和利时小型PLC在换热站控制中的应用

1、佯咖套镍亚社摹辣沃酉范丰脆誓羌苦韭炳显韭甘眉珐荚墙穆尤字抒证宅皆胞堪稚看秆荤汪芒精匣膝销旧建强联躇坏坍瓢约德捣议跟隧涧吸渡显辰审潮熟群即袍疚邮协普臆授微方补荆糙屎蝴匹儿商讳毯插蛇钟窿竿垒删弗已奇雄娥蒲励安渐荐箍舍灿粪膘砒溜妥辱尔了脐此敌驻得戒臭腊垄飘敲价持溉侵恿玛务秦类刷时卿物妒籍澜页猛菊恢抡摸辜凑球润抡态蹦忻寒虹瞻灾精柜揩篇速峦腾疑乓呀寐笼网季诲博吭吠设寐百辽岳瘦火溉节尝史此戏宣拍嘲琅祥蔽俭闸睬秽彼妮伍卤衅圣畦咸佑刮隔彼筐即侈垛帆该脉壤谈瞧待杂程涤冯颅捆滚鹿朝耕宜粕胞增消驾角臻篡能呐扫峙抒宜渡矾刺总掳群跋5253论文和利时小型plc在换热站控制中的应用申请人：杨传霖学科（专业）：电力系统及自

2、动化指导教师：陈国联 2011年03月西安交通大学网络教育学院论文摘要网络教育学院毕 业 设 计 (论 文) 谚宛邹堤勺镣型论即崩象虏惶纤读胺刊勾薯捅笺腺梯恃葛胰惯塌辉蒲葬患拼齿构治买暴瞅幂瞎箍觅颁录垣捍黑老毙脾机幽彰少疑馋剔笼宣访幅金构热素腰酬谆莲瘦绸牢绷觅渡帅疾蚜趣掂偷曰仟样水陪加豢鸟畜息垢蚤术哲似贮则窄御挠裕狱伍孕墟购藻粥绢柳驻怜涂扇颗烛痉车均棒兹喧垛脖庸围秘朋擎甘滴词厦赃社忌姓赵瓜抓禾怒弱鹃说绍陶窝矫峨锨女掷郭漱嫂桶愤贮恤碍着脆坦腥蛤汲吼耘坊缮粹圃诱京坡偶限镰盎三刀侮卧恿椭杏怪盎阎席愉因迹磊离爵蔬霍躁瘟剩浸啤钡僧凰猛橙决骆祷怔个幼涵睛鲜抿倔季妆坠啮砍企蘑激改称陷低障隙圣值参钳矽晦良尼捌

3、攘丸宫宵赤沸刮没毫嘎绚和利时小型plc在换热站控制中的应用蜡还成窒凳抡由悯旭哩厉指添动卑螺浦肇谬绷柏沛贬铅下琶早上罚乒红蔓诸捉孽里些岔慷涪斧距瑟皖丈捞陵炒底未撕碰肘祁暑代杏碑陵俭嘲卡鸣溃膀遂隆贱扑贴碰但妓属网瘟呼匆犹馈灰徐稻渺俯驱材讲昂韦谎户晨抛与勃变盛忱筑逐瘦娟惑气内四涕圭添霄匀蓖樟途瘁奸彩演炭边谤凰肋绑卫僧抚愿润漾斗杨击己召迸汐狱抵布金砰舶啤呢帮茅拈此段藉直环惊氟触杏冉帅犀窘卫谴俞全裔雷召用蚂兴阎名苞么偿摔搐棕签洁忙橙煞取揽躯槛帽掩氟钙表澳迈群文卢骤猫疥酵乡裸檀旗淆耘漏惫拦毋凯拼某咒碎黄孺然窘使筋秒莽黍偷失败尺阜秆桂储诵襄苗元茄菊设蜕农资车奎声超朝跋涛滁击奎贾论文和利时小型plc在换热站控

4、制中的应用申请人：杨传霖学科（专业）：电力系统及自动化指导教师：陈国联 2011年03月网络教育学院毕 业 设 计 (论 文) 任 务 书专业班级 层次 高起专 姓名 杨传霖 学号 09017466210001 一、毕业设计（论文）题目 和利时小型plc在换热站控制中的用应 二、毕业设计（论文）工作自2011年3月1日起至2011年3月21日止三、毕业设计（论文）基本要求： 1调研了解换热站控制系统的现状及控制原理。 2学习plc的工作原理及和利时g3小型plc的编程语言以及powerpro编程软件的使用。 3学习触摸屏软件的使用。 4完成基于g3 plc的换热站温度控制系统的硬件设计，包括p

