開(kāi)題報(bào)告__PLC畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、1緒論1.1 課題提出背景水是最寶貴的自然資源，是人類賴以生存的必要條件。水資源的保護(hù)、利用 和研究已成為當(dāng)今世界最熱門的課題之一。 我國(guó)是水資源缺乏的國(guó)家，隨著工業(yè) 的飛速發(fā)展，用水量越來(lái)越大，很多地區(qū)由于水資源不足而制約了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的 發(fā)展，有些地區(qū)甚至由于水資源的短缺而造成了對(duì)人類生存的威脅和挑戰(zhàn)。同時(shí),水在自然界中的循環(huán)運(yùn)動(dòng)和人類的使用過(guò)程中， 不可避免地混進(jìn)許多自然雜質(zhì)與 污染物，使一些水源的水質(zhì)日趨惡化。水資源短缺和水污染問(wèn)題已成為缺水國(guó)家 和地區(qū)發(fā)展的主要問(wèn)題。隨著人們環(huán)境意識(shí)的加強(qiáng)和水資源短缺的日益突出，廢水處理越來(lái)越受到人們的關(guān)注和重視?；鹆Πl(fā)電廠是一個(gè)用水大戶，同時(shí)也是一

2、個(gè)排水大戶。因此，廢水處理和回收利用也就無(wú)疑成為了保證火力發(fā)電廠安全、 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和控制污染，維持生態(tài)環(huán)境的重要內(nèi)容。現(xiàn)代燃煤火力電廠的廢水來(lái)源主要有：沖灰水；熱力設(shè)備化學(xué)清洗和停用保 護(hù)的排放廢水，鍋爐排污水；主廠房生產(chǎn)排污水，輔助設(shè)備與機(jī)械冷卻水的排水； 凝結(jié)水凈化設(shè)備的排水；凝汽器的冷卻排水或冷卻設(shè)備的排污水； 水處理裝置的 排污水；生活污水；輸煤系統(tǒng)的清洗水，貯煤場(chǎng)排水及廠區(qū)雨水排水等。根據(jù)廢水的成分和污染物的含量，火力發(fā)電廠一般采用以下幾種廢水處理工 藝：隔濾法又分柵欄法、篩濾法和過(guò)濾法等。目前，多數(shù)電廠都設(shè)計(jì)和使用中 和池來(lái)處理制水再生過(guò)程所排放的廢酸液和廢堿液。當(dāng)然，由于火電廠酸堿

3、廢液 排放量大，所以采用中和工藝時(shí)也要因地制宜，做到經(jīng)濟(jì)、有效。除用酸堿液直 接處理外，酸性廢水亦可用投加堿性藥劑、通過(guò)堿性濾料、利用堿性廢渣和大然水體及土壤中碳酸鹽、重碳酸鹽堿度來(lái)進(jìn)行中和處理。堿性廢水可用廢棄無(wú)機(jī) 酸、酸性廢氣（如CO才口煙道氣）和酸性廢水處理。止匕外，有的火力發(fā)電廠還采用 混凝、吸附、離子交換以及電滲析和反滲透等工藝方法處理污水。我國(guó)發(fā)電廠對(duì)灰水pH超過(guò)國(guó)家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)的治理措施有： 灰水閉路循環(huán)、爐煙處理（利用爐 煙中的COM SO2處理）、加酸處理、用循環(huán)水中和稀釋、采用濕式除塵器等。 灰水懸浮物用隔板和沉淀的方法；電廠含油廢水多數(shù)先采用隔油處理，而后再行 浮選處理或

4、油水分離裝置處理及生物處理等；生活廢水則一般用活性污泥處理；生產(chǎn)廢水用中和、澄清、消毒、過(guò)濾等方法；輸煤系統(tǒng)的沖洗廢水則用沉淀或凈 水裝置處理后回收。隨著水資源的日益貧乏，廢水回收利用技術(shù)越來(lái)越重要。為了解決火力發(fā)電廠的水源問(wèn)題，近年來(lái)以城市污水作為火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水 的技術(shù)已相繼在部分新建火電廠得到了實(shí)施和應(yīng)用。火力發(fā)電廠廢水處理及回收利用是節(jié)約用水和保護(hù)環(huán)境的重要途徑。然而， 在這方面我國(guó)尚屬起步階段，與國(guó)外相比，差距很大。根據(jù)我國(guó)現(xiàn)狀，還應(yīng)加大 對(duì)污水處理及其回收利用技術(shù)的研究和科技投入力度，重點(diǎn)在提高循環(huán)水濃縮倍 率、改進(jìn)沖灰方式、突破濃漿輸送技術(shù)、解決灰水回收利用及直排灰水的污染物

