吹灰器系統(tǒng)微機監(jiān)控-畢業(yè)設(shè)計

四川大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生(業(yè)余)畢業(yè)論文（設(shè)計）題目吹灰器系統(tǒng)微機監(jiān)控辦學(xué)學(xué)院四川大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院校外學(xué)習(xí)中心北京市金航教育培訓(xùn)學(xué)校 專業(yè)電氣工程及其自動化 年級2014級（春季） *** *** 學(xué)號2016年3月18日吹灰器系統(tǒng)微機監(jiān)控專業(yè)：電氣工程及其自動化學(xué)生：***指導(dǎo)教師：***摘要當(dāng)今隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，中國已經(jīng)全面進入小康社會。但是隨之而來的環(huán)境越來越突出，大氣污染、水污染等等。其中尤其是大氣污染最為讓人關(guān)注，“霧霾”一詞家喻戶曉。全國范圍內(nèi)霧霾嚴重燃煤電廠毫無意外地成了眾矢之的！年煤電煙塵約21516.9%900排放總量的40%；氮氧化物排放量萬噸，占全國氮氧化物排放總量的46%。發(fā)電量的增加和耗煤量加大，近幾年電廠氮氧化物排放增長迅速。煤電毫無疑問的是中國的頭號空氣污染源。面對民間的減排呼聲和政府的減排壓力，吹灰器系統(tǒng)的自然進人人們的視野。吹灰器用于吹掃鍋爐受熱面上的積灰和結(jié)渣。主要用在清除捕渣管、過熱器、再熱器及省煤器上的積灰和結(jié)渣，也可用來清除爐頂和管式空氣預(yù)熱器的積灰。吹灰器可以有效提升受熱面的換熱效率。降低排煙溫度，減低電廠的燃煤量。達到節(jié)能減排目的。而國內(nèi)市場的吹灰器質(zhì)量參差不齊，運行和監(jiān)控吹灰器主要靠現(xiàn)場巡查人員，浪費不少人力物力。吹灰器的自動化運行以及監(jiān)控的實時性是非常必要的。本設(shè)計主要闡述了基于西門子200PLC的吹灰器微機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原理，包括了主要的程序設(shè)計和電路設(shè)計等。此系統(tǒng)采用西門子200PLC（226CN）作為吹灰系統(tǒng)的邏輯控制、溫度、空氣乙炔壓力的控制器?？梢詫崿F(xiàn)吹灰器的有效的正常運行。同時采用溫度傳感器及壓力傳感器進行采樣，通過PLC編程轉(zhuǎn)換將溫度和壓力值顯示在PC和觸摸屏上，設(shè)置上下限報警。關(guān)鍵詞：大氣污染環(huán)?；痣姀S霧霾吹灰器目錄1吹灰器系統(tǒng)簡介 吹灰器系統(tǒng)微機監(jiān)控吹灰器系統(tǒng)簡介吹灰器是在國內(nèi)是一個新興的環(huán)保行業(yè)，對于大多數(shù)人這是一個很生僻的行業(yè)。提到這三個字大多人的反應(yīng)就是這是個什么東西，用在什么地方，長什么樣子等等的反應(yīng)。針對這些問題本章節(jié)就對吹灰器的作用原理以及行業(yè)概況進行簡要的介紹。讓閱讀本設(shè)計的人對吹灰器有一個大概的了解。1.1吹灰器工作原理吹灰器顧名思義是利用蒸汽、壓縮空氣或壓力水清除鍋爐受熱面上積灰和結(jié)渣的裝置。在鍋爐中，燃料燃燒后產(chǎn)生的部分灰渣會粘附在鍋爐受熱面上，影響傳熱效果，因而須經(jīng)常進行清灰。最為常見的清灰方法是用吹灰器除灰，此外還有鋼珠除灰、振動除灰和聲波除灰等。用吹灰器定期吹灰可改善傳熱效果，節(jié)約燃料1～2％，并可預(yù)防大量結(jié)渣和堵灰，提高鍋爐可用率。目前國內(nèi)吹灰行業(yè)最常見的吹灰器形式有三種：蒸汽吹灰、聲波吹灰和燃氣脈沖吹灰。三種吹灰方式各有利弊，針對不同形式鍋爐，積灰程度以及積灰部位選用其適合的吹灰方式。本設(shè)計主要針對三種吹灰器中的燃氣脈沖吹灰來進行設(shè)計。1.2常見吹灰形式的性能與優(yōu)缺點1.2.1蒸汽吹灰器1、蒸汽吹灰器的工作原理是利用一定溫度壓力蒸汽流經(jīng)截面連續(xù)變化的縮放噴頭，增大焓降提高出口流速，產(chǎn)生較大沖擊力，吹掃受熱面上積灰。作為一種傳統(tǒng)的吹灰方式,當(dāng)整個裝置運轉(zhuǎn)正常時對清除受熱面的積灰和降低排煙溫度都有一定作用,特別對結(jié)渣性強,灰熔點低較為有效。2、其技術(shù)性能主要優(yōu)點是：(1)可以布置在鍋爐各個部位,能對爐膛、水平煙邊、尾部豎井的受熱面進行吹灰。

