基于S7-200 PLC的燃煤锅炉车间输煤机组控制系统设计

基于组态软件的锅炉车间输煤机组控制系统设计 摘要：随着我国经济的发展，资源和环境矛盾同趋尖锐，使我国的现代化建设面临严峻挑战。作为供热系统重要能源转换设备的燃煤锅炉能耗巨大，占我国原煤产量的三分之一左右。然而，我国目前很多自动运行的锅炉控制系统自动化水平不高、安全性低，工作效率和环境污染普遍低于国家标准，因此实现锅炉的计算机自动控制具有重要的意义。本文基于西门子公司的S7-200 PLC设计了锅炉输煤机组控制系统。该系统包括下位机控制和上位机控制两部分，下位机控制系统采编用CPU224模块作为控制系统的核心。采用V4.0 STEP 7 Micro/WIN程软件进行PLC程序设计；选用组态软件“组态王6.53”进行上位机监控画面设计。 关键词：PLC、输煤、皮带传送、组态王 引言： 随着社会经济的快速发展，工业生产对能源的需求也呈现出快速增长的态势。燃煤锅炉作为供热系统的重要设备之一，其能源转换的效率和安全性对整个工业生产系统的运行起着重要的作用。而目前我国很多锅炉控制系统的自动化水平不高，安全性低，工作效率低下，往往不能达到国家标准要求，且对环境造成的污染也较严重。因此，研究和设计锅炉自动控制系统具有重要的意义。 1. 设计内容和要求 本课程设计旨在基于组态软件开发一套锅炉车间输煤机组控制系统。该系统由下位机和上位机两部分构成。下位机控制系统主要负责锅炉输煤机组的实时控制和监测，通过PLC（可编程逻辑控制器）来实现对设备的自动控制。上位机控制系统则辅助下位机进行数据采集和监控。 1.1 下位机控制系统设计要求 下位机控制系统的设计需要实现对输煤机组的全面控制。具体要求如下： (1) 系统可实现对输煤机组启停、正反转、速度调节等基本控制功能； (2) 系统能够实时监测输煤机组的运行状态和故障信息，及时报警； (3) 必须保证系统的安全性和可靠性，对故障进行自动处理或告警； (4) 系统需要具备良好的人机界面，方便操作和监控。 1.2 上位机控制系统设计要求 上位机控制系统是整个控制系统的核心，需要对下位机进行统一的监控和管理。具体要求如下： (1) 实时显示输煤机组的运行状态、运行参数等信息； (2) 可以对下位机进行参数设置和控制命令下达； (3) 能够对历史数据进行统计和分析，为决策提供依据； (4) 提供友好的人机界面，方便操作员进行监控和管理。 2. 系统硬件设计 本课程设计使用西门子公司的S7-200系列PLC作为下位机控制系统的核心设备。该PLC具有体积小、功能强大、可靠性高等特点，非常适合本系统的需求。 2.1 下位机硬件设计 PLC模块采用CPU224来实现对输煤机组的控制。CPU224具有较高的计算能力，可以满足对输煤机组的实时控制和监测要求。同时，还需要配备适当数量的数字、模拟输入输出模块，以满足对外部传感器和执行器的连接需求。 2.2 上位机硬件设计 上位机主机采用常用的个人电脑，可以通过串口或以太网接口与下位机进行通讯。为了提高上位机的稳定性和可靠性，还可以考虑使用工控机等特定设备作为上位机主机。 3. 系统软件设计 本课程设计使用西门子公司的V4.0 STEP 7 Micro/WIN程软件进行PLC程序设计。该软件具有简单易用、功能强大的特点，可以方便地对PLC进行编程。同时，还使用了组态软件“组态王6.53”进行上位机监控画面的设计。 3.1 下位机软件设计 下位机控制系统的软件设计主要包括PLC程序编程和IO映射。PLC程序编程需要根据输煤机组的控制逻辑来设计，实现启停、正反转、速度调节等功能。IO映射则是将外部传感器和执行器与PLC的输入输出模块进行对应。 3.2 上位机软件设计 上位机控制系统的软件设计主要包括数据采集、监控和人机界面设计。数据采集功能可以通过与下位机进行通讯来实现，实时获取输煤机组的运行状态和运行参数。监控功能则需要实时显示输煤机组的运行状态和报警信息。人机界面设计需要根据实际需求和操作习惯设计，提供直观、友好的操作界面。 4. 系统测试与分析 完成系统设计后，需要对系统进行测试和分析，以验证系统的功能和性能是否满足设计要求。测试主要包括对控制逻辑的验证、数据采集和监控功能的测试以及对系统的稳定性和可靠性进行评估。根据测试结果，可以对系统进行必要的调整和优化，以达到更好的控制效果。 5. 结论 本课程设计基于组态软件设计了锅炉车间输煤机组控制系统。通过对下位机和上位机系统的硬件和软件设计，实现了对输煤机组的全面控制和监控。系统经过测试和分析，稳定性和可靠性良好，能够满足对锅炉车间输煤机组的自动化控制需求。该系统的成功设计和应用，对提高锅炉控制系统的自动化水平和安全性具有重要的意义。