燃油鍋爐PLC控制的程序設(shè)計(jì)資料

1、編號(hào)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)燃油鍋爐 PLC控制的程序設(shè)計(jì)學(xué)生姓名專業(yè)學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師分院XXXX自動(dòng)化XXXXXXXXX電子工程分院2012年 6 月長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院業(yè)論文摘要自從 20 世紀(jì) 60 年代末第一臺(tái) PLC問世以來， 已很快被應(yīng)用到機(jī)械制造、 冶金、礦 業(yè)、輕工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。 PLC是采用微電腦技術(shù)制造的通用的自動(dòng)控制設(shè)備， 它具有高 可靠性，能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的高溫，沖擊震動(dòng)等惡劣環(huán)境，廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn) 流水線和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。 PLC主要具有邏輯運(yùn)行功能， 可以代替繼電器進(jìn)行開關(guān) 控制、具有定時(shí)控制的功能、記數(shù)控制功能、步進(jìn)控制功能， A/D、D/A 轉(zhuǎn)換功能，數(shù) 據(jù)處理

2、功能，通信，聯(lián)網(wǎng)功能，并配置了較強(qiáng)的監(jiān)控功能。燃油鍋爐和建筑物自備發(fā)電機(jī)隨著城市發(fā)展而越來越多地應(yīng)用。以前使用燃煤鍋 爐由于其在燃燒時(shí)產(chǎn)生大量的 CO2 和粉塵污染環(huán)境而逐漸被淘汰，相對(duì)應(yīng)的用燃油鍋 爐來代替燃煤鍋爐已被廣泛用于賓館、大型商場(chǎng)等建筑。由 PLC 組成的燃油鍋爐控制 系統(tǒng)適用于配用各種進(jìn)口及國(guó)產(chǎn)燃燒器的燃油鍋爐，對(duì)鍋爐實(shí)行全自動(dòng)控制，包括鍋 爐水位、蒸汽壓力、燃燒系統(tǒng)的參數(shù)檢測(cè)、指示、報(bào)警、調(diào)節(jié)等進(jìn)行控制。 用 PLC 控制燃油鍋爐的啟動(dòng)、停止、出現(xiàn)異常情況時(shí)能暫停且異常消失后能自動(dòng)按起 燃順序重新工作。燃油經(jīng)燃油預(yù)熱器預(yù)熱，由噴油泵經(jīng)噴油口打入鍋爐進(jìn)行燃燒。燃燒時(shí)，鼓風(fēng)機(jī) 送風(fēng)

3、；噴油口噴油；點(diǎn)火變壓器接通 （子火燃燒）；瓦斯閥打開 （母火燃燒），將燃油點(diǎn)燃。 點(diǎn)火完畢，關(guān)閉子火與母火，繼續(xù)送風(fēng)、噴油，使燃燒持續(xù)。鍋爐的進(jìn)水和排水分別 由進(jìn)水閥和排水閥來執(zhí)行。上、下水位分別由上限、下限水位開關(guān)來檢測(cè)。蒸汽壓力 由蒸汽壓力開關(guān)來檢測(cè)。關(guān)鍵詞 ：可編程序控制器 燃油鍋爐 控制系統(tǒng)長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院業(yè)論文ABSTRACTSince the 20th century, PLC has quickly been applied to machinery, metallurgy, mining, light industry, and other fields after

4、the first PLC been invented in the late of 1960s. PLC is an overall automatic control equipment which been manufactured by micro-computer technology. PLC has some advantages. It has high reliability. It suit to the high- temperature industrial environment and the adverse environmental like the impac

5、t shock .It also can widely used on mechanical equipment, production lines and the production process automatic. PLC has the logic operation function to replace relays for switching control, with timing control functions, numeric control functions, step control functions A/D, D/A conversion function

6、s, data processing functions, communications, networking functions and control functions of stronger watch.Fuel boilers and city- owned generators of buildings been applied extensively with the development increasingly. The coal combustion boilers used previously have been gradually eliminated .Beca

7、use it has large number of CO2 and dust pollution of the environment .The corresponding fuel oil boilers has replaced coal-fired boilers and have been widely used in hotels, shopping centers and other buildings. PLC control system applicable to fuel boilers with combustion devices in a variety of im

8、ported and domestically fuel boilers to implement fully automatic boiler control, including boiler water control, steam pressure controller, combustion system parameters detection control, instructions control and warning control.We use PLC to control the fuel boilers startup, cessation, and the abi

9、lity of pause when anomalies instance happened and can automatically work again after the anomalies disappeared.The fuel warm-up vehicles preheat the fuel .Then the fuel drives into the fuel into a burning boiler from fuel pump mouth. When burning, the air blower fans. Oil-paint; Ignition transforme

10、rs connected (a fire).Gas valves open (home fires burning) and will fuel ignited. The ignition completed the closure of a fire and the home fires continue to fall, turned to the burning continued. Boilers to fill with water and drainage from entering Valves and drainage valves to implement and the w

11、ater level from the ceiling, the water level switch to lower detection. Steam pressure from steam pressure switches to detect.Key words: programmable controller fuel boiler control system長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院業(yè)論文目錄第一章 前 言 11.1. 鍋爐的基礎(chǔ)知識(shí) 21.1.1 鍋爐的定義 21.1.2 鍋爐的發(fā)展 21.1.3 鍋爐的工作 41.1.4 鍋爐的結(jié)構(gòu) 51.2. PLC 的基礎(chǔ)知識(shí) 61.2.1

12、 PLC 的 定義 61.2.2 PLC 簡(jiǎn)介 61.2.3 PLC 的特點(diǎn)（與繼電器比較） 7第二章 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 82.1 燃油鍋爐的運(yùn)行及示意圖 82.2 控制要求 92.3. 燃油鍋爐的運(yùn)行框圖 102.4. PLC 機(jī)型的選擇 112.4.1 方法 1. 按以下條件選擇機(jī)型 112.4.2 方法 2. 按以下要求選擇機(jī)型 132.4.3 方法 3 142.4.4 PLC 容量估算 162.5 系統(tǒng)的 I/O 接口以及硬件接線圖 202.6 系統(tǒng)控制的梯形圖 222.6.1 起動(dòng) 222.6.2 停止 232.6.3 異常狀況自動(dòng)關(guān)火 242.6.4 鍋爐水位控制 252.6.5 系

13、統(tǒng)總梯形圖 262.7 系統(tǒng)的示警電路 30第三章用移位寄存器來設(shè)計(jì)系統(tǒng)的程序 313.1 移位寄存器的定義功能 313.2 移位寄存器的操作過程 313.3 移位寄存器的作用 313.4 用移位寄存器繪制系統(tǒng)的控制圖 323.4.1 啟動(dòng) 323.4.2 停止 343.4.3 異常情況時(shí) 363.4.4 水位控制 383.4.5 系統(tǒng)控制過程總梯形圖 38第四章 總 結(jié) 41參 考 文 獻(xiàn) 43附錄 指令表 44一系統(tǒng)控制程序指令表 44二用移位寄存器設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序的指令表 47長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院業(yè)論文第一章 前 言自從 20 世紀(jì) 60 年代末第一臺(tái) PLC問世以來，已很快被應(yīng)用到機(jī)械