(2)對結(jié)渣性較強,灰熔點低和較粘的灰有較明顯效果。

(3)蒸汽來源比較充分。3、其技術(shù)性能主要缺點是：

(1)排煙中含濕量增大,煙氣露點較高；酸腐蝕加重，易結(jié)塊堵塞煙道。

(2)吹灰耗費蒸汽運行費用較高,同時導(dǎo)致鍋爐補給水和水處理費用增高。

(3)機械傳動和電氣部分在運行中故障率高,檢修和維護工作量大,費用高。

(4)能耗高，運行費用高，效率低，吹灰死角多。

(5)吹灰器伸縮部份易彎曲變形卡死，易爆管，維護量大，裝置占地面積多1.2.2聲波吹灰器1、聲波清灰器作為一種實用生產(chǎn)技術(shù)的提出和發(fā)展始于二十世紀六十年代的歐洲，隨后進入美國市場。八十年代，我國也開始試驗性地推廣應(yīng)用。聲波清灰技術(shù)是利用聲場能量的作用清除鍋爐換熱器受熱面積灰的方法。聲波吹灰器的工作原理是將壓縮空氣或蒸汽流經(jīng)金屬膜片、旋笛、發(fā)聲共振腔或其它聲波發(fā)生組件產(chǎn)生很強的聲音，聲波在煙道或爐膛內(nèi)傳播，牽動煙氣中的灰粒同步振動，并周期性改變積灰邊界層的縱向壓力梯度，在聲波振動及疲勞反復(fù)累計作用下，使微少的灰粒難以靠近積灰面或使沉積在積灰面上的灰塵破壞而剝離，從而達到清灰的目的。2、其技術(shù)性能主要優(yōu)點是：

(1)結(jié)構(gòu)簡單可靠,啟停操作方便；無吹掃介質(zhì)沖刷受熱面，運行安全,維修工作量少,費用低。

(2)聲波可以貫穿和清潔其它吹灰難以達到的位置在作用范圍內(nèi)不留死角。

(3)運行成本低廉。3、其技術(shù)性能主要缺點是：(1)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，采用了多個機械活動部件來產(chǎn)生聲波，由于活動部件較多，所以極易損壞，還容易出現(xiàn)操作困難及發(fā)聲不可靠的現(xiàn)象。

(2)產(chǎn)生的聲能能量較低，由于現(xiàn)有吹灰器主要產(chǎn)生線性頻率，不能夠與鍋爐產(chǎn)生的所有灰垢的固有頻率產(chǎn)生共振，從而產(chǎn)生清灰不徹底，并影響了其適用的范圍。

(3)產(chǎn)品使用壽命周期較短，由于產(chǎn)品工作在高溫環(huán)境下，現(xiàn)有吹灰器的制造材料耐高溫性能較差、抗腐蝕能力較弱影響了其使用壽命。1.2.3燃氣脈沖吹灰器

1、燃氣脈沖激波吹灰器的工作原理是利用空氣和可燃氣體在一特殊的容器中混合,經(jīng)高頻點火,產(chǎn)生爆燃,瞬間產(chǎn)生的巨大聲能和大量高溫高速氣體，以沖擊波的形式振蕩、撞擊和沖刷受熱面管束，使其表面積灰飛濺，隨煙氣排出，沉積硬塊破碎脫落。2、其技術(shù)性能主要優(yōu)點是:

