（1）PLC 系统配置
工艺要求： 14台被控设备开、启、
4种控制方式
运行、停止、故障状态的灯指示
PLC配置：采用软件编程方法
1个带灯按钮表示1台设备的全部控制与状态指 示功能，加上4种控制方式及其切换
需配置24个带灯按钮
整个系统需要开关量输入40点与开关量输出32点
选用德国SIEMENS的S7-200主机CPU226，
该例采用底层测控、上层监视的上、 下两层控制方案。因为整个系统只有4个 温度控制回路和4个压力检测参数，且温 度、压力传感器的输出信号均是模拟量 信号，所以底层测控装置采用智能型数 字仪表，同时通过RS485现场总线连接 到上位机，以实现计算机的数据采集、 信号处理、数据列表、操作显示，以及 人机对话等多个任务。
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第十四章控制系统设计与工程实现
1 系统概述
•1）对象简介 锅炉房配备2台10t/h热水锅炉、1台20t/h热水锅
炉和1台6t/h蒸汽锅炉，均为链条炉。其中蒸汽锅炉 用于为浴池、食堂、中央空调等提供蒸汽，必要时增 加汽水换热装置用于补充供热。3台热水锅炉用于全院 教学区、宿舍区和家属区的供暖。在设计中将全部供 暖面积按地势及所处地理位置划分成5个独立的供热区 域，分别为高区教学区、低区教学区、高区生活区、 低区生活区和综合实验区，每个区域设置一个换热站 ，配两台板式水-水换热器实现各个区域的独立供热。 这样，3台热水锅炉作为供热系统的一次网循环，5个 换热站作为二次循环，实现整个校园的供热任务。4台 锅炉的鼓风、引风以及一次、二次网循环泵均采用变 频调速器进行控制。
2.硬件设计
（1）根据控制任务的复杂程度、控制精度以及实时性要求等选择 主机板（包括总线类型、主机机型等）；
（2） 根据AI、AO点数、分辨率和精度，以及采集速度等选A／D D／A板（包括通道数量、信号类别、量程范围等）；
（3）根据DI、DO点数和其它要求，选择开关量输入输出板（包括 通道数量、信号类别、交直流和功率大小等）；
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第十四章控制系统设计与工程实现
3）温度显示控制仪选型
选用4台厦门宇光电子公司的AI人工 智能工业调节器/温度控制器，型号为 AI—708/A/G/S。
4）压力巡回检测仪表选型
选用厦门宇光电子公司的AI系列仪 表，型号为AI—704M/A/J5/J5/S4 。
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第十四章控制系统设计与工程实现
第十四章控制系统设计与工程实现
3．程序设计
C(P1.1) b(P1.0)
0
0
水位
B点以 下
操作
水泵启 动
0
1
B、C 维持原 之间 状
1
0
系统 故障报 故障 警
1
1
C点以 水泵停
上
止
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第十四章控制系统设计与工程实现
•14.3.2 循环水装置IPC系统
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1．系统概述 2．硬件电路 3．软件设计
动控制方式下，水位计的上限、下限分别作为该池排水泵自动开、 停的PLC输入信号。
手动控制方式－手动操作按钮开停14个负荷，不受水位影响。
生化半自动控制方式－－由生化池水位的上限与下限自动控制生 化泵的开、停，而加药计量泵、CLO2发生器的开、停由手动操作。
分组自动控制方式－－整个系统分调节池水位、生化池水位、清 水池水位、集水池水位、溢流泵、罗茨风机自动机组。
5）测控系统及仪表盘设计
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第十四章控制系统设计与工程实现
4 软件设计
——采用亚控公司的组态王软件进行编程 。
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第十四章控制系统设计与工程实现
14.3.5 基于PLC与IPC的锅炉 综合控制系统
1 系统概述 2 总体方案 3 硬件构成 4 控制策略 5 PLC软件设计 6 操作站软件设计
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第十四章控制系统设计与工程实现
14.2.3仿真及调试阶段
具体步骤:
1．硬件调试 2．软件调试 3．系统仿真 4．考机
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第十四章控制系统设计与工程实现
1．硬件调试
硬件的调试主要包括各种标准功能模板、输入输出信号、 现 场仪表和执行器及通信网络系统的调试。
2．软件调试
软件调试的顺序是子程序、功能模块和主程序。
控制要求：当按下分组自动按钮时，被按下按钮的灯闪亮， 当选 定 主、备电机按钮后，分组自动按钮指示灯长亮；当 水位达到上 限时， 电机停止而按钮指示灯转为闪亮。
全自动方式控制要求－－即全自动准备按钮启动后系统进入全自
动运行状态
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第十四章控制系统设计与工程实现
•2．硬件设计
硬件设计包括：PLC 系统配置、 PLC 接线图、中文显示器
14.2.2 设计阶段
1.总体设计
根据控制对象要求，确定系统的构成方式及控制 装置与现场设备的选择，以及控制规律算法和其它特 殊功能要求。主要包括以下内容：
①确定系统的任务和控制方案
②确定系统的构成方式
③选择现场设备
④确定控制算法
⑤硬软件功能的划分
其它方面的考虑 ⑥ PPT文档演模板
第十四章控制系统设计与工程实现
