摘 要：系統用可編程序控制器實現對燃氣鍋爐的自動控制和遠程監控。鍋爐供暖面積達6000多平米，鍋爐重達2萬多噸。文中研究的內容是遠程鍋爐監控系統中的本地系統，采用模擬量采集模塊RM416對現場數據進行采集，然后將其轉換輸入至PLC，PLC與個人計算機相連，利用STEP 7-MICRO/WIN32將編好的控制程序輸入到PLC可編程序控制器中，實現了對燃氣鍋爐的遠程監控。 關鍵詞：可編程序控制器（PLC）;模擬量采集模塊;遠程鍋爐監控系統 1 引言 　　PLC是一種以計算機（微處理器）為核心的通用工業控制裝置,目前已被廣泛應用于工業生產的各個領域。鍋爐房遠程監控系統總體設計方案是用PLC實現對燃氣鍋爐的現場數據采集，通訊，控制和故障報警。為了實現PLC的控制和通訊功能，系統采用西門子公司的S7-200 PLC和彩色液晶屏來實現遠程控制的目標。 2、PLC的工作過程 　　PLC投入運行后，工作過程一般分為三個階段進行，即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱為一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的中央處理單元以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。如1圖所示 [align=center] 圖1 PLC工作過程[/align] 　　2.1 輸入采樣階段 　　在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次讀入所有輸入狀態和數據，并將它們存入輸入輸出映象區中的相應單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執行和輸出刷新。在這兩個階段中，即使輸入狀態和數據發生變化，輸入輸出映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 　　2.2 用戶執行階段 　　在用戶執行階段，PLC的中央處理單元總是按由上而下的順序依次掃描用戶程序（梯形圖）。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對有觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中的對應的狀態，或者刷新該輸出線圈在輸出映象區中對應的狀態;或者決定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。 　　2.3 輸出刷新階段 　　當掃描用戶程序結束后，PLC就進行輸出刷新階段。在此期間，中央處理單元按照輸入輸出映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經過輸出電路驅動相應外設。這時PLC才真正輸出。一般來說，PLC的掃描周期包括輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。嚴格來說，掃描周期還應該包括自診斷、通信等，如2圖所示。一個掃描周期等于自診斷、通信、輸入采樣、用戶程序執行、輸出刷新等所有時間的總和。 [align=center] 圖2 PLC的掃描周期[/align] 3 遠程鍋爐監控系統 　　遠程監控系統主要由工控機、組態軟件構成。用于接受本地系統發送的采集信號、參數設置及數據顯示。 　　DPN專線通訊波特率9600 ，支持V24通訊協議。設備通訊時使用DPN專線調制解調器。 　　本地系統由PLC可變程序控制器、模擬量采集模塊構成。整個系統構成如圖3所示 [align=center] 圖3 遠程鍋爐監控系統[/align] 　　3.1 現場數據采集 　　現場數據包括模擬量和輸入輸出開關量。模擬量主要有鍋爐出水溫度、鍋爐排煙溫度、鍋爐出水壓力、系統出水壓力、系統出水溫度、系統回水溫度、系統回水壓力、系統出水熱量及流量、系統出水流量和蒸汽流量。現場數據中的輸入開關量包括一號系統循環泵、二號系統循環泵、一號系統補水泵、二號系統補水泵、燃燒機工作狀態、燃燒機報警、軟化水箱高水位、軟化水箱低水位、膨脹水箱低水位、膨脹水箱高水位和燃氣報警。輸出開關量包括一號系統循環泵、二號系統循環泵、一號系統補水泵、二號系統補水泵、燃燒機啟動和系統報警。系統的報警條件是循環泵故障、補水泵故障、燃燒機故障、燃氣泄漏等。 　　液晶觸摸屏顯示：顯示格式為：9600的波特率8位不校驗，RS232通訊口。液晶屏上設定的參數可以主動發送到PLC可編程序控制器中，液晶屏也可以接收由PLC可編程序控制器傳送的采集數據。液晶觸摸屏向PLC可編程序控制器發送的數據主要是引導符ESC（ASCII碼）、爐號、年月日時間、鍋爐出水溫度上下限、鍋爐出水壓力上下限、鍋爐回水壓力上下限、定時開關、休息日選擇等。液晶觸摸屏接收PLC可編程序控制器傳送的數據包括鍋爐出水溫度、鍋爐排煙溫度、鍋爐出水壓力、鍋爐回水溫度、系統回水溫度、系統回水壓力、系統出水熱量及流量、系統補水流量、燃氣流量、室外溫度和泵的工作狀態等。 　　本地系統的模擬量 　　本地系統的開關量（輸入） 　　本地系統的開關量（輸出） 　　3.2 控制程序 　　本程序要實現一定的控制要求，其主要難點在于通訊。基本思想是，一秒脈沖的上升沿到來時，PLC向模擬量采集模塊RM416發讀命令，然后接受RIM416傳送來的數據，進行數據處理。下降沿到來時，PLC向觸摸屏發送數據，觸摸屏接收到信息后，若進行了有關改動，則將改動后的數據流發送給PLC。 　　在數據處理過程中，因為模擬量轉換成數據量時，是按0～0FFFF（0～4095），對應0～20MA，但實際要求是4～20MA，所以要進行對應值的轉變。因為要進行乘除法運算，而它們又只能用雙整型，所以要進行數制轉換。 　　在通訊過程中，下降沿到來時，發送數據給觸摸屏，再接受觸摸屏的返回信息。因為觸摸屏發送信息為隨機的，而PLC接受不到數據時，就會一直等待。但是，若上升沿到來時，要進行PLC 和RM416之間的通訊，而另外只要下降沿到來， PLC就會向觸摸屏發送數據。這就造成了通訊的沖突，所以必須適時的終止接收功能。本系統采用信息定時器來避免通訊的沖突。 　　在PLC輸出端子對水泵、電機的控制中，PLC根據輸入各開關量的狀態以及輸入模擬量經轉化后的數字量的大小，來實時監控鍋爐各部分運行狀態。 4 總結 　　本項目用PLC控制鍋爐運行以及與觸摸屏通信，在編程過程中，為了達到對鍋爐的最優控制，經過多次調試和改進，在滿足設計任務指標的前提下，程序正常運行且達到預定控制要求。在此過程中也遇到了通訊沖突問題，經過反復修改、調試并采用信息定時器使問題獲得較滿意的解決。 　　在程序的開發與運行過程中感受較深的是，同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執行的結果不同，這在編制程序時，應予以注意。另外，采用掃描用戶程序的運行結果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行結果有所區別，這在實際應用時應予以注意。如果掃描周期所占的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區別了。 　　本文的創新點是：用PLC實現鍋爐房的遠程控制，并在實際中得到成功的應用。 參考文獻： 　　1、可編程序控制器原理·應用·網絡 中國科學技術出版社 　　2、高俊嶺.基于PLC的硝酸生產連鎖報警控制系統的實現[J].微計算機信息,2003,5