毕业设计（论文）-基于PLC控制的燃油锅炉加药系统设计.doc

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）摘 要本文介绍了用于锅炉加药的PLC控制系统，对系统控制原理进行了详细的分析，包括加药系统配电图，加药系统电气控制系统图等。对所使用的硬和软件的有点进行了简单的介绍，使用触摸屏作为人机界面，对系统进行监控和操作，进行参数设定。介绍了触摸屏的制作过程和实现各个功能的方法。加强了整个系统的可操作性，使整个系统变得简单、可靠性高。最终有效地提高锅炉水质的稳定和锅炉内部的清洁。关键词 锅炉加药系统；可编程控制器；触摸屏AbstractThis article describes for boiler dosing of PLC control system, the system control theory has made a detailed analysis, including dosing system distribution map, dosing system, electrical control system, etc. On the use of hard-and software is a bit of a simple introduction to using the touch screen and man-machine interface, system monitoring, and operation, setting parameters. Describes the process of making a touch screen and all function. Enhanced operability of the entire system, so that the whole system becomes simple, high reliability. On the external control cabinet for a simple design that can make the entire control system external appearance.Keywords Boiler dosing system Programmable logic controller Touch screen目 录摘要IAbstractII第1章 绪论31.1 蒸汽锅炉的汽水循环系统和危害31.1.1 蒸汽锅炉的汽水循环系统31.1.2 锅炉结垢的主要危害与用水要求31.2 锅炉自动加药系统的工艺过程及控制要求31.2.1 锅炉自动加药系统的工艺过程31.2.2 锅炉自动假药系统的控制要求31.2.3 可编程控制器和触摸屏概述31.3 本章小结3第2章 电器配电及控制系统及硬件选型32.1 电器配电及控制系统及硬件选型32.1.1 电器配电及控制32.2 自动控制设备的硬件选型32.2.1 PLC选型32.2.2 触摸屏选型32.3 本章小结3第3章 PLC地址变量的配置和程序设计33.1 PLC地址变量配置33.1.1地址分配33.1.2 PLC的接线33.2 应用软件程序设计33.3 本章小结3第4章 触摸屏的设计34.1 西门子人机界面的介绍34.2 触摸屏的设计34.3 本章小结3第5章 触摸屏及PLC控制系统及加药系统的联动调试3结论3致谢3参考文献3附录13附录23附录3353第1章 绪论1.1蒸汽锅炉的汽水循环系统和危害1.1.1 蒸汽锅炉的汽水循环系统锅炉作为提供热动力的系统设备，被广泛地用于各行各业的生产、生活。图1-1是蒸汽锅炉的汽水循环系统锅炉要想安全、经济、可靠、稳定运行，其水质是个关键，对于工作压力和工作温度高的锅炉来说，水质尤其重要。水质不良会使锅炉内受热的金属表面形成水垢，发生金属腐蚀并恶化蒸汽质量。图 1-1 蒸汽锅炉的汽水循环系统1.1.2 锅炉结垢的主要危害与用水要求1锅炉结垢的主要危害（1）降低锅炉的导热能力：因为水垢的导热系数比钢铁小几十倍，因此，锅炉有水垢后，会导致热效率大幅度降低，增加燃料、风量及电能的消耗。（2）降低锅炉运行的安全性：由于水垢导热性能很差，严重结垢会在锅炉的受热面部分产生局部过热受热面则会因局部温度过高，引起管壁起疱、裂缝甚至于爆管。（3）影响锅炉本体水系统的水循环：锅炉管内的水垢后减少管内的流通截面，增大管内水循环流动的阻力。（4）降低锅炉的使用寿命：一旦形成严重的结垢，清除将十分困难，不仅要增加化学清洗次数，费时费力增加锅炉的运行成本，而且会使锅炉的受热面损伤，提前老化，降低整个锅炉系统的使用寿命。2锅炉用水的一般要求为了防止锅炉的受热面发生结垢，通常锅炉的用水必须经过过滤、软化等处理，除去悬浮杂质和大部分钙、镁等盐类。同时，为保证锅炉的安全运行，还必须辅以炉内加药处理，控制炉内水中杂质使之呈分散、松软状态。