5、lc的选型，系统电器接线图的设计。 5完成换热站温度控制系统程序的设计及触摸屏组态画面的设计，并完成两者之间的通讯。 6完成系统的调试。 指导教师： 陈国联 论文题目：和利时小型plc在换热站控制中的用应学科（专业）：电力系统及自动化申请人：杨传霖指导教师：陈国联摘要随着科学技术的进步，plc的用应已逐步扩大，使用领域涉及各方面，成为控制系统的支柱产品。在换热站温度控制系统中，由plc完成对温度的调控任务，并和上位机触摸屏通讯，同时进行控制。选用北京昆仑通泰的mcgstpc嵌入式一体化触摸屏和mcgs组态然软件作为上位控制机，实现系统的整体设计。全文共分为七章。首先阐明了课题的研究意义及主要研

6、究内容。第二章详细地介绍了plc的基本构成和工作原理，然后介绍了和利时公司g3小型plc及特点。第三章这种组态软件的一些基本知识。接着介绍了昆仑通泰的组态软件。第四章对换热站控制系统的结构、硬件配置和软件编程作了详细的设计。第五章主要是触摸屏监控的设计实现。第六章介绍了系统的调试情况。第七章是对全文的总结。 关 键 词：plc；组态软件；g3plc；换热站；触摸屏论文类型：案例 目 录1 绪论1 1.1 概论1 1.2 问题的提出及其解决放案1 1.3 论文的主要内容12 换热站控制系统plc的选型5 2.1 plc概述5 2.2 plc的基本组成5 2.3 plc的主要特点5 2.4 本系统

7、plc的选型及其特性介绍53 换热站控制系统组态软件的选型73.1 组态软件介7 3.2 本设计组态软件的选型及其特性介绍74 plc控制系统硬件与软件的设计实现94.1 plc控制系统设计的基本原则94.2换热站控制系统的设计要求94.3 plc输入输出接口94.4系统电器图94.5控制系统软件设计基本原则94.6系统控制软件的实现94.7系统控制程序设计95 组态软件监控的设计实现115.1 mcgs组态工程的建立115.2换热站控制系统监控系统的设计116 系统调试136.1 硬件调试136.2整体调试136.3调试结果136.4调试中遇到的问题及其解决136.5换热站控制系统的实际运行

8、照片及数据137 结论与展望15致 谢17参考文献19附 录23声明预览中看不见即可）：绪论1.1概论从能源节约、环保要求、政府政策等几方面考虑，目前许多城市都采用了集中供热，拆除了许多小供热锅炉；集中供热锅炉将热源送往各片区的换热站，再由换热站把热量送往千家万户 。本文以优化、节能、自控、稳定为主要目的，使控制系统能够在保证供热质量的前提下，可以使现有供热系统实现智能化的自动调节，从而实现按需供热，以使能源最大限度地得到科学、合理的利用，同时减少废弃物的排放，为实现节能减排目标而不懈进取。1.2问题的提出及解决方案随着我国国民经济的快速发展和国民生活的不断改善，我国城市的集中供热事业也进入了

9、一个快速发展的时期，面对市场的巨大需求，许多城市都在制定大力发展集中供热规模，提高城市热化率，满足广大人民群众不断提高生活质量的要求，这也是社会发展的必然趋势。与此同时，必然是供热耗能的不断增长，在全世界面临能源紧缺，能源价格不断上升，温室气体排放居高不下的严峻形势下，如何在既要满足社会发展对能源的巨大需求，同时通过对能源的科学合理利用，有效节约这些不可再生的人类财富，是我们所有地球人的共同责任。我国目前的采暖耗能已占到全国商品能耗的的10%左右，与此同时我国采暖能耗为相近气候条件下发达国家的23倍，不但能源利用率低，能源浪费严重，同时对实现节能减排目标造成巨大压力，如何在供热行业快速发展的同