14、制造、冶金、 礦業(yè)、輕工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域，大大推進(jìn)了機(jī)電一體化進(jìn)程，被稱為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支 柱之一。 PLC是采用微電腦技術(shù)制造的通用的自動(dòng)控制設(shè)備， 它具有高可靠性， 能適應(yīng) 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的高溫，沖擊震動(dòng)等惡劣環(huán)境，廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn)流水線和生產(chǎn)過 程的自動(dòng)控制。 經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展和完善， PLC主要具有邏輯運(yùn)行功能， 可以代替繼電 器進(jìn)行開關(guān)控制、具有定時(shí)控制的功能、記數(shù)控制功能、步進(jìn)控制功能，A/D、D/A 轉(zhuǎn)換功能，數(shù)據(jù)處理功能，通信，聯(lián)網(wǎng)功能，并配置了較強(qiáng)的監(jiān)控功能。這些功能造就 了 PLC 的旺盛生命力。到現(xiàn)在已出現(xiàn)越來越多的新 PLC產(chǎn)品：如三菱 FX2N系列 PLC、 三菱 F

15、X2NC系列 PLC、三菱 FX1N系列 PLC、松下 FP2松下電工可編程控制器 （PLC）、三 菱 A/Q系列 PLC、橫河 FA-MA系列 PLC 等一系列新產(chǎn)品 最初的工廠自動(dòng)化控制主要是以繼電器回路控制占主導(dǎo)地位，這種控制具有體積 大，耗電多，壽命短，可靠性差以及運(yùn)行速度慢等缺點(diǎn)， 而可編程序控制器具有體積小， 可靠性高，耗電少等優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中可簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，降低成本，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和 監(jiān)控。用 PLC控制燃油鍋爐的啟動(dòng)、 停止、出現(xiàn)異常情況時(shí)能暫停且異常情況消失后能自 動(dòng)按起燃順序重新工作。燃油經(jīng)燃油預(yù)熱器預(yù)熱， 由噴油泵經(jīng)噴油口打入鍋爐進(jìn)行燃燒。 燃燒時(shí)， 鼓風(fēng)機(jī)送 風(fēng)；噴油口

16、噴油；點(diǎn)火變壓器接通 （子火燃燒 ） ；瓦斯閥打開 （母火燃燒 ） ，將燃油點(diǎn)燃。 點(diǎn)火完畢，關(guān)閉子火與母火，繼續(xù)送風(fēng)、噴油，使燃燒持續(xù)。鍋爐的進(jìn)水和排水分別由 進(jìn)水閥和排水閥來執(zhí)行。上、下水位分別由上限、下限水位開關(guān)來檢測(cè)。蒸汽壓力由蒸 汽壓力開關(guān)來檢測(cè)。由 PLC組成的燃油鍋爐控制系統(tǒng)適用于配用各種進(jìn)口以及國(guó)產(chǎn)燃燒器的燃油鍋爐， 對(duì)鍋爐實(shí)行全自動(dòng)控制，包括鍋爐水位、蒸汽壓力、燃燒系統(tǒng)的參數(shù)檢測(cè)、指示、報(bào) 警、調(diào)節(jié)等進(jìn)行控制，具有效率高、節(jié)約能源、高可靠性的安全系統(tǒng)，符合環(huán)保要求， 完善的智能控制等優(yōu)點(diǎn)。長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院業(yè)論文1.1. 鍋爐的基礎(chǔ)知識(shí)1.1.1 鍋爐的定義鍋爐是利用燃

17、料或其他能源的熱能，把水加熱成為熱水或蒸汽的機(jī)械設(shè)備。鍋 爐包括鍋和爐兩大部分，鍋的原義是指在火上加熱的盛水容器，爐是指燃燒燃料的 場(chǎng)所。鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直接為生產(chǎn)和生活提供所需要的熱能，也可通過蒸 汽動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，或再通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。提供熱水的鍋爐 稱為熱水鍋爐，主要用于生活，工業(yè)生產(chǎn)中也有少量應(yīng)用。產(chǎn)生蒸汽的鍋爐稱為蒸 汽鍋爐，又叫蒸汽發(fā)生器，常簡(jiǎn)稱為鍋爐，是蒸汽動(dòng)力裝置的重要組成部分，多用 于火電站、船舶、機(jī)車和工礦企業(yè)。鍋爐承受高溫高壓，安全問題十分重要。即使是小型鍋爐，一旦發(fā)生爆炸，后 果也十分嚴(yán)重。因此，對(duì)鍋爐的材料選用、設(shè)計(jì)計(jì)算、制造和檢驗(yàn)等都制訂有

18、嚴(yán)格 的法規(guī)。1.1.2 鍋爐的發(fā)展鍋爐的發(fā)展分鍋和爐兩個(gè)方面：18世紀(jì)上半葉，英國(guó)煤礦使用的蒸汽機(jī)，包括瓦特的初期蒸汽機(jī)在內(nèi)，所用的 蒸汽壓力等于大氣壓力。 18 世紀(jì)后半葉改用高于大氣壓力的蒸汽。 19世紀(jì)，常用的 蒸汽壓力提高到 0.8 兆帕左右。與此相適應(yīng)，最早的蒸汽鍋爐是一個(gè)盛水的大直徑 圓筒形立式鍋殼，后來改用臥式鍋殼，在鍋殼下方磚砌爐體中燒火。隨著鍋爐越做越大， 為了增加受熱面積， 在鍋殼中加裝火筒， 在火筒前端燒火， 煙氣從火筒后面出來，通過磚砌的煙道排向煙囪并對(duì)鍋殼的外部加熱，稱為火筒鍋 爐。開始只裝一只火筒，稱為單火筒鍋爐或康尼許鍋爐，后來加到兩個(gè)火筒，稱為 雙火筒鍋爐或蘭

19、開夏鍋爐。1830年左右，在掌握了優(yōu)質(zhì)鋼管的生產(chǎn)和脹管技術(shù)之后出現(xiàn)了火管鍋爐。一些 火管裝在鍋殼中，構(gòu)成鍋爐的主要受熱面，火 （ 煙氣） 在管內(nèi)流過。在鍋殼的存水線 以下裝上盡量多的火管，稱為臥式外燃回火管鍋爐。它的金屬耗量較低，但需要很 大的砌體。19 世紀(jì)中葉，出現(xiàn)了水管鍋爐。鍋爐受熱面是鍋殼外的水管，取代了鍋殼本身 和鍋殼內(nèi)的火筒、火管。鍋爐的受熱面積和蒸汽壓力的增加不再受到鍋殼直徑的限長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院業(yè)論文制，有利于提高鍋爐蒸發(fā)量和蒸汽壓力。這種鍋爐中的圓筒形鍋殼遂改名為鍋筒， 或稱為汽包。初期的水管鍋爐只用直水管，直水管鍋爐的壓力和容量都受到限制。二十世紀(jì)初期，汽輪機(jī)開始發(fā)展