不让其粘附在受热金属表面形成二次水垢，并可由排污系统排出。1.2 锅炉自动加药系统的工艺过程及控制要求1.2.1 锅炉自动加药系统的工艺过程1.加药装置介绍一些中小型锅炉的加药装置是通过人工进行一些简单的配药，在利用锅炉给水泵的水压或用加药泵一次性地把药加入锅炉，这种加药装置使用起来不方便，且药量浪费大，难以做到准确控制，还容易造成炉水总碱度过高，排污量增加，对生产很不利。运用“自动加药系统”，就可以解决上述的不利生产。该控制系统中人机界面与PLC有机组合，能够很灵活的构造控制方案，它相对于传统的电气控制具有更高的可靠性、控制更准确。2.加药装置的特点（1）采用触摸屏与PLC控制，整个加药系统设自动、手动两种可选择的方式，能稳定的给锅炉加药，使炉内水时刻保持一定的药液浓度，保证炉内的各项水质指标基本平稳。能克服老式加药装置配药加药不方便等弱点，有效地提高了锅炉的自动化程度。（2）加药系统操作简单、安全、可靠。设有电机搅拌器。溶解药剂（磷酸三钠固体或液体等）所需时间可根 据实际情况进行设定，可控制药液的温度，完成自动加药及自动清洗等。1.2.2 锅炉自动假药系统的控制要求1系统组成结构它由基础平台、不锈钢搅拌装置、不锈钢加药泵、不锈钢管道、过滤器、安全阀、气动阀、手动隔离阀、液位控制器、物位传感器、PLC与触摸屏及电气自动控制系统等组成。2控制方案（1）该加药系统控制方案可以在原有的加药系统的基础上改造或加装触摸屏和PLC自动控制系统，也可以作为新建加药系统的方案。（2）触摸屏和PLC控制触摸屏和PLC控制时，先由PLC驱动电磁阀，再由电磁阀通过控制压缩空气的气路来驱动气动阀的快关，最终达到配药和加药的目的。触摸屏和PLC控制加药系统时需配置压缩空气系统，以提供气动设备的动力用气。触摸屏和PLC控制功能还可根据实际情况增加。（3）常规电气控制气动阀最好配置手动旁路阀，是假药系统在触摸屏和PLC控制系统进行维护时也能通过常规电气手动控制启停。绞龙式给料机、搅拌器和加药泵均可通过常规电气手动控制启停。3控制功能描述（1）加药系统设人工控制加触摸屏、PLC手动和自动控制两种方式。（2）触摸屏和PLC控制方式又设触摸屏自动控制方式和触摸屏手动控制方式。其中触摸屏自动控制方式是指加药的全过程可以自动完成；而触摸屏手动控制方式是指加药的每个过程通过操作人员操作触摸屏来完成，这种触摸屏手动控制方式具有简化操作的作用，同时也是自动控制方式的补充。（3）人工手动控制。通过常规电气控制的方式来控制绞龙式给料机、搅拌器和加药泵的启停，再通过对气动阀的旁路阀操作来完成整个配药和加药过程。（4）既要系统设人工手动控制加触摸屏、PLC手动和自动控制两种方式的选择是通过“工作位+停止位”的选择快关来完成。（5）工序监控：触摸屏和PLC控制方式可以对实现对所有加药系统设备的工作状态的监控。（6）故障告警：触摸屏和PLC控制方式对绞龙式给料机、搅拌器和加药泵的故障状态进行监控，一旦发现模态设备故障，可以在触摸屏上显示报警信号，而常规电气控制系统在人工手动控制加触摸屏、PLC手动和自动控制两种控制方式下可实现声光报警，提示值班人员注意。1.2.3 可编程控制器和触摸屏概述1可编程控制器（PLC）概述PLC即可编程控制器（Programmable Controller），是针对工业自动化控制领域开发设计的、适用于工业现场工作的、以现代微处理器技术为核心的控制器。PLC的控制功能可以根据使用者所编辑的软件不同而不同，且可实现多种功能。PLC源于继电器控制装置，但它不像继电器控制系统那样通过电路的硬件实现控制，而主要靠运行存储于PLC内存中的程序进行入出信息变换，来实现控制。过去的PLC成为可编程逻辑控制器,主要用来代替工业控制中由继电器、数字电路等所组成的逻辑控制电路。随着位电脑技术应用范围的不断扩展，PLC的功能那个已经远远超过了逻辑控制的范围，因此，今天的可编程控制器本应简称PC，但是为了避免与个人计算机及监控管理计算机等的简称混淆，故仍将可编程控制器简称为PLC。PLC是基于计算机而发展的，广义上应属于计算机家族中的一员，但并不等用于普通计算机。普通计算机一般不直接用于驱动控制，故也无需I/O埠；而PLC在完成程序编辑、下载和上传后，则主要依赖其I/O端口采集信息并发出驱动信号来完成驱动控制。2触摸屏概述随着微型计算机技术及网络技术的发展，触摸屏在生产生活中的应用与日俱增。触摸屏是一种全新的、多媒体人机交互设备。触摸屏的应用时生产生活中的各种系统及设备的操作控制发生了质的飞跃。触摸屏软件的法师舍用于很多场合，利用触摸屏这种技术特点，用户只要用手指轻轻地触摸计算机显示屏上的图符和文字就能实现对主机操作，从而使人机交互更为直截了当，这种技术大大方便了那些不懂计算机操作的用户，同时也是的其成为各种应用领域必不可少的设备，并且在各行业的系统及设备的控制中倍于来越多的使用。触摸屏有很多的优点，在系统和设备的控制中使用触摸屏的确具有相当大的优越性。从专业的角度讲，触摸屏是一套透明的绝对寻址系统。