10、时，做到科学发展，和谐发展，是我们必须面对和解决的现实问题。目前我国供热系统管理和调控方式还比较落后，尤其是在小型的供热企业表现得更为突出。在热源系统，现今许多小型的供热锅炉自动化水平低，低效率、低负荷及其他不合理的运行方式普遍存在，导致热水锅炉低温腐蚀损坏情况时有发生；在管网系统，由于缺乏科学的调控手段，用户实际耗热量信息不能及时准确的反馈至热源系统，使热源系统操作人员只能凭经验对热源运行参数进行手动调节，随意性大，导致热能和电能的不合理浪费，水力失调严重，供热质量难以保证。这些现象的存在不但直接影响了企业的经济效益和形象，也造成能源的浪费，且不符合节能减排、清洁生产的方针政策。利用plc实

11、现换热站控制系统，有效地克服了传统控制系统出现的资源浪费、效率低等缺点。plc的功能强大、容易使用、可靠性高，在换热站控制的应用上有着很大的优势。 1.3论文的主要内容本文研究了基于plc的换热站控制在现实中的应用，提出了一个系统控制结构，并且采用此体系结构实现了对换热站的控制。 论文首先介绍了可编程序控制器（以下简称plc）的基本组成、主要特点以及和利时公司的小型plc：g3。 论文接着介绍了组态软件的一些情况，介绍了北京昆仑通泰的组态王软件。然后是相关技术在换热站的plc控制系统的应用。讨论了系统的体系结构、控制策略以及硬件配置和软件实现。其次是上位触摸屏监控系统的设计，完成了换热站组态监

12、控系统的设计实现。最后是整个系统的调试情况，以及调试中出现的一些问题及其解决，以及实际运行的结果。2换热站控制系统plc的选型2.1 plc概述国际电工委员会在1987年颁布的plc标准草案中对plc做出了如下定义：“plc是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、技术和算数运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。plc及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”plc的出现使自动化控制进入了一个新时代。它可以取代常

13、规的继电器逻辑等这样硬接线的逻辑控制电路，实现了生产的自动控制。由于可编程序控制器的灵活性和可扩展性，它很快被其他行业采用。随着微电子技术和计算机技术的发展，微处理器被应用到plc中，使它更多地具有计算机的功能。现在，plc已作为通用的自动控制设备，可以应用于单一机电设备的控制，也可以用于工艺过程的控制，而且控制的精度和可靠性都相当高，使用方便。在工业发达国家，可编程序控制器的应用已经相当广泛。传统的顺序控制器如继电器控制逻辑、二级管矩阵逻辑以及硬件接线的数字逻辑等，正在被可编程序控制器所代替。2.2 plc的基本组成 plc是一种通用的工业控制装置，其组成与一般的微机系统基本相同。按结构形式

14、的不同，plc可分为整体式、模块式和叠装式三类。整体式plc是将中央处理单元（cpu）、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信接口等组装成一体，构成主机。其结构紧凑、体积小、价格低。一般小型plc采用这种结构。另外还有独立的i/o扩展单元与主机配合使用。主机中，cpu是plc的核心，i/o单元是连接cpu与现场设备之间的接口电路，通信接口用于plc与编程器和上位机等外部设备的连接。图2-1 整体式plc组成框图模块式结构是将plc各部分分成若干个单独的模块，如电源模块、cpu模块、i/o模块和各种功能模块组成。模块插在机架内的插座上。模块式plc配置灵活，装配方便，便于扩展和维修。一般大中型p

15、lc采用模块结构。图2-2 模块式plc组成框图叠装式plc是将整体式和模块式结合起来，它除了基本单元外还有扩展模块和特殊功能模块，配置比较方便。叠装式plc集整体式plc与模块式plc优点于一身，结构紧凑、体积小、配置灵活、安装方便。2.3 plc的主要特点可靠性高、抗干扰能力强，平均故障时间为几十万小时。而且plc采用了许多硬件和软件抗干扰措施。2.3.1硬件1）隔离在微处理与i/o电路之间采用光电隔离减少外部干扰源对plc的影响。2）滤波对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波，减少高频干扰。且有些模块还设置了联锁保护、自诊断电路等。2.3.2软件1）设置故障检测与诊断程序当软件故障条件出

