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基于plc的鍋爐控制系統設計實習報告(編輯修改稿)

2026-07-24 18:34 本頁面

　

【文章內容簡介】計 PLC總述 PLC工作原理PLC是一種工業控制計算機，它的工作原理是建立在計算機工作原理的基礎之上，即通過執行反映控制要求的用戶程序來實現的。CPU是以分時操作方式來處理各項任務的，所以它屬于串行工作方式。PLC工作的整個過程可分為三部分：第一部分是上電處理。機器上電后對PLC系統進行一次初始化，包括硬件初始化，I/O模塊配置檢查，停電保持范圍設定，系統通信參數配置及其他初始化處理等。第二部分是掃描過程。PLC上電處理階段完成以后進入掃描工作過程。第三部分是出錯處理。PLC每掃描一次，執行一次自診斷檢查，確定PLC自身的動作是否正常，如檢查出異常時，CPU面板上的LED及異常繼電器會接通，在特殊寄存器中會存入出錯代碼；當出現致命錯誤時，CPU被強制為STOP方式，所有的掃描便停止。PLC是按集中輸入、集中輸出，周期性循環掃描的方式進行工作的。每一次掃描所用的時間稱作掃描周期或工作周期。在一個掃描周期中，PLC一般將完成部分或全部的以下操作：讀輸入→處理通信請求→執行邏輯控制程序→寫輸出執行→CPU自診斷。PLC就是這樣周而復始的循環這些動作過程一直到關機。當PLC上電后，處于正常運行時，它將不斷重復掃描過程，并不斷循環重復下去。分析上述掃描過程，如果不考慮遠程的服務要求，這樣掃描過程就只有“輸入采樣”、“程序執行”和“輸出刷新”三個階段了。這三個階段是PLC工作過程的中心內容，也就是PLC的工作原理。 PLC系統選型燃油鍋爐系統設計選擇了西門子模塊化中小型PLC系統S7200，它能滿足系統性能要求的應用，應用領域相當廣泛。其模塊化、易于實現分布、易于用戶掌握等特點使得S7200成為各種中小型性能要求控制任務的首選。S7200系列具有的多種性能的CPU和豐富的I/O擴展模塊，使用戶可以完全根據實際應用選擇合適的模塊。當任務規模擴大時，可隨時使用附加的模塊對PLC進行擴展。西門子S7200所具備的高電磁兼容性和強抗振動，抗沖擊性，使其具有更高的工業環境適應性。此外，S7200系列PLC還具有模塊點數密度高，結構緊湊，性價比高，性能優越，裝卸方便等優點。與一般計算機一樣，CPU是PLC的核心，它按PLC中系統程序賦予的功能控制PLC有條不紊的進行工作。CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯系的數據、控制和狀態總線構成。CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路，內存主要用于存儲程序及數據，是PLC不可缺少的組成單元。CPU的主要任務是控制用戶程序和數據接收與存儲；用掃描的方式通過I/O接口接收現場信號的狀態或數據，并存入輸入映像寄存器或數據存儲器中；診斷PLC內部電路的工作故障和編程中的語法錯誤等；PLC進入運行狀態后，從存儲器讀取用戶指令，經過命令解釋后按指令規定的任務進行數據傳送、邏輯或算術運算等；根據運算結果，更新有關標志位的狀態和輸出映像寄存器的內容，再經輸出部件實現輸出控制、制表打印或數據通信等功能。PLC產品的種類繁多。PLC的型號不同，對應著其結構形式、性能、容量、指令系統、編程方式、價格等均各不相同，適用的場合也各有側重。因此，合理選用PLC，對于提高PLC控制系統的技術經濟指標有著重要意義。PLC的選擇主要應從PLC 的機型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯網能力等方面加以綜合考慮。PLC機型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護方便的前提下，力爭最佳的性能價格比。選擇時應主要考慮到合理的結構型式，安裝方式的選擇,相應的功能要求，響應速度要求，系統可靠性的要求,機型盡量統一等因素。PLC是為工業自動化設計的通用控制器,不同檔次PLC的響應速度一般都能滿足其應用范圍內的需要。通常PLC的輸入類型可以是直流、交流或交直流，使用最多的是直流信號輸入PLC。輸入電路的電源可由外部供給，有的也可由PLC自身的電源提供。表31 S7200系列PLC CPU型號表特性CPU221CPU222CPU224CPU224 XPCPU226CPU226 XM程序存儲區4096B4096B8192B12288B16384B24576B數據存儲區2048B2048B8192B10240B10240B20480B本機I/O6入4出8入6出14入10出14入10出24入16出24入16出擴展模塊數027777通過對燃油鍋爐控制系統控制要求的分析可知，系統共有開關量輸入點5點，開關量輸出點7點，所以選用CPU224，它可以擴展7個模塊能夠滿足控制要求。圖31 CPU224外圍接線圖 I/O地址分配根據燃油鍋爐控制系統的控制要求，I/O通道地址分配如表32和33所示。序號功能信號AIW0溫度傳感器1輸入AIW2溫度傳感器2輸入AQW4給變頻器信號表32 輸入輸出信號代碼和地址編號名稱代碼地址編號啟動按鈕SF1停止按鈕SF2水位上限開關BG1水位下限開關BG2蒸汽壓力開關BP熱繼電器BB燃油預熱器繼電器KF1鼓風機接觸器QA1點火變壓器繼電器KF2瓦斯閥MB1噴油器電磁閥MB2進水閥MB3出水閥MB4噴油器低轉速電磁閥MB5 模擬量輸入輸出信號代碼和地址編號表 PLC主機圖系統所選PLC型號的主機圖 PLC主機圖系統采用西門子S7200模擬量編程。EM235是最常用的模擬量擴展模塊，它實現了4路模擬量輸入和1路模擬量輸出功能。本次設計選擇常用的EM235作為擴展模塊。數字量輸入/輸出模塊支持：連接控制系統的數字量過程信號，向過程控制系統輸出數字量控制信號，為CPU的本機I/O提供更多的數字量輸入/輸出，數字量輸入/輸出模塊轉換，來自過程的外部數字信號電平轉換成S7200內部信號電平，將S7200的內部信號電平轉換成過程所要求的外部信號電平。 EM235的常用技術參數模擬量輸入特性模擬量輸入點數4輸入范圍電壓（單極性）0～10V 0～5V 0～1V

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