首先他必须保证是透明的，因此它必须通过材料来解决透明问题；其次它是绝对坐标，手指摸哪就定位在哪，不需要第二个动作。触摸屏软件都不需要光标，因为当光标被使用在相对定位的设备中时，有时光标反倒影响操作者的注意力。小队定位的设备在移动前首先要知道此时在何处，往哪个方向去，每时每刻还需要不停的给用户回馈当前的位置才不至于出现偏差。绝对坐标定位的触摸屏不需要考虑这类偏差，他能立即检测出手指的触摸并进行定位。1.3 本章小结介绍了锅炉加药的发展前景以及生产应用，当锅炉因为过多使用而产生的效率下降的原因，并想出解决办法。第2章 电器配电及控制系统及硬件选型2.1 电器配电及控制系统及硬件选型2.1.1 电器配电及控制1配电系统主回路电气配电系统中的主要组件如图2-1所示。K隔离刀闸；B1、B2、B3三相空气开关；C1、C2、C3 交流接触器；HR1、HR2、HR3热继电器；BO1、BO2、BO3、BO4、BO5单相空气开关；V电压表；A 电流表。电气配电控制系统中主要采用380V的工业用电主要是供给本控制系统中的硬件设备的正常工作，C1、C2、C3接触器分别控制3个电动机。电气控制系统、PLC、仪表调节器、电源开关、备用设备采用220V电源。图2-1 加药系统的配电系统示意图2控制系统电气控制系统中主要组件见图2-2所示。BO1单相空气开关；SW 选择开关；BT12、BT22、BT32、BT0 按钮（配常开触点）；BT11、BT21、BT31 按钮（配常闭触点）；GL1、GL2、GL3 运行指示灯（绿灯）；RL1、RL2、RL3 待运 行指示灯（红灯）；YL 故障指示灯（黄灯）；R1、R2、R3 继电器；C1、C2、C3交流接触器。在电气控制系统中，当SW电源开关闭合时，C1没有带电，RL1红灯亮，当BT12闭合时，C1带电，GL1绿灯亮，RL1红灯灭。R1、R2、R3分别表示硬件设备的故障当它们带电后故障指示灯YL亮。图2-2加药系统的电气控制系统示意图324V（DC）配电系统配电子系统中主要组件图见2-3所示。BO4 单相空气开关；F21、F22 小保险；开关电源选用220V（AC）输入，24V（DC）输出。配电子系统系统主要是把220V电源转化为24V控制电路的所需要的电源。220V电源经过开关电源转化为24V电源，使触摸屏、PLCEM231、PLCAIW0（.）端、压力传感器（+）端=稳定工作。BO4为空气开关。图2-3 加药系统的24V（DC）配电系统示意图4温度变送系统数显表的工作电源为220V，他显示的测量到的锅炉内的温度。B03为空气开关。AIW0（+）代表设置的温度的高限、AIW0（.）代表设置的温度的低限，和温度传感器测量到的温度在数显表内进行比较当温度超出高限Hp闭合高限输出，当温度低于底线LP闭合低限输出。 图2-4加药系统的温度变送系统示意图2.2 自动控制设备的硬件选型2.2.1 PLC选型1PLC选型采用德国西门子生产的S7-200系列可编程控制器，CPU主机选用CPU224，数字量输入模块选用EM231，模拟量输入模块选用EM232，S7-200PLC系统时紧凑型可编程控制器。系统的硬件构架由系统的CPU模块和丰富的扩展模块组成。他能够满足各种设备的自动化控制需求。S7-200还具有功能强大的指令集、丰富强大的通信指令功能、编程软件的易用性。2西门子生产的S7-200介绍S7-200系列PLC的基本硬件组成包括基本单元、扩展单元、编程器、程序存储卡、写入器、文本显示器等部分。(1) 基本单元：S7-200系列PLC中提供4中不同的基本型号的8种CPU。(2) 扩展单元：S7.200系列PLC主要有6种扩展单元，它本身没有CPU，只能与基本单元相连接使用，用于扩展I/O点数。(3) 编程器：PLC在正式运行时，不需要编程器。编程器主要用来进行用户程序的编制、存储和管理等，并将用户程序送入PLC中，在调试过程中进行监控和故障检测。(4) 程序存储卡：为了保证程序及重要参数的安全，一般小型PLC设有外接EEPROM卡盒接口，通过该接口可以讲卡盒的内容写入PLC，也可以将PLC内的程序及重要参数传到外接EEPROM卡盒内作为备份。(5) 写入器：写入器是实现PLC和EPROM之间的程序传送，是想PLC中RAM区的程序通过写入器固化到程序存储卡中，或将PLC中程序存储卡中的程序通过写入器传送到的RAM区。(6) 文本显示器：文本显示器TD200不仅是一个用于显示系统信息的显示设备，还可以作为控制单元对某个量的数值进行修改或直接设置输入/输出量。3STEP7软件的特点S7-200PLC是使用STEP7软件编程，其程序有三种：主程序、子程序和中断程序。其中，主程序只有一个，名称为OB1。子程序可以达到64个，名称分别为SBR0SBR63。子程序可以由子程序或中断程序调用。中断程序可以达到128个，名称分别为INT0INT127。中断方式有输入中断、定时中断、高频计数中断、通信中断等中断时间引发，当CPU影响中断时，可以执行中断程序。