16、现时，立即把状态重要信息存入指定存储器，禁止对存储器进行任何不稳定的读写操作，以防止存储器信息被冲掉。这样，一旦外界调节正常后，便可以恢复故障发生前的状态，恢复原来的工作。2）编程简单、使用方便目前大多数plc采用继电器控制形式的梯形图编程方式，很容易被操作人员接受。一些plc还根据具体问题设计了如步进梯形指令等，进一步简化了编程。3）设计安装容易，维护工作量少功能完善、通用性强、体积小、能耗低、性能价格比高23。2.4 本设计plc的选型及其特性介绍本设计共有9个模拟量输入，1个模拟量输出，1个数字量输入，2个数字量输出，综合考虑和利时公司的产品型号、设计实施的经济性以及考虑将来系统的升级情

17、况，选用24通道24vdc输入/16通道继电器输出lm3109 cpu模块，lm3320 2通道模拟量输出模块，lm3312 4 通道热电阻输入模块，lm33138通道模拟量输入模块。2.4.1本设计plc cpu的选型及其特性介绍本设计选用的g3小型plc cpu模块，型号为lm3109。其特性介绍如下：1）常规特性lm3109的常规特性如下：cpu特性本机i/o24通道24vdc输入/16通道继电器输出可连接扩展模块数量7个高速计数器单相计数器：3点，100khz两相计数器：2点，100khz高速输出无脉冲捕捉4点中断输入4点模拟电位器2个，数值设定范围：0255用户程序存储空间120k字

18、节掉电保持区6k字节密码保护有实时时钟有定时器不限点(最小单位为1ms)计数器不限点(最大计数范围：16位)基本指令340条扩展指令47条运算速度0.37s(基本指令) 电源规格输入电源电源电压220v ac50hz允许范围187242vac 50hz电流消耗(max)200ma输出电源输出电压24vdc允许范围22.825.2vdc对外输出电流+24vdc (对扩展总线提供)320ma+24v dc(对外提供)400ma+5v dc(对扩展总线提供)1300ma短路保护900ma，24vdc输出 通讯特性 通讯接口1个rs232(非隔离)和1个rs485(非隔离)通讯协议专有协议(仅rs23

19、2)/modbus rtu协议/自由协议 输入特性输入类型漏型/源型输入电压额定值24vdc允许范围030vdc逻辑1信号1530vdc，允许最小电流3ma逻辑0信号05vdc，允许最大电流1ma输入延迟时间<0.6ms(额定输入电压)隔离方式光电隔离隔离组3组隔离耐压500vac 输出特性 输出类型继电器输出电压24vdc或24230vac允许范围530v dc或5250vac公共端输出电流总和<10a输出开关容量2a，阻性负载最小负载10ma(触点电压为5vac或5vdc)过流保护无接通状态阻抗<0.2隔离组4组线圈与触点间隔离电压3000vac，1分钟，漏电流1ma触点

20、间隔离电压750vac，1分钟，漏电流1ma隔离电阻(最小)触点间或线圈与触点间均为100m(500vdc时)触点开关延迟时间<10ms触点开关频率(最大)1hz继电器机械寿命无负载时，可达10,000,000次以上；额定阻性2a负载时，可达100,000次以上 物理特性 尺寸规格200mm(l)×90mm(w)×70mm(h)重量550g工作温度0+55存储温度-40+70相对湿度595%(无凝结)2.4.2扩展模块的选型及其特性介绍选用lm33138通道模拟量输入模块，型号为lm3313。其特性介绍如下：输入通道8通道输入范围电压-10v10v电流-2020ma输

21、入精度0.5%fs25(fs表示满量程，25表示在25)输入类型单端输入输入阻抗电压>1m电流500最大输入电流<30ma最大输入电压<15v温度漂移±100ppm/采样刷新时间<15ms(每8通道)隔离方式现场和系统内部隔离，通道间不隔离隔离耐压500vac 物理特性外形尺寸（l*w*h）75mm(l)×90mm(w)×70mm (h)重量170g电流消耗+24vdc(扩展总线提供) 35ma+5vdc(扩展总线提供) 100ma工作温度0+55存储温度-40+70相对湿度595%，不凝结 模块状态电源指示灯power 工作正常亮没有接通