(1)能量大,既適合于松散性積灰又適合于粘結(jié)性積灰,結(jié)焦和堵灰的清除。

(2)整個系統(tǒng)簡單,無轉(zhuǎn)動機械,運行程序全自動化。操作簡單,不需要經(jīng)常維護。

(3)結(jié)構(gòu)尺寸小,易用于空間尺寸小的位置。3、其技術(shù)性能主要缺點是：

(1)需定期更換供氣設(shè)備。

(2)運行成本高。

(3)只對垂直沖刷面起作用，有吹灰死角。

(4)長期沖刷易使受熱面變薄或變形，影響正常運行。

2吹灰器系統(tǒng)微機監(jiān)控系統(tǒng)概述上一章簡要的介紹了吹灰器的作用原理、行業(yè)概況以及各種吹灰器的優(yōu)缺點。讓人們對于吹灰器有一個大概的了解。同時也提到本設(shè)計對主要針對燃氣脈沖吹灰器的微機監(jiān)控系統(tǒng)。本章介紹微機監(jiān)控系統(tǒng)的目的和系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能。2.1吹灰器系統(tǒng)微機監(jiān)控系統(tǒng)的目的燃氣脈沖吹灰器的工作原理是利用空氣和可燃氣體在一特殊的容器中混合,經(jīng)高頻點火,產(chǎn)生爆燃,瞬間產(chǎn)生的巨大聲能和大量高溫高速氣體，以沖擊波的形式振蕩、撞擊和沖刷受熱面管束，使其表面積灰飛濺，隨煙氣排出，沉積硬塊破碎脫落。在燃氣脈沖吹灰器日常運行中，壓縮空氣壓力、乙炔壓力和溫度扮演著至關(guān)重要的角色?？諝夂鸵胰矁煞N氣體通過一定比例的混合，經(jīng)高頻點火產(chǎn)生爆燃。壓縮空氣直接從電廠儲氣罐中采取，壓力比較恒定。而工業(yè)乙炔氣體大都采用鋼瓶來儲存，乙炔瓶內(nèi)氣量充足時可保證壓力恒定，隨著時間推移瓶內(nèi)氣體越少。隨時調(diào)整乙炔壓力和更換乙炔瓶才能保證吹灰器正常運行。乙炔的燃點是固定的，在混合罐中不斷點燃混合氣體，混合罐的溫度不斷升高。當(dāng)混合罐的溫度超過乙炔燃點時，進入混合罐的乙炔氣體還沒到爆燃比例是已經(jīng)燃燒，就會出現(xiàn)“啞炮”現(xiàn)象。減低混合罐的溫度是通過壓縮空氣的吹掃。保證混合罐的溫度低于乙炔的燃點也是吹灰器能否正常運行的重要條件。本論文中所介紹的吹灰器微機監(jiān)控系統(tǒng)就是基于西門子PLC和傳感器。該系統(tǒng)能夠?qū)嚎s空氣管路、乙炔管路和混合罐中的壓力和溫度進行采集，利用壓力傳感器將壓力的變化，通過電流信號傳送到PLC模塊中編程轉(zhuǎn)換成數(shù)值。轉(zhuǎn)換成的數(shù)值去PC機和觸摸屏然，顯示壓縮空氣管路和乙炔管路實際壓力。并且同時通過與事先設(shè)定值相比較，一旦超過事先設(shè)定的壓力和溫度限制，壓力和溫度報警設(shè)置將進行報警。此種設(shè)計方案實現(xiàn)了壓力的實時測量、顯示和控制。這種系統(tǒng)抗外界干擾能力強，測量精度較高，安裝比較方便，性價比高，容易維護。在有些吹灰公司對于壓力和溫度的監(jiān)控而且不夠重視，在現(xiàn)場調(diào)試全靠現(xiàn)場工人的經(jīng)驗。但是在日產(chǎn)運行中乙炔瓶的氣體是夠充足，電磁閥是否正常工作，有沒有“啞炮”現(xiàn)象。全靠人工巡檢。傳統(tǒng)的人工的測試方法費時費力、效率低，并且人工巡檢的時間誤差很大。本文即是針對這一問題,設(shè)計出了能夠?qū)崿F(xiàn)溫度自動檢測，顯示，設(shè)置上下限報警等多功能的微機監(jiān)測控制系統(tǒng)。它是一種可連續(xù)高精度調(diào)溫的溫度控制系統(tǒng)，它測量方便，應(yīng)用廣泛，功能強大，是一項非常實用的溫度控制系統(tǒng)。2.2吹灰器系統(tǒng)微機監(jiān)控系統(tǒng)的功能本文中的設(shè)計是對燃氣脈沖吹灰器的混合罐溫度、空氣壓力、乙炔壓力進行實時監(jiān)測與控制，所設(shè)計的微機監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了最基本的邏輯控制功能和混合罐溫度、空氣壓力、乙炔壓力實時監(jiān)測與控制：當(dāng)混合罐溫度、空氣壓力、乙炔壓力低于設(shè)定下限或者高于設(shè)定上限值時，報警裝置開始啟動?；旌瞎逌囟?、空氣和乙炔壓力上下限報警的處理方法不同。此次設(shè)計采用西門子200PLC作為數(shù)據(jù)處理與控制單元，為了進行數(shù)據(jù)處理，空氣壓力傳感器型號：CYYZ39-Z-12-A1-19-B-G乙炔壓力型號：CYYZ18-P-09-A1-19-B-G溫度傳感器型號：CWDZ11-Z-01-A1-19-L30-G，把4-20MA的電流信號信號傳遞到PLC上專用模塊（EM231）進行處理。經(jīng)過PLC編程轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理之后，發(fā)出控制信息改變報警和控制執(zhí)行模塊的狀態(tài)，同時將當(dāng)前壓力和溫度信息發(fā)送到觸摸屏顯示器上進行顯示,這個系統(tǒng)可以實現(xiàn)壓力和溫度信號采集與顯示，通過進行數(shù)據(jù)的運算處理，發(fā)出控制信號以達到控制對象正常的目的。3設(shè)計方案3.1簡述上一章中簡述了燃氣脈沖吹灰器的微機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原理、對于與吹灰器系統(tǒng)正常運行的重要性。本章介紹微機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計思路和總體方案。它主要的組成部分及其性能參數(shù)。本設(shè)計的吹灰器微機監(jiān)控系統(tǒng)是由壓力和溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、處理系統(tǒng)和報警系統(tǒng)組成，PLC、壓力、溫度傳感器、觸摸屏與報警電路等組成。通過對壓力和溫度信號的采集、分析、處理，然后輸出信號來執(zhí)行相應(yīng)的部件進行動作，使壓力和溫度控制在正常范圍之內(nèi)。3.2設(shè)計方案3.2.1總體設(shè)計方案吹灰器微機監(jiān)控系統(tǒng)是采用PC機、觸摸屏和PLC控制，可以實現(xiàn)分時、定時、循環(huán)控制，實現(xiàn)人性化操作?？