5、 超標(biāo)治理方面做更大的努力1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)1 .方案設(shè)計(jì)和原理分析(1)火力發(fā)電廠凈化處理PCF過(guò)濾器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，工藝流程；(2) PLCS7-300系統(tǒng)配置、監(jiān)控點(diǎn)表確定，系統(tǒng)的控制過(guò)程以及故障保護(hù) 詳細(xì)分析；(3)編寫梯形圖并實(shí)現(xiàn)仿真。2 .圖紙(1)系統(tǒng)工藝流程圖；(2)控制軟件流程圖；(3) I/O點(diǎn)表一張；(4)電氣控制圖一張；(5)梯形圖一張；3 .設(shè)備明細(xì)表2可編程序控制器的基礎(chǔ)知識(shí)2.1 概論可編程序控制器是以微處理器為核心， 綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通 信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。經(jīng)過(guò) 30多年的發(fā)展，在工業(yè)生 產(chǎn)中獲得極其廣泛的應(yīng)用。目前，可編程序控

6、制器成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要、 應(yīng)用最多的控制裝置， 居自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)三大支柱(可編程序控制器、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 ) 的首位。其應(yīng)用的深度和廣度成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化程度高低的標(biāo)志。2.1.1 可編程義控制器的定義由于早期的可編程序控制器主要是用來(lái)替代接觸器一繼電器控制系統(tǒng)， 因此 功能較為簡(jiǎn)單，只能進(jìn)行開(kāi)關(guān)量邏輯控制，稱為可編程邏輯控制 (Programmable Logic Controller),簡(jiǎn)稱 PLC。1980年，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)正式將其命名為可編程序控制器。國(guó)際電工 委員會(huì)(IEC)在1987年2月頒布的可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)草案的第三稿中將其定義 為：可編程序

7、控制器是一種數(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(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、 定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控 制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工 業(yè)控制器系統(tǒng)連成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。”從上述定義可以看 出，可編程序控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作的電 子系統(tǒng)，因此，可以認(rèn)為其實(shí)質(zhì)是一臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。2.1.2 可編程控制器的由來(lái)早期工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)是接觸器-繼電器控制系統(tǒng)，所謂接觸器-繼電器控制系統(tǒng)就是用導(dǎo)線

8、把各種繼電器、接觸器、開(kāi)關(guān)及其觸點(diǎn)， 按一定的邏輯關(guān)系連接起來(lái)所構(gòu)成的控制系統(tǒng)。它具有價(jià)格低廉、對(duì)維護(hù)技術(shù)要 求不高的優(yōu)點(diǎn)，適用于工作模式固定、控制要求簡(jiǎn)單的場(chǎng)合，缺點(diǎn)是系統(tǒng)的布線 連接不易更新、功能不易擴(kuò)展，可靠性不高。對(duì)一些比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)來(lái)講， 查找和排除故障往往十分困難。另外，當(dāng)產(chǎn)品更新、生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，接觸 器-繼電器控制系統(tǒng)的元件和接線也須做相應(yīng)的變動(dòng)，而且這種變動(dòng)工作量很大， 工期長(zhǎng)，費(fèi)用高。1968年，美國(guó)通用汽車公司（GM）為適應(yīng)汽車工業(yè)激烈的競(jìng)爭(zhēng)，滿足汽車型 號(hào)不斷更新的要求，向制造商公開(kāi)招標(biāo)，想尋求一種取代傳統(tǒng)接觸器-繼電器控制系統(tǒng)的新的控制裝置，并提出10條要求：

9、（1）編程方便，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序；（2） 維修方便，最好是插件式結(jié)構(gòu)；（3）可靠性高于繼電器控制裝置；（4）體積小于繼電器控制裝置；（5）數(shù)據(jù)可以直接輸入管理計(jì)算機(jī)；（6）可以直接用交流115V輸入；（7）輸出為交流115V,負(fù)載電流要求2A以上，可直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸 器等負(fù)載元件；（8）通用性強(qiáng)，易擴(kuò)展，擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)只需很少變更；（9）用戶存儲(chǔ)器容量大于4KB; （10）成本可與繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)。1969年，美國(guó)數(shù)字 設(shè)備公司（DEC）根據(jù)以上要求，研制出了第一臺(tái)可編程序控制器，型號(hào)為 PDP 14,用它取代傳統(tǒng)的接觸器-繼電器控制系統(tǒng)在美國(guó)通用汽車公司的汽車自動(dòng)裝 配線上使用，取得了成