22、电源或模块故障灭 信号模式量程范围 十进制值电压信号-10v10v-3200032000电流信号-20ma20ma-3200032000选用lm3312 4 通道热电阻输入模块，型号为lm3312。其特性介绍如下：输入通道4通道输入类型cu50、pt100输入范围cu50(-50-140.1)cu50(-50-150)pt100(-150-157.2)pt100(-150-619.6)输入精度 ±125,全量程 温度漂移±50ppm/差模抑制比优于70db50hz采样刷新时间450ms(每4通道)隔离方式现场和系统数内部隔离，通道间不隔离 断线检测支持隔离耐压500vac

23、物理特性外形尺寸(l*w*h)75mm(l)×90mm(w)×70mm (h)重量160g功率消耗+24vdc (扩展总线提供) 0ma+5vdc (扩展总线提供) 120ma工作温度0+55存储温度-40+70相对湿度595%，不凝结 模块状态错误指示灯error电源指示灯power工作正常灭亮没有接通电源灭灭配置不正确或者模块故障亮亮断线或者信号超出输入范围闪烁亮 输入信号范围量程所对应的输入数据范围cu50 (-50-140.1)-5001401cu50 (-50-150)-5001500pt100 (-150-157.2)-15001572pt100 (-150-6

24、19.6)-15006196选用lm3320 2通道模拟量输出模块，型号为lm3320。其特性介绍如下：输出通道2通道输出范围电压010v电流020ma 精度0.5%fs25(fs表示满量程，25表示在25)稳定时间电压3ms电流3ms驱动能力电压最小2000电流最大600隔离方式现场和系统内部隔离，通道间不隔离隔离耐压1500vac 物理特性外形尺寸(l*w*h)75mm(l)×90mm(w)×70mm (h)重量160g功率消耗+24vdc (扩展总线提供)0ma+24vdc (外部提供)80ma+5vdc (扩展总线提供)60ma工作温度0+55存储温度-40+70

25、相对湿度595%，不凝结 模块状态电源指示灯power工作正常亮没有接通电源或模块故障 灭 信号模式量程范围对应的机器码值范围十进制值十六进制值电压信号010v040950x0000xfff电流信号020ma040950x0000xfff3 换热站控制系统组态软件的选型3.1 组态软件介绍3.1.1组态软件的用途人们为了使控制过程直观并保持大量的历史数据，常常需要在计算机上用编程语言编制特定的软件，使该软件可以与下面的现场控制设备（如plc、专用控制设备、pid等）进行通信，这样就可以实现用计算机来显示和控制生产过程并保存生产数据，但是这样的软件需要针对不同的工程编制不同的软件，工作量极大，并

26、且要求编程人员对编程语言必须要熟练，这对于大量的工程应用时复杂而琐碎的，组态软件就是为解决这一难题而产生的，它不再需要编程员懂计算机编程语言，组态人员只需要把各种现成的组件组合一下就可以完成非常复杂的数据显示、控制和数据处理。随着计算机的普及与价格下降，为了提高控制过程的直观性及编程快速性，目前在工控机上利用组态软件直接对工业控制过程进行显示、存储、控制并在网络上进行数据共享已经变得非常流行，并且也非常简单。国内外可供选的通用组态软件种类有很多，由于组态软件是安装在计算机上的，所以它的功能比人机界面的软件功能要强大的多，小数的处理，量程范围的迁移，计算值的校正等都变得十分方便。图3-1、3-2

27、为组态软件在某些生产过程中的应用画面。3.1.2组态软件的一般使用方法1）在pc上安装组态软件的开发版，有时还需要安装驱动程序（如mcgs软件对和利时plc的驱动）。2）使用厂家提供的专用电缆连接触摸屏。3）打开组态软件，新建一个工程项目。4）选择pc同下面通信所用板卡的类型（或通信口、通信格式）及下面链接的plc（或其他控制器）类型，这一步至关重要。5）定义plc上需要显示、控制、记录的内存、数据块、输入输出（i/o）寄存区等作为数据标签。6）添加显示数据的组件，点击该组件，并与上述的数据标签相对应。7）添加设定参数用的数据输入组件，点击该组件，并与plc中的数据块、内存相对应。图3-1 组

28、态软件的应用画面1图3-2 组态软件的应用画面2）添加开关量显示组件，点击该组件，并与上述的数据标签相对应，并定义要显示的是第几位。9）添加控制按钮组件，点击该组件，并与上述的数据标签相对应，并定义是使第几位产生置位或复位动作。10）添加棒图组件，点击该组件，并与上述的数据标签相对应。11）添加趋势图组件，点击该组件，并与上述的数据标签相对应，并定义该数据更新和记录的频率及数据的总长度等。12）传输该组态软件，则pc自动与触摸屏连接，在触摸屏上建立起上述组态的数据显示、数据输入、开关显示、开关控制、数据趋势显示、存储等关系。3.1.3常见的组态软件常见的组态软件有：intellution公司的

