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基于PLC的电热锅炉控制系统的设计 【摘要】本文以PLC程序控制的高性能电热锅炉为例，来阐明PLC在工业控制领域中发挥的巨大作用。其硬件系统采用的是SIEMENS公司的的S7-200PLC以及其相应的控制模块，实现电热锅炉系统的控制。 【关键词】PLC;电热锅炉 1.概述 20世纪60年代末，70年代初出现并得到迅猛发展的可编程程序为工业自动化领域带来了深刻的变革。以其高可靠性，低价位迅速占领了中低端控制系统的市场。同时电热锅炉的应用领域非常广泛，它的性能优劣决定了产品的质量好坏。因此如何利用PLC技术控制锅炉温度成为关键。通过对电热锅炉的控制，使系统具有响应快、稳定性好、可靠性高，控制精度好等特点，对工业控制很有意义。 2.系统硬件配置及其功能 主机采用CPU224，EM231为热电偶输入模块，外接锅炉的入水口和出水口温度信号，TD200是一个低价的文本设定显示单元，当电热管多于六组时，可再增加EM222继电器输出扩展模块。此系统选用的CPU224集成了14点输入/10点输出，共有24个数字量I/O。它可连接7个扩展模块，最大扩展至168点数字量I/O点或35路模拟量I/O点。CPU224有13K字节程序和数据存贮空间，6个独立的30KHz高速计数器，2路独立的20KHz高速脉冲输出，具有PID控制器。CPU224配有1个RS-485通讯/编程口，具有PPI通讯、MPI通讯和自由方式通讯能力，是具有较强控制能力的小型控制器。系统的原理框图如图所示。 该系统需要的传感器是将温度转化为电流，且水温最高是100℃，所以选择Pt100铂热电阻传感器，其阻值会随着温度的变化而改变;为了方便接线，CPU224机型采用可插拔整体端子;EM231热电偶模块可用于J、K、E、N、S、T和R型热电偶，用户用模块下方的DIP开关来选择热电偶的类型;TD200键盘共有9个键：5个命令键和4个功能键，用来显示信息，在信息中可以内嵌数据，数据既可以显示，也可以由操作人员进行设置;电加热管是专门将电能转化为热能的电器元件，由于其价格便宜，使用方便，安装方便，无污染，被广泛使用在各种加热场合;水暖供热管道中的热水是靠循环泵循环起来的循环泵的工作原理要将水循环起来所用的泵就叫循环泵;保护程序是必不可少的部分，报警处理，用以防止非法操作所引起的程序混乱。系统的硬件组成如图1所示。 图1 电热锅炉PLC控制系统硬件组成图 控制器的设计是整个控制系统设计中最重要的一步。首先根据受控对象的特性以及设计要求，确定控制器的结构以及和受控对象的连接方式，最后根据所要求的性能指标确定控制器的参数值。 3.系统分析与论证 首先是主程序的设计，初始化程序，接通电源后PLC需要进行的初始化操作 需要补水时，启动补水泵按下启停按钮，系统启动，再按则停在切换脉冲C25驱动下vb12循环右移后，将vb12内容送入vb13，泵便可以循环切换。下限接通时将2#1送入VB13用于开启补水泵上限接通时将2#0送入VB13 用于停止补水泵止，不需要补水时，启动水循环，水循环泵启动，循环泵旋转开关打到定时位，按下定时按钮循环泵全部投入运行，连续点按时每点按一次VW600的数据加次1，并送入计数器C26的设定值，C26对时间进行计数，到设定值断开循环泵;循环泵与补水泵均由两台电机带动，一台为运行泵，另一台为备用泵，并联于电路中。循环系统与补水系统分别由两组断路器控制，接软启动器启动，接继电器接触器与PLC相连。 需要加热时，启动全功率加热，不需要加热时，子程序测温，然后启动加热管。陶瓷电加热管是由良好的陶瓷作基体，高质量的电热丝串绕而成的，电热转换效率高，升温快、热惯性小，耐高温、耐腐蚀，热化学性能稳定性好，使用寿命长，绝缘强度高，无污染，与其它电加热元件相比可节能30%左右。 故障发生时故障信号会接通M0.6，并使闪烁电路和警铃开始工作，消铃时断开M0.6闪烁电路和警铃停止工作。 4.结论 本系统以PLC在锅炉系统中的应用为例，简单地介绍了PLC在电路设计过程中的思路，主要包括系统的功能、原理框图的设计以及如何实现锅炉系统的温度控制，可以看出，PLC系统主要用于控制环境恶劣，而且以开关量为主的场合。 参考文献 [1]王永华，唐济扬.现场总线技术及应用教程[M].机械工业出版社，2006，12. [2]康华光.电子技术基础（第四版）[M].高等教育出版社，2004. [3]廖常初.PLC编程及应用[M].机械工业出版社，2009.