10、功。隨后，這種新型的工業(yè)控制裝置很快就在美國(guó)其他工 業(yè)領(lǐng)域得到推廣使用。1971年，日本從美國(guó)引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，并很快研制成 功了日本第一臺(tái)可編程序控制器。1973年 1974年，德國(guó)、法國(guó)也相繼研制成 功了他們的可編程序控制器。我國(guó)從 1974年開(kāi)始研制，1977年研制成功了以一 位微處理器MC14500為核心的可編程序控制器，并開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)控制。2.1.3 PLC的發(fā)展趨勢(shì)1 .在系統(tǒng)構(gòu)成規(guī)模上，近年來(lái)，PLC向大、小兩個(gè)方向發(fā)展，隨著微電子 技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，PLC的結(jié)構(gòu)和功能不斷改進(jìn)，應(yīng)用范 圍迅速擴(kuò)大。目前，PLC在規(guī)模上的發(fā)展有兩個(gè)主要趨勢(shì)：其一是向體積更

11、小、 速度更快、功能更強(qiáng)、價(jià)格更低的小型化或微型化方向發(fā)展，以真正完全取代接 觸器-繼電器控制系統(tǒng)，適應(yīng)復(fù)雜單機(jī)、數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人等領(lǐng)域的控制要 求；其二是向大容量、高速度、多功能的大型高檔PLC方向發(fā)展。2 .開(kāi)發(fā)各種智能模塊，不斷增強(qiáng)過(guò)程控制能力為滿足工業(yè)自動(dòng)化各種控制 系統(tǒng)的需要，國(guó)內(nèi)外眾多 PLC生產(chǎn)廠家不斷致力于開(kāi)發(fā)各種新器件和智能I/O模塊。智能I/O模塊是以微處理器為基礎(chǔ)的功能部件，模塊的 CPU與PLC的主 CPU并行工作，可以大大減少占用主CPU的時(shí)間，有利于提高PLC的掃描速度； 又可以使模塊具有自適應(yīng)、參數(shù)自整定等功能，使調(diào)試時(shí)間減少，控制精度得到 提高，極大地增強(qiáng)了

12、 PLC的過(guò)程控制能力。智能I/O模塊目前主要有模擬I/O模 塊、PID回路控制模塊、機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制（如軸定位、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制等）模塊，高 速計(jì)數(shù)模塊等。目前，開(kāi)關(guān)量輸入、輸出點(diǎn)數(shù)達(dá)到 8192點(diǎn)以上的大型PLC不在 少數(shù)，隨著控制系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，輸入輸出點(diǎn)數(shù)還在快速增加，有的已經(jīng)超 過(guò)16000點(diǎn)，大型PLC不但容量大，運(yùn)算速度快（如三菱公司的A3A型PLC的 指令掃描速度可達(dá)0.15 S/）,而且具有PID、多軸定位、高速計(jì)數(shù)、遠(yuǎn)程I/O、 光纖通信等多種功能，能與計(jì)算機(jī)組成多級(jí)分布式控制系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠生產(chǎn)全 過(guò)程的集中管理。3 .向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，通信聯(lián)網(wǎng)功能不斷增強(qiáng)。日前，幾乎所有的

13、PLC都具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，加強(qiáng)PLC的聯(lián)網(wǎng)能力已成為PLC產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)之一。PLC的 通信聯(lián)網(wǎng)功能可使PLC與PLC之間、PLC與計(jì)算機(jī)之間相互交換信息，實(shí)現(xiàn)近 距離或遠(yuǎn)距離通信，形成一個(gè)統(tǒng)一的分散集中控制系統(tǒng)。由于歷史的原因，各個(gè)廠家的PLC通信協(xié)議往往是專用的，因此，各廠家的 PLC產(chǎn)品之間難以互相兼 容。近年來(lái)，許多PLC生產(chǎn)廠家都在努力使自己的產(chǎn)品與制造自動(dòng)化協(xié)議 （MAP） 兼容，這將使不同機(jī)型的PLC之間、PLC與計(jì)算機(jī)之間能方便地進(jìn)行通信與聯(lián) 網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)資源共享。4 .編程語(yǔ)言與編程工具向標(biāo)準(zhǔn)化和高級(jí)化發(fā)展。PLC的編程語(yǔ)言主要有梯 形圖、流程圖、專用語(yǔ)言指令等。其中最常用的是梯