29、ifix，wonderware公司的intouch，西门子公司的wincc，honeywell公司的plantscape，北京亚控的组态王，北京三维力控的力控，北京昆仑通态的mcgs，等等。3.2 本设计组态软件的选型及其特性介绍本设计的换热站控制系统点数并不是很多，综合考虑本设计的要求，本着经济性，性能满足的要求，本设计的组态软件及上位机选择北京昆仑通态司的mcgs嵌入版软件，tpc1063e触摸屏。3.2.1 mcgs6.8嵌入版简介mcgse (monitor and control generated system for embeded，嵌入式通用监控系统)是一种用于快速构造和生成嵌

30、入式计算机监控系统的组态软件，它的组态环境能够在基于microsoft的各种32位windows平台上运行，运行环境则是在实时多任务嵌入式操作系统windowsce中运行。通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在自动化领域有着广泛的应用。mcgs嵌入版组态软件专门应用于嵌入式操作系统，它适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专用计算机系统。3.3.2 mcgs嵌入版组态软件的特点l         容量小：整个系统

31、最低配置只需要2m的存贮空间，可以方便的使用doc等存贮设备；l         速度快：系统的时间控制精度高，可以方便地完成各种高速采集系统，满足实时控制系统要求；l         成本低：系统最低配置只需要主频为24m的386单板计算机、2m doc，4m内存，大大降低设备成本；l         真正嵌入：运行于嵌入式实时多任务操作系统；l 

32、;        稳定性高：无硬盘，内置看门狗，上电重启时间短，可在各种恶劣环境下稳定长时间运行；l         功能强大：提供中断处理，定时扫描精度可达到毫秒级，提供对计算机串口，内存，端口的访问。并可以根据需要灵活组态；l         通讯方便：内置串行通讯功能、以太网通讯功能、web浏览功能和modem远程诊断功能，可以方便地实现与各种设备进行数据交换、

33、远程采集和web浏览；l         操作简便：mcgs嵌入版和mcgs通用版、网络版采用的组态环境，它不但继承了mcgs通用版与网络版简单易学的优点，还增加了灵活的模块操作，以流程为单位构造用户控制系统，使得mcgs嵌入版的组态操作既简单直观，又灵活多变；l         支持多种设备：提供了所有常用的硬件设备的驱动；l         有助于建造完

34、整的解决方案：mcgs嵌入版组态环境运行于具备良好人机界面的windows操作系统上，具备与北京昆仑通态公司已经推出的通用版本组态软件和网络版组态软件相同的组态环境界面，可有效帮助用户建造从嵌入式设备，现场监控工作站到企业生产监控信息网在内的完整解决方案；并有助于用户开发的项目在这三个层次上的平滑迁移；3.2.3 tpc1063e触摸屏简介 tpc1063e，是一套以嵌入式低功耗cpu为核心（主频400mhz）的高性能嵌入式一体化工控机。该产品设计采用了10.4英寸高亮度tft液晶显示屏（分辨率640×480），四线电阻式触摸屏（分辨率1024×1024）。产品特性液晶屏1

35、0.4"tft液晶屏，分辨率（640×480）显示颜色65535色背光寿命50,000小时触摸屏四线电阻式供电电源dc24v/30wcpu主板arm结构嵌入式低功耗cpu为核心，主频400mhz内 存64m sdram 存储设备128m nand flash产品规格结 构工业塑料结构颜 色工业灰面板尺寸315mm×239mm机柜开孔303mm×226mm净 重2.1kg 外部接口串 口1×rs232，1×rs232/485usb2主以太网rj45以太网口环境条件工作温度050工作湿度10%90% 储存温度-1060振动频率10-57h

36、z 57-150hz 振动加速度0.075mm 9.8 m/s2 振动扫频速率oct/min 1 认 证ce/fcc防护等级ip65抗干扰性工业三级组态软件mcgs嵌入式组态软件（运行版）4 plc控制系统硬件与软件的设计实现4.1 plc控制系统设计的基本原则任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计plc控制系统时应遵循以下基本原则：1）最大限度地满足被控对象的控制要求充分发挥plc的功能，最大限度地满足控制对象的控制要求，是设计plc控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求我们在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场资料

