve the goals.</p><p>　　In the control system a

8、reas, the control of water treatment systems has DCS control systems, and the PLC, but more use the PLC. A PLC software and hardware feature is powerful, mature programming, and reliable security firms, there are better

9、and cheaper, the Plc system mostly built.</p><p>　　Using Plc design, we first need to choose good procedures I/O point, and distribution of good address. Then begin design control the system.</p><

10、p>　　The need for water treatment using PLC designs all functions. The first point is to clarify the raw water ponds in the context of the provisions of the heating, the PID of PLC function used here needs to the entra

11、nce of clarify pool temperature regulation to ensure clarification pond into export temperature less than two degrees. Also has the clear water tank fluid position piggy-back control settling pond entrance adjustment gat

12、e opening, needs to use PLC ‘s APR function block, carries on the p</p><p>　　After the process design, finally realizes the chemistry water treatment automatic control, its result may show through on positio

13、n machine. Simultaneously also may complete the revision and the manual operation function.</p><p>　　During the system working, it will reduce operator's work load, enhanced the working efficiency. Simul

14、taneously also can monitor promptly, guarantees the production safety.</p><p>　　Key Words PLC, Water Treatment, Programming control</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>

15、;　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　目 錄III</b></p><p>　　1 引 言- 1 -</p><p>　　2 火電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)綜述- 2 -</p><p>　　2.1 火電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)發(fā)展

16、現(xiàn)狀- 2 -</p><p>　　2.2 火電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)的特點(diǎn)- 2 -</p><p>　　3 PLC可編程序控制器介紹- 4 -</p><p>　　3.1 可編程序控制器的概述- 4 -</p><p>　　3.2 可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu)- 4 -</p><p>　　3.3 可編程序控制器各

17、部分的作用- 5 -</p><p>　　3.3.1 中央處理器CPU- 5 -</p><p>　　3.3.2 存儲(chǔ)器- 5 -</p><p>　　3.3.3 輸入/輸出接口- 5 -</p><p>　　3.3.4 電源- 6 -</p><p>　　3.4 可編程序控制器的工作原理- 6 -<

18、/p><p>　　3.5 可編程序控制器的優(yōu)點(diǎn)- 7 -</p><p>　　3.6 可編程序控制器的發(fā)展方向- 8 -</p><p>　　3.7 PLC 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)- 8 -</p><p>　　3.7.1 PLC 型號(hào)的選擇- 8 -</p><p>　　3.7.2 分配輸入/輸出點(diǎn)- 10 -</

19、p><p>　　3.8 西門(mén)子公司的S7-200PLC簡(jiǎn)介- 10 -</p><p>　　3.8.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容- 11 -</p><p>　　4上位機(jī)監(jiān)控軟件介紹- 12 -</p><p>　　5化學(xué)水預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)- 14 -</p><p>　　5.1 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容- 14 -</p&

20、gt;<p>　　5.2 設(shè)計(jì)目的- 14 -</p><p>　　5.2.1 生水加熱器（澄清池加熱器）- 14 -</p><p>　　5.2.2 澄清池- 14 -</p><p>　　5.3 設(shè)計(jì)方法- 15 -</p><p>　　5.3.1 生水加熱器（澄清池加熱器）- 15 -</p>&l

21、t;p>　　5.3.2 澄清池- 15 -</p><p>　　5.4 設(shè)計(jì)步驟- 15 -</p><p>　　5.5 系統(tǒng)流程圖- 16 -</p><p>　　6梯形圖分析- 20 -</p><p>　　6.1 澄清池入口溫度調(diào)節(jié)- 20 -</p><p>　　6.2 澄清池入口調(diào)節(jié)門(mén)開(kāi)度根據(jù)

22、清水箱的液位高度分段控制- 20 -</p><p>　　6.3 澄清池出口濁度超標(biāo)后加助凝劑- 20 -</p><p>　　6.4 定時(shí)排污- 21 -</p><p>　　結(jié) 論- 22 -</p><p>　　致 謝- 23 -</p><p>　　參考文獻(xiàn)- 24 -</p>&

23、lt;p>　　附 錄- 25 -</p><p>　　A1.1 I/O點(diǎn)分配表- 25 -</p><p>　　A1.2 系統(tǒng)梯形圖- 26 -</p><p><b>　　1 引 言</b></p><p>　　一般電廠供水的原水含有較多的雜質(zhì)，總體分為懸浮物、膠體物和溶解物質(zhì)。懸浮物的顆粒較大，由砂子

24、、黏土類(lèi)無(wú)機(jī)物和腐殖質(zhì)等有機(jī)物組成。它們很容易沉淀積聚，容易造成管道的堵塞。膠體物顆粒是許多分子和離子的集合，它們可以在水溫升高，水流速度變化，蒸發(fā)使其不斷濃縮從而水質(zhì)惡化產(chǎn)生許多危害，分為以下幾類(lèi)：水垢的附著、系統(tǒng)設(shè)備腐蝕、微生物的繁衍、生物粘泥和污垢。這些綜合起來(lái)能夠使設(shè)備的壽命降低、生產(chǎn)惡化。當(dāng)水與空氣充分接觸，溶解氧達(dá)到飽和狀態(tài)，在設(shè)備中與金屬接觸能夠發(fā)生氧化還原反應(yīng)，同時(shí)水中的各類(lèi)離子還能夠加速這種反應(yīng)，使得金屬的腐蝕加重。水

25、中大多含有Ca和Mg離子，在水溫升高時(shí)能夠產(chǎn)生水垢，它們附著在設(shè)備表面，影響換熱器的傳熱效率，引起設(shè)備垢下腐蝕。這些危害不但會(huì)減少水的流量，降低效率，嚴(yán)重的還會(huì)使設(shè)備腐蝕穿孔，工藝介質(zhì)滲漏導(dǎo)致水質(zhì)惡化，而水質(zhì)惡化又會(huì)加重危害形成惡性循環(huán)。最終影響生產(chǎn)，浪費(fèi)人力物力，造成經(jīng)濟(jì)損失，降低經(jīng)濟(jì)效益。綜上所述，化學(xué)水處理是提高投資效益，降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)的關(guān)鍵。</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)已建和在建的大型火電廠化學(xué)水控制系

26、統(tǒng)基本處于3種狀態(tài)：落后的繼電器控制方式，小型PLC和盤(pán)操共存模式，化學(xué)水子系統(tǒng)的2級(jí)控制模式。綜合許多電廠化學(xué)水控制系統(tǒng)的情況，主要存在以下特點(diǎn)和問(wèn)題：無(wú)論是繼電器或PLC控制，位置均較為分散；保留著多種化學(xué)水處理的運(yùn)行值班崗位；運(yùn)行工作量較大，巡檢點(diǎn)過(guò)多；化學(xué)儀表應(yīng)用管理水平落后；系統(tǒng)較多，控制設(shè)備繁雜，備品備件種類(lèi)多，資金積壓嚴(yán)重，技術(shù)水平差異不等，維護(hù)工作量大；制水加藥成本過(guò)高；控制工藝尚未完善，自動(dòng)化水平不高。隨著大型火電機(jī)組