14、形圖，因此深受用戶的歡迎， 得到了廣泛的應(yīng)用。目前，美國(guó)、法國(guó)、日本等生產(chǎn)的 PLC產(chǎn)品在基本控制方 面的編程語(yǔ)言均采用梯形圖，且已標(biāo)準(zhǔn)化。隨著現(xiàn)代PLC產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的急速擴(kuò)展，尤其是PLC在一些復(fù)雜的大規(guī)模的控制系統(tǒng)以及通信聯(lián)網(wǎng)方面的應(yīng)用， 僅靠梯形圖編程已經(jīng)不夠，因此，近年來(lái) PLC編程語(yǔ)言出現(xiàn)了向高級(jí)語(yǔ)言（如 BASIC、Pascal C、FORTRAN 等）發(fā)展的趨勢(shì)。5 .發(fā)展容錯(cuò)技術(shù)。國(guó)外一些主要的PLC生產(chǎn)廠家為適應(yīng)大規(guī)模、復(fù)雜控制 系統(tǒng)及高可靠性控制場(chǎng)合對(duì) PLC產(chǎn)品的要求，在其生產(chǎn)的PLC中增加了容錯(cuò)功 能，如自動(dòng)切換I/O、雙機(jī)表決（當(dāng)輸出狀態(tài)與PLC的邏輯狀態(tài)相比較出錯(cuò)時(shí)

15、， 會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)該輸出）和I/O三重表決（對(duì)I/O狀態(tài)進(jìn)行軟硬件表決，取2個(gè)相同的） 以大幅提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性。2.2 PLC特點(diǎn)及控制功能2.2.1 PLC的特點(diǎn)1 .可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)現(xiàn)彳t PLC采用了集成度很高的微電子器件，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半 導(dǎo)體電路來(lái)完成，其可靠程度是使用機(jī)械觸點(diǎn)的接觸器-繼電器系統(tǒng)所無(wú)法比擬 的。為了保證PLC能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下可靠工作，在其設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中采 取了一系列硬件和軟件方面的抗干擾措施來(lái)提高它的可靠性。2 .編程簡(jiǎn)單易學(xué)PLC采用與接觸器-繼電器控制線路接近的梯形圖作為編程語(yǔ)言，它既有繼電器電路清晰直觀的特點(diǎn)，又充分考慮到電氣工人和

16、技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣； 對(duì)使 用者來(lái)說(shuō)，幾乎不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此，易學(xué)易懂，程序改變時(shí)也容易 修改。3 .功能完善，適應(yīng)性強(qiáng)目前PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和模塊化，不僅具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、 計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有 A/D、D/A轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián) 網(wǎng)和生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等功能。4 .使用簡(jiǎn)單，調(diào)試維修方便PLC的接線極其方便，只需將產(chǎn)生輸入信號(hào)的設(shè)備（如按鈕、開(kāi)關(guān)等）與PLC 的輸入端子連接，將接收輸出信號(hào)的被控設(shè)備（如接觸器、電磁閥等）與PLC的輸 出端子連接，僅用螺絲刀即可完成全部接線工作。PLC的用戶程序可在實(shí)驗(yàn)室模 擬調(diào)試，輸入信號(hào)用開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，輸出信號(hào)可以觀察P

17、LC的發(fā)光二極管。調(diào)試后再將PLC在現(xiàn)場(chǎng)安裝通調(diào)。調(diào)試工作量要比接觸器-繼電器控制系統(tǒng)少得多。5 .體積小、重量輕、功耗低由于PLC采用半導(dǎo)體大規(guī)模集成電路，因此整個(gè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、 重量輕、功耗低，所以，PLC很容易裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化理想 的控制設(shè)備。2.2.2 PLC的控制功能PLC的應(yīng)用范圍極其廣闊，經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，目前PLC已經(jīng)廣泛應(yīng)用于 冶金、石油、化工、建材、電力、礦山、機(jī)械制造、汽車、交通運(yùn)輸、輕紡、環(huán) 保等各行各業(yè)。幾乎可以說(shuō)，凡是有控制系統(tǒng)存在的地方就有PLCo概括起來(lái)，PLC的應(yīng)用主要有以下5個(gè)方面。1 .開(kāi)關(guān)量控制 這是PLC最基本的應(yīng)用領(lǐng)域，可

