PLC技术在气体分析仪器中的应用

　　0 引 言

　　在现代气体分析仪器的设计中，主要采用两种设计方案。一种是以分立器件和小规模集成电路为基础的模拟电路处理方案，主要应用于功能简单的非智能型仪器;另一种方案是以单片机技术为基础的可编程数字电路处理方案，这类仪器在进行信号采集和数据通讯方面具有较好的通用性，在气体分析仪器行业中处于主流地位。但多种组份、多路通道、恶劣环境的气体测量需要的测控点和信号种类多，规模大，以单片机技术为基础的电路处理技术在设计时存在着较大的难度。本文介绍一种以 PLC 技术为基础的气体分析仪器设计和应用方法。

　　1 PLC 技术简介[1]

　　PLC 的 英 文 全 称 是 Programmable LogicController，中文全称为可编程逻辑控制器，它是一种数字运算操作的电子系统。它采用一类可编程的存储器，用于内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计时与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入输出控制各类的机械和生产过程。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，在工业自动化(FA)和计算机集成制造系统(CIMS)中占重要地位。本文主要介绍利用 PLC技术对气体分析仪的采样系统进行控制，对各种气体浓度信号进行采集和处理。

　　2 分析仪的气样采集系统

　　下面以西门子公司的 PLC 为例介绍气体分析仪对各种气体的采集和处理。选用西门子 S7-200 系列的微型 PLC 产品，它具有体积小、重量轻、结构紧凑、便于扩展的特点，适合于在气体分析仪器中应用。

　　PLC 采用 CPU226，其有 16 路开关量输出口，可对16 个开关信号进行控制。通过在气路中设计电磁阀组，用 16 个开关量信号对电磁阀进行控制，可实现对多个通道的气体进行巡回采样和定点采样。采样系统图如图 1 所示。

　　PLC 的开关量输出端口进行编程，可控制 1～28 号电磁阀循环导通，对 14 路采样口的气体进行循环采样。当仪器对第 N 路取样口进行采样分析的同时，对第N+1 路取样点进行预抽，为下一次分析作好准备。2.5min 后抽气转为第 N+1 路，第 N+2 路则转为预抽。

　　为了加快采样速度，仪器的气路包括抽气气路和预抽气路，电磁阀 F0 与 CPU226 的第 1 路开关量输出端相连，用以控制 0 路气样口的通断。电磁阀 F1到 F28 按 N 和(N+3)的关系两两相连，共有 14 个接点，分别和 CPU226 的第 2 到第 15 路开关量输出端相连。电磁阀 F29 和 CPU226 的第 16 路开关量输出端相连。仪器可对十四路气体取样口及一路校准取样口的气体进行采样。0 路进气口作为校准口与 0 号电磁阀相联，进入抽气气路。1～14 路进气口通过三通分成两路进入 1～28 号电磁阀，奇数号电磁阀与抽气气路相通;偶数号电磁阀与预抽气路相通，通过对PLC 的开关量输出端口进行编程，可控制 1～28 号电磁阀循环导通，对 14 路采样口的气体进行循环采样。