20、，它要求配以容量和蒸汽參數(shù)較高的鍋爐。直 水管鍋爐已不能滿足要求。隨著制造工藝和水處理技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了彎水管式鍋 爐。開始是采用多鍋筒式。隨著水冷壁、過熱器和省煤器的應(yīng)用，以及鍋筒內(nèi)部汽、 水分離元件的改進(jìn)， 鍋筒數(shù)目逐漸減少， 既節(jié)約了金屬， 又有利于提高鍋爐的壓力、 溫度、容量和效率。以前的火筒鍋爐、 火管鍋爐和水管鍋爐都屬于自然循環(huán)鍋爐， 水汽在上升、 下 降管路中因受熱情況不同，造成密度差而產(chǎn)生自然流動(dòng)。在發(fā)展自然循環(huán)鍋爐的同 時(shí)，從 30 年代開始應(yīng)用直流鍋爐， 40 年代開始應(yīng)用輔助循環(huán)鍋爐。輔助循環(huán)鍋爐又稱強(qiáng)制循環(huán)鍋爐，它是在自然循環(huán)鍋爐的基礎(chǔ)上發(fā)展起來 的。在下降管系統(tǒng)內(nèi)加裝

21、循環(huán)泵，以加強(qiáng)蒸發(fā)受熱面的水循環(huán)。直流鍋爐中沒有鍋 筒，給水由給水泵送入省煤器，經(jīng)水冷壁和過熱器等蒸發(fā)受熱面，變成過熱蒸汽送 往汽輪機(jī)，各部分流動(dòng)阻力全由給水泵來克服。第二次世界大戰(zhàn)以后，這兩種型式的鍋爐得到較快發(fā)展，因?yàn)楫?dāng)時(shí)發(fā)電機(jī)組要 求高溫高壓和大容量。發(fā)展這兩種鍋爐的目的是縮小或不用鍋筒，可以采用小直徑 管子作受熱面，可以比較自由地布置受熱面。隨著自動(dòng)控制和水處理技術(shù)的進(jìn)步， 它們漸趨成熟。在超臨界壓力時(shí)，直流鍋爐是唯一可以采用的一種鍋爐， 70 年代最 大的單臺(tái)容量是 27 兆帕壓力配 1300兆瓦發(fā)電機(jī)組。后來又發(fā)展了由輔助循環(huán)鍋爐 和直流鍋爐復(fù)合而成的復(fù)合循環(huán)鍋爐。在鍋爐的發(fā)展過程

22、中，燃料種類對(duì)爐膛和燃燒設(shè)備有很大的影響。因此， 不但要求發(fā)展各種爐型來適應(yīng)不同燃料的燃燒特點(diǎn)，而且還要提高燃燒效率以節(jié)約 能源。此外，爐膛和燃燒設(shè)備的技術(shù)改進(jìn)還要求盡量減少鍋爐排煙中的污染物 （ 硫氧 化物和氮氧化物 ）早年的鍋殼鍋爐采用固定爐排，多燃用優(yōu)質(zhì)煤和木柴，加煤和除渣均用手 工操作。直水管鍋爐出現(xiàn)后開始采用機(jī)械化爐排， 其中鏈條爐排得到了廣泛的應(yīng)用。 爐排下送風(fēng)從不分段的“統(tǒng)倉風(fēng)”發(fā)展成分段送風(fēng)。早期爐膛低矮，燃燒效率低。后來人們認(rèn)識(shí)到爐膛容積和結(jié)構(gòu)在燃燒中的 作用，將爐膛造高，并采用爐拱和二次風(fēng)，從而提高了燃燒效率。發(fā)電機(jī)組功率超過 6 兆瓦時(shí)，以上這些層燃爐的爐排尺寸太大， 結(jié)

23、構(gòu)復(fù)雜， 不易布置，所以 20年代開始使用室燃爐， 室燃爐燃燒煤粉和油。 煤由磨煤機(jī)磨成煤 粉后用燃燒器噴入爐膛燃燒，發(fā)電機(jī)組的容量遂不再受燃燒設(shè)備的限制。自第二次 世界大戰(zhàn)初起，電站鍋爐幾乎全部采用室燃爐。早年制造的煤粉爐采用了 U形火焰。燃燒器噴出的煤粉氣流在爐膛中先下 降，再轉(zhuǎn)彎上升。后來又出現(xiàn)了前墻布置的旋流式燃燒器，火焰在爐膛中形成形長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院業(yè)論文火炬。隨著鍋爐容量增大，旋流式燃燒器的數(shù)目也開始增加，可以布置在兩側(cè)墻，也可以布置在前后墻。 1930 年左右出現(xiàn)了布置在爐膛四角且大多成切圓燃燒方式的 直流燃燒器。第二次世界大戰(zhàn)后，石油價(jià)廉，許多國(guó)家開始廣泛采用燃油鍋爐。

24、燃油鍋 爐的自動(dòng)化程度容易提高。 70 年代石油提價(jià)后，許多國(guó)家又重新轉(zhuǎn)向利用煤炭資源。 這時(shí)電站鍋爐的容量也越來越大，要求燃燒設(shè)備不僅能燃燒完全，著火穩(wěn)定，運(yùn)行 可靠，低負(fù)荷性能好，還必須減少排煙中的污染物質(zhì)。在燃煤 （特別是燃褐煤 ） 的電站鍋爐中采用分級(jí)燃燒或低溫燃燒技術(shù)，即延 遲煤粉與空氣的混合或在空氣中摻煙氣以減慢燃燒， 或把燃燒器分散開來抑制爐溫， 不但可抑制氮氧化物生成，還能減少結(jié)渣。沸騰燃燒方式屬于一種低溫燃燒，除可 燃用灰分十分高的固體燃料外，還可在沸騰床中摻入石灰石用以脫硫。1.1.3 鍋爐的工作鍋爐參數(shù)是表示鍋爐性能的主要指標(biāo)，包括鍋爐容量、蒸汽壓力、蒸汽溫度、 給水溫度

25、等。鍋爐容量可用額定蒸發(fā)量或最大連續(xù)蒸發(fā)量來表示。額定蒸發(fā)量是在規(guī)定 的出口壓力、溫度和效率下，單位時(shí)間內(nèi)連續(xù)生產(chǎn)的蒸汽量。最大連續(xù)蒸發(fā)量是在 規(guī)定的出口壓力、溫度下，單位時(shí)間內(nèi)能最大連續(xù)生產(chǎn)的蒸汽量。蒸汽參數(shù)包括鍋爐的蒸汽壓力和溫度，通常是指過熱器、再熱器出口處的 過熱蒸汽壓力和溫度如沒有過熱器和再熱器，即指鍋爐出口處的飽和蒸汽壓力和溫 度。給水溫度是指省煤器的進(jìn)水溫度，無省煤器時(shí)即指鍋筒進(jìn)水溫度。鍋爐可按照不同的方法進(jìn)行分類。 鍋爐按用途可分為工業(yè)鍋爐、 電站鍋爐、 船用鍋爐和機(jī)車鍋爐等；按鍋爐出口壓力可分為低壓、中壓、高壓、超高壓、亞臨 界壓力、超臨界壓力等鍋爐；鍋爐按水和煙氣的流動(dòng)路徑