18、用PLC取代傳統(tǒng)的接觸 器-繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制和順序控制。在單機(jī)控制，多機(jī)群控和自動(dòng) 生產(chǎn)線控制方面都有很多成功的應(yīng)用實(shí)例， 如機(jī)床電氣控制、起重機(jī)、皮帶運(yùn)輸 機(jī)和包裝機(jī)械的控制、注塑機(jī)的控制、電梯的控制、飲料灌裝生產(chǎn)線、家用電器 （電視機(jī)、冰箱、洗衣機(jī)等）自動(dòng)裝配線的控制、汽車、化工、造紙、軋鋼自動(dòng)生 產(chǎn)線的控制等。2 .模擬量控制目前，很多PLC都具有模擬量處理功能，通過(guò)模擬量I/O模塊可對(duì)溫度、壓力、速度、流量等連續(xù)變化的模擬量進(jìn)行控制，而且編程和使 用都很方便。大、中型的PLC還具有PID閉環(huán)控制功能，運(yùn)用PID子程序或使 用專用的智能PID模塊，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的閉環(huán)過(guò)程控

19、制。隨著 PLC規(guī)模的 擴(kuò)大，控制的回路已從幾個(gè)增加到幾十個(gè)甚至上百個(gè)，可以組成較復(fù)雜的閉環(huán)控制系統(tǒng)。PLC的模擬量控制功能已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)行業(yè)，例如自動(dòng)焊機(jī) 控制、鍋爐運(yùn)行控制、連軋機(jī)的速度和位置控制等都是典型的閉環(huán)過(guò)程控制的應(yīng) 用場(chǎng)合。3 .運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)控制是指PLC對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的控制，也稱為位置控制，早期PLC通過(guò)開(kāi)關(guān)量I/O模塊與位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連接來(lái)實(shí) 現(xiàn)這一功能，現(xiàn)在一般都使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊來(lái)完成。目前，PLC的運(yùn)動(dòng)控制功能廣泛應(yīng)用在金屬切削機(jī)床、電梯、機(jī)器人等各種機(jī)械設(shè)備上，典型的如 PLC和計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置（CNC）組合成一體，構(gòu)成先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床。4 .

20、數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC都具有不同程度的數(shù)據(jù)處理功能，能夠完成數(shù)學(xué)運(yùn)算（函數(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、邏輯運(yùn)算 卜數(shù)據(jù)的移位、比較、傳遞、數(shù)值的轉(zhuǎn)換 和查表等操作，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和處理。數(shù)據(jù)處理通常用在大、中型控制 系統(tǒng)中，如柔性制造系統(tǒng)、機(jī)器人的控制系統(tǒng)等。5 .通信聯(lián)網(wǎng)通信聯(lián)網(wǎng)是指PLC與PLC之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)或其他智能設(shè)備間的通信，利用PLC和計(jì)算機(jī)的RS232或RS422接口、PLC的專 用通信模塊，用雙絞線和同軸電纜或光纜將它們聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)， 可實(shí)現(xiàn)相互間的信息 交換，構(gòu)成 集中管理、分散控制”的多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，建立工廠的自動(dòng)化網(wǎng) 絡(luò) 5 o3 S7-300系列可編程控制器3.1 S7

21、-300PLC硬件簡(jiǎn)介S7-300由多種模塊部件組成，包括導(dǎo)軌(Rack)、電源模塊(PS)、CPU模塊、 接口模塊(IM)、輸入輸出模塊(SM)。各種模塊能以不同方式組合在一起，從 而可使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加靈活，滿足不同的應(yīng)用需求。3.1.1 電源模塊電源模塊是構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)的重要組成部分，針對(duì)不同系列的CPU,西門子有匹配的電源模塊與之對(duì)應(yīng)，用于對(duì) PLC內(nèi)部電路和外部負(fù)載供電。1. PS 30X系列電源模塊有多種S7-300電源模塊可為編程控制器供電，也可以向需要 24V直流的傳感 器/執(zhí)行器供電，比如PS305 PS307。PS 305電源模塊是直流供電，PS 307是交 流供電。P

