西门子模块6ES7214-2AD23-0XB8品质好货
1 引 言
工业燃油锅炉燃烧要求保持稳定的油压，以便于喷嘴物化喷油燃烧。为了达到此要求用两台供油泵给锅炉供油，当工作油泵运行时，油压不足或工作泵跳闸，备用泵均能自动起动，使锅炉能够正常燃烧。为了便于手动操作，两台供油泵均能手动控制，并能灵活切换。两台供油泵均有信号指示灯，使工作人员明确电动机的运行状态，提醒工作人员注意安全。
plc技术因为其控制比较方便，也具有很强的灵活性，其采用内部编程进行对电路的控制，如果需要改进，只需要对其内部的程序重新写入就可以实现新的控制要求。
2 原理设计
用两台供油泵对锅炉进行供油，每台供油泵用一台电动机带动，电动机m1带动1号供油泵，m2带动2号供油泵。如果想对供油泵进行控制，只需要控制电动机m1和m2就可实现对供油泵的控制。用接触器km1的主触头控制电动机m1的工作，用接触器km2的主触头控制电动机m2的工作。终转化为控制接触器km1和km2的通断就可实现对供油泵的控制。
在电动机的主回路中串入热继电器fr，实现过载保护。并且在主回路中串入熔断器fu，实现短路保护。为了在检修时保护工作人员的安全，在主回路中串入三极隔离开关qs，工作人员检修时，断开隔离开关就可以保证工作人员的安全。为了保证锅炉的正常工作，不允许使两个供油泵断电，每台电动机分别串联热继电器、熔断器和三极隔离开关。
图1 主电路图
根据以上分析，用fr1作为电动机m1的过载保护热继电器，fr2作为电动机m2的过载保护热继电器。qs1和qs2分别作为电动机m1和m2的三极隔离开关。可以画出主电路图如图1所示。
3控制电路设计
选用欧姆龙plc进行控制。控制电路的硬件连接图如图2所示，主令与信号定义如附表所示。
sb1为1号油泵的起动按钮；sb2为1号油泵的停止按钮；sb3为2号油泵的起动按钮；sb4为2号油泵的停止按钮；sb5为1号油泵的紧急事故停车按钮；sb6为2号油泵的紧急事故停车按钮；kw为油压检测元件，油压足够时，kw为断开状态，当油压不足时，kw闭合。fr1为1号油泵的故障检测开关，无故障时，fr1处于闭合状态，当发生故障时，fr1断开。fr2为2号油泵的故障检测开关，其工作状态同fr1。
km1和km2分别为控制1号油泵和2号油泵的接触器；hg1、hr1为1号供油泵的信号指示灯，当hr1亮，hg1不亮时，1号供油泵工作；当hr1不亮，hg1亮时，1号供油泵断电不工作。同理，hg2、hr2为2号供油泵的信号指示灯。
plc的y3输出口控制1号油泵的事故音响回路；y7输出口控制2号油泵的事故音响回路。
fu3、fu4、fu5为控制回路的保护装置。为了防止1号油泵和2号油泵因为控制线路跳闸而停止工作，km1和km2采用两个电源供电，具体接线如图2所示。
图2 控制电路硬件连接图
目前，PLC（可编程逻辑控制器）已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，它具有高可靠性、抗干扰能力强、功能强大、灵活，易学易用、体积小，重量轻，价格便宜的特点，在liuliang计量方面也有着广泛的用途，在用于liuliang累积时又有其编程的独特之处，下面进行详细的分析和论述，包括在西门子S7-200CPU上编程的例子。
liuliang计输出的信号一般是脉冲信号或4-20mA电流信号，这两种信号输出的都是瞬时liuliang（也有用继电器输出累积量信号，原理一样，不再赘述），我们的目的是在PLC中计算和显示瞬时liuliang值和计算累积量值，当输入信号是脉冲信号是，在计算瞬时liuliang的时候，必须按照一个严格的时间间隔计算才能保证瞬时liuliang的准确性，计算瞬时liuliang的时候必须用定时中断来进行，在PLC系统中只能运行这一个中断程序，不允许再产生其它中断（是低优先级的中断也不允许运行），以防止干扰定时中断的时间间隔的准确性，计算瞬时liuliang就是将这个时间段的累计脉冲个数换算成累计liuliang，再除以时间就是瞬时liuliang，对于4-20mA输入只需按照其对应的量程进行换算就可以直接得到瞬时liuliang，而累积liuliang就是将每个时间段内的累积liuliang累加起来就是累积liuliang，在实际使用PLC编程的过程中必须注意以下几个问题：
