基于plc的燃油锅炉控制系统设计实习报告

基于plc的燃油锅炉控制系统设计实习报告内容摘要：

的扫描便停止。 PLC 是按集中输入、集中输出，周期性循环扫描的方式进行工作的。 每一次扫描所用的时间称作扫描周期或工作周期。 在一个扫描周期中， PLC 一般将完成部分或全部的以下操作： 读输入 → 处理通信请求 → 执行逻辑控制程序 → 写输出执行 → CPU 自诊断。 PLC 就是这样周而复始的循环这些动作过程一 直到关机。 当 PLC 上电后，处于正常运行时，它将不断重复扫描过程，并不断循环重复下去。 分析上述扫描过程，如果不考虑远程的服务要求，这样扫描过程就只有 “ 输入采样 ” 、“ 程序执行 ” 和 “ 输出刷新 ” 三个阶段了。 这三个阶段是 PLC 工作过程的中心内容，也就是 PLC 的工作原理。 PLC 系统选型 燃油锅炉系统 设计选择了 西门子 模块化中小型 PLC 系统 S7200，它能满足 系统 性能要求的应用，应用领域相当广泛。 其模块化、易于实现分布 、 易于用户掌握等特点使得 S7200 成为各种 中小型 性能要求控制任务的 首选。 S7200 系 列具有的多种性能的CPU 和丰富的 I/O 扩展模块，使用户可以完全根据实际应用选择合适的模块。 当任务规模扩大时，可随时使用附加的模块 对 PLC 进行扩展。 西门子 S7200 所具备的高电磁兼容性和强抗振动，抗冲击性，使其具有 更 高的工业环境适应性。 此外， S7200 系列 PLC 还具有模块点数密度高，结构紧凑，性价比高，性能优越，装卸方便等优点。 与一般计算机一样， CPU 是 PLC 的核心，它按 PLC 中系统程序赋黑龙江工程学院 7予的功能控制 PLC 有条不紊的进行工作。 CPU 主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制 和 状态总线构 成。 CPU 单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路 ， 内存主要用于存储程序及数据，是 PLC 不可缺少的组成单元。 CPU 的主要任务是控制用户程序和数据接收与存储；用扫描的方式通过 I/O 接口接收现场信号的状态或数据，并存入输入映像寄存器或数据存储器中；诊断 PLC 内部电路的工作故障和编程中的语法错误等； PLC 进入运行状态后，从存储器读取用户指令，经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等；根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映像寄存器的内容，再经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。 PLC 产品的种类繁多。 PLC 的型号不同 ， 对应着其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等均各不相同 ， 适用的场合也各有侧重。 因此 ， 合理选用 PLC，对于提高 PLC 控制系统的技术经济指标有着重要意义。 PLC 的选择主要应从 PLC 的机型、容量、 I/O 模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。 PLC 机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下 ， 力争最佳的性能价格比。 选择时应主要考虑到合理的结构型式 ， 安装方式的选择 ,相应的功能要求 ， 响应速度要求 ， 系统可靠性的要求 ,机型尽量统 一等因素。 PLC 是为工业自动化设计的通用控制器 ,不同档次 PLC 的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。 通常 PLC 的输入类型可以是直流、交流或交直流，使用最多的是直流信号输入PLC。 输入电路的电源可由外部供给，有的也可由 PLC 自身的电源提供。 表 31 S7200 系列 PLC CPU 型号表 通过对燃油锅炉控制系统控制要求的分析可知，系统共有开关量输入点 5 点，开关量输出点 7 点，所以选用 CPU224，它可以扩展 7 个模块能够满足控制要求。 CPU224的外围接线图如图 所示。 特 性 CPU221 CPU222 CPU224 CPU224 XP CPU226 CPU226 XM 程序存储区 4096B 4096B 8192B 12288B 16384B 24576B 数据存储区 2048B 2048B 8192B 10240B 10240B 20480B 本机 I/O 6入 4出 8 入 6 出 14入 10出 14入 10出 24入 16出 24 入 16 出 扩展模块数 0 2 7 7 7 7 黑龙江工程学院 8 图 31 CPU224 外围接线图 I/O 地址分配 根据燃油锅炉控制系统的控制要求， I/O 通 道地址分配如表 32 和 33 所示。 表 32 输入输出信号代码和地址编号 序号 功能信号 AIW0 温度 传感器 1 输入 AIW2 温度 传感器 2 输入 AQW4 给变频器信号 黑龙江工程学院 9 表 模拟量输入输出信号代码和地址编号表 PLC 主机图 系统所选 PLC 型号的主机图 图 PLC 主机图 扩展模块选型 名称 代码 地址编号 启动按钮 SF1 停止按钮 SF2 水位上限开关 BG1 水位下限开关 BG2 蒸汽压力开关 BP 热继电器 BB 燃油预热器继电器 KF1 鼓风机接触器 QA1 点火变压器继电器 KF2 瓦斯阀 MB1 喷油器电磁阀 MB2 进水阀 MB3 出水阀 MB4 喷油器低转速电磁阀 MB5 黑龙江工程学院 10 系统采用西门子 S7200 模拟量编程。 EM235 是最常用的模拟量扩展模块，它实现了 4 路模拟量输入和 1 路模拟量输出功能。 本次设计选择常用的 EM235 作为扩展模块。 数字量输入 /输出模块支持 ：连接控制系统的数字量过程信号 ， 向过程控制系统输出数字量控制信号 ， 为 CPU 的本机 I/O 提供更多的数字量输入 /输出 ， 数字量输入 /输出模块转换 ， 来自过程的外部数字信号电平转换成 S7200 内部信号电平 ， 将 S7200的内部信号电平转换成过程所要求的外部信号电平。 表 EM235 的常用技术参数 模拟量输入特性 模拟量输入点数 4 输入范围 电压（单极性） 0～ 10V 0～ 5V 0～ 1V 0～ 500mV 0～ 100mV 0～ 50mV 电压（双极性） 177。 10V 177。 5V 177。 177。 1V 177。 500mV 177。 250mV 177。 100mV 177。 50mV 177。 25mV 电流 0～ 20mA 数据字格式 双极性 全量程范围 32020～ +32020 单极性 全量程范围 0～ 32020 分辨率 12 位 A/D 转换器 模拟量输出特性 模拟量输出点数 1 信号范围 电压输出 177。 10V 电流输出 0～ 20mA 数据字格式 电压 32020～ +32020 电流 0～ 32020 分辨率电流 电压 12 位 电流 11 位 黑龙江工程学院 11 电机及驱动控制选型 电机及喷油泵的选型 所选用的锅炉为 型燃油锅炉。 根据系统控制要求、工作环境和所用锅炉的型号，进行油泵的选型。 所选用的鼓风机为 风机。 转速为1400r/min，风量为（ 501212230） m3/h，电机功率为。 所选用的喷油泵 电动机功率为 ，转速为 1400r/min，额定电压为 380V，型号为 Y90L4。 变频器选型 在电动机的各种调速方式中，变频调速传动占有极其重要的地位，有。