刂乒癫杉F(xiàn)場的流量信號、壓力信號通過壓力傳感器和溫度傳感器輸入到PLC（PLC采用西門子S7系列）內(nèi)。PLC對系統(tǒng)進行實時控制，可實現(xiàn)手動、自動兩種模式任意控制，觸摸屏可以實時的監(jiān)控吹灰器的運行狀況和實現(xiàn)手動對某一組或自動對整個系統(tǒng)的連續(xù)自動吹掃。每一組的充氣時間，各組之間的運行時間間隔可通過人機觸摸屏任意調(diào)整，整個系統(tǒng)達到運行狀態(tài)檢測和故障自動檢測及聲光報警，具有完整的連鎖、保護和自診斷功能。3.2.2技術(shù)參數(shù)工作電壓：觸摸屏24VDCPLC220VAC傳感器24VDC測控范圍：空氣壓力0-1Mpa乙炔壓力0-400Kpa混合罐溫度0-100℃測控精度：0.01%3.2.3系統(tǒng)組成圖3.2.4控制部分本系統(tǒng)以西門子PLC為核心，觸摸屏為輔助。組成一個集壓力和溫度采集、處理、顯示、自動控制為一身的閉環(huán)控制系統(tǒng)。其中，PLC采用西門子200（CPU226）做控制器，主要功能是：實現(xiàn)對數(shù)字量的采集，并把采集來的數(shù)據(jù)在觸摸屏上進行顯示；對吹灰器進行邏輯控制；可以通過觸摸屏設(shè)置參數(shù)，可以進行聲光報警；可以通過按鍵來完成手動/自動控制方式的切換可以通過串行接口把采集到的數(shù)據(jù)和控制信息傳送至DCS或者上位機，可以接收DCS或者上位機命令實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置；可以進行輸出控制。3.2.5顯示部分顯示部分由觸摸屏。觸摸屏放在現(xiàn)場方便現(xiàn)場巡檢人員操作和觀察。也可以放在中控室方便監(jiān)控人員操作和查看。3.2.6采集部分這一部分主要完成對壓力和溫度信號的采集工作，由傳感器及其與PLC的專用模塊EM231接口部分組成。北京星儀傳感器技術(shù)有限公司位于北京燕郊經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，是一家集研發(fā)，生產(chǎn)，銷售于一體的高新技術(shù)企業(yè)。我公司擁有眾多多年專業(yè)從事感測技術(shù)開發(fā)研發(fā)，生產(chǎn)人員，全力打造星儀品牌，并且根據(jù)市場的需求，專門從事壓力變送器、投入式液位變送器、溫度變送器、溫濕度變送器、土壤水分傳感器、扭矩傳感器及其關(guān)聯(lián)儀表產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計，生產(chǎn)檢測、推廣銷售、質(zhì)保維護。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用與航空、航天、石油、化工、冶金、水利、船舶、液壓氣動等行業(yè)。本設(shè)計采用的是北京星儀公司推出的空氣壓力傳感器型號：CYYZ39-Z-12-A1-19-B-G；乙炔壓力型號：CYYZ18-P-09-A1-19-B-G；溫度傳感器型號：CWDZ11-Z-01-A1-19-L30-G。這三種傳感器采用“兩線制電流輸”結(jié)構(gòu)，，把4-20MA的電流信號傳遞到PLC上專用模塊（EM231）進行處理，其溫度測量范圍為0℃~+100℃，空氣壓力測量范圍0-1Mpa，乙炔壓力測量范圍0-400Kpa精度為0.01%。經(jīng)過PLC處理過的數(shù)據(jù)可以直接在觸摸屏上顯示，無須其他電路所以接線電路十分簡單。超限值的數(shù)據(jù)可以存在觸摸屏的寄存器當(dāng)中。4系統(tǒng)硬件設(shè)計本站主要介紹吹灰器微機監(jiān)控系統(tǒng)各硬件部分的選型以及性能參數(shù)。本設(shè)計采用的硬件都是經(jīng)過現(xiàn)場使用過的，能夠保證系統(tǒng)連續(xù)的穩(wěn)定的運行。吹灰器微機監(jiān)控系統(tǒng)主要由PLC、觸摸屏和傳感器三部分組成。下面分別詳細的介紹三本分的選型和性能參數(shù)。4.1PLC部分硬件4.1.1西門子PLC的CPU本設(shè)計選用是德國西門子公司出產(chǎn)的200系列的PLC,西門子S7-200PLC在實時模式下具有速度快，具有通訊功能和較高的生產(chǎn)力的特點。一致的模塊化設(shè)計促進了低性能定制產(chǎn)品的創(chuàng)造和可擴展性的解決方案。來自西門子的S7-200微型PLC可以被當(dāng)作獨立的微型PLC解決方案或與其他控制器相結(jié)合使用。SIMATICS7-200Micro自成一體：特別緊湊但是具有驚人的能力－特別是有關(guān)它的實時性能－它速度快，功能強大的通訊方案，并且具有操作簡便的硬件和軟件。但是還有更多特點：SIMATICS7-200MicroPLC具有統(tǒng)一的模塊化設(shè)計－目前不是很大，但是未來不可限量的定制解決方案。這一切都使得SIMATICS7-200MicroPLC在一個緊湊的性能范圍內(nèi)為自動化控制提供一個非常有效和經(jīng)濟的解決方案。西門子200PLC的226CPU外形圖如下：4.1.2西門子PLC226CN的技術(shù)參數(shù)西門子226CN技術(shù)參數(shù)如下：（1）內(nèi)置數(shù)字量I/O24DI/16DO終端輸入4HSC輸入6（30KHZ）脈沖輸出2（20KHZ）最大數(shù)字I/O128DI/128DO程序存儲器24576B數(shù)據(jù)存儲器10240B模擬量I/O32AI/28AO（2）CPU特性/端口擴展選件AC或者DC電源可拆卸端子排利用EM227可擴展為4個串行端口2個模擬設(shè)置調(diào)整器自正定PID控制器實時時鐘運行中編輯模式診斷LED浮點運算（3）網(wǎng)絡(luò)功能串行通訊AS-InterfaceProfibus-DP模擬電話以太網(wǎng)/因特網(wǎng)GPRSModbus主站/從站4.1.3西門子S7-200模擬量擴展EM231CN本設(shè)計需用數(shù)據(jù)采集模塊為西門子S7-200模擬量擴展EM231CN，是監(jiān)控系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)的核心部件。傳感器可直接將4-20MA的信號直接接入EM231的模塊，再有226CN處理數(shù)據(jù)。EM231外形圖如下：EM231簡介：