22、S 307電源模塊(2A)具有以下顯著特性：(1)輸出電流2A。(2)輸出電壓24VDC,防短路和開(kāi)路保護(hù)。(3)連接單相交流系統(tǒng) (輸入電壓120/230V AC, 50/60Hz)。(4)可靠的隔離特性，符合 EN 60950標(biāo)準(zhǔn)。(5)可用作負(fù)載電源2. S7-300的電流消耗量和功率損耗一個(gè)實(shí)際的S7-300 PLC系統(tǒng)，在確定所有的模塊后，要選擇合適的電源模塊。所選定的電源模塊的卒&出功率必須大于 CPU模塊、所有I/O模塊、各種智能模 塊的總消耗功率之和，有時(shí)甚至還要考慮某些執(zhí)行單元的功率， 并且要留有30% 左右的余量。在具體產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該仔細(xì)研究各個(gè)模塊的功率參數(shù)，最后確定

23、電源模塊的型號(hào)、規(guī)格。當(dāng)同一電源模塊既要為主機(jī)單元又要為擴(kuò)展單元供電時(shí)， 從主機(jī)單元到最遠(yuǎn)一個(gè)擴(kuò)展單元的線路壓降必須小于0.25 V。3.1.2 CPU 模塊CPU是PLC系統(tǒng)的運(yùn)算控制核心。它根據(jù)系統(tǒng)程序的要求完成以下任務(wù)：接 收并存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)，接收現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，診斷 PLC內(nèi)部電 路工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤， 完成用戶程序規(guī)定的運(yùn)算任務(wù)，更新有關(guān) 標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)輸出控制或數(shù)據(jù)通信等功能。S7-300 CPU有20種不同型號(hào)，各種CPU按性能等級(jí)劃分，可以涵蓋各種應(yīng)用 范圍。S7-300的各款CPU都有非常詳盡的性能數(shù)據(jù)表（具體參數(shù)可查閱相關(guān)

24、資 料），其中最值得關(guān)注的CPU性能有以下五方面：I/O擴(kuò)展能力，指令執(zhí)行速度, 工作內(nèi)存容量，通訊能力，CPU上的集成功能。1 CPU的運(yùn)行模式CPU有四種操作模式：STOP （停機(jī)）、STARTUP （啟動(dòng)）、RUN （運(yùn)行）和 HOLD （保持）。在所有的模式中，都可以通過(guò) MPI接口與其他設(shè)備通信。STOP模式：CPU模塊通電后自動(dòng)進(jìn)入STOP模式，在該模式不執(zhí)行用戶程序， 可以接收全局?jǐn)?shù)據(jù)和檢查系統(tǒng)。STARTUP模式：可以用模式選擇開(kāi)關(guān)或編程軟件啟動(dòng) CPU。如果模式選擇開(kāi) 關(guān)在RUN或RUN-P位置，通電時(shí)自動(dòng)進(jìn)入啟動(dòng)模式。RUN模式：執(zhí)行用戶程序，刷新輸入和輸出，處理中斷和故障

25、信息服務(wù)。HOLD模式：在STARTUP和RUN模式執(zhí)行程序時(shí)遇到調(diào)試用的斷點(diǎn)，用戶 程序的執(zhí)行被掛起（暫停），定時(shí)器被凍結(jié)。2存儲(chǔ)器區(qū)域PLC的系統(tǒng)程序相當(dāng)于個(gè)人計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)，它使 PLC具有基本的智能，能 夠完成PLC設(shè)計(jì)者規(guī)定的各種工作。系統(tǒng)程序由 PLC生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)并固化在 ROM中，用戶不能讀取。用戶程序由用戶設(shè)計(jì)，它使 PLC能完成用戶要求的特 定功能。用戶程序存儲(chǔ)器的容量以字節(jié)為單位，不同的程序?qū)?yīng)不同的存儲(chǔ)區(qū)域。CPU存儲(chǔ)器可以分為三個(gè)區(qū)域，如圖 3.1工作存儲(chǔ)器裝載存儲(chǔ)器系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)（保存在MMC中）圖3.1CPU的存儲(chǔ)區(qū)3.幾種典型CPU模塊1 1） CPU 313: C

