关键词：可编程序控制器（PLC）;模拟量采集模块;远程锅炉监控系统
1 引言
PLC是一种以计算机（微处理器）为核心的通用工业控制装置,目前已被广泛应用于工业生产的各个领域。锅炉房远程监控系统总体设计方案是用PLC实现对燃气锅炉的现场数据采集，通讯，控制和故障报警。为了实现PLC的控制和通讯功能，系统采用西门子公司的S7-200 PLC和彩色液晶屏来实现远程控制的目标。
2、PLC的工作过程
PLC投入运行后，工作过程一般分为三个阶段进行，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称为一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的中央处理单元以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。如1图所示
图1 PLC工作过程
2.1 输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次读入所有输入状态和数据，并将它们存入输入输出映象区中的相应单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，输入输出映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
2.2 用户执行阶段
在用户执行阶段，PLC的中央处理单元总是按由上而下的顺序依次扫描用户程序（梯形图）。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对有触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中的对应的状态，或者刷新该输出线圈在输出映象区中对应的状态;或者决定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
2.3 输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC就进行输出刷新阶段。在此期间，中央处理单元按照输入输出映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经过输出电路驱动相应外设。这时PLC才真正输出。一般来说，PLC的扫描周期包括输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。严格来说，扫描周期还应该包括自诊断、通信等，如2图所示。一个扫描周期等于自诊断、通信、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间的总和。
图2 PLC的扫描周期
3 远程锅炉监控系统
远程监控系统主要由工控机、组态软件构成。用于接受本地系统发送的采集信号、参数设置及数据显示。
DPN专线通讯波特率9600 ，支持V24通讯协议。设备通讯时使用DPN专线调制解调器。
本地系统由PLC可变程序控制器、模拟量采集模块构成。整个系统构成如图3所示
图3 远程锅炉监控系统
3.1 现场数据采集
现场数据包括模拟量和输入输出开关量。模拟量主要有锅炉出水温度、锅炉排烟温度、锅炉出水压力、系统出水压力、系统出水温度、系统回水温度、系统回水压力、系统出水热量及流量、系统出水流量和蒸汽流量。现场数据中的输入开关量包括一号系统循环泵、二号系统循环泵、一号系统补水泵、二号系统补水泵、燃烧机工作状态、燃烧机报警、软化水箱高水位、软化水箱低水位、膨胀水箱低水位、膨胀水箱高水位和燃气报警。输出开关量包括一号系统循环泵、二号系统循环泵、一号系统补水泵、二号系统补水泵、燃烧机启动和系统报警。系统的报警条件是循环泵故障、补水泵故障、燃烧机故障、燃气泄漏等。
液晶触摸屏显示：显示格式为：9600的波特率8位不校验，RS232通讯口。液晶屏上设定的参数可以主动发送到PLC可编程序控制器中，液晶屏也可以接收由PLC可编程序控制器传送的采集数据。液晶触摸屏向PLC可编程序控制器发送的数据主要是引导符ESC（ASCII码）、炉号、年月日时间、锅炉出水温度上下限、锅炉出水压力上下限、锅炉回水压力上下限、定时开关、休息日选择等。液晶触摸屏接收PLC可编程序控制器传送的数据包括锅炉出水温度、锅炉排烟温度、锅炉出水压力、锅炉回水温度、系统回水温度、系统回水压力、系统出水热量及流量、系统补水流量、燃气流量、室外温度和泵的工作状态等。
本地系统的模拟量
本地系统的开关量（输入）
本地系统的开关量（输出）
3.2 控制程序
本程序要实现一定的控制要求，其主要难点在于通讯。基本思想是，一秒脉冲的上升沿到来时，PLC向模拟量采集模块RM416发读命令，然后接受RIM416传送来的数据，进行数据处理。下降沿到来时，PLC向触摸屏发送数据，触摸屏接收到信息后，若进行了有关改动，则将改动后的数据流发送给PLC。
在数据处理过程中，因为模拟量转换成数据量时，是按0～0FFFF（0～4095），对应0～20MA，但实际要求是4～20MA，所以要进行对应值的转变。因为要进行乘除法运算，而它们又只能用双整型，所以要进行数制转换。
在通讯过程中，下降沿到来时，发送数据给触摸屏，再接受触摸屏的返回信息。因为触摸屏发送信息为随机的，而PLC接受不到数据时，就会一直等待。但是，若上升沿到来时，要进行PLC 和RM416之间的通讯，而另外只要下降沿到来， PLC就会向触摸屏发送数据。这就造成了通讯的冲突，所以必须适时的终止接收功能。本系统采用信息定时器来避免通讯的冲突。
在PLC输出端子对水泵、电机的控制中，PLC根据输入各开关量的状态以及输入模拟量经转化后的数字量的大小，来实时监控锅炉各部分运行状态。
4 总结
本项目用PLC控制锅炉运行以及与触摸屏通信，在编程过程中，为了达到对锅炉的最优控制，经过多次调试和改进，在满足设计任务指标的前提下，程序正常运行且达到预定控制要求。在此过程中也遇到了通讯冲突问题，经过反复修改、调试并采用信息定时器使问题获得较满意的解决。
在程序的开发与运行过程中感受较深的是，同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果不同，这在编制程序时，应予以注意。另外，采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行结果有所区别，这在实际应用时应予以注意。如果扫描周期所占的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了。
本文的创新点是：用PLC实现锅炉房的远程控制，并在实际中得到成功的应用。
参考文献：
1、可编程序控制器原理·应用·网络 中国科学技术出版社
2、高俊岭.基于PLC的硝酸生产连锁报警控制系统的实现[J].微计算机信息,2003,5