27、生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，化學(xué)水處理系統(tǒng)生產(chǎn)工藝日趨復(fù)雜化，相應(yīng)的控制系統(tǒng)也發(fā)生了日新月異的變化。面對(duì)種類(lèi)較多的化學(xué)水系統(tǒng)，重復(fù)的運(yùn)行管理機(jī)構(gòu)，化學(xué)水處理系統(tǒng)相對(duì)集中的綜合化控制模式將是未來(lái)一定時(shí)期發(fā)展的趨勢(shì)。</p><p>　　PLC相對(duì)DCS等發(fā)展迅速應(yīng)用廣泛的系統(tǒng)具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。從投資、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)看化學(xué)水控制不宜進(jìn)入主機(jī)DCS，因?yàn)榛瘜W(xué)水控制系統(tǒng)基本是開(kāi)關(guān)量及邏輯運(yùn)算，用PLC實(shí)現(xiàn)具有可靠性高，同D

28、CS模塊相比具有經(jīng)濟(jì)方便的特點(diǎn)。由于其軟硬件功能強(qiáng)大，編程成熟，通信網(wǎng)絡(luò)的使用性，及可靠的安全性，還有較好的性價(jià)比，可以用PLC實(shí)現(xiàn)化學(xué)水綜合控制系統(tǒng)。</p><p>　　設(shè)計(jì)的目的：整個(gè)澄清池系統(tǒng)包括兩個(gè)生水加熱器，通過(guò)控制蒸汽管道上的蒸汽總門(mén)控制進(jìn)入系統(tǒng)的蒸汽量，來(lái)保證澄清池入口生水的溫度，進(jìn)而控制澄清池入出口溫差小于2℃。澄清池系統(tǒng)包括三座澄清池，一套凝聚劑和助凝劑加藥系統(tǒng)。每座澄清池包括一個(gè)入口調(diào)節(jié)門(mén)、

29、一臺(tái)機(jī)械攪拌器、3個(gè)排污閥，加藥系統(tǒng)包括3臺(tái)助凝劑加藥泵、兩臺(tái)助凝劑攪拌器和四臺(tái)凝聚劑加藥泵以及一臺(tái)凝聚劑循環(huán)泵。各個(gè)設(shè)備的控制均可通過(guò)操作站進(jìn)行遠(yuǎn)方控制。清水部分包括3個(gè)清水箱、5臺(tái)清水泵和1個(gè)清水泵出口母管聯(lián)絡(luò)門(mén)。清水泵及清水泵出口母管聯(lián)絡(luò)門(mén)的控制可通過(guò)操作站遠(yuǎn)方控制。</p><p>　　設(shè)計(jì)方法：利用西門(mén)子S7-200系列可編程序控制器，實(shí)現(xiàn)上述預(yù)處理系統(tǒng)的控制功能，完成控制回路設(shè)計(jì)，完成PLC硬件配置、

30、軟件編程。</p><p>　　2 火電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)綜述</p><p>　　2.1 火電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)已建和在建的大型火電廠化學(xué)水控制系統(tǒng)基本處于3種狀態(tài)。</p><p>　　(1) 落后的繼電器控制方式。許多70-80 年代投產(chǎn)的電廠，鑒于當(dāng)時(shí)技術(shù)與資金條件，各化學(xué)水子系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，順控功

31、能單一，可監(jiān)控設(shè)備范圍較小。基本是以小型模擬屏指示燈、報(bào)警光字排監(jiān)視，用操作臺(tái)上開(kāi)關(guān)、按鈕進(jìn)行操作，通過(guò)一次表、二次儀表、模擬組裝式儀表監(jiān)測(cè)參數(shù)變化。順控基本依靠時(shí)間發(fā)訊器和中間繼電器實(shí)現(xiàn)，通過(guò)簡(jiǎn)單的功能鍵盤(pán)進(jìn)行順控的啟停、暫停、步進(jìn)、正反洗、再生等功能。方式落后陳舊，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息少，設(shè)備損壞率高，運(yùn)行維護(hù)工作量較大。</p><p>　　(2) 小型PLC和盤(pán)操共存模式。從90 年代開(kāi)始，PLC逐漸成熟和廣泛應(yīng)

32、用于電廠順控領(lǐng)域，電廠的設(shè)備控制處于手動(dòng)向自動(dòng)過(guò)渡時(shí)期，既保持了硬操功能，又具有PLC自動(dòng)的雙重手段。國(guó)內(nèi)化學(xué)水行業(yè)中，由西南院、西安熱工院在首陽(yáng)山補(bǔ)給水處理順控系統(tǒng)中首次將PLC組成的控制系統(tǒng)應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)，并取得成功。此后，許多大型機(jī)組，在資金允許下進(jìn)行了技改和新建，但仍局限于單個(gè)系統(tǒng)，保留一些盤(pán)臺(tái)操作和模擬屏顯示。但由于當(dāng)時(shí)技術(shù)所限，采用的上位機(jī)指標(biāo)極低，速度較慢，監(jiān)控軟件畫(huà)面單一，人機(jī)接口較差，信息量較少，缺乏相應(yīng)的趨勢(shì)、信號(hào)、

33、多媒體報(bào)警等功能。下位機(jī)PLC的選型偏小、偏雜，存在著擴(kuò)展性差、通用性低、數(shù)據(jù)處理能力低及老型產(chǎn)品缺備件等缺點(diǎn)?；瘜W(xué)儀表品目繁多，許多儀表功能復(fù)雜，一些電廠應(yīng)用在線儀表自動(dòng)加藥裝置，取得了較好的經(jīng)驗(yàn)，但存在著擴(kuò)展聯(lián)網(wǎng)性差的特點(diǎn)，儀表維護(hù)運(yùn)行工作困難較多。因此，這種過(guò)渡時(shí)期的設(shè)備，監(jiān)測(cè)信息不足，儀器儀表應(yīng)用混亂，運(yùn)行維護(hù)工作量仍較大</p><p>　　(3) 化學(xué)水子系統(tǒng)的2級(jí)控制模式。進(jìn)入90年代中期，經(jīng)數(shù)年改

34、進(jìn)和提高，控制系統(tǒng)逐步成為完善的CRT與PLC 2級(jí)控制站結(jié)構(gòu)。許多改造和籌建電廠已意識(shí)到未來(lái)控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)，控制系統(tǒng)采用全CRT監(jiān)控、PLC熱備的雙層結(jié)構(gòu)，應(yīng)用范圍已涵括所有化學(xué)水子系統(tǒng)，包括凈水、反滲透、補(bǔ)給水、廢水、凝水精處理、爐內(nèi)水質(zhì)分析、循環(huán)水等。如鄒縣、湘潭、大慶石化、邵武、武鋼自備、揚(yáng)州二廠等電廠的補(bǔ)給水系統(tǒng)技改與新建，寶鋼、石洞口一、二廠、嘉興等電廠的反滲透技改與新建，青山、嘉興等電廠的凝水精處理。大量實(shí)踐應(yīng)用結(jié)果表明

35、，計(jì)算機(jī)可應(yīng)用到任何化學(xué)水系統(tǒng)中，采用子系統(tǒng)集中控制，符合未來(lái)聯(lián)網(wǎng)趨勢(shì)。這種監(jiān)控方式極大地提高了自動(dòng)化水平，但仍存在著制水系統(tǒng)互相牽制，自動(dòng)功能組不盡合理完善，子系統(tǒng)繁雜分散，設(shè)備品種多樣等缺點(diǎn)，不利于達(dá)到減人增效的實(shí)際效果。</p><p>　　2.2 火電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)的特點(diǎn)</p><p>　　綜合許多電廠化學(xué)水控制系統(tǒng)的情況，主要存在以下特點(diǎn)和問(wèn)題：各控制器的位置均較為分散；保留