1.输入脉冲频率范围是否超出PLC接收的范围；
2.PLC高速计数器在达到大计数值时如何保证计算正确；
3.如何保证定时中断不受干扰；
4.如何避免计算累积量的误差；
5.累积量的大累积位数；
6.如何复位累积量。
下面就关键的2，4，6问题进行详细的叙述，以西门子S7-200CPU224为例，S7-200的CPU224具有6个单相大30kHz的高速计数器，但PLC内部没有提供相应的算法来计算频率，需要自己编程计算，这就需要在PLC高速计数器在达到大计数值时要保证计算的正确性，实际编程时，对高速计数器初始化以后就使之连续计数，不再对其进行任何干预，其高速计数器的初始化程序如下：
注意：此段程序应该放到PLC个扫描周期执行的程序中执行。
对于高速计数器是否达到大计数值时需要判断，S7-200CPU的高速计数器是可以周而复始的进行累计的，高位为符号位，小值为7FFFFFFF，由于计数器是一直累加的，不可能出现本次读取的的计数值小于上次的计数值，判断计数器当前值是否小于前一次的计数值，就可以判断计数是否达到大值的拐点（7FFFFFFF），如果达到，则执行特殊的计算以便消除计算错误，如下列程序所示，当当前计数值大于等于上次计数值时，两个计数值做差，就得到程序两次扫描时间间隔内的计数差值，将当前计数值赋值到上次计数值上；当当前计数值小于上次计数值时，计算上次计数值与7FFFFFFF之间的差值（用减法），以及当前计数值和7FFFFFFF之间的差值（用加法），将两个结果相加就是程序两次扫描时间间隔内的计数差值，从而实现对对累计计数值达到拐点时的正确计算。
注：此程序应放在定时中断子程序中执行。
实际上，在现场应用中定时中断子程序是采用250ms中断一次执行的，使用SMB34进行控制的，需要注意的是，系统中必须只保证这个中断是唯一存在的，不会受到其他中断的影响，否则可能会由于其他中断的影响使周期性中断不准时，从而影响精度。
通过以上计算就得到了250ms内liuliang计发过来的脉冲个数，这个数值乘以脉冲当量就是250ms内的liuliang值，再除以时间就是瞬时liuliang，在250ms内再执行累加程序就可以计算累积liuliang了，在计算累积liuliang过程中需要避免累积过程的的计算误差，我们知道，liuliang累积量是一直累积的一个数值，一般会累积到8位数，而PLC内部的浮点数的有效位数是6位，当累积量数值很大的时候就会造成一个大数和一个小数相加，势必导致小数的有效位数丢失，造成很大的累积误差，要避免大数和小数相加的情况出现，解决方法是采用多个liuliang累积器，只允许同数量级的数值相加，从而避免数值有效位数损失，实际编程中采用了5个累积器，根据常用liuliang情况下，在周期中断时间间隔（250ms）内流过的liuliang乘以15作为个累积器的上限，当达到这个累积器的上限值后，将这个累积器的值累加到第2个累积器中，并把个累积器清零，对于第三个累积器也同样处理，第4个累积器用于保存累积量小数部分数值，第5个累积器用于保存累积量整数部分数值，这样在显示总累积量时只需显示整数部分和小树部分就可以了，整个过程充分避免了累积过程中大数与小数相加的情况出现，在实际工程中，需根据liuliang的大小、周期中断的时间间隔来确定所用累积器的个数，而累积器的整数部分用双整数来表示，双整数的范围是-2,147,483,648到+2,147,483,647，可以使累积器的整数位数达到9位，这样，在显示累积量时就可以多显示9位整数的累积量和6位的小数累积量。总计15位，从而省略累积器倍乘系数，使读数更简便。
对累积器需要在一定条件下复位，累积到大数值或手动复位，在中断程序中判断累积量是否达到超过大位数，当超过大数值时，将各个累积器清零，清零的触发信号也可以是手动触发。
