温度传感器：本装置采用五个Pt100传感器，分别用来检测锅炉内胆、锅炉夹套以及盘管的水温。五个Pt100传感器的检测信号中检测锅炉内胆温度的一路到SIEMENS带PROFIBUS-PA通信协议的温度变送器，直接转化成数字信号；另外四路经过常规温度变送器，可将温度信号转换成4～20mADC电流信号。 Pt100传感器精度高，热补偿性能较好。
流量传感器、转换器：流量传感器分别用来对调节阀支路、变频支路及盘管出口支路的流量进行测量。涡轮流量计型号：LWGY-10，流量范围：0～1.2m/h，精度：1.0%。输出：4～20mA标准信号。本装置采用两套流量传感器、变送器分别对变频支路及盘管出口支路的流量进行测量，调节阀支路的流量检测采用SIEMENS带PROFIBUS-PA通信接口的检测和变送一体的电磁式流量计。 3. 执行机构
调节阀：采用SIEMENS带PROFIBUS-PA通信协议的气动调节阀，用来进行控制回路流量的调节。它具有精度高、体积小、重量轻、推动力大、耗气量少、可靠性高、操作方便等优点。由CPU直接发送的数字信号控制阀门的开度，本气动调节阀自动进行零点校正，使用和校正都非常方便。
变频器：本装置采用SIEMENS带PROFIBUS-DP通信接口模块的变频器，其输入电压为单相AC220V，输出为三相AC220V。
水泵：本装置采用磁力驱动泵，型号为16CQ-8P，流量为32升/分，扬程为8米，功率为180W。泵体完全采用不锈钢材料，以防止生锈，使用寿命长。其中一只为三相380V恒压驱动，另一只为三相变频220V输出驱动。
可移相SCR调压装置：采用可控硅移相触发装置，输入控制信号为4～20mA标准电流信号。输出电压用来控制加热器加热，从而控制锅炉的温度。
电磁阀：在本装置中作为气动调节阀的旁路，起到阶跃干扰的作用。电磁阀型号为：2W-160-25 ；工作压力：最小压力为0Kg/㎝，最大压力为7Kg/㎝；工作温度：－5～80℃。 4. 控制器
控制器采用SIEMENS公司的S7300 CPU，型号为315-2DP，本CPU既具有能进行多点通信功能的MPI接口，又具有PROFIBUS-DP通信功能的DP通信接口。 5. 空气压缩机
用于给气动调节阀提供气源，电动机的动力经连杆带动活塞做往复运动，使汽缸、活塞、阀组所组成的密闭空间容积产生周期变化，完成吸气、压缩、排气的空气压缩过程，压缩空气经绕有冷却翅片的排气铜管、单向阀进入储气罐。
空压机设有气量自动调节系统，当储气罐内的气压超过额定排气压力时，压力开关会自动切断电源使空压机自动停止工作，当储气罐内的气体压力因外部设备的使用而下降到额定排压以下0.2-0.3Mpa时，气压开关自动复位，空压机又重新工作，使储气罐内压缩空气压力保持在一定范围内。 三、总线控制柜
总线控制柜有以下几部分构成：
1．控制系统供电板：该板的主要作用是把工频AC220V转换为DC24V，给主控单元和DP从站供
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2
2
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电。
2．控制站：控制站主要包含CPU、以太网通信模块、DP链路、分布式I/O DP从站和变频器DP从站构成。
3．温度变送器： PA温度变送器把PT100的检测信号转化为数字量后传送给DP链路。 四、系统特点
? 被控参数全面,涵盖了连续性工业生产过程中的液位、压力、流量及温度等典型参数。 ? 本装置由控制对象、综合上位控制系统、上位监控计算机三部分组成。 ? 真实性、直观性、综合性强，控制对象组件全部来源于工业现场。
? 执行器中既有气动调节阀，又有变频器、可控硅移相调压装置，调节系统除了有设定值阶跃
扰动外，还可以通过对象中电磁阀和手动操作阀制造各种扰动。
? 一个被调参数可在不同动力源、不同执行器、不同的工艺管路下演变成多种调节回路，以利
于讨论、比较各种调节方案的优劣。
? 系统设计时使2个信号在本对象中存在着相互耦合，二者同时需要对原独立调节系统的被调
参数进行整定，或进行解耦实验，以符合工业实际的性能要求。 ? 能进行单变量到多变量控制系统及复杂过程控制系统实验。 ? 各种控制算法和调节规律在开放的实验软件平台上都可以实现。 五、系统软件
系统软件分为上位机软件和下位机软件两部分，下位机软件采用SIEMENS的STEP7，上位机软件采用SIEMENS的WINCC，上、下位机软件应用介绍分别见附录一、二。
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2. PROFIBUS DP总线开关量控制
2.1 LED灯的PLC控制及其实现
一、设计目的
1、掌握通过PROFIBUS-DP总线读取/控制开关量的原理与方法。 2、掌握PROFUBUS开关量I/O系统的硬件配置方案。 3、掌握STEP 7软件的编程应用流程。 3、熟悉基本的PLC梯形图编程语言。 二、实验设备
1. THPCAT-2型现场总线控制系统实验装置（控制柜内部分）。 2. 计算机及编程软件STEP 7、WINCC。 3. 万用电表一只。 三、设计题目及要求
如右图所示,选取现场总线控制柜中的32个绿色按钮和32个橙色指示灯为实验对象。
灯和按钮信号连接到2个数字I/O模块SM323中，每个SM323模块包含16路DI和16路DO。SM331和分布式I/O模块ET200M直接相连，ET200M挂接到PROFIBUS-DP总线上，PROFIBUS-DP总线上挂接有控制器CPU315-2 DP（CPU315-2 DP为PROFIBUS-DP总线上的DP主站），从而实现现场离散I/O信号与CPU之间的信号传输。
32个按钮按从上到下，从左到右的顺序，地址依次为I0.0～I0.7、I1.0～I1.7、I2.0～I2.7、I3.0～I3.7；32个指示灯按从上到下，从左到右的地址依次为Q0.0～Q0.7、Q1.0～Q1.7、Q2.0～Q2.7、Q3.0～Q3.7。
设计的基本目标是通过PROFIBUS-DP总线实现用按钮对灯的亮、灭的控制，比如几盏灯的逐一点亮或者以其它规律点亮或熄灭。
在这个实验中，我设计的基本目标是让六个灯依次点亮然后再依次熄灭。
本设计要求应用STEP 7软件，采用梯形图语言编程。（STEP 7软件的使用说明参见附录一） 通过STEP7软件实现控制后，运用WINCC组态软件编写界面(界面中组态出所需要的按钮和灯)，进而实现通过界面中的按钮来控制控制柜中的灯的亮灭。 四、设计内容与步骤
1、分析PROFIBUS 离散I/O控制系统的工作原理和组成，确定硬件配置。 2、确定软件控制策略，分配变量。 3、依次接通控制系统各电源。 3、启动STEP 7软件，新建项目。 4、在STEP 7中完成硬件组态。
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一、打开STEP 7组态软件 选择Cancel 二、新建工程 在File中点击New
在弹出的对话框中输入新的工程名和路径，路径可以自由指定，最好不要出现中文路径名。 三、插入站 SIMATIC 300 Station
右键点击工程名，Insert New Object插入SIMATIC 300 Station或者菜单选择插入
四、硬件组态 双击Hardware
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添加轨道Rail
右侧SIMERTIC 300中找到RACK-300，双击Rail
插槽1中加入电源PS 307 5A
点击左上0（UR）的插槽1，在右侧找到SIMERTIC 300中PS-300，双击PS 307 5A
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