26、PU313是標(biāo)準(zhǔn)型CPU。具有更大的程序存儲(chǔ)器、低成本的解 決方案，適用于對(duì)速度要求較高、程序較大的小型應(yīng)用領(lǐng)域。CPU313內(nèi)置12 KB 的RAM ,其裝載存儲(chǔ)器為內(nèi)置20 KB的RAM ,可用存儲(chǔ)卡擴(kuò)充裝載存儲(chǔ)器， 最大容量為4MB，指令執(zhí)行速度為600 nsU進(jìn)制指令。擴(kuò)展模塊只能裝在一個(gè) 導(dǎo)軌上，最大擴(kuò)展128點(diǎn)數(shù)字量和32路模擬量。CPU313采用的是軟件時(shí)鐘，它給用戶提供一個(gè)工作時(shí)間計(jì)時(shí)器。該計(jì)時(shí)器可用來(lái)計(jì)量CPU或所連接設(shè)備的工作時(shí)間長(zhǎng)度。2 2) CPU 313C: CPU 313C是緊湊型CPU,帶集成的數(shù)字量和模擬量的輸入 和輸出。無(wú)內(nèi)置裝載存儲(chǔ)器，操作時(shí)必須用 MMC卡

27、擴(kuò)充裝載存儲(chǔ)器。適用于具 有較高要求的系統(tǒng)中。3 3) CPU 313C-2DP:緊7型CPU,帶集成的數(shù)字量輸入和輸出，以及 PROFIBUS DP主站/從站接口。操作時(shí)也必須用 MMC卡擴(kuò)充裝載存儲(chǔ)器。4 4) CPU315/CPU315-2DP: CPU315是具有中到大容量程序存儲(chǔ)器和大規(guī)模I/O配置的CPU。CPU315-2DP是具有中到大容量程序存儲(chǔ)器和 PROFIBUS-DP 主/從接口的CPU,它用于包括分布式及集中式I/O的任務(wù)中。CPU315/CPU315-2DP具有 48 KB/64 KB ,內(nèi)置 80/96 KB 的裝載存儲(chǔ)器(RAM), 可用存儲(chǔ)卡擴(kuò)充裝載存儲(chǔ)器，最大

28、容量為 512 KB,指令執(zhí)行速度為300 ns/T進(jìn) 制指令，最大可擴(kuò)展1024/2048點(diǎn)數(shù)字量或128/256個(gè)模擬量通道。其他特性與 CPU314 相同。CPU315-2DP是帶現(xiàn)場(chǎng)總線(PROFIBUS)SINEC L2-DP接口的CPU模塊，其他 特性與CPU315模塊相同。4孔隙調(diào)節(jié)型纖維過(guò)濾器5 .1PCF纖維過(guò)濾器技術(shù)原理原理：它采用一種新型柔軟纖維絲作為濾元， 其濾料直徑可達(dá)幾微米，并具有比 表面積大，過(guò)濾阻力小的優(yōu)點(diǎn)。該產(chǎn)品可以有效地去除水中的懸浮物， 并對(duì)水中 的有機(jī)物、膠體等有明顯的去除作用。它具有過(guò)濾速度快、精度高、截污容量大、 操作十分方便、運(yùn)行可靠、不需特殊維護(hù)

29、等優(yōu)點(diǎn)。工作工程過(guò)濾過(guò)程：對(duì)纖維絲施以回轉(zhuǎn)機(jī)具壓榨，使其纖維絲縱向之間孔隙變小，水中的 懸浮物均被擋住留在纖維絲外，過(guò)濾后得到清潔的處理水。當(dāng)過(guò)濾器內(nèi)被截留的 懸浮污物（雜質(zhì)）增多，處理水量下降，壓力達(dá)到設(shè)定值或達(dá)到設(shè)定的時(shí)間，自 動(dòng)進(jìn)入反沖洗過(guò)程。由于本過(guò)濾器是采用纖維絲縱向之間的孔隙進(jìn)行過(guò)濾， 纖維絲嚴(yán)格按預(yù)定的方向 排列所以形成的孔隙均勻，絕對(duì)不會(huì)產(chǎn)生偏流。由于該過(guò)濾器的過(guò)濾水是由四周 向中間過(guò)濾，過(guò)濾量取決于過(guò)濾面積，所以按傳統(tǒng)過(guò)濾速度計(jì)算方法，過(guò)濾速度 可以達(dá)到60100m/h。反洗過(guò)程：反洗時(shí)讓過(guò)濾器的壓榨機(jī)具放松，使過(guò)濾纖維的孔隙在舒張的狀態(tài)下， 用壓縮空氣（羅茨風(fēng)機(jī)）和處理水反