模擬量擴展模塊提供了模擬量輸入/輸出的功能，優(yōu)點如下：

最佳適應(yīng)性可適用于復(fù)雜的控制場：合靈活性當(dāng)實際應(yīng)用變化時，PLC可以相應(yīng)地進行擴展，并可非常容易的調(diào)整用戶程序。詳細介紹：EM231CN模擬量輸入，輸出和組合模塊的技術(shù)規(guī)范說明

訂貨號EM231CNAI4x12位

6ES7231-0HC21-0XA8通用技術(shù)規(guī)范尺寸(WxHxD)

重量

功率損失(耗散)71.2×80×62mm

183g

2W點數(shù)4路模擬量輸入功率損耗+5VDC(從I/O總線)20mA從L+60mAL+電壓范圍第2級或DC傳感器供電20.4～28.8LED指示器24VDC狀態(tài)

亮=無故障滅=無24VDC電源模擬量輸入特性模擬量輸入點數(shù)4隔離(現(xiàn)場與邏輯電路間)無輸入類型差分輸入電壓(單極性)

電壓(雙極性)

電流0～10V，0～5V

±5V，±2.5V

0～20mA輸入分辨率

電壓(單極性)

電壓(雙極性)

電流

2.5mV(0～10V時)

1.25mV(0～5V時)

2.5mV(±5V時)

1.25mV(±2.5V時)

5μA(0～20mA時)模數(shù)轉(zhuǎn)換時間＜250μs模擬量輸入響應(yīng)1.5ms～95%共模抑制40dB，DCto60Hz共模電壓信號電壓+共模電壓(必須小于等于12V)數(shù)據(jù)字格式

雙極性，全量程范圍

單極性，全量程范圍

-32000～+32000

0～32000輸入阻抗大于等于10MΩ輸入濾波器衰減-3db@3.1KHz最大輸入電壓30VDC最大輸入電流32mA分辨率12位A/D轉(zhuǎn)換器EM231CN端子連接圖