36、著多種化學(xué)水處理的運(yùn)行值班崗位；運(yùn)行工作量較大，巡檢點(diǎn)過(guò)多；化學(xué)儀表應(yīng)用管理水平落后；系統(tǒng)較多，控制設(shè)備繁雜，備品備件種類(lèi)多，資金積壓嚴(yán)重，技術(shù)水平差異不等，維護(hù)工作量大；制水加藥成本過(guò)高；控制工藝尚未完善，自動(dòng)化水平不高。</p><p>　　隨著大型火電機(jī)組生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，化學(xué)水處理系統(tǒng)生產(chǎn)工藝日趨復(fù)雜化，相應(yīng)的控制系統(tǒng)也發(fā)生了日新月異的變化。面對(duì)種類(lèi)較多的化學(xué)水系統(tǒng)，重復(fù)的運(yùn)行管理機(jī)構(gòu)，化學(xué)水處理系統(tǒng)相對(duì)

37、集中的綜合化控制模式將是未來(lái)一定時(shí)期發(fā)展的趨勢(shì)。</p><p>　　PLC相對(duì)DCS等發(fā)展迅速應(yīng)用廣泛的系統(tǒng)具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。從投資、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)看化學(xué)水控制不宜進(jìn)入主機(jī)DCS，因?yàn)榛瘜W(xué)水控制系統(tǒng)基本是開(kāi)關(guān)量及邏輯運(yùn)算，用PLC實(shí)現(xiàn)具有可靠性高，同DCS模塊相比具有經(jīng)濟(jì)方便的特點(diǎn)。由于其軟硬件功能強(qiáng)大，編程成熟，通信網(wǎng)絡(luò)的使用性，及可靠的安全行，還有較好的性價(jià)比，可以用PLC實(shí)現(xiàn)化學(xué)水綜合控制系統(tǒng)。&

38、lt;/p><p>　　通過(guò)PLC做成的系統(tǒng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：靈活的控制方式；系統(tǒng)具有就地、點(diǎn)操、步操、自動(dòng)4 種控制方式；靈活的運(yùn)行方式；系統(tǒng)的自動(dòng)化程度高。工藝流程圖及分系統(tǒng)流程圖在上位機(jī)上顯示，從分系統(tǒng)畫(huà)面可以控制操作各床體的運(yùn)行。可以在上位機(jī)上設(shè)置各工藝步序時(shí)間。具有數(shù)據(jù)采集、參數(shù)處理、越限報(bào)警、制表打印等功能。</p><p>　　3 PLC可編程序控制器介紹</p>

39、<p>　　3.1 可編程序控制器的概述</p><p>　　可編程序控制器（Programmable Logic Controller 簡(jiǎn)稱(chēng)PLC）是一種專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng)，它是以微處理機(jī)為基礎(chǔ)。綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)等現(xiàn)代科技而發(fā)展起來(lái)的一種新星工業(yè)自動(dòng)控制裝置，是當(dāng)今工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家自動(dòng)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備之一。</p><p>　　由于PL

40、C采用了“三機(jī)一體化”的綜合技術(shù)(即集計(jì)算機(jī)，儀器儀表，電氣控制于一身)，具有高可靠性，強(qiáng)抗干擾能力，組合靈活，編程簡(jiǎn)單，維修方便和低成本等諸多特點(diǎn)，因而與其他控制器相比它更適合工業(yè)控制環(huán)境和市場(chǎng)的需求；再加上PLC發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)品的系列化、產(chǎn)業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化，使之從早期的邏輯控制，順序控制迅速擴(kuò)展到了連續(xù)控制，開(kāi)始進(jìn)入批量控制和過(guò)程控制領(lǐng)域，并迅速成為工業(yè)自動(dòng)系統(tǒng)的支柱。目前，PLC在小型化、大型化、大容量，強(qiáng)功能等方面有了質(zhì)的飛躍。<

41、;/p><p>　　3.2 可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　可編程序控制器是一種以微處理器為核心的用于工業(yè)自動(dòng)控制的工業(yè)控制機(jī)，其本質(zhì)是一臺(tái)工業(yè)控制專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。它的軟、硬件配置與計(jì)算機(jī)極為相似，只不過(guò)它比一般的計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連接的接口和更直接的適應(yīng)于控制要求的編程語(yǔ)言。PLC主要有中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、電源等各部分組成，其組成結(jié)構(gòu)框圖如圖3.1所示

42、。</p><p>　　圖3.1 PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　組合式結(jié)構(gòu)PLC，各功能部件分別獨(dú)立封裝，通過(guò)總線相互連接，安裝在機(jī)架的插槽內(nèi)，其組成結(jié)構(gòu)框圖如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 PLC組成結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3.3 可編程序控制器各部分的作用</p><p>　　3.3.1

43、中央處理器CPU</p><p>　　中央處理器CPU由運(yùn)算器、控制器和寄存器等組成，通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與存儲(chǔ)器、I/O接口電路連接，CPU主要完成以下功能：從存儲(chǔ)器中讀取指令、執(zhí)行指令、處理中斷、自診斷功能。</p><p><b>　　3.3.2 存儲(chǔ)器</b></p><p>　　存儲(chǔ)器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，用來(lái)存放系

44、統(tǒng)程序和擁護(hù)程序。主要分為只讀存儲(chǔ)器ROM和隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM。</p><p>　　(1) 只讀存儲(chǔ)器ROM中主要存放：檢查程序、鍵盤(pán)輸入處理程序、編程語(yǔ)言翻譯程序、</p><p><b>　　監(jiān)控程序。</b></p><p>　　(2) 隨機(jī)存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容可根據(jù)需要隨時(shí)讀出和寫(xiě)入，讀出時(shí)，存儲(chǔ)內(nèi)容不會(huì)丟失；寫(xiě)入時(shí)，原存儲(chǔ)內(nèi)容被新

45、寫(xiě)入的信息覆蓋。RAM中一般存放擁護(hù)程序和邏輯變量。</p><p>　　3.3.3 輸入/輸出接口</p><p>　　輸入/輸出接口是PLC主機(jī)與外部設(shè)備之間的連接電路。為了提高抗干擾能力，一般輸入、輸出接口均有光電隔離電路，即由發(fā)光二極管和光電三極管組成的光電耦合器?，F(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)如按鈕開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)以及傳感輸出的開(kāi)關(guān)量和模擬量（壓力、流量、溫度、電壓、電流）等，都要通過(guò)輸

46、入模塊送到PLC，轉(zhuǎn)換成CPU能夠接受和處理的數(shù)字信號(hào)。輸出模塊的作用是接受中央處理器處理過(guò)的數(shù)字信號(hào)，并把它轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行部件所能接受的控制信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)如電磁閥、燈光顯示、電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。</p><p><b>　　3.3.4 電源</b></p><p>　　PLC的電源包括系統(tǒng)電源和后備。PLC一般使用220V的交流電源，電源模塊的作用就是將外部輸入的交流電經(jīng)

47、過(guò)整流、濾波、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成PLC的CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等內(nèi)部電路所需要的直流電源。</p><p>　　3.4 可編程序控制器的工作原理</p><p>　　PLC的CPU連續(xù)執(zhí)行擁護(hù)程序，完成控制功能是以掃描方式進(jìn)行的。所謂掃描工作方式，即CPU從程序段的第一句順序讀取、順序執(zhí)行、直到最后一句，CPU在掃描周期中要完成如下任務(wù)：輸入處理階段、執(zhí)行程序、處理通訊請(qǐng)求、執(zhí)行CPU自診