2.2.2 触摸屏选型触摸屏采用K-TP178micro，K-TP178micro是西门子专门针对中国中小型自动化产品用户需求而设计的全新5.7英寸S7-200专用触摸屏。它集中了同类产品的众多优点，功能强大、性能优越、高可靠性、外观漂亮。同时价格低廉，适合使用在众多的自动化设备上。之所以K-TP178micro如此优秀，是因为它倾注了全球领先的设计理念、采用了最先进的HMI技术，选用了最可靠的电子元器件，以及本地化的生产策略的最直接的结果。K-TP178micro与S7-200PLC完美结合，能给客户提供最佳的解决方案。表2-1 触摸屏技术指标显示STN液晶显示，蓝色模式尺寸5.7英寸分辨率（宽高，象素）320240背景光的平均亮度寿命（25）大约50000小时显示范围有有效显示区域115.18 mm86.38 mm操作员控制触摸屏和附加功能键数字输入/字母输入有附加功能键6个LED电源，通讯和指示灯声音反馈有存储Flash用户数据可用内存1MBRAM(SDRAM)8MB接口1RS485与控制器的连接S7-200电源24V DC(+18V +30V DC)额定电流0.24A时钟软件时钟前面板IP65前面板尺寸 宽高（mm）212173.5安装开孔尺寸 宽高（mm）196(+1)158(+1)重量大约750g无外部通风的最大允许倾斜角35操作（垂直安装）050操作（最大倾斜角度）040运输和存储2060最大相对湿度85%功能所有组态元件的总数受到可用内存的限制过程画面500个文本对象50个每个画面的变量/域30/30柱型图有变量1000个密码保护有50个用户组在线语言5种K-TP178micro6AV6 640-0DA11-0AX0K-TP178miro与西门子 S7-200系列PLC连接和设置参数如表2-2所示。表2-2 PLC软件设置PLC地址类型可操作范围格式说明I0.1059.7DDDO外部输入节点Q0.4095.7DDDO外部输出节点M0.4059.7DDDO内部辅助节点VW0.10238DDDD资料寄存器SIEMENS S7-200系列都可以通过CPU单元上的变成通讯口（PPI端口）与触摸屏连接，如图2-5所示。图2-5 CPU与通讯口连接图2.3 本章小结介绍了对于应用锅炉加药时，所需的配电器材，及其原理。第3章 PLC地址变量的配置和程序设计3.1 PLC地址变量配置3.1.1 地址分配1与触摸屏对应的PLC内部位地址配置M0.0手动方式对应触摸屏主画面的“手动方式”按钮；M0.1自动方式对应触摸屏主画面的“自动方式”按钮；M0.4自动加药对应触摸屏自动控制画面的“自动加药”按钮；M0.5自动清洗对应触摸屏自动控制画面的“自动清洗”按钮；M1.0手动加分启动对应触摸屏配药系统控制画面的“加粉启动”按钮；M1.1手动加粉停止对应触摸屏配药系统控制画面的“加粉停止”按钮；M1.2手动加液启动对应触摸屏配药系统控制画面的“加液启动”按钮；M1.3手动加液停止对应触摸屏配药系统控制画面的“加液停止”按钮；M1.4手动加汽启动对应触摸屏配药系统控制画面的“加汽启动”按钮；M1.5手动加汽停止对应触摸屏配药系统控制画面的“加汽停止”按钮；M1.6手动加水启动对应触摸屏配药系统控制画面的“加水启动”按钮；M1.7手动加水停止对应触摸屏配药系统控制画面的“加水停止”按钮；M2.0手动清洗启动对应触摸屏配药系统控制画面的“清洗启动”按钮；M2.1手动清洗停止对应触摸屏配药系统控制画面的“清洗停止”按钮；M2.2手动排放启动对应触摸屏配药系统控制画面的“排放启动”按钮；M2.3手动排放停止对应触摸屏配药系统控制画面的“排放停止”按钮；M2.4手动给药启动对应触摸屏配药系统控制画面的“给药启动”按钮；M2.5手动给药停止对应触摸屏配药系统控制画面的“给药停止”按钮；M2.6手动出药启动对应触摸屏配药系统控制画面的“出药启动”按钮；M2.7手动出药停止对应触摸屏配药系统控制画面的“出药停止”按钮；M8.0手动搅拌器启动对应触摸屏配药系统控制画面的“搅拌启动”按钮；M8.1手动搅拌器停止对应触摸屏配药系统控制画面的“搅拌停止”按钮；M8.2手动加药泵启动对应触摸屏配药系统控制画面的“加药启动”按钮；M8.3手动加药泵停止对应触摸屏配药系统控制画面的“加药停止”按钮；M3.0自动加药启动对应触摸屏配药系统控制画面的“启动”按钮；M3.1自动加药停止对应触摸屏配药系统控制画面的“停止”按钮；M4.0自动清洗启动对应触摸屏配药系统控制画面的“启动”按钮；M4.1自动清洗停止对应触摸屏配药系统控制画面的“停止”按钮。