1 引言
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1.1 PLC控制柜的组成
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(1) 电源部分
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(2) CPU模块
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西门子S7-300PLC，型号为CPU315-2 DP，它集成了MPI接口，可以很方便的在PLC站点、操作站OS、编程器PG、操作员面板建立较小规模的通讯。它还集成了PROFIBUS-DP接口，通过DP可以组建更大范围的分布式自动化结构。
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工作电压:DC 24V;
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通讯方式:CP5611网卡进行通讯;
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通讯协议:PROFIBUS-DP。
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(3) 模拟量输入模块
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采用西门子SM331-7NF00-OABO模拟量输入模块。输入所采集到的信号至控制单元。规格:AI 8×16bit;
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(4) 模拟量输出模块
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采用西门子SM332-5HD01-OABO模拟量输出模块。输出控制信号至执行机构。规格:AO 4×12 bit
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(5) 数字量模块
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本系统采用西门子SM323-1BH01-0AA0数字量模块，该模块集成了8路数字量输入通道和8路数字量输出通道。锅炉内胆水温控制系统没用到此模块，但在硬件组态时需编入硬件组态。
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1.2 基于PLC的锅炉内胆水温控制的系统结构
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参见图1，系统控制过程为:在锅炉内胆温度闭环控制系统中，用Pt100铂电阻检测炉温，温度变送器将Pt100输出的微弱电压信号转换为标准量程的电压信号，然后送给PLC的模拟量输入模块，经A/D转换后得到与温度成比例的数字量，CPU将它与温度给定值比较，并按PID控制算法对误差值进行运算，将运算结果(数字量)送给PLC的模拟量输出模块，经D/A转换后变为电流信号，用来控制三相可控硅移相调压装置的导通角大小，通过它控制电加热管两端的电压，实现对温度的闭环控制。
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图1 基于PLC的锅炉内胆水温控制系统方框图
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设计所需要的过程控制系统为AE2000A型过程控制实验装置，如图2所示。
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图2 过程控制实验装置概貌
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2 锅炉内胆水温控制系统的软件设计
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2.1 PLC的硬件组态控制程序设计
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PLC的硬件组态。STEP7是西门子公司针对S7系列PLC所开发的一款编程软件，可以通过MPI接口实现PC和PLC之间的通讯，并在PC上对PLC下载和上载程序。进行组态，组态结束后，在CPU为‘STOP’模式下点击，将PLC的硬件组态下载到PLC中。
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组态结果如图3所示。
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图3 硬件组态结果
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2.2 PLC的控制程序设计
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(1) 在“Blocks”中添加所需编程模块，进行编程。设计中主要用到的编程模块为FB4。具体添加的模块见图4所示。
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图4 程序所建立的模块
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(2) 创建“符号表”。如图5、图6所示，其中用符号“AI1”定义为‘锅炉水温信号’的采样通道,在模拟量输入模块中的地址为‘IW2’;“AI3”定义为‘夹套水温信号’的采样通道,在模拟量输入模块中的地址为‘IW4’;“AQ1”定义为‘电加热控制信号’的输出通道,在模拟量输出模块中的地址为‘QW16’。其余为创建模块后系统自动生成的。
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图5 符号表之一
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图6 符号表之二
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(3) PLC编程。使用STEP7编程软件中的LAD形式(即梯形图形式)编程。
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●打开组织块OB1，在OB1中编写‘夹套温度采集’的梯形图，如图7所示;
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