48、斷測(cè)試、輸出處理階段。</p><p>　　(1) 輸入處理階段</p><p>　　每次掃描周期開(kāi)始時(shí)，先讀數(shù)字輸入點(diǎn)當(dāng)前值，然后把這些值寫(xiě)到輸入映像寄存器中。</p><p><b>　　(2) 執(zhí)行程序</b></p><p>　　在掃描周期執(zhí)行程序階段里，CPU執(zhí)行程序是從第一條指令開(kāi)始，直到最后一條指令結(jié)束。不

49、論在主程序中或中斷程序執(zhí)行過(guò)程中，直接I/O指令允許你對(duì)輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)直接存取。如果在程序中使用了中斷與中斷時(shí)間相關(guān)的中斷程序就作為程序的一部分存儲(chǔ)下來(lái)。中斷程序只有在中斷發(fā)生時(shí)才執(zhí)行。</p><p>　　(3) 處理通訊請(qǐng)求</p><p>　　在掃描周期的信息處理階段，CPU處理從通訊端口接受到任何信息。</p><p>　　(4) 執(zhí)行CPU的自診斷測(cè)試&l

50、t;/p><p>　　在掃描周期中，CPU檢查其硬件，以及用戶存儲(chǔ)器，它也檢查所有的I/O模塊的狀態(tài)。</p><p>　　(5) 輸出處理階段</p><p>　　在每個(gè)掃描周期的結(jié)尾，CPU把存在輸出映像寄存器的數(shù)據(jù)輸送給數(shù)字輸出點(diǎn)。</p><p>　　(6) 輸入和輸出映像寄存器</p><p>　　輸入和輸出映像

51、寄存器是在PLC的RAM工作區(qū)中將一特定區(qū)域的存儲(chǔ)器單元作為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器的存儲(chǔ)區(qū)。</p><p>　　輸入映像寄存器存儲(chǔ)著對(duì)應(yīng)位輸入“繼電器”的通/斷狀態(tài)，高電平“1”為通，低電平“0”為斷。此處“繼電器”是指由系統(tǒng)軟件程序賦予其具有繼電器功能的“軟繼電器”，而非真正的物理繼電器。每位輸入映像寄存器也對(duì)應(yīng)著PLC每個(gè)實(shí)際輸入端的通/斷狀態(tài)。輸入映像寄存器的內(nèi)容只能被PLC中的CPU讀出，而不能

52、被改寫(xiě)。</p><p>　　輸出映像寄存器單元存儲(chǔ)著對(duì)應(yīng)位輸出“寄存器”的狀態(tài)。在執(zhí)行用戶程序時(shí)，輸出映像寄存器既可被PLC的CPU讀入，也可以被CPU改寫(xiě)。</p><p>　　在程序執(zhí)行的過(guò)程中，對(duì)于輸入或輸出點(diǎn)的狀態(tài)的存取通常是通過(guò)映像寄存器，而不是實(shí)際的輸入/輸出（I/O）點(diǎn)，這主要有三個(gè)原因：同步掃描周期的開(kāi)始采樣所有輸入，而在掃描周期的執(zhí)行階段就有了固定的輸入，而當(dāng)程序執(zhí)行完

53、后更新輸出映像寄存器，這樣就可以使系統(tǒng)更加穩(wěn)定；用戶程序存取映像寄存器要比I/O點(diǎn)快得多，因此執(zhí)行程序更加快捷；I/O點(diǎn)必須按位來(lái)存取，而映像寄存器可按字節(jié)。字或雙字來(lái)存取，因此更有靈活性。</p><p>　　3.5 可編程序控制器的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　(1) 配置方便：可按控制系統(tǒng)的需要確定要使用哪家的PLC，那種類(lèi)型的，用什么模塊，要多少模塊，確定后，到市場(chǎng)上定貨購(gòu)買(mǎi)即可。 &

54、lt;/p><p>　　(2) 安裝方便：PLC硬件安裝簡(jiǎn)單，組裝容易。外部接線有接線器，接線簡(jiǎn)單，而且一次接好后，更換模塊時(shí)，把接線器安裝到新模塊上即可，都不必再接線。內(nèi)部什么線都不要接，只要作些必要的DIP開(kāi)關(guān)設(shè)定或軟件設(shè)定，以及編制好用戶程序就可工作。</p><p>　　(3) 編程方便：PLC內(nèi)部雖然沒(méi)有什么實(shí)際的繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器，但它通過(guò)程序（軟件）與系統(tǒng)內(nèi)存，這些器件卻

55、實(shí)實(shí)在在地存在著。其數(shù)量之多是繼電器控制系統(tǒng)難以想象的。即使是小型的PLC，內(nèi)部繼電器數(shù)都可以千計(jì)，時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)也以百計(jì)。而且，這些繼電器的接點(diǎn)可無(wú)限次地使用。PLC內(nèi)部邏輯器件之多，用戶用起來(lái)已不感到有什么限制。唯一考慮的只是入出點(diǎn)。而這個(gè)內(nèi)部入出點(diǎn)即使用得再多，也無(wú)關(guān)緊要。大型PLC的控制點(diǎn)數(shù)可達(dá)萬(wàn)點(diǎn)以上，哪有那么大的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)？若實(shí)在不夠，還可聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行控制，不受什么限制。PLC的指令系統(tǒng)也非常豐富，可毫不困難地實(shí)現(xiàn)種種開(kāi)關(guān)量，以

56、及模擬量的控制。PLC還有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū)，可存儲(chǔ)控制過(guò)程的所有要保存的信息。總之，由于PLC功能之強(qiáng)，發(fā)揮其在控制系統(tǒng)的作用，所受的限制已不是PLC本身，而是人們的想象力，或與其配套的其它硬件設(shè)施了。 PLC的外設(shè)很豐富，編程器種類(lèi)很多，用起來(lái)都較方便，還有數(shù)據(jù)監(jiān)控器，可監(jiān)控PLC的工作。使用PLC的軟件也很多，不僅可用類(lèi)似于繼電電路設(shè)計(jì)的梯形圖語(yǔ)言，有的還可用BASIC語(yǔ)言、C語(yǔ)言，以至于自然語(yǔ)言。這些也為PLC編程提供了方便。 P

57、LC</p><p>　　(4) 維修方便：這是因?yàn)椋琍LC工作可靠，出現(xiàn)故障的情況不多，這大大減輕了維修的工作量。這在講述PLC的第三個(gè)特點(diǎn)時(shí)，還將進(jìn)一步介紹。即使PLC出現(xiàn)故障，維修也很方便。因?yàn)镻LC都設(shè)有很多故障提示信號(hào)，如PLC支持內(nèi)存保持?jǐn)?shù)據(jù)的電池電壓不足，相應(yīng)的就有電壓低信號(hào)指示。而且，PLC本身還可作故障情況記錄。所以，PLC出了故障，很易診斷。同時(shí)，診斷出故障后排故也很簡(jiǎn)單。可按模塊排故，而模塊

58、的備件市場(chǎng)可以買(mǎi)到，進(jìn)行簡(jiǎn)單的更換就可以。至于軟件，調(diào)試好后不會(huì)出故障，再多只要依據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，使之完善就是了。</p><p>　　(5) 改用方便：PLC用于某設(shè)備，若這個(gè)設(shè)備不再使用了，其所用的PLC還可給別的設(shè)備使用，只要改編一下程序，就可辦到。如果原設(shè)備與新設(shè)備差別較大，它的一些模塊還可重用。</p><p>　　用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制是非常可靠的。這是因?yàn)镻LC在硬件與

