上位机构成管式加热炉PLC控制系统研究

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上位机构成管式加热炉 PLC 控制系统研究

摘要：采用 S7-200 系列 PLC 作为下位机，研华工控机作为上位机构成管式加热炉 PLC 控制系

统。充分利用 PLC 编程灵活、抗干扰能力强等优势，扩展了 EM235 模拟量输入输出模块，实

现加热炉温度信号的采集和控制。同时，上位机可对系统运行状态进行监控，实现了良好的人

机交互功能，在工业控制中具有一定的借鉴作用。

关键词：管式加热炉； PLC; 梯形图；控制系统；

　　 0　引言

工业革命以来，加热炉在生产制造领域一直占据着十分重要的地位。管式加热炉是对原油加

热，为保证加热炉出口原油温度适应负荷的需要以及加热炉的运行安全，各个环节的工艺参数

必须严格控制，最主要的控制参数是加热炉出口原油温度。这里设计了一种保证加热炉可靠安

全运行的控制方案，控制器采用易于构成控制网络的 PLC 实现，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。本设计利用 PLC 作为

下位机；同时，采用 MCGS 通过上位机对系统运行状态进行监控，实现了良好的人机交互功

能。

　　 1　控制系统硬件构成

管式加热炉控制系统输入、输出点数较少，所以选用 SIMATIC S7-200 系列 CPU224 型PLC.控

制系统包含上位机（MCGS 组态监控软件）、下位机西门子 S7-200 （CPU224 ）PLC、一个

EM235 模块、两个温度检测变送器，两个调节阀、上位机与 PLC 通过 RS485 通用串口

线、RS232-RS485 转接头相连接。控制系统硬件配置如图 1所示[1].

　 2　系统硬件选择

2.1　PLC 的选型

调节器用来接收温度检测变送器送来的信号，并且作出相应逻辑控制，然后再反馈到调节阀上

去，形成闭环控制系统。PLC 是一款既可以编程又可以逻辑控制的调节器，具有庞大的功能并

且操作简单，利用梯形图编程实用易行。PLC 选取西门子系列 S7-200, CPU224（可外接 7个扩

展模块），利用 PLC 作为下位机，起到调节器的作用，与上位机通讯采用为 PPI 协议。S7-200

与上位机 MCGS 通过 RS232/RS485 转换器与 RS485 通用串口线连接，保证控制器与监控软件

的远程通讯功能与数据交互能力，实现 MCGS 远程监控的功能[2].

A/D 转换器为 FXZN-4AD;D/A 转换器为 FXZN-4DA.

　　 2.2　传感器的选择

检测燃烧室内和出口处原油的温度，选择工业中常用的热电偶温度传感器来检测，它可直接将

热信号转换为电信号，再由变送器变送为与温度成线性关系的标准电信号传输出去。热电偶选

取两种材质各异的导体，由于热电效应的存在，在导体之间将产生热电势，根据热电势计算出

实时温度的值。因为燃烧器的燃料是燃料油，加热炉燃烧室内能产生的温度在 1300℃以下，燃

烧室内温度传感器采用 S型热电偶，量程为 0℃~1300℃。原油出口处温度相对较低，选用 T型

热电偶，量程为 0℃~350℃ 。

得到了温度的电信号以后需要将数据传送出去，并且标准化。因此，需要温度变送器，将电信

号转换成与温度成线性相关的电流信号，传送给模拟量模块。STT250 能够把传感器所得的温

度信号线性的转化成模拟信号，它是一款两线制的智能元器件，可以将 4mA~20mA 的电流传

导给与下位机相连的 EM232 模块，进行数据采集的信息传递。

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摘要：

上位机构成管式加热炉PLC控制系统研究摘要：采用S7-200系列PLC作为下位机，研华工控机作为上位机构成管式加热炉PLC控制系统。充分利用PLC编程灵活、抗干扰能力强等优势，扩展了EM235模拟量输入输出模块，实现加热炉温度信号的采集和控制。同时，上位机可对系统运行状态进行监控，实现了良好的人机交互功能，在工业控制中具有一定的借鉴作用。关键词：管式加热炉；PLC;梯形图；控制系统；　　0　引言工业革命以来，加热炉在生产制造领域一直占据着十分重要的地位。管式加热炉是对原油加热，为保证加热炉出口原油温度适应负荷的需要以及加热炉的运行安全，各个环节的工艺参数必须严格控制，最主要的控制参数是加热炉出...

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