26、可分為火筒鍋爐、火管鍋 爐和水管鍋爐，其中火筒鍋爐和火管鍋爐又合稱為鍋殼鍋爐；按循環(huán)方式可分為自 然循環(huán)鍋爐、輔助循環(huán)鍋爐 （ 即強(qiáng)制循環(huán)鍋爐 ） 、直流鍋爐和復(fù)合循環(huán)鍋爐；按燃燒 方式，鍋爐分為室燃爐、層燃爐和沸騰爐等。在水汽系統(tǒng)方面，給水在加熱器中加熱到一定溫度后，經(jīng)給水管道進(jìn)入省 煤器，進(jìn)一步加熱以后送入鍋筒，與鍋水混合后沿下降管下行至水冷壁進(jìn)口集箱。 水在水冷壁管內(nèi)吸收爐膛輻射熱形成汽水混合物經(jīng)上升管到達(dá)鍋筒中，由汽水分離 裝置使水、汽分離。分離出來的飽和蒸汽由鍋筒上部流往過熱器，繼續(xù)吸熱成為 450的過熱蒸汽，然后送往汽輪機(jī)。在燃燒和煙風(fēng)系統(tǒng)方面，送風(fēng)機(jī)將空氣送入空氣預(yù)熱器加熱到一定

27、溫度。在磨 煤機(jī)中被磨成一定細(xì)度的煤粉，由來自空氣預(yù)熱器的一部分熱空氣攜帶經(jīng)燃燒器噴 入爐膛。燃燒器噴出的煤粉與空氣混合物在爐膛中與其余的熱空氣混合燃燒，放出長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院業(yè)論文大量熱量。燃燒后的熱煙氣順序流經(jīng)爐膛、凝渣管束、過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱 器后，再經(jīng)過除塵裝置，除去其中的飛灰，最后由引風(fēng)機(jī)送往煙囪排向大氣。1.1.4 鍋爐的結(jié)構(gòu)鍋爐整體的結(jié)構(gòu)包括鍋爐本體和輔助設(shè)備兩大部分。鍋爐中的爐膛、鍋筒、燃 燒器、水冷壁過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、構(gòu)架和爐墻等主要部件構(gòu)成生產(chǎn)蒸汽 的核心部分，稱為鍋爐本體。鍋爐本體中兩個(gè)最主要的部件是爐膛和鍋筒。爐膛又稱燃燒室，是供燃料燃燒的空間。將

28、固體燃料放在爐排上，進(jìn)行火床燃 燒的爐膛稱為層燃爐，又稱火床爐；將液體、氣體或磨成粉狀的固體燃料，噴入火 室燃燒的爐膛稱為室燃爐，又稱火室爐；空氣將煤粒托起使其呈沸騰狀態(tài)燃燒，并 適于燃燒劣質(zhì)燃料的爐膛稱為沸騰爐， 又稱流化床爐； 利用空氣流使煤粒高速旋轉(zhuǎn)， 并強(qiáng)烈火燒的圓筒形爐膛稱為旋風(fēng)爐。爐膛的橫截面一般為正方形或矩形。燃料在爐膛內(nèi)燃燒形成火焰和高溫?zé)?氣，所以爐膛四周的爐墻由耐高溫材料和保溫材料構(gòu)成。在爐墻的內(nèi)表面上常敷設(shè) 水冷壁管，它既保護(hù)爐墻不致燒壞，又吸收火焰和高溫?zé)煔獾拇罅枯椛錈?。爐膛設(shè)計(jì)需要充分考慮使用燃料的特性。每臺(tái)鍋爐應(yīng)盡量燃用原設(shè)計(jì)的燃 料。燃用特性差別較大的燃料時(shí)鍋爐運(yùn)

29、行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性都可能降低。鍋筒是自然循環(huán)和多次強(qiáng)制循環(huán)鍋爐中，接受省煤器來的給水、聯(lián)接循環(huán) 回路，并向過熱器輸送飽和蒸汽的圓筒形容器。鍋筒簡(jiǎn)體由優(yōu)質(zhì)厚鋼板制成，是鍋 爐中最重的部件之一。鍋筒的主要功能是儲(chǔ)水，進(jìn)行汽水分離，在運(yùn)行中排除鍋水中的鹽水和泥 渣，避免含有高濃度鹽分和雜質(zhì)的鍋水隨蒸汽進(jìn)入過熱器和汽輪機(jī)中。鍋筒內(nèi)部裝置包括汽水分離和蒸汽清洗裝置、 給水分配管、 排污和加藥設(shè)備等。 其中汽水分離裝置的作用是將從水冷壁來的飽和蒸汽與水分離開來，并盡量減少蒸 汽中攜帶的細(xì)小水滴。中、低壓鍋爐常用擋板和縫隙擋板作為粗分離元件；中壓以 上的鍋爐除廣泛采用多種型式的旋風(fēng)分離器進(jìn)行粗分離外，還用百

30、頁窗、鋼絲網(wǎng)或 均汽板等進(jìn)行進(jìn)一步分離。鍋筒上還裝有水位表、安全閥等監(jiān)測(cè)和保護(hù)設(shè)施。為了考核性能和改進(jìn)設(shè)計(jì)，鍋爐常要經(jīng)過熱平衡試驗(yàn)。直接從有效利用能 量來計(jì)算鍋爐熱效率的方法叫正平衡，從各種熱損失來反算效率的方法叫反平衡。 考慮鍋爐房的實(shí)際效益時(shí)， 不僅要看鍋爐熱效率， 還要計(jì)及鍋爐輔機(jī)所消耗的能量。單位質(zhì)量或單位容積的燃料完全燃燒時(shí)，按化學(xué)反應(yīng)計(jì)算出的空氣需求量稱為 理論空氣量。為了使燃料在爐膛內(nèi)有更多的機(jī)會(huì)與氧氣接觸而燃燒，實(shí)際送入爐內(nèi) 的空氣量總要大于理論空氣量。雖然多送入空氣可以減少不完全燃燒熱損失，但排 煙熱損失會(huì)增大，還會(huì)加劇硫氧化物腐蝕和氮氧化物生成。因此應(yīng)設(shè)法改進(jìn)燃燒技 術(shù)，爭(zhēng)