EM231CN配置－－－－－－表A-12所示為如何用DIP開關(guān)設(shè)置EM231CN模塊。開關(guān)1、2和3可選擇模擬量輸入范圍。所有的輸入設(shè)置成相同的模擬量輸入范圍。下表中，ON為接通，OFF為斷開。本設(shè)計采用單極性：AW1-ON；SW2-ON；SW3-OFF；－－－－－－下表EM231CN選擇模擬量輸入范圍的開關(guān)表單極性滿量程輸入分辨率SW1SW2SW3ONOFFON0到10V2.5mVONOFF0到5V1.25mV0到20mA5uA雙極性滿量程輸入分辨率SW1SW2SW3OFFOFFON±5V2.5mVONOFF±2.5V1.25mVEM231CN的校準(zhǔn)和配置位置EM231CN輸入數(shù)據(jù)字格式圖A-21為CPU中模擬量輸入字中12位數(shù)據(jù)值的存放位置。注意－－－－－－模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器(ADC)的12位讀數(shù)，其數(shù)據(jù)格式是左端對齊的。最高有效位是符號位：0表示是正值數(shù)據(jù)字，對單極性格式，3個連續(xù)的0使得ADC計數(shù)數(shù)值每變化1個單位則數(shù)據(jù)字的變化是以8為單位變化的。對雙極性格式，4個連續(xù)的0使得ADC計數(shù)數(shù)值每變化1個單位，則數(shù)據(jù)字的變化是以16為單位變化的。EM231CN的輸入方框圖4.1.4西門子EM223輸入輸出模塊

本次設(shè)計采用的是西門子EM223輸入輸出模塊和EM222輸出模塊。模塊的作用是增加開關(guān)量輸出、輸入點，以滿足系統(tǒng)的要求。兩個模塊具體型號如下：（1）ES7

223-1BL22-0XA8

EM223

16入/16出24VDC，開關(guān)量，外形圖如下(2)ES7

222-1HF22-0XA8

EM222

8出繼電器,外形圖如下：（3）兩種模塊的接線相似，下面列出幾種典型的EM222的接線。4.2傳感器硬件部分4.2.1乙炔壓力傳感器（1）工作原理壓力傳感器是在單晶硅片上擴散一個惠斯通電橋，被測介質(zhì)（氣體或液體）施壓使橋壁電阻值發(fā)生變化（壓阻效應(yīng)），產(chǎn)生一個差動電壓信號。此信號經(jīng)專用放大器，將量程相對應(yīng)的信號轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)模擬信號或數(shù)字信號。

產(chǎn)品特點采用進口擴散硅壓力敏感元件和先進的膜片隔離技術(shù)放大電路采用進口美國BB集成芯片，寬電壓供電

截頻干擾設(shè)計、抗干擾能力強、防雷擊接線反向和過壓保護、限流保護精度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快、耐沖擊

（2）適用現(xiàn)場

適用于室內(nèi)，液體或氣體的壓強測量，本安防爆現(xiàn)場。

性能參數(shù)

測量介質(zhì):

液體或氣體（對不銹鋼無腐蝕）整體材質(zhì):

膜片316s不銹鋼、過程連接304不銹鋼壓力量程:

-100kPa~0~100MPa(詳見量程選型表)

壓力方式:

表壓、絕壓、負壓

輸出信號:

4～20mA、0～5VDC、0～10VDC、1-5VDC、RS485供電電源:

9-36VDC

精度等級:

0.1%FS、0.25%FS

介質(zhì)溫度:

-40～85℃環(huán)境溫度:

-40～85℃抗震性能:

25g(20...2000Hz)過載能力:

200%FS

響應(yīng)頻率:

≤500Hz穩(wěn)定性能:

±0.1%FS/年

溫度漂移:

±0.01%FS/℃

防護等級:

IP65防爆等級:

ExiaⅡCT6最大功率:

電流型≤0.02Us(W)電壓型≤0.008Us(W)

數(shù)字型≤0.015Us(W)

注:Us=供電電壓

負載特性:

電流型負載≤{（Us-7）÷0.02（Us=供電電壓）}Ω電壓型負載≥100kΩ（3）外形尺寸

（4）接線簡圖

本設(shè)計采用下圖中兩線制電流輸出接線圖

4.2.2空氣壓力傳感器（1）工作原理

壓力傳感器是在單晶硅片上擴散一個惠斯通電橋，被測介質(zhì)（氣體或液體）施壓使橋壁電阻值發(fā)生變化（壓阻效應(yīng)），產(chǎn)生一個差動電壓信號。此信號經(jīng)專用放大器，將量程相對應(yīng)的信號轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)模擬信號或數(shù)字信號。

產(chǎn)品特點采用進口擴散硅壓力敏感元件和先進的膜片隔離技術(shù)放大電路采用進口美國BB集成芯片，寬電壓供電防潮、防塵、防紫外線

截頻干擾設(shè)計、抗干擾能力強、防雷擊接線反向和過壓保護、限流保護精度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快、耐沖擊

