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淺析DCS控制系統(tǒng)在粉倉溫度測量以及新增溫度變送器新技巧
閱讀：1992 發(fā)布時間：2020-3-24模擬一種煤炭料倉溫度的監(jiān)控作為操作物體,，介紹了基于S80-700DCS的擴容及溫變控制系統(tǒng),，針對新增溫度的控制系統(tǒng)無空余的模擬量點位的情況，通過對新增模塊根據(jù)實際需要進行選型,、添加硬件組態(tài),、重新編寫控制程序、底層溫度變送器的選型,、組態(tài)程序及畫面的更改等步驟,，實現(xiàn)了對新增溫變的實時監(jiān)控。
引言
自動控制是能自動調(diào)節(jié)及檢測加工的機器設(shè)備及儀表,，按規(guī)定的程序或指令自動進行作業(yè)的技術(shù)措施,。其目的在于增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量,、降低成本和勞動強度,、保障生產(chǎn)安全等。為了加強儲煤料倉溫度的監(jiān)控,，防止溫度過高引起的自燃,，特為儲煤料倉新增溫度變送器，并在控制系統(tǒng)的監(jiān)控畫面上新增報警等設(shè)置,，為安全生產(chǎn)提供可靠保證,。
1 設(shè)計思路
經(jīng)過長期實地觀察與研究發(fā)現(xiàn)，儲煤料倉里的煤由于空間密閉,、通風條件不好,，很容易發(fā)生自燃，針對上述情況,，為料倉設(shè)計新增溫度變送器,，實時監(jiān)控出料料倉溫度，防止出料溫度高,，堆積后發(fā)生自燃的情況,。由于現(xiàn)新增溫度的控制系統(tǒng)無空余的模擬量點位，在原有的控制系統(tǒng)上擴容并新增溫變程序以及畫面,。
2 設(shè)計內(nèi)容
2.1 新建內(nèi)容
1）給料倉的中部以及下部開孔安裝溫度變送器,。
2）原系統(tǒng)無空余模擬量點位，新增模塊 6ES7331- 7KF02- 0AB0 兩個并添加硬件組態(tài)和編寫800控制程序,。
3）新增安全柵以及系統(tǒng)接線工作,。
4）添加組態(tài)畫面以及報警。
2.2 新建實施步驟
2.2.1 場溫度變送器的選型安裝以及系統(tǒng)接線
溫度傳感器按其傳感器材料及元件特性分為熱電偶和熱電阻兩類,，是一種能夠把所感受到的溫度轉(zhuǎn)換為所需輸出信號的檢測裝置,。在所有類型的溫度傳感器中，由于熱電偶結(jié)構(gòu)簡單,，安裝不復(fù)雜,，使用比較方便，測量范圍寬,，同時還具有比較高的準確度,。所以在環(huán)境比較惡劣的加熱爐系統(tǒng)中，常選用熱電偶作為溫度檢測裝置,，能夠更好地反應(yīng)出溫度變化,。
2.2.2 熱電偶工作原理
熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導體組成閉合回路，當兩端存在溫度梯度時,，回路中就會有電流通過,，此時兩端之間就存在電動勢———熱電動勢，這就是所謂的塞貝克效應(yīng)（Seebeck effect）[1],。兩種不同成分的均質(zhì)導體為熱電極,，溫度較高的一端為工作端，溫度較低的一端為自由端,，自由端通常處于某個恒定的溫度下,。
2.2.3 熱電偶分類
常用熱電偶可分為標準化熱電偶和非標準化熱電偶兩大類。我國標準化熱電偶按其分度號分為 S,、 B,、E、K、R,、J,、T 七種類型。根據(jù)現(xiàn)場情況,，溫度變送器采用型號為WRN- 240G的熱電偶,，測量范圍：0~1 200℃；分度號為 K 型?，F(xiàn)場溫度變送器為法蘭盤式安裝,，所以在料倉中下部以及下部焊接相應(yīng)的對接法蘭，安裝溫度變送器,。把信號線放入控制室內(nèi),，通過兩入兩出安全柵接入系統(tǒng)，以防止現(xiàn)場有大電流信號對控制系統(tǒng)造 成 沖 擊 ,。 并在導軌上安 裝新增的 6ES7331- 7KF02- 0AB0 模塊兩個,，調(diào)節(jié)量程卡為 C 型。
2.3 dcs的選型
通過對現(xiàn)場實際情況的分析,，本設(shè)計選擇西門子S80-700DCS 系列的DCS,。根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計的控制要求我們選用的 CPU為帶有 DP 口的 315- 2DP CPU，它具有 48 kB的 RAM,，80 kB的裝載存儲器，而且其可以擴展的存儲容量達到 512 kB,，可以擴展 1 024 點的數(shù)字量或者 128 點的模擬量[2],。
S80-700DCS CPU模塊有以下類型 CPU313、CPU314,、CPU315/315- 2DP,、CPU318- 2DP 等不同的 CPU可以去選擇,。編程梯形圖可以使用 LAD,、FBD或 STL 進行編程所需的程序。
2.4 硬件組態(tài)以及改編程序
STEP7 是用于西門子可編程控制器組態(tài)和編程的一個編程軟件,，它用于 SIMATIC S7,、C7 和基于 PC的 WinAC中，其基本功能包括：硬件和參數(shù)的設(shè)置,、硬件組態(tài),、編程、啟動和維護,、運行和診斷功能等[3],。STEP7 利用項目來管理一個自動化系統(tǒng)的軟硬件，用 SIMATIC管理器對項目進行集中管理,，可以很方便地瀏覽 SIMATIC S7,、M7 、C7 和 WinAC 的數(shù)據(jù),。實現(xiàn)各種功能所需的 SIMATIC軟件工具都集成在 STEP7 中,。
本設(shè)計是利用 的 PLC對加熱爐系統(tǒng)進行控制的,，當 PC機上安裝好 STEP7 軟件后，需要對它進行設(shè)置,。其中不能忽略的是要對 PC機的接口參數(shù)進行正確的設(shè)置,，以保證 PC機和 PLC之間能夠進行通信。
STEP7 的基本編程語言包括：語句表（STL）,、梯形圖（LAD）和功能塊（FBD）,，其中，梯形圖使用非常為普遍,。
2.4.1 梯形圖
梯形圖是在傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)電路圖的基礎(chǔ)上演變而來,，在形式上類似于電氣控制電路，由觸點,、線圈和方框表示的功能塊等組成,。梯形圖編程具有形象、直觀的特點,，為廣大電氣工程技術(shù)人員熟悉,、使用，特別適用于開關(guān)量邏輯控制,，是 DCS的主要編程語言,。
2.4.2 語句表
PLC的指令稱作語句，由若干條指令構(gòu)成的程序成為語句表,。這種編程語言類似于計算機的匯編語言,，用助記符來表示各種指令的功能，是 CPU直接執(zhí)行語言,。梯形圖語言程序和其他編程語言一樣需要轉(zhuǎn)換成語句表指令后才可被 CPU執(zhí)行,。由于其他的圖形語言必須遵循一些特定的規(guī)則，因此語句表語言可以實現(xiàn)一些其他圖形語言不能實現(xiàn)的功能,，是 PLC編程的基本要素,。