2与触摸屏对应的PLC I/O位地址配置：I0.1低物位对应触摸屏主画面的“低物位”和“缺药粉”矩形指示灯；I1.1中物位对应触摸屏主画面的“中物位”矩形指示灯；I0.2高物位对应触摸屏主画面的“高物位”矩形指示灯；I0.3低水位对应触摸屏主画面的“低水位”矩形指示灯；I0.4中水位对应触摸屏主画面的“中水位”矩形指示灯；I0.5高水位对应触摸屏主画面的“高水位”矩形指示灯；I0.6安全阀对应触摸屏主画面的“溢流”矩形指示灯；I1.0加粉工作对应触摸屏配药系统控制画面的“加粉”绿色及红色原型指示灯；I1.1加液工作对应触摸屏配药系统控制画面的“加液”绿色及红色原型指示灯；I1.2加汽工作对应触摸屏配药系统控制画面的“加汽”绿色及红色原型指示灯；I1.3加水工作对应触摸屏配药系统控制画面的“纯水”绿色及红色原型指示灯；I1.4清洗工作对应触摸屏配药系统控制画面的“清洗”绿色及红色原型指示灯；I1.5排放工作对应触摸屏配药系统控制画面的“排放”绿色及红色原型指示灯；I2.0给药工作对应触摸屏配药系统控制画面的“进口”绿色及红色原型指示灯；I2.1出药工作对应触摸屏配药系统控制画面的“出口”绿色及红色原型指示灯；I2.2搅拌工作对应触摸屏配药系统控制画面的“搅拌”绿色及红色原型指示灯；I2.3加药泵工作对应触摸屏配药系统控制画面的“泵”绿色及红色原型指示灯；I2.4加粉报警对应触摸屏配药系统控制画面的“加粉”黄色原型指示灯；I2.5搅拌器报警对应触摸屏配药系统控制画面的“搅拌”黄色原型指示灯；I2.6加药泵报警对应触摸屏配药系统控制画面的“泵”黄色原型指示灯；Q0.0绞龙给料对应触摸屏配药系统控制画面的“加粉启动”和“加粉停止”按钮；Q0.1加液对应触摸屏配药系统控制画面的“加液启动”和“加液停止”按钮；Q0.2加汽对应触摸屏配药系统控制画面的“加汽启动”和“加汽停止”按钮；Q0.3加水对应触摸屏配药系统控制画面的“加水启动”和“加水停止”按钮；Q0.4清洗对应触摸屏配药系统控制画面的“清洗启动”和“清洗停止”按钮；Q0.5排放对应触摸屏配药系统控制画面的“排放启动”和“排放停止”按钮；Q0.6给药对应触摸屏配药系统控制画面的“开进口阀”和“关进口阀”按钮；Q0.7出药对应触摸屏配药系统控制画面的“开出口阀”和“关出口阀”按钮；Q1.0搅拌器对应触摸屏配药系统控制画面的“搅拌启动”和“搅拌停止”按钮；Q1.1加药泵对应触摸屏配药系统控制画面的“启动泵”和“停止泵”按钮。3.1.2 PLC的接线1CPU224接线如图3-1所示。CPU外围主要组件：F1F7电磁阀;LM、MM、HM物位计;LW、MW、HW液位控制器;C1、C2、C3交流接触器;Qf1QFQ气动阀触电。 图3-1 CPU224接线示意图2EM231数字量输入模块接线如图3-2所示。EM221外围主要组件：C2、C3交流接触器触电;QF6、QF7气动阀触电;R1、R2、R3继电器触电。3EM232模拟量输入模块接线见图3-3所示。 图3-2 EM231接线示意图 图3-3 EM232 接线示意图3.1 应用软件程序设计1锅炉加药的流程图，如图3-4所示：图3-4 锅炉加药系统流程图2逻辑控制部分单击“加粉启动”按钮，则在主画面上的“加粉”方形灯及在配药系统画面上的“加粉”框中的圆形绿色灯亮并闪烁；PLC上“Q0.0”输出指示灯应当亮，控制柜前面板灯亮。单击“加粉停止”按钮则在主画面上的“加粉”方形灯及在配药系统画面上的“加粉”框中的圆形绿色等应当熄 灭，PLC上“Q0.0”输出指示灯熄灭，控制柜前面板灯灭。如图3-5所示。图3-5 加粉启动的梯形图单击“加液启动”按钮，则在主画面上的“加液”方形灯及在配药系统画面上的“加液”框中的圆形绿色灯亮并闪烁；PLC上“Q0.1”输出指示灯应当亮，控制柜前面板灯亮。单击“加液停止”按钮则在主画面上的“加液”方形灯及在配药系统画面上的“加液”框中的圆形绿色等应当熄灭，PLC上“Q0.1”输出指示灯熄灭，控制柜前面板灯灭。如图3-6所示。图3-6 加液启动的梯形图单击“加汽启动”按钮，则在主画面上的“加汽”方形灯及在配药系统画面上的“加汽”框中的圆形绿色灯亮并闪烁；PLC上“Q0.2”输出指示灯应当亮，控制柜前面板灯亮。单击“加汽停止”按钮则在主画面上的“加汽”方形灯及在配药系统画面上的“加汽”框中的圆形绿色等应当熄灭，PLC上“Q0.2”输出指示灯熄灭， 控制柜前面板灯灭。如图3-7所示。如图3-7 加汽启动的梯形图单击“加水启动”按钮，则在主画面上的“加水”方形灯及在配药系统画面上的“加水”框中的圆形绿色灯亮并闪烁；PLC上“Q0.3”输出指示灯应当亮，控制柜前面板灯亮。单击“加水停止”按钮则在主画面上的“加水”方形灯及在配药系统画面上的“加水”框中的圆形绿色等应当熄灭，PLC上“Q0.3”输出指示灯熄灭，控制柜前面板灯灭。如图3-8所示。图3-8 加水启动的梯形图单击“清洗启动”按钮，则在主画面上的“清洗”方形灯及在配药系统画面上的“清洗”框中的圆形绿色灯应当亮并闪烁；PLC上“Q0.4”输出指示灯应当亮，控制柜前面板灯亮。单击“清洗停止”按钮，则在主画面上的“清洗”方形灯及在配药系统画面上的“清洗”框中的圆形绿色灯应当灭；PLC上“Q0.4”输出指示灯应当熄灭，控制柜前面板灯灭。如图3-9所示。