31、取以盡量小的過量空氣系數(shù)使?fàn)t膛內(nèi)燃燒完全。長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院業(yè)論文鍋爐煙氣中所含粉塵 （包括飛灰和炭黑 ） 、硫和氮的氧化物都是污染大氣的 物質(zhì)，未經(jīng)凈化時(shí)其排放指標(biāo)可達(dá)到環(huán)境保護(hù)規(guī)定指標(biāo)的幾倍到數(shù)十倍?？刂七@些 物質(zhì)排放的措施有燃燒前處理、改進(jìn)燃燒技術(shù)、除塵、脫硫和脫硝等。借助高煙囪 只能降低煙囪附近地區(qū)大氣中污染物的濃度。煙氣除塵所使用的作用力有重力、離心力、慣性力附著力以及聲波、靜電 等。對(duì)粗顆粒一般采用重力沉降和慣性力的分離，在較高容量下常采用離心力分離 除塵靜電除塵器和布袋過濾器具有較高的除塵效率。濕式和文氏水膜除塵器中水 滴水膜能粘附飛灰，除塵效率很高還能吸收氣態(tài)污染物。二十

32、世紀(jì) 50 年代以來，人們努力發(fā)展灰渣綜合利用，化害為利。如用灰渣 制造水泥、磚和混凝土骨料等建筑材料。 70 年代起又從粉煤灰中提取空心微珠，作 為耐火保溫等材料。鍋爐未來的發(fā)展將進(jìn)一步提高鍋爐和電站熱效率；降低鍋爐和電站的單位 功率的設(shè)備造價(jià)；提高鍋爐機(jī)組的運(yùn)行靈活性和自動(dòng)化水平；發(fā)展更多鍋爐品種以 適應(yīng)不同的燃料；提高鍋爐機(jī)組及其輔助設(shè)備的運(yùn)行可靠性；減少對(duì)環(huán)境的污染。1.2. PLC 的基礎(chǔ)知識(shí)1.2.1 PLC 的 定義可編程控制器（ PLC）是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用 而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)器執(zhí)行邏輯運(yùn)算和順序控制、 定時(shí)、記數(shù)、和

33、算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的或模擬的輸入和輸出接口， 控制各種類型的機(jī)器設(shè)備或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)原則是它 應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體和具有擴(kuò)充性能。1.2.2 PLC 簡(jiǎn)介自 60 年代末第一臺(tái) PLC問世以來，已很快被應(yīng)用到機(jī)械制造、冶金、礦業(yè)、輕工 等各個(gè)領(lǐng)域，大大推進(jìn)了機(jī)電一體化進(jìn)程，被人們稱為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。 可編程序控制器（ Programmable Logic Controller ），簡(jiǎn)稱 PLC，是采用微電腦技術(shù)制 造的通用的自動(dòng)控制設(shè)備，它具有高可靠性，能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的高溫、沖擊震動(dòng)等惡 劣環(huán)境，廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn)流水線和生

34、產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展和完善， PLC的編程概念和控制思想已為廣大的自動(dòng)化行業(yè)人員 所熟悉，可以說在目前它已成為任何其他工業(yè)控制器都無法與之相提并論的巨大知識(shí) 資源。 PLC主要具有邏輯運(yùn)行的功能， 可以代替繼電器進(jìn)行開關(guān)控制、 具有定時(shí)控制功長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院業(yè)論文能、計(jì)數(shù)控制功能、步進(jìn)控制功能、 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換功能（對(duì)模擬量控制） 、數(shù)據(jù)處理功 能、通信、聯(lián)網(wǎng)功能，并配置了較強(qiáng)的監(jiān)控功能。這些功能造就了PLC的旺盛生命力。1.2.3 PLC 的特點(diǎn)（與繼電器比較）最初的工廠自動(dòng)化控制主要是以繼電器回路控制占據(jù)主導(dǎo)地位，電氣控制人員常 常抱怨這種控制系統(tǒng)體積大、耗電多

35、、壽命短、可靠性差以及運(yùn)行速度慢等缺點(diǎn)。而 采用微電腦技術(shù)的可編程序控制器的出現(xiàn)，使得繼電器控制邏輯更加遜色，它的出現(xiàn)， 在技術(shù)角度大大方便了電控設(shè)計(jì)人員，軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，維護(hù)方便，在體積、可靠性、 耗電量有很大程度的提高，從而帶動(dòng)成本的節(jié)約，而且可以通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳 輸和監(jiān)控，一系列的優(yōu)點(diǎn)使 PLC 很快被接受并代替繼電器控制回路廣泛應(yīng)用于工廠自 動(dòng)控制中。試比較如下：2.3.1 控制邏輯：繼電器控制系統(tǒng)采用硬接線邏輯，連線復(fù)雜、體積大、功耗大、修改困難、靈活 性和擴(kuò)展性較差； PLC采用存儲(chǔ)邏輯，連線少、體積小、功耗小、修改簡(jiǎn)單，靈活性和 擴(kuò)展性強(qiáng)。2.3.2 控制速度 繼電器控制邏

36、輯是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作（閉合或斷開）來實(shí)現(xiàn)的，工作頻率低， 反應(yīng)速度慢， 容易出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動(dòng)問題； PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)的， 速 度相當(dāng)快，不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問題。2.3.3 限時(shí)控制 繼電器控制邏輯利用時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作進(jìn)行限時(shí)控制，定時(shí)時(shí)間易受環(huán)境的 濕度和溫度變化的影響，維護(hù)不便。 PLC 使用半導(dǎo)體集成電路作為定時(shí)器，精度相當(dāng) 高，定時(shí)時(shí)間不受環(huán)境影響，一旦調(diào)好不會(huì)改變。 PLC還能完成計(jì)數(shù)功能，而繼電器控 制邏輯一般沒有計(jì)數(shù)功能。2.3.4 設(shè)計(jì)與施工 繼電器控制邏輯完成一項(xiàng)控制工作，設(shè)計(jì)施工，調(diào)試必須順序進(jìn)行，周期長(zhǎng)，而 且修改困難； PLC完成一項(xiàng)控制工程，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)

37、完成后，現(xiàn)場(chǎng)施工和控制邏 輯的設(shè)計(jì)可以同時(shí)進(jìn)行，周期短，調(diào)試、維修也很方便。2.3.5 可靠性和可維護(hù)性繼電器控制邏輯使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線也多，觸點(diǎn)在開閉時(shí)會(huì)受到電弧的 損壞，壽命短，因此可靠性和可維護(hù)性差； PLC采用微電子技術(shù)，體積小、功耗小、壽 命長(zhǎng)、可靠性高，還配備了自檢和監(jiān)控功能，能檢查出自身的故障，并隨時(shí)顯示給操 作人員，還能動(dòng)態(tài)監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)提供了方便。2.3.6 系統(tǒng)成本繼電器控制使用的機(jī)械開關(guān)，繼電器和接觸器價(jià)格比較便宜。長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院業(yè)論文顯然，PLC單體價(jià)格比較貴， 但在本系統(tǒng)中用了 PLC后可以省去燃燒器上面進(jìn)口的 程控裝置，因