59、軟件兩個(gè)方面都采取了很多措施，確保它能可靠工作。PLC的輸入輸出電路與內(nèi)部CPU是電隔離。其信息靠光耦器件或電磁器件傳遞。而且，CPU板還有抗電磁干擾的屏蔽措施。故可確保PLC程序的運(yùn)行不受外界的電與磁干擾，能正常地工作。PLC使用的元器件多為無(wú)觸點(diǎn)的，而且為高度集成的，數(shù)量并不太多，也為其可靠工作提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝上，為使PLC能安全可靠地工作，也采取了很多措施，可確保PLC耐振動(dòng)、耐沖擊。使用環(huán)境溫度可高達(dá)攝氏

60、50多度，有的PLC可高達(dá)80-90度。有的PLC的模塊可熱備，一個(gè)主機(jī)工作，另一個(gè)主機(jī)也運(yùn)轉(zhuǎn)，但不參與控制，僅作備份。一旦工作主機(jī)出現(xiàn)故障，熱備的可自動(dòng)接替其工作。還有更進(jìn)一步冗余的，采用三取一的設(shè)計(jì)，CPU、I/O模塊、電源模塊都冗余或其中的部分冗余。三套同時(shí)工作，最終輸出取決于三者中的多數(shù)決定的結(jié)果。這可使系統(tǒng)出故障的機(jī)率幾乎為零，做到萬(wàn)無(wú)一失。</p><p>　　使用PLC的投資較小它的體積小、所占空間

61、小，輔助設(shè)施的投入少；使用時(shí)省電，運(yùn)行費(fèi)少；工作可靠，停工損失少；維修簡(jiǎn)單，維修費(fèi)少；還可再次使用以及能帶來(lái)附加價(jià)值等等，從中可得更大的回報(bào)。所以，在多數(shù)情況下，它的效益是可觀的。</p><p>　　3.6 可編程序控制器的發(fā)展方向</p><p>　　(1) 多功能化：隨著新技術(shù)的采用，功能將進(jìn)一步強(qiáng)化；</p><p>　　(2) 模擬化：將專(zhuān)用功能集成于一個(gè)

62、模塊；</p><p>　　(3) 集成化：實(shí)現(xiàn)于IDS、DCS、CNC等的集成；</p><p>　　(4) 智能化：各模擬均帶有自己的CPU，有獨(dú)立的處理功能；</p><p>　　(5) 標(biāo)準(zhǔn)化：各公司產(chǎn)品(硬件和軟件)標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)互相兼容；</p><p>　　(6) 開(kāi)放化：系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)完全開(kāi)放，實(shí)現(xiàn)集散分布式控制。</p&g

63、t;<p>　　3.7 PLC 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.7.1 PLC 型號(hào)的選擇 </p><p>　　在作出系統(tǒng)控制方案的決策之前，要詳細(xì)了解被控對(duì)象的控制要求，從而決定是否選用PLC進(jìn)行控制。</p><p>　　在控制系統(tǒng)邏輯關(guān)系較復(fù)雜(需要大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等)、工藝流程和產(chǎn)品改型較頻繁、需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和信息管

64、理(有數(shù)據(jù)運(yùn)算、模擬量的控制、PID調(diào)節(jié)等)、系統(tǒng)要求有較高的可靠性和穩(wěn)定性、準(zhǔn)備實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化聯(lián)網(wǎng)等情況下，使用PLC控制是很必要的。</p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)外眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種系列功能各異的PLC產(chǎn)品，使用戶眼花繚亂、無(wú)所適從。所以全面權(quán)衡利弊、合理地選擇機(jī)型才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。一般選擇機(jī)型要以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設(shè)備資源的浪費(fèi)。機(jī)型的選擇可從以下幾個(gè)方面

65、來(lái)考慮。</p><p>　　(1) 對(duì)輸入/輸出點(diǎn)的選擇</p><p>　　盲目選擇點(diǎn)數(shù)多的機(jī)型會(huì)造成一定浪費(fèi)。</p><p>　　要先弄清除控制系統(tǒng)的I/O總點(diǎn)數(shù)，再按實(shí)際所需總點(diǎn)數(shù)的15～20％留出備用量(為系統(tǒng)的改造等留有余地)后確定所需PLC的點(diǎn)數(shù)。</p><p>　　另外要注意，一些高密度輸入點(diǎn)的模塊對(duì)同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)有限

66、制，一般同時(shí)接通的輸入點(diǎn)不得超過(guò)總輸入點(diǎn)的60％；PLC每個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力(A/點(diǎn))也是有限的，有的 PLC 其每點(diǎn)輸出電流的大小還隨所加負(fù)載電壓的不同而異；一般PLC的允許輸出電流隨環(huán)境溫度的升高而有所降低等。在選型時(shí)要考慮這些問(wèn)題。</p><p>　　PLC的輸出點(diǎn)可分為共點(diǎn)式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點(diǎn)之間可以采用不同的電壓種類(lèi)和電壓等級(jí)，但這種PLC平均每點(diǎn)的價(jià)格較高。如果輸出信號(hào)之間

67、不需要隔離，則應(yīng)選擇前兩種輸出方式的PLC。</p><p>　　(2) 對(duì)存儲(chǔ)容量的選擇</p><p>　　對(duì)用戶存儲(chǔ)容量只能作粗略的估算。在僅對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點(diǎn)數(shù)乘10字/點(diǎn)＋輸出總點(diǎn)數(shù)乘5字/點(diǎn)來(lái)估算；計(jì)數(shù)器/定時(shí)器按(3～5 )字/個(gè)估算；有運(yùn)算處理時(shí)按(5～10)字/量估算；在有模擬量輸入/輸出的系統(tǒng)中，可以按每輸入/(或輸出)一路模擬量約需(80～100

68、)字左右的存儲(chǔ)容量來(lái)估算；有通信處理時(shí)按每個(gè)接口200字以上的數(shù)量粗略估算。最后，一般按估算容量的50～100％留有裕量。對(duì)缺乏經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者，選擇容量時(shí)留有裕量要大些。</p><p>　　(3) 對(duì)I/O響應(yīng)時(shí)間的選擇</p><p>　　PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時(shí)間延遲(一般在2～3個(gè)掃描周期)等。對(duì)開(kāi)關(guān)量控制的系統(tǒng)，PLC和I/O響應(yīng)時(shí)

69、間一般都能滿足實(shí)際工程的要求，可不必考慮I/O響應(yīng)問(wèn)題。但對(duì)模擬量控制的系統(tǒng)、特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個(gè)問(wèn)題。 </p><p>　　(4) 根據(jù)輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型</p><p>　　不同的負(fù)載對(duì)PLC的輸出方式有相應(yīng)的要求。例如，頻繁通斷的感性負(fù)載，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應(yīng)選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的PLC有許多優(yōu)點(diǎn)，如導(dǎo)通壓降小，有隔離作用，價(jià)格相對(duì)較便宜，承受瞬

