PLC三相電熱器控制

1、目錄第一章 控制工藝流程分析11.1 電熱器的發(fā)展11.2 三相電熱器控制工藝分析1第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)32.1 系統(tǒng)硬件組成32.2 系統(tǒng)變量定義及分配表32.3 系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)4第三章 控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計(jì)53.1 控制程序流程圖設(shè)計(jì)53.2 控制程序設(shè)計(jì)思路6第四章 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)94.1 PLC 與上位監(jiān)控軟件通訊94.2 上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)9第五章 梯形圖11課程設(shè)計(jì)心得12參考文獻(xiàn)13附錄14PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)第一章 控制工藝流程分析1.1 電熱器的發(fā)展電加熱是將電能轉(zhuǎn)換為熱能的過程。自從發(fā)現(xiàn)電源通過導(dǎo)線可以發(fā)生熱效應(yīng)之后，世界上就許多發(fā)明家從事于各種電熱電器的研究與制

2、造。電熱的發(fā)展及普及應(yīng)用也與其它行業(yè)一樣，遵循著這樣一個規(guī)律：從先進(jìn)的國家逐步推廣到世界各國；從城市逐步發(fā)展到農(nóng)村；由集體使用發(fā)展到家庭、再到個人；產(chǎn)品由低檔發(fā)展到高檔。十九世紀(jì)處于萌芽階段的電熱電器大都是拙劣的，最早出現(xiàn)是用于生活的電熱電器， 1893 年電慰斗的雛型首在美國出現(xiàn)并使用，接著到 1909 年出現(xiàn)電灶的使用，那是在爐灶中放置電加熱器，也就是說加熱從柴禾轉(zhuǎn)移到電氣，即從電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。但是真正電熱電器工業(yè)的急速發(fā)展，卻是在用作電熱元件的鎳鉻合金的發(fā)明之后。 1910 年美國首先研制成功用鎳鉻合金電熱絲制作的電慰斗，這就從根本上改善了電慰斗結(jié)構(gòu)，使用慰斗迅速得到普及。到1925 年

3、在日本出現(xiàn)在鍋中安裝電熱元件的產(chǎn)品，成為現(xiàn)代電飯鍋的原形。在這階段工業(yè)上也出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室用電爐，熔膠爐、暖氣器等電熱產(chǎn)品。1910 年至 1925 年是電熱電器歷史上的大發(fā)展階段，在家庭和工業(yè)方面，電熱電器各種品種的出現(xiàn)和普及應(yīng)用都得到了急速的發(fā)展，而尤以家庭方面為甚。所以鎳鉻合金的發(fā)明是奠定了電熱電器工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。1.2 三相電熱器控制工藝分析電加熱器是一種消耗電能轉(zhuǎn)換為熱能，來對需加熱物料進(jìn)行加熱。在工作中低溫流體介質(zhì)通過管道在壓力作用下進(jìn)入其輸入口，沿著電加熱容器內(nèi)部特定換熱流道，運(yùn)用流體熱力學(xué)原理設(shè)計(jì)的路徑，帶走電熱元件工作中所產(chǎn)生的高溫?zé)崮芰?，使被加熱介質(zhì)溫度升高，電加熱器出口得到工藝

4、要求的高溫介質(zhì)。電加熱器內(nèi)部控制系統(tǒng)依據(jù)輸出口的溫度傳感器信號自動調(diào)節(jié)電加熱器輸出功率，使輸出口的介質(zhì)溫度均勻；當(dāng)發(fā)熱元件超溫時，發(fā)熱元件的獨(dú)立的過熱保護(hù)裝置立即切斷加熱電源，避免加熱物料超溫引起結(jié)焦、變質(zhì)、碳化，嚴(yán)重時導(dǎo)致發(fā)熱元件燒壞，有效延長電加熱器使用壽命。三相電的最大用途是驅(qū)動電熱器。如果是單相或者兩項(xiàng)交流電構(gòu)不成穩(wěn)定的具有固定旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場，四相、五相甚至更多的相當(dāng)然好，但費(fèi)用昂貴不經(jīng)濟(jì)，那就只有選三相交流電了。三相電的產(chǎn)生是因?yàn)槠淠転殡婋姛崞鲙磔^好的性能。三相并不是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的最小相數(shù)， 1 PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)兩個在空間上垂直，在相位上差 90 度的交流線圈同樣可以產(chǎn)