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第十四章控制系统设计与工程实现
•14.2.4 现场调试运行阶段
在线调试前还要进行下列检查： 1．检测元件、变送器、显示仪表、调节阀等必须通过校 验，保证精确度要求。作为检查，可进行一些现场校验。 2．各种电气接线和测量导管必须经过检查，保证连接正 确。
3.检查系统干扰情况和接地情况，如果不符合要求，应采 取措施。
•开环 •控制模块
•闭环
•检查PID控制模块的开环阶跃响应特性 •即调节并确定较佳P、I、D参数
•检查PID控制模块的反馈控制功能
•全局主程 •序调试
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•整体调试的方法是自底向上逐步扩大， •采用子集、局部和全局三步调试方法进 行整体调试
第十四章控制系统设计与工程实现
3．系统仿 真
①系统仿真－－应用相似原理和类比关系来研究事物，也就是 用模型来代替实际被控对象进行实验和研究，也 称为模拟调试。
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第十四章控制系统设计与工程实现
3 硬件设计
1）工艺控制流程图设计
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第十四章控制系统设计与工程实现
•2）测量传感器选型
（1）温度传感器 ——WREK-191E型铠装热电 偶，规格Φ1.5×100×3000mm。
（2）压力传感器 ——离子束薄膜压力传感器， 型号TQ-551，量程0~16MPa，工作电压 24V，输出电流4~20mA，精度为0.1 ，适应 于-40~+400℃的温度环境，而且具有高稳定 性、抗震动冲击、耐腐蚀的全不锈钢结构。
（4）根据人机联系方式选择相应的接口板或显示操作面板（包括 参数设定、状态显示、手动自动切换和异常报警等）；
（5）根据需要选择各种外设接口、通信板块等； （6）根据工艺流程选择测量装置（包括被测参数种类、量程大
小、信号类别、型号规格等）； （7）根据工艺流程选择执行装置（包括能源类型、信号类别、型
号规格等）。
4．对安全防护措施也要检查。
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第十四章控制系统设计与工程实现
•14.3 控制工程的应用实例
主要内容
14.3.1 水槽水位单片机控制系统 14.3.2 循环水装置IPC系统 14.3.3 中水回用PLC控制系统 14.3.4 聚合釜温压仪表控制系统 14.3.5 基于PLC与IPC的锅炉综合控制系统
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第十四章控制系统设计与工程实现
•14.3.1 水槽水位单片机控制系统
1．系统概述 2．硬件电路 3．程序设计
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第十四章控制系统设计与工程实现
•1．系统概述
•
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图14-2 水槽水位控制电 动画链接 第十四章控•制系统设计与工程实现
2．硬件电路
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第十四章控制系统设计与工程实现
•1．系统概述
（1）工艺流程
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第十四章控制系统设计与工程实现
•（2）控制要求
①10点参数检测功能 ②22个参数设定功能 ③10个参数标定功能 ④PID控制功能 ⑤工艺计算、列表绘图功能 ⑥其他功能指标
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第十四章控制系统设计与工程实现
2．硬件设计
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第十四章控制系统设计与工程实现
•3．程序设 •计
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第十四章控制系统设计与工程实现
14.3.4 聚合釜温压仪表控制系统
1 系统概述 2 总体方案 3 硬件设计 4 软件设计
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第十四章控制系统设计与工程实现
1 系统概述
n 1）工艺流程——当反应物流入聚合釜中，开 始发生化学反应并产生气体，排出口引到气相 色谱仪进行在线检测气体的成分和含量。釜内 的反应物介质为酸性腐蚀性气体，且产生很高 的压力。
14第十四章控制系统设 计与工程实现
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2020/11/28
第十四章控制系统设计与工程实现
•本章主要内容
➢14.1 控制系统的设计原则
➢14.2 控制工程的实现步骤
➢14.3 控制工程的应用实例 •
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第十四章控制系统设计与工程实现
•14.1 控制系统的设计原则
1. 满足工艺要求－－满足生产过程提出的要求和性能指标 2. 可靠性要高－－用系统平均无故障和平均维修时间衡量 3. 操作性能要好－－使用方便和维护容易 4. 实时性要强－－对内、外部时间及时做出响应 5. 通用性要好－－硬软件可移植 6. 经济效益要高－－系统性价比要高，投入产出比要低