70、時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，其負(fù)載電壓靈活(可交流、可直流)且電壓等級(jí)范圍大等。所以動(dòng)作不頻繁的交、直流負(fù)載可以選擇繼電器輸出型的PLC。</p><p>　　(5) 對(duì)在線和離線編程的選擇</p><p>　　離線編程示指主機(jī)和編程器共用一個(gè)CPU，通過(guò)編程器的方式選擇開(kāi)關(guān)來(lái)選擇PLC的編程、監(jiān)控和運(yùn)行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時(shí)，CPU只為編程器服務(wù)，而不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制。專(zhuān)用編程器編程屬于這種

71、情況。在線編程是指主機(jī)和編程器各有一個(gè)CPU，主機(jī)的CPU完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制，在每一個(gè)掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序發(fā)給主機(jī)，在下一個(gè)掃描周期主機(jī)將按新的程序?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制。計(jì)算機(jī)輔助編程既能實(shí)現(xiàn)離線編程，也能實(shí)現(xiàn)在線編程。在線編程需購(gòu)置計(jì)算機(jī)，并配置編程軟件。采用哪種編程方法應(yīng)根據(jù)需要決定。</p><p>　　(6) 據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型</p><p>　　若PLC控制的系

72、統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，則PLC需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求PLC應(yīng)具有連接其他PLC、上位計(jì)算機(jī)及CRT等的接口。大、中型機(jī)都有通信功能，目前大部分小型機(jī)也具有通信功能。</p><p>　　(7) 對(duì)PLC結(jié)構(gòu)形式的選擇</p><p>　　在相同功能和相同 I/O 點(diǎn)數(shù)據(jù)的情況下，整體式比模塊式價(jià)格低。但模塊式具有功能擴(kuò)展靈活，維修方便（換模塊），容易判斷故障等優(yōu)點(diǎn)，要按實(shí)際需要選擇

73、 PLC 的結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　3.7.2 分配輸入/輸出點(diǎn)</p><p>　　一般輸入點(diǎn)和輸入信號(hào)、輸出點(diǎn)和輸出控制是一一對(duì)應(yīng)的。分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點(diǎn)號(hào)，分配給每一個(gè)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，即進(jìn)行編號(hào)。在個(gè)別情況下，也有兩個(gè)信號(hào)用一個(gè)輸入點(diǎn)的，那樣就應(yīng)在接入輸入點(diǎn)前，按邏輯關(guān)系接好線（如兩個(gè)觸點(diǎn)先串聯(lián)或并聯(lián)），然后再接到輸入點(diǎn)。</p><p&g

74、t;　　(1) 確定I/O通道范圍</p><p>　　不同型號(hào)的PLC，其輸入/輸出通道的范圍是不一樣的，應(yīng)根據(jù)所選PLC型號(hào)，查閱相應(yīng)的編程手冊(cè)和操作手冊(cè)</p><p>　　(2) 部輔助繼電器</p><p>　　內(nèi)部輔助繼電器不對(duì)外輸出，不能直接連接外部器件，而是在控制其他繼電器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器時(shí)作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或數(shù)據(jù)處理用。</p><p&

75、gt;　　從功能上講，內(nèi)部輔助繼電器相當(dāng)于傳統(tǒng)電控柜中的中間繼電器。</p><p>　　未分配模塊的輸入/輸出繼電器區(qū)以及未使用1:1鏈接時(shí)的鏈接繼電器區(qū)等均可作為內(nèi)部輔助繼電器使用。根據(jù)程序設(shè)計(jì)的需要，應(yīng)合理安排 PLC 的內(nèi)部輔助繼電器，在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中應(yīng)詳細(xì)列出各內(nèi)部輔助繼電器在程序中的用途，避免重復(fù)使用。</p><p>　　(3) 分配定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><

76、;p>　　PLC 的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器數(shù)量分別見(jiàn)有關(guān)操作手冊(cè)。</p><p>　　3.8 西門(mén)子公司的S7-200PLC簡(jiǎn)介</p><p>　　S7-200系列PLC可提供4種不同的基本單元和6種型號(hào)的擴(kuò)展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)展單元、編程器、存儲(chǔ)卡、寫(xiě)入器、文本顯示器等。</p><p>　　(1) 基本單元S7-200</p>&l

77、t;p>　　S7-200系列PLC中可提供4種不同的基本型號(hào)的8種CPU供選擇使用，如CPU221， CPU222，CPU224，CPU226等。</p><p><b>　　(2) 擴(kuò)展單元</b></p><p>　　S7-200系列PLC主要有6種擴(kuò)展單元，它本身沒(méi)有CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)。</p><p&

78、gt;　　數(shù)字量擴(kuò)展模塊，如EM221,EM222,EM223。</p><p>　　模擬量擴(kuò)展模塊，如EM231,EM232,EM235。</p><p><b>　　(3) 編程器</b></p><p>　　PLC在正式運(yùn)行時(shí)，不需要編程器。編程器主要用來(lái)進(jìn)行用戶程序的編制、存儲(chǔ)和管理等，并將用戶程序送入PLC中，在調(diào)試過(guò)程中，進(jìn)行監(jiān)控和

79、故障檢測(cè)。S7-200系列PLC可采用多種編程器，一般可分為簡(jiǎn)易型和智能型。</p><p>　　簡(jiǎn)易型編程器是袖珍型的，簡(jiǎn)單實(shí)用，價(jià)格低廉，是一種很好的現(xiàn)場(chǎng)編程及監(jiān)測(cè)工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠方便。智能型編程器采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程操作，將專(zhuān)用的編程軟件裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)，可直接采用梯形圖語(yǔ)言編程，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，非常直觀，且功能強(qiáng)大，S7-200系列PLC的專(zhuān)用編程軟件為STEP7-Micro/

80、WIN。</p><p><b>　　(4) 程序存儲(chǔ)卡</b></p><p>　　為了保證程序及重要參數(shù)的安全，一般小型PLC設(shè)有外接EEPROM卡盒接口，通過(guò)該接口可以將卡盒的內(nèi)容寫(xiě)入PLC，也可將PLC內(nèi)的程序及重要參數(shù)傳到外接EEPROM卡盒內(nèi)作為備份。程序存儲(chǔ)卡EEPROM有6ES 7291-8GC00-0XA0和6ES 7291-8GD00-0XA0兩種

81、，程序容量分別為8K和16K程序步。</p><p><b>　　(5) 寫(xiě)入器</b></p><p>　　寫(xiě)入器的功能是實(shí)現(xiàn)PLC和EPROM之間的程序傳送，是將PLC中RAM區(qū)的程序通過(guò)寫(xiě)入器固化到程序存儲(chǔ)卡中，或?qū)LC程序存儲(chǔ)卡中的程序通過(guò)寫(xiě)入器傳送到RAM區(qū)。</p><p><b>　　(6) 文本顯示器</b&g

82、t;</p><p>　　文本顯示器TD200不僅是一個(gè)用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設(shè)備，還可以作為控制單元對(duì)某個(gè)量的數(shù)值進(jìn)行修改，或直接設(shè)置輸入/輸出量。文本信息的顯示用選擇/確認(rèn)的方法，最多可顯示80條信息，每條信息最多4個(gè)變量的狀態(tài)。過(guò)程參數(shù)可在顯示器上顯示，并可以隨時(shí)修改。TD200面板上的8個(gè)可編程序的功能鍵，每個(gè)都分配了一個(gè)存儲(chǔ)器位，這些功能鍵在啟動(dòng)和測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和診斷。</p>