5、生旋轉(zhuǎn)磁場，但這會造成電機(jī)極距下線圈無法均布，從而不但降低了電機(jī)容量，還會產(chǎn)生主磁場的嚴(yán)重崎變。三相供電系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，為各國廣泛采用。在發(fā)電方面，相同尺寸的三相發(fā)電機(jī)比單相發(fā)電機(jī)的功率大，在三相負(fù)載相同的情況下，有利于電熱器的工作；在傳輸方面，三相系統(tǒng)比單相系統(tǒng)節(jié)省傳輸線，三相變壓器比單相變壓器經(jīng)濟(jì)三相電應(yīng)是工廠用的三相動力線，是三根火線，火線之間的電壓是380V，而每根火線與零線是220V,也就是我們用的市電。三根火線相位不同，相差 120 度。2PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)硬件組成PLC 基本組成包括中央處理器（ CPU）、存儲器、輸入 /輸出接口（縮寫

6、為 I/O，包括輸入接口、輸出接口、外部設(shè)備接口、擴(kuò)展接口等）、外部設(shè)備編程器及電源模塊組成，見圖 1。 PLC內(nèi)部各組成單元之間圖2-1 PLC 的基本組成通過電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接，外部則根據(jù)實(shí)際控制對象配置相應(yīng)設(shè)備與控制裝置構(gòu)成 PLC 控制系統(tǒng)。2.2 系統(tǒng)變量定義及分配表3PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)2.3 系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)圖 2-2PLC 系統(tǒng)接線圖4PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)第三章 控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計(jì)3.1 控制程序流程圖設(shè)計(jì)3.2 控制程序設(shè)計(jì)思路1控制電路如圖所示。5PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)圖 3-2 控制電路圖2 COS 切在 1 的位置。6PLC 控制系統(tǒng)

7、課程設(shè)計(jì)(1) 按住 PB5，風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn) MCl 、PLl 動作 ，電熱器導(dǎo)電 MC2 、PL2 動作 ，PL4 熄滅。(2) 放開 PB5，風(fēng)扇停止運(yùn)轉(zhuǎn)，電熱器斷電 PL4 動作 。(3) 此時按 PBl、PB2、 PB4 均無作用。3 COS 切在 2 的位置。(1) 按 PBl，風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn) MCl 、PLl 閃爍 ，PL4 熄滅。 5 秒后 PLl 閃爍 5 次 ，PLl亮，此時方可按 PB2，電熱器導(dǎo)電 MC2 、 PL2 動作 。(2) 按 PB4 時電熱器斷電， 15 秒后 PLl 閃爍 15 次 ，風(fēng)扇停止運(yùn)轉(zhuǎn)， PL4 亮。(3) 此時按 PB5 沒有作用。4熱繼電器 (TH RY

8、) 動作時，風(fēng)扇停止運(yùn)轉(zhuǎn)，電熱器斷電，PL4 亮， BZ 響，PL3 閃爍ON 05s， OFF05s 5熱繼電器先復(fù)位，警報同前BZ 響、 PL3 閃爍 ，按 PB3，Bz 停響， PL3 熄滅。6先按 PB3 時， Bz 停響， PL3 亮；熱繼電器復(fù)位， PL3 熄滅。7PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)第四章 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 PLC 與上位監(jiān)控軟件通訊上位機(jī)是指：人可以直接發(fā)出操控命令的計(jì)算機(jī)，一般是 PC，屏幕上顯示各種信號變化（液壓，水位，溫度等）。下位機(jī)是直接控制設(shè)備獲取設(shè)備狀況的的計(jì)算機(jī)，一般是 PLC/單片機(jī)之類的。上位機(jī)發(fā)出的命令首先給下位機(jī)，下位機(jī)再根據(jù)此命令解釋成相應(yīng)時序信號

