PLC和触摸屏的工业汽轮机控制系统设计刍议

摘 要：该项设备的控制体系有三个要素构成，分别是转速以及监控和运行维护，文章重点的分析了以plc和触摸屏为基础的工业汽轮机的相关内容，简述了它的设计思想等。

关键词：PLC；触摸屏；工业汽轮机；控制系统

中图分类号：U46 文献标识码：A

1 控制体系的构成要素和它的原则内容

1.1 关于体系的构成要素

该项设备的控制体系有三个要素构成，分别是转速以及监控和运行维护，具体信息如下图。PLC与电液转换器以及油动机等组成转速控制系统，PLC与触摸屏以及各种报警装置等组成监视控制系统，PLC与安全阀以及油动机等组成运行保护系统.在这些要素之中，以第一个最为关键，它是当前体系中非常关键的一个构成要素。它能够确保设备能够在特定的速率之下运动。监控体系是确保其运作合理的关键装置，其可以确保持续的监控设备的多项数值的变动状态。关于保护体系，它的关键意义是为了当设备自身等出现问题的时候，其能够合理的反映它的运行状态，确保设备停止运行，或者是使用合理的方法来维护，避免问题变严重，或者是使得装置无法运作。

1.2 关于控制体系的活动要素

转速控制系统采用三个磁阻式转速传感器和测速齿轮测量汽轮机的转速，其传感器设备的信息的速率和机组的转动的速率是一致的。输出脉冲信号经转速变送器转换成4-20mA的电流信号，经PLC扩展模块输入，当处理之后其成为设备的转动速率，经由PID处理之后，从模拟电流信号，经PLC扩展模块输入，处理后变为汽轮机的转速，经过PID运算后，从模拟量输出模块输出电流信号经电液转换器转换成相应的油压信号，使电业伺服阀有一定的流量输出来，进而能够掌控油动设备的运作，此时就可以掌控气阀，进而能够掌控其进汽特征，改变设备的转动速率，同时油动机前端的位移传感器将其信号与PLC模拟量输出模块输出信号相比较，经由它们的差异来掌握电液伺服阀的输出。假如差数不是零的话，就表示具体的速率和设定的速率之间是不一样的，应该再次的调节。工作者设置的速度信号能够经由屏输到其中。

在监视系统中，通过转速、压力、温度和位移传感器及变送器将信号输入给PLC的模拟量输入模块，全部的输入信后经由处理之后，通过MPI网络实时传送给触摸屏，对信息开展存储以及显示等等的活动，进而能够对体系的所有的运作数据开展综合化的管控。

对于运行保护体系来说，如果机组发生了超速或者是竖向的位置变化太多，亦或是金属的气温太高等等的时候，假如达到设定的预警数的话，就会发生声音以及光亮等的预警。如果达到设定的停运的指标的话，设备就会停止运作，并且还会有声音以及光亮等的报警出现。

2 关于控制体系的硬件装置

2.1 关于设计思想和硬件

工业汽轮机控制系统选用了可编程控制器（PLC）和触摸屏作为控制系统的核心。它是将触摸屏和PLC融合到一起。主要是考虑到如下的一些内容。第一，该项技术非常的成熟，而且规范，它的稳定性高，同时能够抵御干扰。第二。它们的规模都不是很大，而且自身的重量也不大，能够轻便的安装，可以确保整体构造比较的便捷，而且很紧密。第三，PLC的梯形图编程易于掌握，触摸屏组态软件提供众多的按钮、指示灯、列表等控件，确保界面是合理的，如果控制作用变化了的话，只是将步骤和一些接线等变化就行。所以，将这两者结合到一起，能够确保设备的运作合理，而且能够保证它们之间的连接不繁琐。

2.2 关于控制体系的硬件构造以及外在的联系图

结合控制体系的功效规定，其设计的体系的关键硬件构造和外在的接线形式如下所示

3 关于其软件设计内容

3.1 下位机PLC的设计

s7300作为西门子系列PLC中功能强大的小型PLC，其编程语言是STEIy7，STEP7支持梯形图、指令表、功能图编程方式，它有着结构形式的设计优势，用文件快的形式管理用户编写的程序及程序运行所需的数据，并且可将文件块定义为子程序，经由调用话语，把其联合成结构形式的步骤，确保结构非常的清晰明了。结合编程特征，以及设备的控制要素和相关的特性规定，其控制系统的控制程序主要由3个组织块（OBl、OB35、OBl00）、19个功能块（FBl-FBl8、FB41）组成。

组织块（OB）是操作系统与用户程序的接口，是操作体系来负责的，用来管理扫描循环等的内容。OBl用于循环处理，是用户程序中的主程序，操作系统在每一次循环中调用一次OBl.OB35为循环中断组织块，它将以一定的时间间隔（50ms），周期性地调用FB41来执行闭环控制系统的PID运算程序。

功能块（FB）存放不同的用户程序，能够被被动块运行。结合体系的功效特征和结构设计的规定，可以划分为以下的一些功能模块：转速保护与监视、温度保护与监视、压力保护与监视、轴向位移保护与监视等功能块（FBl-FBl8）以及连续控制PID功能块（FB41）。

3.2 关于触摸屏设计相关的内容

本控制系统使用了一台sIMATIC HMI TPl70B触摸屏，5.7英寸液晶显示.其构造非常的灵便，而且能够合理的设置控制要素，并且可以实时的对体系的运行模式等开展管控活动，能够掌握体系的运作状态等。TPl70B触摸屏使用西门子PRO/ToOL组态软件进行程序设计，通过PRO/TOOL提供的多种控制器件库、图形控件、功能控件，能够组态出很多不同的功效特征，能够确保问题是可视的。同时可以读取其中的一些信息，显现场地的信息。

结合控制体系的规定，以及相关的存储量等，对于触摸屏体系，布置了以下的要素。（1）主功能画面显示工业汽轮机控制系统的主要控制界面，在这个画面之中，能够选取很多按键来获取相关数值的输入等多项信号的监管。（2）参数设定画面点击主功能画面上的参数设置功能按钮，链接进人参数设置界面.经由此界面能够结合使用者的规定以及设备的特征等设置多项运行要素，进而能够反映出人机的互动性特征。（3）信号输入监控画面点击主功能画面上的输入信号功能按钮，进入输人信号监控画面.这个功效是用来监管信号是不是合理的，这样就可以实现问题诊断的特征了。（4）信号输出监控画面点击主功能画面上的输出信号功能按钮，链接进入输出信号监控晃面。它体现裙摆的输出的信号内容，使用灯的亮闪来反映信号，它关键是用以监管信号是不是合理的。（5）报警消息画面点击主功能画面上的报警信息功能按钮，和报警界面联系到一起，如果一项报警问题出现的话，在开展声光报警的时候，还可以在屏中体现出全部的运行有关的预警要素。

结语

通过上文的分析，我们得知，融合上述两项要素的控制体系的优势很多，比如构造非常多简洁，而且很设置的很紧密，大大的提升了控制体系等的灵便性特征，因为触摸屏是显示区，能够合理的把装置目前的模式和问题内容等经由汉字来体现，此时方便工作者了解装置有关的内容，进而能够明确存在的不利现象，积极地应对问题。而且。因为不需要设置场地的指示灯具，此时连线变得很简便，而且体系的稳定性也得到了显著的提升，运作费用大大的减少了。

参考文献

[1]伍爱民.工业汽轮机市场需求结构与预测[J].工程建设与设施，2000.

[2]王渝.纂于PLC的工业汽轮机控制系统的研究[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2006.