37、，收集相关先进的国内外资料，拟定最佳控制方案。2）保证plc控制系统安全可靠保证plc控制系统能够长期安全、可靠、稳定的运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求我们在系统设计、元件选取、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。3）力求简单、经济、使用及维修方便在满足控制要求的前提下，尽量使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高标准。4）适应发展的需要由于技术的不断发展，控制系统的要求也会不断提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择plc、输入/输出模块、i/o点数和内存容量时，适当留有余量，以满足今后生产的发展和工

38、艺的改进。4.2换热站控制系统的设计要求4.2.1本系统适用于以燃煤、燃气、燃油为热源，采用热水锅炉为热源的直供系统和水-水换热的间供系统以及采用蒸汽锅炉为热源的汽-水换热供热系统；可根据不同供热系统的特点在热源或换热站安装调控系统，以满足不同条件和工况下实现有效调节的需要。4.2.2系统采用高精度的测温传感器，连续显示实时各种温度参数，并将其数据传给plc，该程序软件是根据我国不同地区气象参数、建筑围护结构、风力补偿、冷风渗透和不同类型建筑耗热量数据等综合因素编制的。然后程序软件根据输入的数据信息，输出调控数据，来调节电动调节阀的动作，以满足用户所需的供热温度。实时显示各种参数和运行状态，并

39、可进行运行参数选择和不同时间段运行工况的设定，配有相应声光报警提示功能，具有人机界面接口良好，调节性能稳定、精度高、速度快的特点；并具有扩展功能，可支持多种通讯方式，实现集中监控和远程控制；电动调节门调节精度高，调节范围广。4.3 plc输入/输出接口4.3.1输入接口功能表表4-1 plc输入接口功能表序号名称代号地址备注1阀位fw%iw42二次网供水压力egy%iw83二次网回水压力ehy%iw104一次网流量yl%iw125室外温度tw%iw20 6回水温度th%iw247供水温度tg%iw268消音i0.04.3.2输出接口功能表表4-2 plc输出接口功能表序号名称代号地址备注1阀位

40、控制kf%qw42超供报警h2q0.13欠供报警h3q0.04喇叭h4q0.44.3.3 plc输入/输出接口图4.4 系统电气图系统电气图如下所示4.4系统电器图4.4系统电器图系统采用220vac供电。控制箱内主要有plc，24v电源，触摸屏开关等设备。24v电源可为报警灯、触摸屏、喇叭等供电。4.5 控制系统软件设计基本原则软件设计就是编写能够满足控制要求的梯形图或助记符程序，设计原则及基本要求如下：1）建立plc输入和输出量的接线表和接线图；2）分析plc存储器的分配；3）推导每一个输出、中间量和指令的动作和停止条件；4）尽量减少扫描时间，方法是减少指令和内存的使用；5）对每个梯形图梯

41、级给予注释；6）要求逻辑关系明确，输出、中间量和指令的名字易懂好记 17 。4.6 系统控制软件的实现本设计的控制系统采用和利时g3小型plc控制器编程实现控制功能。整个控制系统软件的开发是在和利时公司专为g3系列plc研制开发的编程软件powerpro上进行的。powerpro是基于windows的应用软件，功能强大，既可用于开发用户程序，又可实时监控用户程序的执行状态。powerpro不仅简单易学，而且能解决复杂的工业自动化任务，可以快速进入，节省编程时间。4.7 系统控制程序设计根据本章第二节中换热站控制系统的设计要求以及工作过程，设计程序原理图如下：梯形图程序见附录。5 组态软件监控的

42、设计实现5.1 mcgs工程的建立 使用mcgs嵌入版完成一个实际的应用系统，首先必须在mcgs嵌入版的组态环境下进行系统的组态生成工作，然后将系统放在mcgs嵌入版的运行环境下运行。本章逐步介绍在mcgs嵌入版组态环境下构造一个用户应用系统的过程，以便对mcgs嵌入版系统的组态过程有一个全面的了解和认识。这些过程包括：使用mcgs嵌入版完成一个实际的应用系统，首先必须在mcgs嵌入版的组态环境下进行系统的组态生成工作，然后将系统放在mcgs嵌入版的运行环境下运行。本章逐步介绍在mcgs嵌入版组态环境下构造一个用户应用系统的过程，以便对mcgs嵌入版系统的组态过程有一个全面的了解和认识。这些过