38、而總體上反而大大降低了成本。隨著鍋爐不斷發(fā)展，為了滿足對(duì)資源和對(duì)環(huán)境的要求，減少對(duì)資源的不合理利用 和對(duì)環(huán)境的保護(hù)，燃煤鍋爐已經(jīng)逐漸被燃油鍋爐所取代，以減少CO2和粉塵的排放。傳統(tǒng)的繼電器已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代控制系統(tǒng)的精密性要求， PLC的產(chǎn)生和發(fā)展， 正一步一 步滿足要求日益精密的現(xiàn)代控制系統(tǒng)， PLC也在取代傳統(tǒng)的繼電器， 成為工廠生產(chǎn)的控 制系統(tǒng)的主要器件。 PLC所具有的一系列優(yōu)點(diǎn)讓很多廠家都選擇 PLC作為生產(chǎn)的主控器 件。用 PLC的程序來控制燃油鍋爐就是一個(gè)很好的例子。第二章 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)2.1 燃油鍋爐的運(yùn)行及示意圖燃油鍋爐運(yùn)行的示意圖如下所示，燃油經(jīng)燃油預(yù)熱器預(yù)熱，由噴油泵經(jīng)噴

39、油口打入鍋爐進(jìn)行燃燒。燃燒時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)；噴油口噴油；點(diǎn)火變壓器接通（子火燃燒 ）；瓦斯閥打開 （母火燃燒 ） ，將燃油點(diǎn)燃。點(diǎn)火完畢，關(guān)閉子火與母火，繼續(xù)送風(fēng)、噴油， 使燃燒持續(xù)。鍋爐的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水閥和排水閥來執(zhí)行。上、下水位分別由上 限、下限水位開關(guān)來檢測(cè)。蒸汽壓力由蒸汽壓力開關(guān)來檢測(cè)。如圖 2.1.1 所示。長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院業(yè)論文2.2 控制要求用 PLC 控制燃油鍋爐的啟動(dòng)、停止、出現(xiàn)異常情況時(shí)能暫停且異常情況消失后能 自動(dòng)按照起燃順序重新工作?？刂埔螅?) 起動(dòng)：該鍋爐的燃燒按一定時(shí)間間隔順序起燃。其起燃順序?yàn)椋洪g 隔 1min間 隔5s間隔 5s長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信

40、息學(xué)院業(yè)論文燃油預(yù)熱 （送風(fēng) 、 子火燃燒 、母火燃燒） 噴油 子火、母火2）停止：停止燃燒時(shí)，要求：間隔 20s停止 噴油關(guān)閉、燃油預(yù)熱關(guān)閉 、送風(fēng)（將廢氣、雜質(zhì)吹去 ） 送風(fēng)停止 （清爐停 止）3）異常狀況自動(dòng)關(guān)火：鍋爐燃燒過程中，當(dāng)出現(xiàn)異常狀況時(shí) （ 即蒸汽壓力超過允許值， 或水位超過上限，或水位低于下限 ） ，能自動(dòng)關(guān)火進(jìn)行清爐；異常狀況消失后，又 能自動(dòng)按起燃程序重新點(diǎn)火燃燒。即：間隔 20s 異常狀況消失 異常 情 況 燃 油 預(yù)熱 關(guān)閉 、 噴油 關(guān)閉 、 送風(fēng) 清爐 停止 起燃4）鍋爐水位控制：鍋爐工作起動(dòng)后，當(dāng)水位低于下限時(shí)，進(jìn)水閥打開，排水閥關(guān)閉。 當(dāng)水位高于上限時(shí)，排水閥

41、打開，進(jìn)水閥關(guān)閉。2.3. 燃油鍋爐的運(yùn)行框圖根據(jù)系統(tǒng)的控制要求可得運(yùn)行框圖，如圖 2.3.1 所示。10長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院業(yè)論文圖 2.3.1 系統(tǒng)運(yùn)行框圖2.4. PLC 機(jī)型的選擇通常選擇 PLC機(jī)型有以下幾種方法：2.4.1 方法 1. 按以下條件選擇機(jī)型（）可編程序控制器的類型 ： 可編程序控制器按結(jié)構(gòu)可分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)和控制 室安裝兩類；按 CPU的字長(zhǎng)分為 1 位、4 位、 8位、16位、 32位、 64位等。從應(yīng)用角 度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎?/ 輸出點(diǎn)數(shù)類型。可按表 2.4.1 的控制功能或輸入輸出點(diǎn)數(shù)選擇可編程序控制器的類型。 表 2.

42、4.1 根據(jù)控制功能或輸入輸出點(diǎn)數(shù)選擇可編程序控制器的類型11長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院業(yè)論文類型總點(diǎn)數(shù)信號(hào)類型程序容量結(jié)構(gòu)類型超小型64開關(guān)量整體型小型128開關(guān)量整體型中型512開關(guān)量、模擬量模塊型大型1024有特殊單模塊型超大型1024元 功能強(qiáng)模塊型）輸入輸出模塊的選擇：輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對(duì)輸入模塊，應(yīng)考慮信號(hào)電平、信號(hào)傳輸距離、信號(hào)隔離、信號(hào)供電方式等應(yīng)用要求。對(duì)輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、適用范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因素負(fù)荷場(chǎng)合，但價(jià)格較 貴，過載能力較差。輸出模塊還

43、有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求 應(yīng)一致?？筛鶕?jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，提高控制水平和降低應(yīng)用成本。 （）電源的選擇可編程序控制器的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn)可編程序控制器應(yīng)根據(jù)產(chǎn) 品說明書要求設(shè)計(jì)和選用外。一般可編程序控制器的供電電源的應(yīng)設(shè)計(jì)選用 交流電源，與國(guó)內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供 電。輸入信號(hào)的供電，如果可編程序控制器本身帶有可使用電源時(shí)，應(yīng)核對(duì)提供的電 流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引 入可編程序控制器，對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡(jiǎn)單的二極管 或熔絲管隔離

44、。）存儲(chǔ)器的選擇由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)器的價(jià)格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目 的正常投運(yùn)，一般要求可編程序控制器的存儲(chǔ)器容量，按個(gè)點(diǎn)至少 存儲(chǔ)器選擇。）經(jīng)濟(jì)性的考慮選擇可編程序控制器時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可 擴(kuò)張性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。 每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費(fèi)用 當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增加，因此，點(diǎn) 數(shù)的增加對(duì)選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。12長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院業(yè)論文2.4.2 方法 2. 按以下要求選

