摘 要：系統(tǒng)用可編程序控制器實現(xiàn)對燃氣鍋爐的自動控制和遠程監(jiān)控。鍋爐供暖面積達6000多平米，鍋爐重達2萬多噸。文中研究的內(nèi)容是遠程鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)中的本地系統(tǒng)，采用模擬量采集模塊RM416對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行采集，然后將其轉(zhuǎn)換輸入至PLC，PLC與個人計算機相連，利用STEP 7-MICRO/WIN32將編好的控制程序輸入到PLC可編程序控制器中，實現(xiàn)了對燃氣鍋爐的遠程監(jiān)控。 關鍵詞：可編程序控制器（PLC）;模擬量采集模塊;遠程鍋爐監(jiān)控系統(tǒng) 1 引言 　　PLC是一種以計算機（微處理器）為核心的通用工業(yè)控制裝置,目前已被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領域。鍋爐房遠程監(jiān)控系統(tǒng)總體設計方案是用PLC實現(xiàn)對燃氣鍋爐的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，通訊，控制和故障報警。為了實現(xiàn)PLC的控制和通訊功能，系統(tǒng)采用西門子公司的S7-200 PLC和彩色液晶屏來實現(xiàn)遠程控制的目標。 2、PLC的工作過程 　　PLC投入運行后，工作過程一般分為三個階段進行，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱為一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的中央處理單元以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。如1圖所示 [align=center] 圖1 PLC工作過程[/align] 　　2.1 輸入采樣階段 　　在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入輸入輸出映象區(qū)中的相應單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，輸入輸出映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 　　2.2 用戶執(zhí)行階段 　　在用戶執(zhí)行階段，PLC的中央處理單元總是按由上而下的順序依次掃描用戶程序（梯形圖）。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ杏|點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中的對應的狀態(tài)，或者刷新該輸出線圈在輸出映象區(qū)中對應的狀態(tài);或者決定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 　　2.3 輸出刷新階段 　　當掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進行輸出刷新階段。在此期間，中央處理單元按照輸入輸出映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)過輸出電路驅(qū)動相應外設。這時PLC才真正輸出。一般來說，PLC的掃描周期包括輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。嚴格來說，掃描周期還應該包括自診斷、通信等，如2圖所示。一個掃描周期等于自診斷、通信、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時間的總和。 [align=center] 圖2 PLC的掃描周期[/align] 3 遠程鍋爐監(jiān)控系統(tǒng) 　　遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要由工控機、組態(tài)軟件構成。用于接受本地系統(tǒng)發(fā)送的采集信號、參數(shù)設置及數(shù)據(jù)顯示。 　　DPN專線通訊波特率9600 ，支持V24通訊協(xié)議。設備通訊時使用DPN專線調(diào)制解調(diào)器。 　　本地系統(tǒng)由PLC可變程序控制器、模擬量采集模塊構成。整個系統(tǒng)構成如圖3所示 [align=center] 圖3 遠程鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)[/align] 　　3.1 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集 　　現(xiàn)場數(shù)據(jù)包括模擬量和輸入輸出開關量。