基于PLC的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計

東北大學(xué)秦皇島分校課程設(shè)計用紙 第 1 頁 基于基于 PLC 的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 摘要摘要 可編程控制器 plc 作為傳統(tǒng)繼電器控制裝置的替代產(chǎn)品已 廣泛應(yīng)用工業(yè)控制的各個領(lǐng)域 由于它可通過軟件來改變控制過程 而且具有體積小 組裝靈活 編程簡單抗干擾能力強(qiáng)及可靠性高等 特點 非常適合于在惡劣的工業(yè)環(huán)境下使用 本文所涉及到的溫度 監(jiān)控系統(tǒng)能夠監(jiān)控現(xiàn)場的溫度 并且能夠通過現(xiàn)場和計算機(jī)控制 其軟件控制主要是編程語言 對 PLC 而言是梯形語言 梯形語言是 PLC 目前用的最多的編程語言 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 西門子 S7 200PLC 編程語言 溫度 1 1 工藝過程工藝過程 在工業(yè)生產(chǎn)自動控制中 為了生產(chǎn)安全或為了保證產(chǎn)品質(zhì)量 對于溫度 壓力 流量 成分 速度等一些重要的被控參數(shù) 通常 需要進(jìn)行自動監(jiān)測 并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的控制 以反復(fù)提醒 操作人員注意 必要時采取緊急措施 溫度是工業(yè)生產(chǎn)對象中主要的被控參數(shù)之一 本設(shè)計以一個溫度 監(jiān)測與控制系統(tǒng)為例 來說明 PLC 在模擬量信號監(jiān)測與控制中的應(yīng) 用問題 東北大學(xué)秦皇島分校課程設(shè)計用紙 第 2 頁 2 2 系統(tǒng)控制要求系統(tǒng)控制要求 PLC 在溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)中的邏輯流程圖如圖所示 具體控制要求如下 被控系統(tǒng)的溫度的正常范圍在 10 度 100 度之間 基準(zhǔn)溫度為 50 度 高于 60 度可進(jìn)行散熱調(diào)整 低于 40 度時可進(jìn)行加熱調(diào)整 系統(tǒng)設(shè)置一個啟動按紐 啟動控制程序 設(shè)置綠 紅 藍(lán) 3 個 指示燈來指示溫度狀態(tài) 被控溫度在要求 10 到 100 度范圍內(nèi) 綠燈 亮 表示系統(tǒng)運(yùn)行正常 當(dāng)被控溫度超過上限 100 度時 紅燈亮 當(dāng) 低于 10 度時藍(lán)燈亮 紅藍(lán)燈亮示警操作人員做必要處置 另外 當(dāng)溫 度處于正常范圍 且高于 60 度時 啟動風(fēng)扇進(jìn)行散熱 當(dāng)?shù)陀?40 度時 啟動加熱器進(jìn)行加熱 從而使被控溫度趨于 50 度的基準(zhǔn)溫度 東北大學(xué)秦皇島分校課程設(shè)計用紙 第 3 頁 在被控系統(tǒng)中設(shè)置 1 個溫度測量點 溫度信號經(jīng)變送器變成 4 20ma 的電信號 對應(yīng)溫度 0 100 度 送入 AIW2 模擬量輸入通 道 PLC 讀入溫度值后根據(jù)要求做進(jìn)一步處理 若被測溫度超過允許范圍 按控制算法運(yùn)算后 通過模擬量輸 出通道 向被控系統(tǒng)送出模擬量溫度控制信號 PLC 通過輸入端口 連接啟動按鈕 通過輸出端口控制綠燈 紅燈 藍(lán)燈的亮滅 為了控制方便 設(shè)定一個溫度較佳值 本題設(shè)為 50 度 并以 此作為被控溫度的基準(zhǔn)值 另外 還需要設(shè)定輸出控制信號時的調(diào) 節(jié)基準(zhǔn)量 正常情況下 輸出基準(zhǔn)量時被控制溫度接近較佳值 3 3 控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的 I OI O 點及地址分配點及地址分配 控制系統(tǒng)的模塊號 輸入 輸出端子號 地址號 信號名稱 說 明表 模塊號輸入端子 號 輸出端子 號 地址號信號名稱說明 1I0 0總啟動開關(guān) 按扭 0Q0 0綠燈 1 有效指示燈 1Q0 1紅燈 1 有效指示燈 2Q0 2藍(lán)燈 1 有效指示燈 3Q0 3風(fēng)扇輸出 1 有效散熱 CPU226 4Q0 4加熱器輸出 1 有效加熱 2AIW2遠(yuǎn)程電流輸入 2EM235 1AQW0遠(yuǎn)程電流輸出 1 東北大學(xué)秦皇島分校課程設(shè)計用紙 第 4 頁 4 PLC4 PLC 系統(tǒng)選型系統(tǒng)選型 參照西門子 S7 200 產(chǎn)品目錄及市場實際價格 選用主機(jī)為 CPU222 8 6 繼電器輸出 一臺 再擴(kuò)展一個模擬量模塊 EM235 4AI 1AO 這樣的配置是最經(jīng)濟(jì)的 整個 PLC 系統(tǒng)的配置如 圖所示 5 5 電氣控制系統(tǒng)原理圖電氣控制系統(tǒng)原理圖 電氣控制系統(tǒng)原理圖包括主電路圖 控制電路圖 1 1 主電路圖主電路圖 如圖所示為電控系統(tǒng)主電路 一臺加熱器為 M1 接觸器 KM1 控 制著 M1 正常運(yùn)行 FR1 為加熱器過載保護(hù)用的熱繼電器 QF1 為斷 路器 FU1 為主電路的熔斷器 東北大學(xué)秦皇島分校課程設(shè)計用紙 第 5 頁 2 2 控制電路圖控制電路圖 如圖所示 東北大學(xué)秦皇島分校課程設(shè)計用紙 第 6 頁 6 6 主程序及梯形圖主程序及梯形圖 東北大學(xué)秦皇島分校課程設(shè)計用紙 第 7 頁 東北大學(xué)秦皇島分校課程設(shè)計用紙 第 8 頁 東北大學(xué)秦皇島分校課程設(shè)計用紙 第 9 頁 S7 200 模擬界面 東北大學(xué)秦皇島分校課程設(shè)計用紙 第 10 頁 7 7結(jié)論 結(jié)論 通過對本系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試 我們認(rèn)識到 對于復(fù)雜系統(tǒng)的 控制 如果采用繼電控制 不僅系統(tǒng)繁瑣 調(diào)試?yán)щy 故障概率大 而且對以后的維護(hù)也帶來困難 用 PLC 控制除了能解決以上問題以 外 還具有以下特點 控制條理清楚 接線簡單明了 用軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電控制 減少了設(shè)計上的困難 減少了系統(tǒng) 的故障 模塊化程序設(shè)計 便于調(diào)試 并且方便功能的改進(jìn) 東北大學(xué)秦皇島分校課程設(shè)計用紙 第 11 頁 編程圖形化 使之一目了然 8 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) 1 可編程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用 廖常初 重慶