45、擇機(jī)型在滿足控制要求的前提下，選型時(shí)應(yīng)選擇最佳的性能價(jià)格比，具體考慮以下幾點(diǎn)： 性能與任務(wù)相適應(yīng)對(duì)于開關(guān)量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，當(dāng)對(duì)控制速度要求不高時(shí)，可選用小型PLC 就能滿足要求，如對(duì)小型泵的順序控制，單臺(tái)機(jī)械的自動(dòng)控制等。 對(duì)于以開關(guān)量控制為主，帶有部分模擬量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，如對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中常遇到的 溫度、壓力、流量、液位等連續(xù)量的控制，應(yīng)選用帶有 A/D 轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和 帶有 D/A 轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，配接相應(yīng)的傳感器、變送器和驅(qū)動(dòng)裝置，并且選擇 運(yùn)算功能較強(qiáng)的中小型 PLC。對(duì)于比較復(fù)雜的中大型控制系統(tǒng)，如閉環(huán)控制、 PID 調(diào)節(jié)、通信聯(lián)網(wǎng)等，可選用中 大型 PLC。當(dāng)系統(tǒng)的各個(gè)

46、控制對(duì)象分布在不同的區(qū)域時(shí)， 應(yīng)根據(jù)各部分的具體要求選擇 PLC，以組成一個(gè)分布式的控制系統(tǒng)。PLC的處理速度應(yīng)滿足實(shí)時(shí)控制要求PLC 工作時(shí)，從輸入信號(hào)到輸出控制存在滯后現(xiàn)象，即輸入量的變化，一般要在 12 個(gè)掃描周期之后才能反映到輸出端， 這對(duì)于一般的工業(yè)控制是允許的。 但有些設(shè)備 的實(shí)時(shí)性要求較高， 不允許有較大的滯后時(shí)間。 例如， PLC的 I/O 點(diǎn)數(shù)在幾十到幾千范 圍內(nèi)，這時(shí)用戶應(yīng)用程序的長(zhǎng)短對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)速度會(huì)有較大的差別。滯后時(shí)間應(yīng)控制 在幾十毫秒之內(nèi)， 應(yīng)小于普通繼電器的動(dòng)作時(shí)間 （普通繼電器的動(dòng)作時(shí)間約為 100ms）， 否則就沒意義了。為了提高 PLC的處理速度，可以采用以

47、下幾種方法：（1）選擇 CPU處理速度快的 PLC，使執(zhí)行一條指令的時(shí)間不超過 0.5 s；（ 2） 優(yōu)化應(yīng)用軟件，縮短掃描周期；（ 3） 采用高速響應(yīng)模塊，例如高速記數(shù)模塊，其響應(yīng)的時(shí)間可以不受 PLC掃描周期 的影響，而只取決于硬件的延時(shí)。PLC應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型系列應(yīng)統(tǒng)一PLC 的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。 整體式結(jié)構(gòu)把 PLC的 I/O 和 CPU放在一塊電 路板上，省去插接環(huán)節(jié)，體積小，每一 I/O 點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式結(jié)構(gòu)的便宜，適用 于工藝過程比較穩(wěn)定、 控制要求比較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。 模塊式 PLC的功能擴(kuò)展。 I/O 點(diǎn)數(shù)的 增減，輸入與輸出點(diǎn)數(shù)的比例，都比整體式方便靈活。維

48、修更換模塊、判斷與處理故 障快速方便，適用于工藝過程變化較多、控制要求復(fù)雜的系統(tǒng)。在使用時(shí)，應(yīng)按實(shí)際 具體情況進(jìn)行選擇。在線編程和離線編程的選擇小型 PLC一般使用簡(jiǎn)易編程器。它必須插在 PLC上才能進(jìn)行變成操作，其特點(diǎn)是 編 程 器 與 PLC 共 用 一 個(gè) CPU， 在 編 程 器 上 有 一 個(gè) “ 運(yùn) 行 / 監(jiān) 控 / 編 程 （RUN/MONITER/PROG）R”A，M選擇開關(guān)，當(dāng)需要編程或修改程序時(shí)， 將選擇開關(guān)轉(zhuǎn)到 “編13長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院業(yè)論文程（ PROGRA）M”的位置，這時(shí) PLC的 CPU不執(zhí)行用戶程序，只為編程器服務(wù)，這就是 “離線編程”。程序編好后再把

49、選擇開關(guān)轉(zhuǎn)到“運(yùn)行（ RUN）”位置， CPU則去執(zhí)行用戶 程序，對(duì)系統(tǒng)實(shí)施控制。簡(jiǎn)易編程器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、攜帶方便，很適合在生產(chǎn)現(xiàn) 場(chǎng)調(diào)試、修改程序用。圖形編程器或者個(gè)人計(jì)算機(jī)與編程軟件包配合可實(shí)現(xiàn)在線編程。 PLC和圖形編程 器各有自己的 CPU，編程器的 CPU可隨時(shí)對(duì)鍵盤輸入的各種編程指令進(jìn)行處理； PLC的 CPU主要完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制， 并在一個(gè)掃描周期的末尾與編程器通信， 編程器將編好或 修改好的程序發(fā)送給 PLC，在下一個(gè)掃描周期， PLC將按照修改后的程序或參數(shù)進(jìn)行控 制，實(shí)現(xiàn) “在線編程”。圖形編程器價(jià)格較貴，但它功能強(qiáng)大，適用范圍廣，不僅可 以用指令語句編程，還可以直接用

50、梯形圖編程，并可存入磁盤或用打印機(jī)打印出梯形 圖和程序。一般大中型 PLC 多采用圖形編程器。使用個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行在線編程，可省 去圖形編程器，但需要變成軟件包的支持，其功能類似于圖形編程器。2.4.3 方法 3目前，國(guó)內(nèi)外 PLC生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的 PLC品種已達(dá)幾百個(gè)，其性能各有特點(diǎn)，價(jià)格 也不盡相同。在設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)時(shí)，要選擇最適宜 PLC機(jī)型，一般應(yīng)考慮下列因素： 系統(tǒng)的控制目標(biāo)設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)時(shí)，首要的控制目標(biāo)就是：確保生產(chǎn)的安全可靠，能長(zhǎng)期穩(wěn)定 運(yùn)行，保證產(chǎn)品高質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善信息管理等。如果要求以極高的可靠性 為控制目標(biāo)，構(gòu)成 PLC冗余控制系統(tǒng)，這時(shí)要從能夠完成冗余

51、控制的 PLC型號(hào)中進(jìn)行 選擇；如果以改善信息管理為控制目標(biāo)，要首先考慮通信能力。PLC的硬件配置根據(jù)系統(tǒng)的控制目標(biāo)和控制類型，從眾多的 PLC生產(chǎn)廠中初步選擇幾個(gè)具有一定 知名度的公司，如 SIEMEN，S OMRO，NA-B 等，再根據(jù)被控對(duì)象的工藝要求以及 I/O 系 統(tǒng)考慮具體配置問題。PLC硬件配置時(shí)主要考慮以下幾個(gè)方面。（1）CPU能力。CPU的能力是 PLC最重要的性能指標(biāo)，在選擇機(jī)型時(shí)，首先要考慮如何配置CPU，主要從以下幾個(gè)方面考慮：處理器的個(gè)數(shù)及位數(shù)配置 CPU時(shí)，處理器的個(gè)數(shù)（是單處理器還是多處理器）的不同，處理器的位數(shù) 不同（處理器的位數(shù)是選擇 8位，16位或者 32位