模擬量主要有鍋爐出水溫度、鍋爐排煙溫度、鍋爐出水壓力、系統(tǒng)出水壓力、系統(tǒng)出水溫度、系統(tǒng)回水溫度、系統(tǒng)回水壓力、系統(tǒng)出水熱量及流量、系統(tǒng)出水流量和蒸汽流量?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)中的輸入開關量包括一號系統(tǒng)循環(huán)泵、二號系統(tǒng)循環(huán)泵、一號系統(tǒng)補水泵、二號系統(tǒng)補水泵、燃燒機工作狀態(tài)、燃燒機報警、軟化水箱高水位、軟化水箱低水位、膨脹水箱低水位、膨脹水箱高水位和燃氣報警。輸出開關量包括一號系統(tǒng)循環(huán)泵、二號系統(tǒng)循環(huán)泵、一號系統(tǒng)補水泵、二號系統(tǒng)補水泵、燃燒機啟動和系統(tǒng)報警。系統(tǒng)的報警條件是循環(huán)泵故障、補水泵故障、燃燒機故障、燃氣泄漏等。 　　液晶觸摸屏顯示：顯示格式為：9600的波特率8位不校驗，RS232通訊口。液晶屏上設定的參數(shù)可以主動發(fā)送到PLC可編程序控制器中，液晶屏也可以接收由PLC可編程序控制器傳送的采集數(shù)據(jù)。液晶觸摸屏向PLC可編程序控制器發(fā)送的數(shù)據(jù)主要是引導符ESC（ASCII碼）、爐號、年月日時間、鍋爐出水溫度上下限、鍋爐出水壓力上下限、鍋爐回水壓力上下限、定時開關、休息日選擇等。液晶觸摸屏接收PLC可編程序控制器傳送的數(shù)據(jù)包括鍋爐出水溫度、鍋爐排煙溫度、鍋爐出水壓力、鍋爐回水溫度、系統(tǒng)回水溫度、系統(tǒng)回水壓力、系統(tǒng)出水熱量及流量、系統(tǒng)補水流量、燃氣流量、室外溫度和泵的工作狀態(tài)等。 　　本地系統(tǒng)的模擬量 　　本地系統(tǒng)的開關量（輸入） 　　本地系統(tǒng)的開關量（輸出） 　　3.2 控制程序 　　本程序要實現(xiàn)一定的控制要求，其主要難點在于通訊?；舅枷胧?，一秒脈沖的上升沿到來時，PLC向模擬量采集模塊RM416發(fā)讀命令，然后接受RIM416傳送來的數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)處理。下降沿到來時，PLC向觸摸屏發(fā)送數(shù)據(jù)，觸摸屏接收到信息后，若進行了有關改動，則將改動后的數(shù)據(jù)流發(fā)送給PLC。 　　在數(shù)據(jù)處理過程中，因為模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)量時，是按0～0FFFF（0～4095），對應0～20MA，但實際要求是4～20MA，所以要進行對應值的轉(zhuǎn)變。因為要進行乘除法運算，而它們又只能用雙整型，所以要進行數(shù)制轉(zhuǎn)換。 　　在通訊過程中，下降沿到來時，發(fā)送數(shù)據(jù)給觸摸屏，再接受觸摸屏的返回信息。因為觸摸屏發(fā)送信息為隨機的，而PLC接受不到數(shù)據(jù)時，就會一直等待。但是，若上升沿到來時，要進行PLC 和RM416之間的通訊，而另外只要下降沿到來， PLC就會向觸摸屏發(fā)送數(shù)據(jù)。這就造成了通訊的沖突，所以必須適時的終止接收功能。本系統(tǒng)采用信息定時器來避免通訊的沖突。 　　在PLC輸出端子對水泵、電機的控制中，PLC根據(jù)輸入各開關量的狀態(tài)以及輸入模擬量經(jīng)轉(zhuǎn)化后的數(shù)字量的大小，來實時監(jiān)控鍋爐各部分運行狀態(tài)。 4 總結(jié) 　　本項目用PLC控制鍋爐運行以及與觸摸屏通信，在編程過程中，為了達到對鍋爐的最優(yōu)控制，經(jīng)過多次調(diào)試和改進，在滿足設計任務指標的前提下，程序正常運行且達到預定控制要求。在此過程中也遇到了通訊沖突問題，經(jīng)過反復修改、調(diào)試并采用信息定時器使問題獲得較滿意的解決。 　　在程序的開發(fā)與運行過程中感受較深的是，同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果不同，這在編制程序時，應予以注意。另外，采用掃描用戶程序的運行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行結(jié)果有所區(qū)別，這在實際應用時應予以注意。如果掃描周期所占的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。 　　本文的創(chuàng)新點是：用PLC實現(xiàn)鍋爐房的遠程控制，并在實際中得到成功的應用。 參考文獻： 　　1、可編程序控制器原理·應用·網(wǎng)絡 中國科學技術出版社 　　2、高俊嶺.基于PLC的硝酸生產(chǎn)連鎖報警控制系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].微計算機信息,2003,5