9、直接控制相應(yīng)設(shè)備。下位機(jī)不時讀取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)（一般模擬量），轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號反饋給上位機(jī)。簡言之如此，真實(shí)情況千差萬別不離其宗。上下位機(jī)都需要編程，都有專門的開發(fā)系統(tǒng)。在概念上 ,控制者和提供服務(wù)者是上位機(jī) ,被控制者和被服務(wù)者是下位機(jī) ,也可以理解為主機(jī)和從機(jī)的關(guān)系 ,但上位機(jī)和下位機(jī)是可以轉(zhuǎn)換的 ,兩機(jī)如何通訊，一般取決于下位機(jī)。 TCP/IP 一般是支持的。但是下位機(jī)一般具有更可靠的獨(dú)有通訊協(xié)議，購買下位機(jī)時，會帶一大堆手冊光盤，告訴你如何使用特有協(xié)議通訊。里面會舉大量例子。一般對編程人員而言一看也就那么回事，使用一些新的API 罷了。多語言支持功能模塊，一般同時支持?jǐn)?shù)種高級語言為上位機(jī)編

10、程。通常上位機(jī)和下位機(jī)通訊可以采用不同的通訊協(xié)議， 可以有 RS232 的串口通訊， 或者采用 RS485 串行通訊， 當(dāng)用計(jì)算機(jī)和 PLC 通訊的時候不但可以采用傳統(tǒng)的 D 形式的串行通訊， 還可以采用更適合工業(yè)控制的雙線的 PROFIBUS-DP 通訊， 采用封裝好的程序開發(fā)工具就可以實(shí)現(xiàn) PLC 和上位機(jī)的通訊。 當(dāng)然可以自己編寫驅(qū)動類的接口協(xié)議控制上位機(jī)和下位機(jī)的通訊。4.2 上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)在使用工控軟件中，我們經(jīng)常提到組態(tài)一詞，組態(tài)英文是 “Configuration，其”意義究竟是什么呢？簡單的講，組態(tài)就是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法，完成工程中某一具體任務(wù)的過程。與硬件生產(chǎn)

11、相對照，組態(tài)與組裝類似。如要組裝一臺電腦，事先提供了各種型號的主板、機(jī)箱、電源、 CPU、顯示器、硬盤、光驅(qū)等，我們的工作就是用這 8 PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)些部件拼湊成自己需要的電腦。當(dāng)然軟件中的組態(tài)要比硬件的組裝有更大的發(fā)揮空間，因?yàn)樗话阋扔布械?“部件 ”更多，而且每個 “部件 ”都很靈活，因?yàn)檐洸考加袃?nèi)部屬性，通過改變屬性可以改變其規(guī)格（如大小、性狀、顏色等）。在組態(tài)概念出現(xiàn)之前，要實(shí)現(xiàn)某一任務(wù)，都是通過編寫程序（如使用 BASIC , C , FORTRAN 等）來實(shí)現(xiàn)的。編寫程序不但工作量大、周期長，而且容易犯錯誤，不能保證工期。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，解決了這個問題。對于過去需

12、要幾個月的工作，通過組態(tài)幾天就可以完成。組態(tài)軟件是有專業(yè)性的。一種組態(tài)軟件只能適合某種領(lǐng)域的應(yīng)用。組態(tài)的概念最早出現(xiàn)在工業(yè)計(jì)算機(jī)控制中。如 DCS(集散控制系統(tǒng) )組態(tài)， PLC（可編程控制器）梯形圖組態(tài)。人機(jī)界面生成軟件就叫工控組態(tài)軟件。其實(shí)在其他行業(yè)也有組態(tài)的概念，人們只是不這么叫而已。如 AutoCAD ，PhotoShop，辦公軟件(PowerPoint)都存在相似的操作，即用軟件提供的工具來形成自己的作品，并以數(shù)據(jù)文件保存作品，而不是執(zhí)行程序。組態(tài)形成的數(shù)據(jù)只有其制造工具或其他專用工具才能識別。但是不同之處在于，工業(yè)控制中形成的組態(tài)結(jié)果是用在實(shí)時監(jiān)控的。組態(tài)工具的解釋引擎，要根據(jù)這些