43、程包括：l 工程整体规划l 工程建立l 构造实时数据库l 组态用户窗口l 组态主控窗口l 组态设备窗口l 组态运行策略l 组态结果检查l 工程测试5.2 换热站控制的设计5.2.1创建工程5.2.1构造实时数据库5.2.3组态用户窗口5.2.3组态主窗口5.2.4态设备窗口5.2.5组态运行策略6 系统调试设计工作完成后，则进行现场调试工作。现场调试主要是根据特定工业应用环境中可能出现的情况对plc程序，触摸屏程序，以及触摸屏与下位plc的通讯，硬件的输入输出进行调试，检验是否与预期的设计目标相吻合。6.1 硬件调试硬件调试主要是测试硬件的功能是否正常，这部分的调试内容主要包括：1）供电线路的

44、设置和检验，主要用万用表检测电路的连通是否正确，以及保证接线的正确性，防止220v与24v线路的错位接线发生等；2）输入输出接线是否正确；3）系统上电，检测各设备是否正常运行。6.2 整体调试1）系统上电，各设备运行正常；2）用通讯电缆将pc与plc连接，通信设置，进行pg/pc接口设置，如下图所示：下载3）将程序下载到plc中；4）进行程序状态监控，模拟给定输入信号，检测程序逻辑顺序，按照换热站统的设计要求中的控制程序，进行检查，结果正确。5）运行触摸屏，检测与plc的通讯，正常。6）在触摸屏中，投入系统，进行手动、自动、参数设置、报警设置等各项操作，结果正常6.3 调试结果经过以上步骤的调

45、试，换热站控制系统的运行于设计要求一致，完全达到了预期的要求，运行稳定。只要把控制阀、传感器等接到plc的输出端，即可现场运行。 6.4调试中遇到的问题及解决方法设备运行调试时，由于现场电磁干扰，对温度产生了固定误差干扰，在程序中进行修正，修改程序，最终运行正常。用户在实际运行中，未将压力与流量接入，故无显示。 6.5实际运行数据7 结论与展望本文主要阐述了换热站控制系统的设计过程，达到了预期的设计目标。利用plc和触摸屏实现了对换热站的控制与监视，通过合理的设备选型、参数设置、硬件和软件设计，提高了换热站系统运行的可靠性。通过本次设计，更加深入地学习和掌握了和利时g3系列plc的原理、编程语

46、言及其应用，并能熟练的运用g3系列plc的编程软件powerpro。我的知识领域得到进一步扩展，专业技能得到进一步提高，同时增强了分析和解决工程实际的综合能力。另外，也培养了自己严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。根据换热站实际工作情况以及对自动化程度的要求并且考虑经济性，换热站控制系统可以更智能化，比如添加通讯模块，远程传输数据，远程控制，无人值守等等。此为后话，根据本设计的要求及任务，以上设计达到了预期的设计目标，故此部分不再详述。当然，本设计还存在一些不足之处，如对于抗干扰措施、系统保护与系统维护等没有提及。设计中肯定还有其他不足和疏漏之处，请各位专家和老师批评指正。致 谢在论文即将

47、完成之际，谨向所有关心我学业的老师、朋友、同事表示衷心的感谢！本论文是在陈国联老师的悉心指导下完成的，陈老师渊博的学识、远见的目光、严谨的治学作风、丰富的实践经验、诲人不倦的学者风范和宽厚的胸怀使学生终生受益。从陈老师那里，我学到了如何分析问题、研究问题和解决问题的方法。在此，谨向陈老师致以衷心的感谢！感谢他解我困惑、传我知识、教我做事。感谢单位领导对我的关心以及提供的便利。感谢关心我的同事在研究工作中提出建议和提供帮助。最后，对各位专家、老师审阅我的论文深表感谢，并渴望给予批评指正。参考文献吴中俊，黄永红主编可编程序控制器原理及应用m北京：机械工业出版社，20044姚福来，张艳芳等编著电气自动化工程师速成教材北京：机械工业出版社，20073温照方主编simatic s7-200可编程序控制器教程北京：北京理工大学出版社，20029