触摸屏是一种新型可编程控制终端，是新一代高科技人机界面产品，适用于现场控制，可靠性高，编程简单，使用维护方便。在工艺参数较多又需要人机交互时使用触摸屏，可使整个生产的自动化控制的功能得到大大的加强。
PLC有着运算速度高、指令丰富、功能强大、可靠性高、使用方便、编程灵活、抗干扰能力强等特点。近几年，随着科学技术的不断进步，各行业对其生产设备和系统的自动化程度要求越来越高，采用现代自动化控制技术对减轻劳动强度、优化生产工艺、tigao劳动生产率和降低生产成本起着很重要的作用。触摸屏结合PLC在闭环控制的变频节能系统中的应用是一种自动控制的趋势。
触摸屏和PLC在闭环控制的变频节能系统中的使用，可以让操作者在触摸屏中直接设定目标值（压力及温度等），通过PLC与实际值（传感器的测量值）进行比较运算，直接向变频节能系统发出运算指令（模拟信号），调节变频器的输出频率。并可实时监控到被控系统实际值的大小及变频器内的多个参数，实现报警、记录等功能。一般PLC结合触摸屏的闭环调节的变频节能系统如下图所示。
闭环控制的变频节能系统用途很广，各种场合的变频节能系统的拖动方式及控制方式各有不同，具体应用时应根据实际情况选择设计。下面列举一些：
中央空调节能：冷冻泵、冷却泵、主机、却塔风机、风机盘管等。
恒压供水：水厂一、二级泵，供水管网增压泵、大厦供水水泵等
锅炉：引风机、送风机、给水泵等，变频节能系统的控制调节预处理信号由锅炉自动控制系统、DCS或多冲量控制系统给出。
汽轮机：循环泵、凝结泵等，其控制调节预处理信号由汽轮机自动控制系统及DCS给出。
纯水处理系统：软化水泵、增压泵等。
洁净室：增压风机、FFUqunkong等等。
整个闭环控制的变频节能系统的组成设备及其作用：
（1）PLC选用SIEMENS公司的S7-200系列：由CPU224XP、DI/DO模块、AI/AO模块组成。PLC作为控制单元，是整个系统的控制核心。其主要的作用要体现以下几方面：
①完成对系统各种数据的采集以及数字量与模拟量的相互转换。
②完成对整个系统的逻辑控制及PID调节的运算。
③向触摸屏提供所采集及处理的数据，并执行触摸屏发出的各种指令。
④将PID运算的数据结果转换成模拟信号，作为调节变频器的输出频率的控制信号。
⑤通过通信电缆及USS4协议完成对变频器内部参数读写及控制。
（2）触摸屏采用SIEMENS公司MP370，其主要作用如下：
①可实时显示设备和系统的运行状态。
②通过触摸向PLC发出指令和数据，再通过PLC完成对系统或设备的控制。
③可做成多幅多种监控画面，替代了传统的电气操作盘及显示记录仪表等，且功能更加强大。
（3）变频器：采用SIEMENS公司440系列，通过USS4协议可由触摸屏通过PLC设置其内部的部分参数，根据PLC发送过来的数据（模拟量）值调节水泵或风机的转速，并将其内部运行参数反馈到PLC。
（4）压力、温度等传感器：将被控制系统（水系统或风系统）的实际参数值转变成电信号上传至PLC。
（5）电气元件：给PLC、触摸屏、变频器及传感器等供电，完成各种操作及驱动等
4IFC算法的滤波处理应用
控制系统中，滤波程序的基本原理是在周期内连续采样5个数值，并求出其平均值采集当前值，并求出采集值与平均值的差值△＝Xi－X；若|△|＞0.2，则舍弃Xi，取X＝0.2作为按实际情况设定的信号波动范围值；若|△|≤0.2，则X1出栈，X2替换X1，X3替换X2，X4替换X3，依次递推。用当前采样的X6替换X5，用这5个新数值再求X，进行比较，如此循环执行该程序即可实现滤波功能。图5为采用滤波程序后，放大了的pH值趋势，滤波效果良好。图6给出控制操作界面图。
图5 放大的pH值滤波效果图
图6 控制操作界面图
5 结 语
实践证明，基于PLC的化学自动加药控制系统可灵活满足各类化学加药系统的在线监控。该系统投运以来，运行稳定、可靠、锅炉及辅机设备能全面实现自动调节，达到了预期效果，解决了以往手动控制难保证水质指标稳定的问题，减轻了运行人员的工作强度，得到。