83、<p>　　3.8.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 </p><p>　　(1) 擬定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)條件。技術(shù)條件一般以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的形式來(lái)確定，它是整個(gè)設(shè)計(jì)的依據(jù)；</p><p>　　(2) 選擇電氣傳動(dòng)形式和電動(dòng)機(jī)、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)；</p><p>　　(3) 選定 PLC的型號(hào)；</p><p>　　(4) 編制 PLC的輸

84、入/輸出分配表或繪制輸入/輸出端子接線圖；</p><p>　　(5) 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求編寫(xiě)軟件規(guī)格說(shuō)明書(shū)，然后再用相應(yīng)的編程語(yǔ)言（常用梯形圖）進(jìn)行程序設(shè)計(jì)；</p><p>　　(6) 遵循用戶認(rèn)知心理學(xué)，重視人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)人與機(jī)器之間的友善關(guān)系；</p><p>　　(7) 設(shè)計(jì)操作臺(tái)、電氣柜及非標(biāo)準(zhǔn)電器元部件；</p><p>

85、　　(8) 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和使用說(shuō)明書(shū)；</p><p>　　根據(jù)具體任務(wù)，上述內(nèi)容可適當(dāng)調(diào)整。</p><p>　　4上位機(jī)監(jiān)控軟件介紹</p><p>　　Wonderware InTouch，這一創(chuàng)建Microsoft Windows 2000和Windows NT操作系統(tǒng)下的人機(jī)界面(HMI)應(yīng)用程序的最簡(jiǎn)便快捷的方法。InTouch是Wonderware

86、Factory Suite 的一個(gè)組成部分。InTouch廣泛應(yīng)用于包括食品加工、半導(dǎo)體、石油、汽車(chē)、化工、制藥、紙漿和造紙、交通等在內(nèi)的全球眾多縱向市場(chǎng)。</p><p>　　通過(guò)運(yùn)用 InTouch，可以創(chuàng)建強(qiáng)大的、功能齊全的應(yīng)用程序，充分利用Microsoft Windows 的關(guān)鍵功能，包括ActiveX控件、OLE、圖形和網(wǎng)絡(luò)等。InTouch也可以通過(guò)添加自定義ActiveX控件、向?qū)?、常?guī)對(duì)象以及

87、創(chuàng)建InTouch QuickScript等來(lái)進(jìn)行充分地?cái)U(kuò)展。</p><p>　　InTouch包括三個(gè)主要程序，它們是InTouch應(yīng)用程序管理器、WindowMaker和WindowViewer。此外，InTouch還包括診斷程序WonderwareLogger。</p><p>　　InTouch應(yīng)用程序管理器用于組織您所創(chuàng)建的應(yīng)用程序，也可以用于將WindowViewer 配置成

88、一個(gè)NT服務(wù)程序，為基于客戶機(jī)和基于服務(wù)器的結(jié)構(gòu)體系配置網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā) (NAD)，以及配置動(dòng)態(tài)分辨率轉(zhuǎn)換(DRC)和(或)分布式報(bào)警。DBDump和DBLoad數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)用程序也是從應(yīng)用程序管理器啟動(dòng)的。</p><p>　　WindowMaker是一個(gè)開(kāi)發(fā)環(huán)境，在這個(gè)開(kāi)發(fā)環(huán)境中可以使用面向?qū)ο蟮膱D形來(lái)創(chuàng)建富于動(dòng)畫(huà)感的觸控式顯示窗口。這些顯示窗口可以連接到工業(yè)I/O系統(tǒng)和其它Microsoft Windows應(yīng)

89、用程序。</p><p>　　WindowViewer是用于顯示在WindowMaker中創(chuàng)建的圖形窗口的運(yùn)行時(shí)環(huán)境。WindowViewer執(zhí)行InTouch QuickScript、執(zhí)行歷史數(shù)據(jù)的記錄和報(bào)告、處理報(bào)警記錄和報(bào)告，并且可以充當(dāng)DDE和SuiteLink通訊協(xié)議的客戶機(jī)和服務(wù)器。</p><p>　　現(xiàn)在在自動(dòng)化系統(tǒng)中，使用了多種人機(jī)界面人機(jī)，有的是通用軟件，有的是專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)

90、的軟件。InTouch和這些軟件相比，主要特點(diǎn)如下。</p><p>　　(1) 過(guò)了完備的測(cè)試和運(yùn)行考驗(yàn)。目前世界上有12萬(wàn)套以上的InTouch系統(tǒng)在運(yùn)行，因而該軟件的可靠性和穩(wěn)定性是非常高的。</p><p>　　(2) 大限度的開(kāi)放性。InTouch的運(yùn)行環(huán)境是Win系列，基本的通訊格式包括“快速DDE”和SuiteLink。其中，快速DDE兼容微軟的DDE，因此許多Win系列下運(yùn)

91、行的軟件都可以與InTouch直接通訊。為了與其他設(shè)備通訊，InTouch有600種通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件(I/O Server)，可以與不同的設(shè)備通訊。InTouch還提供了一個(gè)工具軟件，幫助編寫(xiě)通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件。</p><p>　　(3) 絡(luò)功能。InTouch支持微軟的各種網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)非常簡(jiǎn)單。</p><p>　　(4) 據(jù)庫(kù)功能。InTouch除了自身帶有數(shù)據(jù)庫(kù)以外，還支持SQL語(yǔ)言，

92、可以方便地與其他數(shù)據(jù)庫(kù)連接。</p><p>　　(5) 使用和掌握。InTouch的編程因?yàn)榉椒ǚ浅：?jiǎn)單，所以多稱(chēng)為組態(tài)，是面向非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的工程人員，任何專(zhuān)業(yè)的工程技術(shù)人員和維修人員都可以掌握。一方面縮短了應(yīng)用開(kāi)發(fā)周期，另一方面方便了變電站用戶修改和開(kāi)放上位軟件。</p><p>　　(6) InTouch提供了各種強(qiáng)大功能，通過(guò)組態(tài)完全可以滿足用戶在操作、顯示、記錄上的各種特殊要求。

93、</p><p>　　(7) InTouch有多種繪圖工具和豐富的圖形庫(kù)，可以做出非常易于操作和漂亮的畫(huà)面。</p><p>　　5化學(xué)水預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容</p><p>　　(1) 擬定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)條件。技術(shù)條件一般以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的形式來(lái)確定，它是整個(gè)設(shè)計(jì)的依據(jù)；</p><

94、p>　　(2) 選擇電氣傳動(dòng)形式和電動(dòng)機(jī)、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)；</p><p>　　(3) 選定PLC的型號(hào)；</p><p>　　(4) 編制PLC的輸入/輸出分配表；</p><p>　　(5) 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求編寫(xiě)軟件規(guī)格說(shuō)明書(shū)，然后再用相應(yīng)的編程語(yǔ)言（常用梯形圖）進(jìn)行程序設(shè)計(jì)；</p><p>　　根據(jù)具體任務(wù)，上述內(nèi)容可適當(dāng)調(diào)

95、整。</p><p><b>　　5.2 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　預(yù)處理工藝流程：生水生水加熱器(二個(gè))→澄清池(三座)→澄清水箱(三臺(tái))→澄清水泵(五臺(tái))，分別至生活消防水系統(tǒng)及鍋爐補(bǔ)給水除鹽系統(tǒng)。生水采用加凝聚劑和助凝劑進(jìn)行處理。</p><p>　　5.2.1 生水加熱器（澄清池加熱器）</p><p&g

