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管式加热炉PLC控制系统设计_上海钜晶精密仪器制造有限公司

[导读]采用S7-200系列PLC作为下位机,研华工控机作为上位机构成管式加热炉PLC控制系统。充分利用PLC编程灵活、抗干扰能力强等优势,扩展了EM235模拟量输入输出模块,实现加热炉温度信号的采集和控制。同时,上位机可对系统运行状态进行监控,

工业革命以来,加热炉在生产制造领域一直占据着十分重要的地位。管式加热炉是对原油加热,为保证加热炉出口原油温度适应负荷的需要以及加热炉的运行安全,各个环节的工艺参数必须严格控制,最主要的控制参数是加热炉出口原油温度。这里设计了一种保证加热炉可靠安全运行的控制方案,控制器采用易于构成控制网络的PLC实现,PLC有着运算速度高、指令丰富、功能强大、可靠性高、使用方便、编程灵活、抗干扰能力强等特点。本设计利用PLC作为下位机;同时,采用MCGS通过上位机对系统运行状态进行监控,实现了良好的人机交互功能。

控制系统硬件构成

管式加热炉控制系统输入、输出点数较少,所以选用SIMATIC S7-200系列CPU224型PLC。控制系统包含上位机(MCGS组态监控软件)、下位机西门子S7-200 (CPU224) PLC、一个EM235模块、两个温度检测变送器,两个调节阀、上位机与PLC通过RS485通用串口线、RS232-RS485转接头相连接。控制系统硬件配置如图1所示[1]

系统硬件选择

 PLC的选型

调节器用来接收温度检测变送器送来的信号,并且作出相应逻辑控制,然后再反馈到调节阀上去,形成闭环控制系统。PLC是一款既可以编程又可以逻辑控制的调节器,具有庞大的功能并且操作简单,利用梯形图编程实用易行。PLC选取西门子系列S7-200, CPU224(可外接7个扩展模块),利用PLC作为下位机,起到调节器的作用,与上位机通讯采用为PPI协议。S7-200与上位机MCGS通过RS232/RS485转换器与RS485通用串口线连接,保证控制器与监控软件的远程通讯功能与数据交互能力,实现MCGS远程监控的功能[2]

A/D转换器为FXZN-4AD;D/A转换器为FXZN-4DA。

传感器的选择

检测燃烧室内和出口处原油的温度,选择工业中常用的热电偶温度传感器来检测,它可直接将热信号转换为电信号,再由变送器变送为与温度成线性关系的标准电信号传输出去。热电偶选取两种材质各异的导体,由于热电效应的存在,在导体之间将产生热电势,根据热电势计算出实时温度的值。因为燃烧器的燃料是燃料油,加热炉燃烧室内能产生的温度在1300℃以下,燃烧室内温度传感器采用S型热电偶,量程为0℃~1300℃。原油出口处温度相对较低,选用T型热电偶,量程为0℃~350℃。

得到了温度的电信号以后需要将数据传送出去,并且标准化。因此,需要温度变送器,将电信号转换成与温度成线性相关的电流信号,传送给模拟量模块。STT250能够把传感器所得的温度信号线性的转化成模拟信号,它是一款两线制的智能元器件,可以将4mA~20mA的电流传导给与下位机相连的EM232模块,进行数据采集的信息传递。

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