图3-9 加水启动的梯形图单击“排放启动”按钮，则在主画面上的“排放”方形灯及在配药系统画面上的“排放”框中的圆形绿色灯应当亮并闪烁；PLC上“Q0.5”输出指示灯应当亮，控制柜前面板灯亮。单击“排放停止”按钮，则在主画面上的“排放”方形灯及在配药系统画面上的“排放”框中的圆形绿色灯应当灭；PLC上“Q0.5”输出指示灯应当熄灭，控制柜前面板灯灭。如图3-10所示。图3-10 排放启动的梯形图单击“开进口阀”按钮，则在主画面上的“给药”方形灯及在配药系统画面上的“进口”框中的圆形绿色灯应当亮并闪烁；PLC上“Q0.6”输出指示灯应当亮，控制柜前面板灯亮。单击“关进口阀”按钮，则在主画面上的“给药”方形灯及在配药系统画面上的“进口”框中的圆形绿色灯应当熄灭；PLC上“Q0.7”输出指示灯应当亮，控制柜前面板灯亮。如图3-11所示。图3-11 给药的梯形图单击“开出口阀”按钮，则在主画面上的“出药”方形灯及在配药系统画面上的“出口”框中的圆形绿色灯应当亮并闪烁；PLC上“Q0.7”输出指示灯应当亮，控制柜前面板灯亮。单击“关出口阀”按钮，则在主画面上的“出药”方形灯及在配药系统画面上的“出口”框中的圆形绿色灯应当熄灭；PLC上“Q0.7”输出指示灯应当亮，控制柜前面板灯亮。如图3-12所示。图3-12 出药的梯形图单击“搅拌启动”按钮，则在主画面上的“搅拌”方形灯及在配药系统画面上的“搅拌”框中的圆形绿色灯应当亮并闪烁；PLC上“Q1.0”输出指示灯应当亮，控制柜前面板灯亮。单击“搅拌停止”按钮，则在主画面上的“清洗”方形灯及在配药系统画面上的“搅拌”框中的圆形绿色灯应当灭；PLC上“Q1.0”输出指示灯应当熄灭，控制柜前面板灯灭。如图3-13所示。图3-13 搅拌的梯形图单击“启动泵”按钮，则在主画面上的“加药”方形灯及在配药系统画面上的“泵”框中的圆形绿色灯应当亮并闪烁；PLC上“Q1.1”输出指示灯应当亮，控制柜前面板灯亮。单击“停止泵”按钮，则在主画面上的“加药”方形灯及在配药系统画面上的“泵”框中的圆形绿色灯应当熄灭；PLC上“Q1.1”输出指示灯应当亮，控制柜前面板灯亮。如图3-14所示。图3-14 加药的梯形图3数据处理部分数据处理部分是吧采集到的数据通过AIW0传到PLC把模拟量转换为VD双整数在把双整数通过DI_R转换为实数，再把这个实数和6400.0这个参数（6400.0这个参数可根据实际调试情况改变）相除得到输出。将这个输出和10.0比较当比10.0大时输出M3.6。如图3-15所示。图3-15 PLC数据处理软件示意图3.2 本章小结详细介绍锅炉加药时plc的使用，概念，用法，以及应用程序。第4章 触摸屏的设计4.1 西门子人机界面的介绍人机界面又称人机接口，简称为HMI。从广义上说，HMI泛指机算计（包括PLC）与操作人员交换信息的设备。在控制领域，HMI一般特指用于操作人员与控制系统之间进行对话和相互作用的专用设备。 1人机界面用于承担下列任务：（1）过程可视化：在人际界面上动态显示过程数据（即PLC采集的现场数据）。（2）操作员对过程的控制：操作员通过图形界面来控制过程。（3）显示报警：过程的临界状态会自动触发报警。（4）记录功能：顺序记录过程值和报警信息，用户可以检测以前的生产数据。（5）输出过程值和报警记录：（6）过程和设备的参数管理：将过程和设备的参数存储在配方中，可以一次性将这些参数从人机界面下载到PLC，以便改变产品的品种。 2西门子人机界面有下列特点： （1）可靠性高，正面的防护等级为IP5。 （2）通用性强，大多数HMI设备基于Windows CE操作系统 。（3）接口丰富，可以连接各主要生产厂家的PLC 。（4）是全集成自动化的一个重要组成部分，对不同的自动化系统具有开放性 。（5）创新的解决方案，例如移动面板和MP300的软PLC功能。 （6）使用统一的组态软件对所有的操作员设备组态，支持多种语言，全球通用。 3.西门子人机界面的品种丰富，下面是各类产品的主要特点：（1）按钮面板：可靠性高，适用于恶劣的工作环境。（2）微型面板：主要针对S7-200设计，操作简单，品种丰富 。（3）移动面板：可以在不同地点灵活应用。（4）触摸屏和操作员面板：是人机界面的主导产品，坚固可靠、结构紧凑，品种丰富。（5）多功能面板：属于高端产品，开放性和可扩展性最高。4.2 触摸屏的设计1组态WinCC flexible软件的启动、选型及画面建立的操作。（1）打开“WinCC flexible”项目向导，有5个选项，选择“创建一个空项目”如图4-1所示。图4-1 WinCC flexible 项目向导（2）在出现的“设备选择”对话框中，点击单击K-TP178 Micro。点击“确定”按钮，创建一个新的项目，如图4-2所示。图4-2 选择HMI设备的型号（3）点击项目视图的“通信”文件夹中的“连接”，打开连接编辑器，如图4-3所示， 设置连接的属性以及相关参数。图4-3 连接编辑器（4）双击项目视图中的“变量”，将打开变量编辑器，如图4-4所示。