（2）適用現(xiàn)場

適用于環(huán)境惡劣，液體或氣體的壓強測量，本安防爆現(xiàn)場。

性能參數(shù)測量介質(zhì):

液體或氣體（對不銹鋼無腐蝕）整體材質(zhì):

膜片316s不銹鋼、

過程連接304不銹鋼壓力量程:

0~100MPa(詳見量程選型表)

壓力方式:

表壓、絕壓輸出信號:

4～20mA、RS485

供電電源:

9-36VDC

精度等級:

0.1%FS、0.25%FS

介質(zhì)溫度:

-40～85℃環(huán)境溫度:

-40～85℃抗震性能:

40g(20...2000Hz)過載能力:

200%FS

響應(yīng)頻率:

≤500Hz穩(wěn)定性能:

±0.1%FS/年

溫度漂移:

±0.01%FS/℃

防護等級:

IP67防爆等級:

ExiaⅡCT6

最大功率;

電流型≤0.02Us(W)負載特性:

電流型負載≤{（Us-7）÷0.02（Us=供電電壓）}Ω

（3）外形尺寸

直接引線

（4）接線簡圖本設(shè)計采用第一種兩線制接線方法

4.2.3溫度傳感器（1）工作原理溫度傳感器

CWDZ11插入型溫度變送器工作原理溫度變送器是pt100傳感器在溫度影響下產(chǎn)生電阻效應(yīng)，經(jīng)專用處理單元轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一個差動電壓信號，此信號經(jīng)專用放大器，將量程相對應(yīng)的信號轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)模擬或數(shù)字信號。

產(chǎn)品特點寬電壓供電、非線性修正、精度高體積小、重量輕、安裝方便

防雷擊、截頻干擾設(shè)計、抗干擾能力強接線反向和過壓保護、限流保護（2）適用現(xiàn)場

適用于室內(nèi)管道或腔體內(nèi)部的溫度測量,防爆一般現(xiàn)場。

性能參數(shù)測量介質(zhì)：

液體、氣體測量范圍：

-50-300℃（詳見量程參數(shù)選型表）供電范圍：

9～36VDC

輸出信號：

4～20mA、0-5VDC、0-10VDC、RS485探頭材料：

不銹鋼304

精度等級：

±0.5℃

環(huán)境溫度：

-40～85℃

穩(wěn)定性能：

±0.1%FS/年

防護等級：

IP65耐壓等級：

10MPa（高于可定制）最大功率：

電流型≤0.02Us(W)負載特性：

電流型負載≤{（Us-7）÷0.02（Us=供電電壓）}Ω

（3）外形尺寸直接引線

（4）接線簡圖本設(shè)計采用下圖中兩線制電流輸出接線圖

4.3觸摸屏硬件部分（1）觸摸屏選型本設(shè)計采用的國產(chǎn)觸摸屏：北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司推出產(chǎn)品TPC7062TX，此款觸摸屏是一套以先進的Cortex-A8CPU為核心（主頻600MHz）的高性能嵌入式一體化觸摸屏。該產(chǎn)品設(shè)計采用了7英寸高亮度TFT液晶顯示屏（分辨率800×480），四線電阻式觸摸屏（分辨率4096×4096）。同時還預(yù)裝了MCGS嵌入式組態(tài)軟件（運行版），具備強大的圖像顯示和數(shù)據(jù)處理功能。（2）產(chǎn)品外形圖及運行畫面

（3）性能參數(shù)5系統(tǒng)軟件設(shè)計5.1軟件設(shè)計的整體思想對于本系統(tǒng)而言，PLC、觸摸屏和壓力溫度傳感器是非常成熟的硬件設(shè)備，但要完成監(jiān)控的功能PLC和觸摸屏必須通過編程來實現(xiàn)復(fù)雜的控制。另外還要搭配合適的電路。本章著重介紹系統(tǒng)的軟件組成部分，其中包括PLC編程和觸摸屏組態(tài)。要實現(xiàn)設(shè)計的最終目的，首要要清楚觸摸屏和傳感器的用法，壓力報警的限值是多少，如果出現(xiàn)報警要怎么來控制。報警是否需要存儲，如果要存儲是由PLC完成還是觸摸屏來完成等等?完成初步的編程后，需要系統(tǒng)調(diào)試進一步來講編程做到完美。本設(shè)計的軟件已經(jīng)通過現(xiàn)場實際的運行和反復(fù)調(diào)整。能夠保證其相對的嚴謹性。本系統(tǒng)設(shè)計的工作流程是：開始并初始化后，先從觸摸屏輸入要設(shè)定的溫度和壓力的上下限值；傳感器讀取溫度值和壓力值，經(jīng)過PLC處理傳感器傳送上來的數(shù)據(jù)就后，由觸摸屏顯示數(shù)據(jù)，如果溫度過限，則報警裝置啟動并且通過PLC的輸出端口啟動控制設(shè)備；如果壓力過限，則報警裝置啟動并且通過PLC的輸出端口啟動聲光報警提示工作人員檢查相對應(yīng)的電路，及時更換乙炔瓶；如果數(shù)據(jù)在上下限范圍內(nèi)，則顯示溫度值和壓力值。5.2PLC程序流程圖