13、組態(tài)結(jié)果實(shí)時運(yùn)行。從表面上看，組態(tài)工具的運(yùn)行程序就是執(zhí)行自己特定的任務(wù)。雖然說組態(tài)就是不需要編寫程序就能完成特定的應(yīng)用。但是為了提供一些靈活性，組態(tài)軟件也提供了編程手段，一般都是內(nèi)置編譯系統(tǒng)，提供類 BASIC 語言，有的甚至支持 VB 。在當(dāng)今工控領(lǐng)域，一些常用的大型組態(tài)軟件主要有： WinCC ，iFix ， Intouch，組態(tài)王，力控，易控等。9PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)第五章 梯形圖10PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)心得經(jīng)過兩周的課程設(shè)計(jì)，我們親身體會到做 PLC 程序設(shè)計(jì)的艱辛和努力，在設(shè)計(jì)過程中，我們遇到了不少困難，也有許多從未遇到的難題，但是我們堅(jiān)持并努力的克服了，在尋求答案的

14、過程中我學(xué)習(xí)到了更多知識，這都是在這次課程設(shè)計(jì)中學(xué)習(xí)到的寶貴經(jīng)驗(yàn)，相信在以后的學(xué)習(xí)生活中，我們會繼續(xù)運(yùn)用好這種精神，讓學(xué)習(xí)和工作變得更加有樂趣也更加積極向上的學(xué)習(xí)新知識。設(shè)計(jì)的過程本身就是收集知識找尋答案的過程，這個過程中可能有時一籌莫展，有時無從下手，但是一旦找到了靈感，找到了方法，其實(shí)事情本來很簡單，只是以前從來沒想到而已，所以，在以后的學(xué)習(xí)和工作中，試著嘗試換一種方式，用嶄新的思維重新思考下，或許就有了更大的收獲。最后，衷心的感謝老師在百忙中輔導(dǎo)我們的課程設(shè)計(jì)，沒有老師的指導(dǎo)我們是無法完成的，感謝老師。11PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)1 張偉林 . 電氣控制與 PLC 應(yīng)用 M .

15、北京 : 人民郵電出版社 ,2006.2 周美蘭 . PLC 電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì) M . 北京 : 科學(xué)出版社 ,2003.3 洪志育 . 例說 PLCM . 北京 : 人民郵電出版社 ,2006.4 呂衛(wèi)陽 . PLC5 連建華 . PLC工程應(yīng)用實(shí)例分析 M . 北京 : 中國電力出版社 ,2007. 應(yīng)用技術(shù) M . 北京 : 國防工業(yè)出版社 ,2009. 12PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)附錄0 LDI X006 1 ANI X000 2 OUT M5 3 AND X005 4 OUT M102 5 AND M5 6 OUT M101 7 LD X001 8 OR Y001 9 ANI X0

16、06 10 AND X000 11 OUT M103 12 LD M103 13 ANI M5 14 ANI T2 15 OR M101 16 OUT Y001 17 LD M103 18 ANI Y002 19 OUT T1 K50 22 OUT M100 23 LD T1 24 OR M2 25 AND M103 26 OUT M2 27 LD M103 28 AND M2 29 OUT M104 30 LD Y002 31 OR X00234 AND M104 35 OR M102 36 OUT Y002 37 LD X004 38 OR M1 39 AND M104 40 OUT M105 41 LD M105 42 OUT T2 K150 45 OUT M1 46 LD M3 47 AND M4 48 OR X006 49 OUT M3 50 LDI M3 51 OR M4 52 ANI X003 53 OUT M4 54 LD M3 55 AND M4 56 LDI M2 57 AND M100 58 ORB 59 OR M1 60 OUT M106 61 LD M106 62 ANI T4 63 OUT T3 K5 66 OUT T4