火电厂除灰阀门PLC控制系统的设计奥鹏

吉林大学 毕业论文 之间。实验室所采用的气泵，其额定压力为0.8 MPa，起动限压为0.5 MPa，因此符合要求。气泵本身带有储气的气罐，当气罐内的气压低于0.5 MPa时，气泵的电机开始运转，空气压缩机将压缩空气送入气罐；当储气罐内的空气压力达到0.8 MPa时，气泵上附带的自动压力开关动作，使电机停止运转。

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吉林大学 毕业论文 第 4 章 系统的软件设计

4.1 PLC控制程序与梯形图设计

可编程控制器直接负责控制阀门的开启与闭合，所以控制程序必须能够正确完成预定的各种动作。PLC控制程序采用通俗易懂的梯形图，结构清晰，目标明确，可以很好地实现阀门开闭的控制过程。

4.1.1 PLC控制程序的流程

根据阀门开闭的要求，阀门的一次开闭过程主要包括以下五个步骤： （1）初始状态处于压下“关”，了位行程开关位置，阀门关闭，格兰开始充气； （2）格兰的充气压力达到，压力继电器发出信号；

（3）可编程控制器接收到开启命令后，格兰放气并启动定时器； （4）定时到，阀门开启，压下“开”位行程开关并启动定时器；

（5）定时到，阀门开始关闭，直至压下“关”位行程开关，即完成一次开闭过程。

开始检查初始状态否正常？纠错处理是阀门一次开闭否正常？上位机处理是恢复初始状态否正常？是终止

图4-1 控制流程图

此外，在运行前需要对可编程控制器及阀门进行检查，确定它们的初始状态是否正常；控制过程中，还需要对PLC软继电器的状态和阀门的开闭情况进行监控，如果出现问题，必须能够及时解决。整个控制过程的流程图如图4-1所示。

4.1.2 PLC梯形图设计

设计的PLC控制程序采用了梯形图程序设计语言。梯形图编程方法实际上是可编程控制器的生产厂家提供给用户使用的程序设计方法之一，较其他编程方法，诸如功能图程序

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吉林大学 毕业论文 设计语言、助记符程序程序设计语言和高级语言等等设计方法来说，它的应用更为普遍。

梯形图编程语言也叫继电器编程元件，因为这种语言主要是通过继电器触点（常开或常闭）的串联、并联和组合控制逻辑来实现各种复杂的逻辑控制，它是从继电器控制逻辑演变而来的。PLC梯形图的形式与常采用的电气控制梯形图极为接近，因此，一般工控人员容易掌握和使用这种编程方法。但是，对于同一个控制问题不同的编程人员可能会编制出完全不同的梯形图，而且对梯形图的说明也比较困难，某人编制的程序别人很可能根本无法看懂。因此，当控制程序较大时，必须对所编制的梯形图作明确的说明，必要时也可以结合助记符程序设计语言等其他方法，力求清晰地表达整个控制程序的具体含义与思路。

X2M0Y2Y2M1M2X3M2X4Y3X4M3T0Y4X1M4T2ENDT1Y4T1Y0M4K300T0Y0M3Y4T1K150M1X23Y0YY1Y3M0M2X2M1图4-2 人工手动控制方式的PLC梯形图

图4-2是人工手动控制方式的PLC梯形图程序，助记符源程序请参看附录2。从图中可以看出，为了实现所要求的控制目的，一共采用了五个辅助软继电器（M0~M4），下面对该梯形图进行详细的说明。

在程序中，是以阀门处于关闭位置为初始状态的，即关位的行程开关X2被压下而闭合。梯形图的前两行表明，当X2闭合，使辅助继电器M0、M1和输出Y2（格兰充气）得电。其中，

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吉林大学 毕业论文 M0的作用是使Y3（格兰放气）复位，且令Y2与Y3不能同时失电；M1的作用是令Y2自锁，它还有控制压力继电器DS的作用，在未触合关位开关时，DS不能动作；为避免双控电磁阀的两个电磁铁同时得电，在此处设置了Y2与Y3的互锁。

X3是DS的信号开关。DS负责监控格兰充气的压力，当压力已达到预设压力值时，DS的动作令X3闭合。从图中可以看出，X3闭合使得M2和Y1（DS断）得电，其中M2起自锁的作用；Y1是一个反馈信号，可以送给上位机，由于它必须在Y3断开的情况下才能动作，因此在程序中为Y1加了一个Y3常闭触点；Y0（DS通）与Y1一样也是一个反馈信号，但它和Y1不能同时得电，故程序中又设置了Y0与 Y1的互锁。以上动作必须在X2闭合之后才能发生，所以为X3串联了一个M1常开触点，再通过串联X2常闭触点来保证X3的错误动作不会影响程序的正确执行。

执行到此处，格兰已充足气，阀门处于关闭状态，程序开始等待阀门开启命令。当开启命令（X4闭合）下达后，首先令Y2失电，Y3得电，即断开格兰的充气通路，而接通格兰的放气通路，同时开启定时器T0（设定格兰放气时间），并令M3得电自锁。串联M2常开触点的作用是防止在格兰未放气的情况下就下达开启阀门命令；串联Y0常闭触点的作用是使T0复位（M0的作用如前所述）。当T0到达设定时间值后，使Y4（阀门转动）得电并自锁，阀门开启直至触合开位行程开关X1，表示完成阀门的开启过程。X1闭合令定时器T1得电，T1的设定值是在阀门开启状态下的除灰时间，它前面串联的Y4常开触点保证了只有在Y4接通的情况下才能开启T1。T1的预设值到达后，在输出线圈Y4前串联的T1常闭触点断开，从而使Y4失电，阀门逆向转动，即闭合过程，直至触合关位行程开关X2，完成阀门的一次开闭过程。M4起自锁作用，并与T1常闭触点配合，完成对T1的复位；Y0在此处被接通，给上位机提供DS反馈信号。

本梯形图程序可无限次重复执行，只是为了增加人工干预手段才设置了启动阀门的命令开关。如果在生产现场根本不需要人工进行干预的话，可以增加一个自动开关X0和一个定时器，即每隔一定的时间自动开启一次阀门进行除灰操作，这样就能够实现完全的自动控制，详情请参考附录3。

4.2 可编程控制器与上位计算机的通信程序设计

随着工业控制计算机技术的不断发展和控制系统自动化水平的进一步提高，在众多控制系统中，人们不仅可以远离恶劣的现场环境而了解到现场的各种情况，甚至可以在远方控制室方便灵活地对现场控制装置进行操作。所有这一切就依赖于现场的控制装置能够将采集到的各种信息通过通信线路源源不断地送到远程监控上位机。同时，负责监控任务的

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