编辑所需要的变量属性。图4-4 变量编辑器（5）生成项目后，系统将自动生成一个画面，然后再创建三个画面，一共四个画面，分别命名为“主画面”、“配药系统”、“加药系统”、“自动控制”。2.画面功能（1）各个画面均能相互切换。（2）控制功能：能手动、自动控制加药系统设备的运行、停止。（3）监控功能：监控并显示整个加药系统及其设备的状态。（4）参数设定功能：通过对供需时间及温度参数的设定来自动完成这个配药、加药过程。3整个锅炉加药系统的K-TP178 micro触摸屏画面配置（1）主画面如图4-5所示。（2）配药系统控制画面如图4-6所示。（3）加药系统控制画面如图4-7所示。（4）自动控制画面如图4-8所示。图4-5 主画面图4-6 配药控制画面图4-7 加药控制画面图4-8 自动控制画面4画面切换、控制按钮和指示灯设置（1）按钮设置 画面切换按钮设置单击其中一个画面，从工具箱的图库中拖入三个未定义的“按钮”图标，从左边的管理器中，找出其他三个画面标识，分别拖入那三个“按钮”图标中，如图4-9所示，在画面运行时，将能顺利切换画面。 图4-9 按钮切换画面的设置 控制按钮设置仍然从工具箱图库里，找到“按钮”图标拖放到画面当中，然后选中“按钮”，则在工作区下方出现属性视图，如图4-10所示，在常规选项中设置其属性。图4-10 按钮的属性组态如需要设置其“按钮”的功能时，则打开属性视图的“事件”类的“单击”对话框，如图4-11所示，设置其属性。图4-11 按钮操作的变量 指示灯设置在工具箱的图库中找到表示灯的图形，拖放到画面中，选中灯的图形，设置其属性，如图4-12所示。图4-12 指示灯的设置4.3 本章小结介绍了触摸屏的应用，型号，操作方法，以及与plc连接的方法。第5章 触摸屏及PLC控制系统及加药系统的联动调试1通电检查及常规电气控制调试（1）确定所有的电气接线准确无误，被驱动设备无短路等异常现象，合上隔离刀闸“K”，合上“B13”三极空气开关和“B01B05”单极空气开关通电，电压表“V”指示灯正常，PLC通电灯亮，触摸屏通电后启动正常（2）将选择开关投到“0”位，调试常规电气控制系统。 按下按钮“BT12”，注意观察，绞龙式给料机是否运转正常；按下按钮“BT11”，注意观察，绞龙式给料机是否能正常停止运转。 按下按钮“BT22”，注意观察，搅拌器是否运转正常；按下按钮“BT21”，注意观察，搅拌器是否能正常停止运转。 手动打开旁路给药阀和旁路出药阀，按下按钮“BT32”，注意观察，加药泵是否运转正常，此时可关闭一下旁路出药阀，试试安全阀工作是否正常；按下按钮“BT31”，注意观察，加药泵是否能正常停止运转。（3）将选择开关投到“1”位，在触摸屏上检查所有的采样设备及被控制设备的状态是否正常；压力、温度参数与实际值是否一致，如差异太大，则应用PC连接PLC修正“DIV_R”指令的修正参数“6400.0”。2调试触摸屏手动方式（1）画面切换重复离线调试的画面切换步骤观察吃否有异常。（2）主画面操作单击“手动方式”按钮，则“手动状态”灯长亮。（3）配药系统画面操作 单击“加粉启动”按钮，触摸屏画面上的动作显示应正常，绞龙式给料机启动。单击“加粉停止”按钮，则绞龙式给料机停止。 单击“加液启动”按钮，触摸屏画面上的动作显示应正常，加浓药液的气动阀打开。单击“加液停止”按钮，加浓药液的气动阀关闭。 单击“加汽启动”按钮，触摸屏画面上的动作显示应正常，加蒸汽气动阀打开。单击“加汽停止”按钮，加蒸汽气动阀关闭。 单击“加水启动”按钮，触摸屏画面上的动作显示应正常，加水气动阀打开。单击“加水停止”按钮，加水气动阀关闭。单击“清洗启动”按钮，触摸屏画面上的动作显示应正常，加清洗水气动阀打开。单击“清洗停止”按钮，加清洗水气动阀关闭。 单击“排放启动”按钮，触摸屏画面上的动作显示应正常，排放气动阀打开。单击“排放停止”按钮，排放气动阀关闭。 单击“搅拌启动”按钮，触摸屏画面上的动作显示应正常，搅拌器启动。单击“搅拌停止”按钮，搅拌器停止。（4）加药系统画面操作 单击“给药启动”按钮，触摸屏画面上的动作显示应正常，给药液的气动阀打开。单击“给药停止”按钮，给药液的气动阀关闭。 单击“出药启动”按钮，触摸屏画面上的动作显示应正常，出药液的气动阀打开。单击“出药停止”按钮，出药液的气动阀关闭。 单击“加药启动”按钮，触摸屏画面上的动作显示应正常，加药泵启动。单击“加药停止”按钮，加药泵停止。3调试触摸屏自动方式（1）切换到自动状态单击“自动方式”按钮，则“自动状态”灯长亮。（2）自动控制画面操作 设定参数1）单击“溶液温度”的输入域并根据加药或清洗工艺的需求在其中输入一数值，观察是否与输出域显示的数值相同。2）单击“加粉时间”的输入域并根据加药或清洗工艺的需求在其中输入一数值，观察是否与输出域显示的数值相同。3）单击“加液时间”的输入域并根据加药或清洗工艺的需求在其中输入一数值，观察是否与输出域显示的数值相同。