5.3PLC程序本設(shè)計的PLC程序相對來說很復(fù)雜,把STL語言粘貼到W0RD中有十幾頁。只能截取一些梯形圖或者STL語言來闡述一下程序的功能。具體程序見附件。（1）初始化程序，引用MODBUS庫文件與上位機通訊。通國庫文件定義與上位機通信的設(shè)備地址、波特率、通訊等待時間和校驗位。通信協(xié)議如下：速率：9600bps,數(shù)據(jù)位：8,停止位：1,校驗：無校驗MODBUS從站地址：18程序如下：LDSM0.1RM0.2,4RM15.0,3FILL+0,VW244,3FILL+0,VW256,5CALLSBR1,1,18,9600,0,+100,+128,+32,+16,&VB500,M3.0,MB4（2）將溫度變送器、空氣壓力變送器、乙炔壓力變送器的電流信號，通過程序編程轉(zhuǎn)換成觸摸屏可讀取顯示的值。乙炔壓力值：VW250；空氣壓力值：VW252；溫度值：VW254。因為空氣和乙炔的壓力現(xiàn)實不會出現(xiàn)負值，編程中也做了相應(yīng)的處理。程序如下：LDSM0.0LPSMOVWAIW0,VW1000AENOITDVW1000,VD1002AENODTRVD1002,VD1006AENOMOVRVD1006,VD1010AENO-R6400.0,VD1010AENOMOVRVD1010,VD1014/R128.0,VD1014LRDROUNDVD1014,VD1018AENODTIVD1018,VW250LRDAW<VW250,+0MOVW+0,VW250LRDAM0.2AW<=VW250,VW240=M1.4LRDMOVWAIW2,VW1022AENOITDVW1022,VD1024AENODTRVD1024,VD1028AENOMOVRVD1028,VD1032AENO-R6400.0,VD1032AENOMOVRVD1032,VD1036/R25.6,VD1036LRDROUNDVD1036,VD1040AENODTIVD1040,VW252LRDAW<VW252,+0MOVW+0,VW252LRDMOVWAIW4,VW1044AENOITDVW1044,VD1046AENODTRVD1046,VD1050AENOMOVRVD1050,VD1054AENO-R6400.0,VD1054AENOMOVRVD1054,VD1058*R0.01171875,VD1058LRDAW>=VW244,+1ROUNDVD1058,VD1062AENODTIVD1062,VW254LPPAW=VW244,+0MOVW+0,VW254（3）將溫度變送器、空氣壓力變送器、乙炔壓力變送器的超限報警在PLC編程中做的超限報警。溫度值：VW254超過設(shè)定值VW242時，超溫報警。VW242可以通過觸摸屏設(shè)定。乙炔壓力值：VW250低于設(shè)定值VW240時，乙炔低壓報警。VW240可以通過觸摸屏設(shè)定?？諝鈮毫Ρ容^恒定，所以只用來顯示數(shù)值。觸摸屏監(jiān)控，方便系統(tǒng)調(diào)試以及判斷電磁閥是否正常打開關(guān)閉。程序如下：Network15LDM0.2AW>=VW254,VW242LPSAW=VW244,+1=V260.0LRDAW=VW244,+2=V260.1LRDAW=VW244,+3=V260.2LRDAW=VW244,+4=V260.3LRDAW=VW244,+5=V260.4LRDAW=VW244,+6=V260.5LRDAW=VW244,+7=V260.6LRDAW=VW244,+8=V260.7LRDAW=VW244,+9=V263.0LRDAW=VW244,+10=V263.1LRDAW=VW244,+11=V263.2LRDAW=VW244,+12=V263.3LRDAW=VW244,+13=V263.4LRDAW=VW244,+14=V263.5LRDAW=VW244,+15=V263.6LRDAW=VW244,+16=V263.7LRDAW=VW244,+17=V262.0LRDAW=VW244,+18=V262.1LRDAW=VW244,+19=V262.2LRDAW=VW244,+20=V262.3LRDAW=VW244,+21=V262.4LRDAW=VW244,+22=V262.5LRDAW=VW244,+23=V262.6LPPAW=VW244,+24=V262.75.4觸摸屏組態(tài)（1）觸摸屏和PLC的通訊本設(shè)計采用的國產(chǎn)觸摸屏：北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司推出產(chǎn)品TPC7062TX