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第二章 除尘设备控制系统的硬件构成

2.1 可编程控制器的特点
现代工业以快速智能自动化发展为主，PLC作为一种专用于工业控制的计算机，应用方面广泛，功能强大，操作方便，因此PLC控制系统相比于继电器控制系统和单片机控制系统更为优秀，占据了工业自动化领域的主导地位。
可编程控制器的主要有以下几个特点[[[] 张功代.论PLC的应用与发展[J].机械与电子2011(29).]][[[] QIAN Lina : Application of Control Technology Based on PLC in Power Supply and Distribution System.2015.0(10).]]：
1.灵活性，通用性强，可以根据现场总线通讯技术连接分布式输入输出模块，介于了大量的现场布线，减少了安装的复杂性；
2.高可靠性，对环境适应能力强，抗干扰。PLC调制解调器采取了一系列的硬件和软件抗干扰措施，能在各种恶劣环境中运行；
3.编程简单，使用方便。可以通过使用不同的梯形符号和逻辑图表来表达编程语言。因此，不明白电脑的人也可以有效的调用和使用PLC，程序简单易懂更易于修改，所以减少了不必要的程序开发。
4.功能强大，可以扩展 ；
5.能耗低，体积小且不易发生故障。PLC很少发生故障，并且许多PLC具有热插拔功能（热插拔功能就是可以在系统运行时不用关闭相应的设备，直接对程序进行修改和更新，从而提升了系统的灵活性，并使其不易受到干扰），因此就算发生故障也可以在几分钟之内完成更换。

2.2 可编程控制器的构成
可编程控制器主要构成有：CPU模块，输入和输出模块及编程装置。
图2.1 可编程控制器控制系统简图

2.3西门子S7-200PLC介绍
西门子S7-200系列PLC主要适用于中小型系统，作为一种单元式PLC，它不仅功能强大，性价比也更为我们所介绍，最主要的是易学易用，使得其在轻工业的中小型企业中得到了广泛应用。

图2.2 西门子S7-200系列基本结构
2.5元件选型
2.5.1 仓式泵选型
本次设计采用气力输送技术，因此泵型的选择也非常重要，根据设计需求选用下引式仓泵，下引式仓泵输送管径大，初速2-3m/s，末速10-13m/s，流速低，对设备的磨损较小，因此运行维护费用更为低廉，而且除尘器下管道布置简单明了，检修方便，管路堵塞现象很少出现。仓泵型号为1.0m3下引式输送泵，是下引式中最小容积型号，属于I类压力容器。工作压力为0.25-0.45MPa，管内流速为18-22m/s,输送距离为1000米以内，输送能力8-15t/h。产品价格为48235.00元，设备产于湖南兰驰设备有限公司，位于湖南省长沙絧井铺环保工业园区。

图2.6 STBLC型下引式仓泵示意

2.5.2 阀门选型
本次设计所选用的阀门主要有气动阀，旋转摆式阀、陶瓷球阀。陶瓷启动旋转摆式阀门：材质阀体碳钢，耐高温，抗磨损性能好。公称通经DN150-300,公称压力PN1.0MPa，适用温度为<250度。价格88.00元，来源于吴轩阀业，网上可购。

![在这里插入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/c0581ab1cd22477c9f3d708ae51d7a6c.png)

图2.7 陶瓷气动旋转摆式阀门

气动陶瓷阀门：材质不锈钢，结构紧凑，体积小，流通能力优秀。气源压力2-8bar。公称通径6-100mm，阀体材质碳钢，304/306/316L不锈钢

价格150.00左右，来源上海沪荣阀门有限公司。

图2.8 气动陶瓷阀

第三章软件构成

3.1编程软件简介
STEP 7-Micro/WIN是一款功能比较强大的软件，用于S7-200系列的PLC编程软件，支持3种模式：LAD（梯形图）、FBD（功能块图）、STL（语句表）。本次设计中所使用的程序表述模式是LAD模式，即梯形图，就梯形图自身而且，它直观简介，更为我们所明白，在梯形图中，运用与非门的逻辑关系，并假设程序中存在能流，这样我们能简单易懂的看明梯形图，立即了解整套除尘设备的除尘控制系统流程。

3.2基本功能介绍
STEP7-Micro/WIN32编程软件的基本功能是帮助我们完成对程序的模拟调试和仿真运行，主要可以实现以下几点：
（1）在离线状态下虽然可以完成编程中的大部分的基本功能，但编写好的程序和参数不能进行联网的上传和下载，都只能存储于计算机当中。
（2）在联网状态下可以实时上传或者下载相应的数据和程序
（3）可以对程序进行语法的检查，及时发现一些语法上的错误。
（4）实时监控程序的运行状态。

图3.1 STEP7-Micro/WIN32编程软件的主界面外观图

3.3系统组态
系统中的组态主要配置如下图中所示，主要有：通信组态、设置数字量、模拟量输入等等。在浏览条条中的系统块中可以设置系统的组态。通关点击打开相应的项目就可以进行相关的组态参数设置。

图3.2 组态参数设置界面图

系统组态完成后，下载程序块时，组态数据和编写好的程序一起导入相连的PLC的存储器中。我们可以通过调整组态的参数，进行相关的模拟仿真。

第四章 系统设计

4.1 PLC程序设计
4.1.1 PLC的选型
出于经济和更为我们初学者使用的原因等等方面考虑，本次设计选用西门子S7-200系列中的224XP作为本次主控制器。同时采用EM235扩展模块来提升系统性能。料位传感器，重力传感器，压力传感器均采用4-20MA输出范围等等，接线完成后，在电脑中可显示出CPU接线状态（见图14）。通过CPU的输入输出端口显示灯的开启与否来判断是否输入或者输出信号。

图4.1 CPU接线状态显示图

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