96、t;　　整個(gè)澄清池系統(tǒng)包括兩個(gè)生水加熱器，用于對(duì)生水進(jìn)行加熱。通過(guò)控制蒸汽管道上的蒸汽入口調(diào)節(jié)門(mén)控制進(jìn)入加熱器系統(tǒng)的蒸汽量，來(lái)保證澄清池入口水溫在規(guī)定范圍，進(jìn)而保證澄清池入出口溫差小于2℃。</p><p><b>　　5.2.2 澄清池</b></p><p>　　澄清池系統(tǒng)包括三座澄清池，一套凝聚劑和助凝劑加藥系統(tǒng)以及清水系統(tǒng)。每座澄清池包括一個(gè)入口調(diào)節(jié)門(mén)、一臺(tái)機(jī)

97、械攪拌器、3個(gè)排污閥。加藥系統(tǒng)包括3臺(tái)助凝劑加藥泵、兩臺(tái)助凝劑攪拌器、四臺(tái)凝聚劑加藥泵以及一臺(tái)凝聚劑循環(huán)泵。助凝劑加藥泵2用1備，備用方式可通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行設(shè)置，凝聚劑加藥泵3用1備，備用方式可通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行設(shè)置。清水系統(tǒng)包括3個(gè)清水箱、5臺(tái)清水泵和1個(gè)清水泵出口母管聯(lián)絡(luò)門(mén)。各個(gè)設(shè)備的控制均可通過(guò)操作站進(jìn)行遠(yuǎn)方控制。</p><p>　　當(dāng)澄清池處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，澄清池入口調(diào)節(jié)門(mén)開(kāi)度受清水箱的液位高度分段控制。當(dāng)2/

98、3號(hào)澄清池出口濁度超標(biāo)后自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)阻凝劑加藥泵，當(dāng)濁度合格后自動(dòng)停泵。</p><p>　　澄清池排污閥每次排污1分鐘。當(dāng)成清池處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，每運(yùn)行一定時(shí)間1/2號(hào)排污閥排污1次，每運(yùn)行一定時(shí)間3號(hào)排污閥（澄清池底部）排污1次。</p><p>　　當(dāng)澄清池處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，澄清池凝聚劑加藥量可根據(jù)澄清池入口生水流量自動(dòng)調(diào)節(jié)。(加藥泵應(yīng)能夠變頻運(yùn)行)</p><p&g

99、t;<b>　　5.3 設(shè)計(jì)方法</b></p><p>　　5.3.1 生水加熱器(澄清池加熱器)</p><p>　　保證澄清池入出口溫差小于2℃。需要使用PID運(yùn)算。用澄清池入口和出口的溫度做差，保證其值小于2℃，輸出作用于汽管道上的蒸汽入口調(diào)節(jié)門(mén)即可。</p><p>　　無(wú)擾切換需要上位機(jī)配合操作，設(shè)一轉(zhuǎn)換按鈕，當(dāng)為1時(shí)，為上位機(jī)操作

100、即軟手操，為0時(shí)，為PLC自動(dòng)控制。</p><p><b>　　5.3.2 澄清池</b></p><p>　　當(dāng)澄清池處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，澄清池入口調(diào)節(jié)門(mén)開(kāi)度受清水箱的液位高度分段控制?？梢栽O(shè)置水箱液位各段對(duì)應(yīng)澄清池入口調(diào)節(jié)門(mén)開(kāi)度。</p><p>　　當(dāng)2/3號(hào)澄清池出口濁度超標(biāo)后自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)助凝劑加藥泵，當(dāng)濁度合格后自動(dòng)停泵?？稍O(shè)置濁度上限

101、，當(dāng)超過(guò)一定量時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)助凝劑加藥泵，為防止?jié)岫仍谏舷薷浇鼇?lái)回波動(dòng)，設(shè)置死區(qū)，在死區(qū)內(nèi)繼續(xù)上一步的動(dòng)作。</p><p>　　澄清池定期排污可使用TON定時(shí)指令進(jìn)行設(shè)置，每過(guò)一定時(shí)間開(kāi)啟或者關(guān)閉閥門(mén)。</p><p><b>　　5.4 設(shè)計(jì)步驟</b></p><p>　　(1) 深入了解和分析被控對(duì)象的工藝條件和控制要求</p>

102、<p>　　被控對(duì)象就是受控的機(jī)械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過(guò)程。</p><p>　　控制要求主要指控制的基本方式、應(yīng)完成的動(dòng)作、自動(dòng)工作循環(huán)的組成、必要的保護(hù)和聯(lián)鎖等。對(duì)較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務(wù)分成幾個(gè)獨(dú)立部分，這種可化繁為簡(jiǎn)，有利于編程和調(diào)試。</p><p>　　(2) 確定 I/O 設(shè)備</p><p>　　根據(jù)被控對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)

103、的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。</p><p>　　(3) 選擇合適的PLC類(lèi)型</p><p>　　根據(jù)已確定的用戶I/O設(shè)備，統(tǒng)計(jì)所需的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)，選擇合適的PLC 類(lèi)型，包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。</p>

104、<p>　　(4) 分配I/O點(diǎn) </p><p>　　分配PLC的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入/輸出分配表或者畫(huà)出輸入/輸出端子的接線圖。接著就可以進(jìn)行PLC序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制柜或操作臺(tái)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。</p><p>　　(5) 設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)梯形圖程序</p><p>　　根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計(jì)出梯形圖即編程。這一步是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的

105、最核心工作，也是比較困難的一步，要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　(6) 將程序輸入PLC</p><p>　　當(dāng)使用簡(jiǎn)易編程器將程序輸入PLC時(shí)，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符，以便輸入。當(dāng)使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計(jì)算機(jī)上編程時(shí)，可通過(guò)上下位機(jī)的連接電纜將程序下載到PLC中去。</p><p&g

106、t;　　(7) 進(jìn)行軟件測(cè)試</p><p>　　程序輸入PLC后，應(yīng)先進(jìn)行測(cè)試工作。因?yàn)樵诔绦蛟O(shè)計(jì)過(guò)程中，難免會(huì)有疏漏的地方。因此在將PLC連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上去之前，必需進(jìn)行軟件測(cè)試，以排除程序中的錯(cuò)誤，同時(shí)也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。</p><p>　　(8) 應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試</p><p>　　在PLC軟硬件設(shè)計(jì)和控制柜及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以

107、進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，如果控制系統(tǒng)是由幾個(gè)部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后再進(jìn)行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多，則可先進(jìn)行分段調(diào)試，然后再連接起來(lái)總調(diào)。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，要逐一排除，直至調(diào)試成功。</p><p><b>　　5.5 系統(tǒng)流程圖</b></p><p>　　流程圖是對(duì)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，其中包含了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程。簡(jiǎn)單扼要的闡述了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制的方法

108、，使設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，思路能夠清晰，系統(tǒng)流程圖還是可以同時(shí)方便于不同行業(yè)之間的交流。</p><p>　　下面的系統(tǒng)流程圖分別是化學(xué)水預(yù)處理部分的澄清池入口溫度調(diào)節(jié)、澄清池入口調(diào)節(jié)門(mén)開(kāi)度受清水箱的液位高度分段控制、澄清池出口濁度超標(biāo)后自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)阻凝劑加藥泵的流程圖。</p><p>　　圖5.1 澄清池入口溫度調(diào)節(jié)</p><p>　　圖5.2澄清池入口調(diào)節(jié)門(mén)開(kāi)度受清