52、）將直接影響 PLC的性能。存儲(chǔ)器的容量及可擴(kuò)展性 存儲(chǔ)器的容量是指用于存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)的能力，從使用的角度出發(fā)，應(yīng)考慮 存儲(chǔ)器的種類（ RAM，EPRO，MEEPRO）M，存儲(chǔ)器的最大容量，是否可以擴(kuò)展。這些將體14長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院業(yè)論文現(xiàn) PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成的方便性和靈活性。編程元件的能力 編程元件主要是指內(nèi)部輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、特殊繼電器等，編程元件 的數(shù)量，定時(shí)器的記時(shí)范圍和精度，計(jì)數(shù)器的記數(shù)方向和記數(shù)范圍，這些將直接影響 PLC控制系統(tǒng)的軟件編程能力。(2) I/O 系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)的輸入 / 輸出點(diǎn)數(shù)的多少，是 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須知道的參數(shù)，在運(yùn) 行硬件配置

53、時(shí)這個(gè)參數(shù)具有兩個(gè)含義：一個(gè)是實(shí)際的控制系統(tǒng)所需要的 I/O 點(diǎn)數(shù)，另 一個(gè)是所考慮的 PLC機(jī)型能夠提供的 I/O 點(diǎn)數(shù)。最大 I/O 點(diǎn)數(shù)的具體意義各個(gè) PLC生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品手冊(cè)上給出的最大 I/O 點(diǎn)數(shù)所表示的確切含義有一些差 異，有的表示輸入 / 輸出的點(diǎn)數(shù)之和，有的則表示最大輸入點(diǎn)數(shù)和最大輸出點(diǎn)數(shù)。一定 要在充分考慮余量的基礎(chǔ)上配置輸入 / 輸出點(diǎn)。模擬量 I/O 點(diǎn)數(shù)和數(shù)字量 I/O 點(diǎn)數(shù)的關(guān)系有的 PLC模擬量 I/O 要占用數(shù)字量 I/O 的點(diǎn)數(shù)，有的 PLC模擬量 I/O 與數(shù)字量 I/O 分別獨(dú)立給出，且相互之間無影響。遠(yuǎn)程 I/O 的考慮當(dāng)考慮遠(yuǎn)程 I/O 控制系統(tǒng)時(shí)，

54、要配置帶有遠(yuǎn)程 I/O 能力的 PLC，還要進(jìn)一步考慮遠(yuǎn) 程 I/O 的驅(qū)動(dòng)能力，即可以遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)的點(diǎn)數(shù)和距離。智能 I/O 的考慮 對(duì)某些特殊控制，如閉環(huán)控制、位置控制、溫度控制、模糊控制等，可以考慮選用智 能 I/O 模板，借助于這些智能 I/O ，來實(shí)現(xiàn)某些復(fù)雜的控制。I/O 點(diǎn)數(shù)的余量在配置輸入 /輸出點(diǎn)時(shí)，要留有 20%-30%的余量。一是方便系統(tǒng)功能擴(kuò)充， 二是避 免 PLC在滿負(fù)荷下工作。(3) 指令系統(tǒng)。PLC的種類很多， 因此它的指令系統(tǒng)是不完全相同的。 可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)指令系統(tǒng) 提出的要求，選擇相應(yīng)的 PLC。從應(yīng)用的角度考慮，有的場(chǎng)合以邏輯控制為主，有的場(chǎng) 合需要算術(shù)運(yùn)

55、算，有的場(chǎng)合可能需要更先進(jìn)、更復(fù)雜的控制系統(tǒng)?？傊噶顥l數(shù)PLC的控制功能是通過執(zhí)行指令來實(shí)現(xiàn)的，指令的數(shù)量越多， PLC的功能就越強(qiáng)。 指令的表達(dá)形式PLC的指令表達(dá)形式是指它的編程語言，可以有梯形圖、語句表、流程圖、順序控 制圖、高級(jí)語言等多種表達(dá)形式，但對(duì)于某個(gè)確定的機(jī)型，可能只有幾種表達(dá)形式。15長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院業(yè)論文應(yīng)用軟件的程序結(jié)構(gòu)由用戶編寫的應(yīng)用軟件， 其程序結(jié)構(gòu)可分成兩種形式： 一種是模塊化的程序結(jié)構(gòu)， 另一種是子程序式的程序結(jié)構(gòu)。 模塊化的程序結(jié)構(gòu)在編程和調(diào)試時(shí)都很方便， 但是 PLC 處理速度較慢；子程序式的程序結(jié)構(gòu)響應(yīng)速度較快，但在編程和調(diào)試時(shí)不太方便。 軟件開發(fā)手

56、段所謂軟件開發(fā)手段是指 PLC 生產(chǎn)廠家為方便用戶利用通用計(jì)算機(jī)編程及模擬調(diào)試 而開發(fā)的專用軟件。（4）響應(yīng)速度。對(duì)于以數(shù)字量控制為主的 PLC控制系統(tǒng)， PLC的響應(yīng)速度都可以滿足要求，不必 特殊考慮。而對(duì)于還有模擬量的 PLC控制系統(tǒng)，特別是含有較多閉環(huán)控制的系統(tǒng)，必 須考慮 PLC的響應(yīng)速度。一般從兩個(gè)方面來考慮：一是執(zhí)行指令時(shí)間；二是掃描周期。 執(zhí)行指令時(shí)間執(zhí)行指令時(shí)間是指每處理 1K條語句所需要的時(shí)間，在產(chǎn)品手冊(cè)中可以查到。 掃描周期如果最大掃描周期可以重新設(shè)定， 則可以根據(jù)用戶程序來設(shè)定恰當(dāng)?shù)淖畲髵呙柚?期，系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。中斷控制和直接 I/O 控制在要求實(shí)時(shí)性好的場(chǎng)合，可以考慮中斷控制或者采用直接 I/O 控制。（5）其他考慮。工程投資及性能價(jià)格比在眾多滿足系統(tǒng)工藝控制要求的 PLC中，根據(jù)工程投資，選擇性能價(jià)格比較高的 PLC。備品配件的統(tǒng)一性根據(jù)機(jī)型統(tǒng)一原則， 盡可能考慮采用與本企業(yè)正在使用的同系列 PLC，以便于學(xué)習(xí)、 使用和維護(hù)，備品配件通用，還可減少編程器的投資。技術(shù)支持 在選擇機(jī)型配件和硬件配置時(shí)，還應(yīng)考慮包括技術(shù)培訓(xùn)、技術(shù)指導(dǎo)、系統(tǒng)維護(hù)等 技術(shù)支持。2.4.4 PLC 容量估算PLC容量包括兩個(gè)方面：一是 I/O 點(diǎn)數(shù)，二是用戶存儲(chǔ)器的容量。I/O 點(diǎn)數(shù)的估算根據(jù)功能說明書，可統(tǒng)計(jì)出 PLC系統(tǒng)的開關(guān)量 I/O 點(diǎn)數(shù)及模