4）单击“加水时间”的输入域并根据加药或清洗工艺的需求在其中输入一数值，观察是否与输出域显示的数值相同。5）单击“加药时间”的输入域并根据加药或清洗工艺的需求在其中输入一数值，观察是否与输出域显示的数值相同。6）单击“搅拌时间”的输入域并根据加药或清洗工艺的需求在其中输入一数值，观察是否与输出域显示的数值相同。7）单击“清洗时间”的输入域并根据加药或清洗工艺的需求在其中输入一数值，观察是否与输出域显示的数值相同。8）单击“排放时间”的输入域并根据加药或清洗工艺的需求在其中输入一数值，观察是否与输出域显示的数值相同。 自动方式启动1）在未单击“自动配药加药启动”按钮前，主画面上收油的方形灯均为灰白色，配药系统控制画面及加药系统控制画面个设备框内的圆形路灯均为灰白色。2）自动配药加药。在“A”的配药既要参数设定完毕后，单击“自动配药加药启动”按钮，启动自动配药加药控制。 自动清洗。在“A”的清洗参数设定完毕后，单击“自动清洗启动”按钮。 不管是配药加药或清洗，只要搅拌器的搅拌时间设定值不为0，搅拌器均能按设定时间自动启动工作 绞龙式给料机、搅拌器出现故障，则使配药系统控制画面“加粉和搅拌”框内的圆形黄灯亮并闪烁；加药泵出现故障，则加药系统控制画面“加药”框内的圆形黄灯亮并闪烁。 结论实践证明.基于PLC锅炉自动加药控制系统可灵活满足锅炉加药清洗控制。该系统投运以来，运行稳定、可靠、锅炉及辅机设备能全面实现自动调节，达到了预期效果，解决了手动控制难保证水质指标稳定问题，减轻了运行人员工作强度。在控制系统中采用触摸屏的人机界面更形象的描绘出控制过程，使控制人员能够更好的对控制过程的全面监控。更有效地提高了锅炉水质的稳定和锅炉内部的清洁。 致谢本论文设计在指导老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体的写作过程，无不凝聚着老师的心血和汗水，在我的毕业论文写作期间，刘洋老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，没有这样的帮助和关怀，我不会这么顺利的完成毕业论文。在此向老师表示深深的感谢和崇高的敬意。 在临近毕业之际，我还要借此机会向在这四年中给予了我帮助和指导的所有老师表示由衷的谢意，感谢他们四年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。同时，在论文写作过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表示谢意。参考文献1 俞国亮 PLC原理与应用 M 清华大学出版社.20052 武军基于PLC的锅炉加药自动控制系统国外电子元器件2008年第12期3 WinCC flexible用户使用手册4 尹丽娟 高素萍基于PLC的挠曲试验自动测试仪微计算机信息.2006年第4期5 张凤珊.电气控制及可编程序控制器2版 M 北京: 中国轻工业出版社，20036 工厂常用电气设备手册编写组工厂常用电气设备手册2版 M北京: 中国电力出版社19987 马志溪电气工程设计 M北京: 机械工业出版社.20028 刘增良，刘国亭电气工程CAD M北京: 中国水利水电出版社20029 史国生电气控制与可编程控制器技术 M北京: 化学工业出版社.200310 郁汉琪电气控制与可编程序控制器应用技术 M南京: 东南大学出版社200311 张万忠可编程控制器应用技术 M北京: 化学工业出版社2001年12 吴晓君，杨向明电气控制与可编程控制器应用 M北京: 中国建材工业出版社200413 S7.200 CN可编程序控制器手册 M西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团200514 SIEMENS AG.WinCC flexible2005-Getting Stard Option.200515 SIEMENS AG.SIMATIC S7-200 Programmable Controller System Manual.2004附录1通过介绍一种锅炉加药的方法，来进一步验证锅炉加药的可行性。各电厂给水加药大多数采用人工调节，不能准确地将pH 值控制在规定的范围内，不仅严重浪费大量中和剂，而且造成了热力系统的电化学腐蚀，甚至导致凝汽器的断裂，造成停机事故的发生，因此，设计并开发锅炉给水加药自动控制系统，自动根据给水pH值、联胺值的变化连续调节加药量，合理控制加药量，进而避免锅炉及管路的腐蚀，是保障电厂安全生产、经济运行的需要，又是节省人力、提高自动化管理水平的需要锅炉水中适当添加磷酸盐及氢氧化钠，可提高炉水的缓冲性能并对维持炉水pH值的稳定有很大的作用，故能防止锅炉水冷壁的结垢和腐蚀平衡磷酸盐处理时，磷酸盐的加入量必须适当，这就要求计量泵必须能够自动调节加药量，调节信号是根据汽水取样系统磷酸根表和pH 表送来的42O mA信号，控制计量泵的转速(由于磷酸根的信号比较弱