论文 变频调速在供暖锅炉控制(PLC控制)

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(3)工作存储区:物理上占用cPu模块中的部分RAM,其存储内容是CPU运行时所执行的用户程序单元(逻辑块和数据块)的复制件。

CPU工作存储区也为程序块的调用安排了一定数量的临时本地数据存储区或称L堆栈。L堆栈中的数据在程序块工作时有效,并一直保持,当新的块被调用时,L堆栈重新分配。

此外,S7 CPU还有两个累加器、两个地址寄存器、两个数据块地址寄存器和一个状态字寄存器。CPU程序所能访问的存储区为系统存储区的全部、工作存储区中的数据块DB、暂时局部数据存储区、外设I/O存储区(P)等。 6.2 PLC控制程序设计

PLC控制程序采用西门子编程软件STEP7V5.3设计,STEP7V5.3是专门用于SIMATIC S7-300/400站创建可编程逻辑控制程序的标准软件包,支持梯形图(LAD)语言、语句表(sTL)语言和功能块图(FBD)语一言。

PLC控制程序由一个主程序和若干子程序构成,编程、调试等全部在计算机上完成,编译后通过MPI接口下载到PLC。整个编程的步骤如图6-1所示:

开始 设计系统控制方案 生成一个项目 组态硬件 编写程序块 编写程序块 组态硬件 传送程序到CPU 并在线调试 下载程序到CPU 完成

图6-1 PLC控制程序设计流程图

由图中可看出,程序的设计步骤有两种途径,一种是先组态硬件再编写程序块,另一种是先编写程序块再组态硬件。如果要生成一个多点输入输出的综合系统,应先组态硬件,这样STEP7自动根据硬件的位置确定好I/O点地址,有利于编程。本系统是一个输入输出点数多而烦杂的综合系统,故先组态硬件。 6.2.1 PLC控制流程图

在所设计的系统中,要实现设计任务的要求而进行程序的编制,在程序编制之前的工作是绘制流程图,流程图的编写将决定所设计的程序的性能和完成设计任务要求。

下面是本控制系统程序的基础功能块说明,通过调用这些基础功能块就构成了系统控制程序。这些基础功能块有STEP7标准库自带的,包括CP340专用通信功能块FB2和FB3;连续PID控制功能块FB41;ASCII转换为16进制功能块FC94和16进制转换为ASCll码功能块FC95。发送数据报文处理功能块FB12,见图6-8。下面具体介绍这些基础功能块的设计流程。 1、主程序设计

主程序通过循环组织块(oBI)完成,图6-2给出了OB1中的主程序结构。

图6-2主程序结构

组织块OB1调用功能块FC1、FC2、FC3、FC4、FC5。FC1完成锅炉系统的控制,确定鼓风机、引风机和炉排电机的变频器频率;FC2完成锅炉燃烧系统、循环泵系统、和补水泵系统中所有电机的启/停控制;FC3采集所有模拟量并转换为IEEE758犯位浮点数;FC4完成循环泵系统中的电机启/停控制和参数设定;FC5进行PLC与变频器的通信

处理,完成所有变频器的频率设定,采集变频器的频率、电压、电流、功率等参数。 2、子程序设计 (l)FC1(锅炉系统控制)

FC1主要完成锅炉系统的控制。下设定出水温度和炉膛负压,通过PID运算稳定出水温度和炉膛负压,从而确定电机的转速。其设计流程图如图6-3所示。 (2)FC4 (电机启/停控制)

FC4完成锅炉中鼓风机、引风机和炉排电机的启/停控制,具有手动和自动两种功能。图6-4是l#引风机启/停控制程序梯形图,鼓风机和循环泵电机的启/停控制程序梯形图与引风机相似,此处不再赘述。 (3)FC3(模拟量输入)

FC4模拟量输入模块主要接收外部输入模拟信号,存入共享数据块中,并转换为IEEE758标准咒位浮点数。其设计流程图如图6-5所示。 (4)FC4(循环泵控制)

FC4循环泵控制程序主要实现循环泵系统中水泵电机的启/停控制、变频器频率设定、出水压力PID控制等。系统根据出水压力的设定值初步确定启动循环泵,然后通过压力PID控制调节变频器频率,以稳定出水压力。循环泵控制程序的设计流程图如图6-6所示。

(5)FC5(通信处理)

FC5通信处理程序块完成PLC与变频器的通信处理,包括1-4#变频器的频率设定,读取变频器运行时的频率、电压、电流、功率等参数。FC5控制程序的设计流程如图6-7所示。

图6-3 FC1设计流程

图6-4 FC2设计流程

图6-5 FC3设计流程图

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