30、沖洗，將污物通過(guò)排放管排除，然后又自動(dòng) 進(jìn)入過(guò)濾程序，從而實(shí)現(xiàn)去污存清的原理。1、反洗時(shí)纖維絲是完全打開(kāi)的，這樣截留的粘附性不強(qiáng)的懸浮物很容易沖出來(lái)。2、在纖維絲打開(kāi)的狀態(tài)下，底部通入羅茨風(fēng)機(jī)送來(lái)的空氣，一是利用空氣的擦洗功能，更重要的是利用空氣產(chǎn)生的擾動(dòng)， 使纖維絲強(qiáng)烈抖動(dòng)，纖維絲之間產(chǎn)生 摩擦，這樣粘附在纖維絲上比較牢固的懸浮物被摩擦下來(lái)，利用水沖洗出去3、纖維類濾料不好清洗的主要原因是打結(jié)或者懸掛的部位，本過(guò)濾器只使用了 纖維絲的中間部位，懸掛的部位參與反洗，但是不參與過(guò)濾，所以不影響整體的 過(guò)濾和反洗。4、在反洗的過(guò)程中，上部旋緊裝置還在不斷的旋緊、放松，類似于洗衣機(jī)的甩 干原理。AM

31、SNUOHOnu過(guò)速過(guò)程反沖洗過(guò)程使用范圍：1）污水、工業(yè)廢水的過(guò)濾及中水回用水的過(guò)濾；2）地下水、自來(lái)水廠、礦泉水廠等的飲用水過(guò)濾；3）高度處理（活性碳、陰陽(yáng)離子、臭氧層、紫外線）及膜分離技術(shù)（R/O, NF）前的 處理的過(guò)濾；4）公眾澡堂、游泳池、水族館等的清潔過(guò)濾；5）海水淡化、養(yǎng)魚池塘等易生的綠、紅藻泥濘水的過(guò)濾；6）發(fā)電廠、鋼鐵廠等的冷卻、循環(huán)水或其它工農(nóng)業(yè)用水的過(guò)濾；6 .2PCF纖維過(guò)濾器的技術(shù)性能7 P.C.F纖維過(guò)濾器特點(diǎn)：1）效率高，水質(zhì)優(yōu)良；處理效率95%Z上（活性污泥2次處理水基準(zhǔn)）；2）機(jī)型小，重量輕，費(fèi)用低；和加壓式砂濾器相比，面積在1/5以下，總重量（包括濾材）在

32、1/10以下，價(jià)格在2/3左右；3）反沖洗時(shí)間短，用水量少；反沖洗時(shí)間為2分鐘左右，反沖洗用水量0.52%;4）濾材壽命長(zhǎng)，更換簡(jiǎn)便；使用柔軟性纖絲（PP, Nylon）,壽命長(zhǎng)（12年），更換簡(jiǎn)便，對(duì)原水水直變化有良 好的適應(yīng)性；5）自動(dòng)化程度高，全自動(dòng)運(yùn)行；達(dá)到設(shè)定的反沖洗壓力時(shí)，即自動(dòng)進(jìn)入反沖洗程序，之后自動(dòng)回復(fù)過(guò)濾程序；6）可結(jié)合傳統(tǒng)工藝，填加絮凝劑提高處理效果。8 PCF纖維過(guò)濾器的技術(shù)性能：a過(guò)濾效率達(dá)95%以上，水質(zhì)5Ppm以下；b反沖洗時(shí)間2-5分鐘左右，反沖洗用水量是處理水量的 0.53%;c濾料進(jìn)口 PP纖維絲材質(zhì)壽命長(zhǎng)，更換簡(jiǎn)便易行，對(duì)原水水質(zhì)變化有良好的適應(yīng)性；d達(dá)到設(shè)定的反沖洗壓力及間隔時(shí)間，即自動(dòng)啟動(dòng)反沖洗程序，結(jié)束反沖洗過(guò)程后，自動(dòng)恢復(fù)過(guò)濾程序。自動(dòng)化程度高