水箱加熱系統(tǒng)的PLC溫度控制課程設(shè)計

1、、八丄、前 言 11. 可編程序控制器的概述 12 FX2N 系列 PLC 簡介 23特殊功能模塊 24. 調(diào)功器 35. 溫度變送器 3二、系統(tǒng)設(shè)計 41 系統(tǒng)設(shè)計要求 42 系統(tǒng)硬件設(shè)計 42.1 水箱溫度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)： 42.2 輸入輸出點數(shù)的分配表 52.3 相關(guān)元器件的選型 52.4 PLC 的外部接線原理圖 63系統(tǒng)軟件設(shè)計 73.1 模擬量與數(shù)字量的對應(yīng)關(guān)系 73.2 系統(tǒng)流程圖的設(shè)計 73.3 系統(tǒng)梯形圖 83.4 系統(tǒng)指令表 93.5 系統(tǒng)實時監(jiān)控圖 10三、總 結(jié) 12四、參考文獻 13五、附 錄 135.1. 課題介紹 135.2. 控制要求 13第一章 前 言1.1 可

2、編程序控制器的概述隨著微處理器、計算機和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機控制已經(jīng)廣泛應(yīng)用在所有的工業(yè)領(lǐng)域。 現(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場這一需求迅速做出反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量 的產(chǎn)品。可編程控制器就是順應(yīng)這一需要出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。編程控 制器不僅可以按事先編好的程序進行各種邏輯控制，還具有隨意編程、自動診斷、通用性好、體積小、 可靠性高的特點。因此，可編程控制器正逐步取代著繼電器接觸器控制系統(tǒng)國際電工委員會（IEC）于1982年11月和1985年1月對可編程序控制器作了如下的定義：“可編程序控制器（PLC）是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在

3、工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程 序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的命令，并通 過數(shù)字式模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破髋c其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng) 按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充功能的原則而設(shè)計”?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）主要由CPU 模塊、輸出模塊和編程器組成。 PLC 的特殊功能模塊能完成某些特殊的任務(wù)。從使用方式 PLC 分 為：1）整體式PLC （又稱單元式或箱體式）整體式 PLC是將電源、CPU、I/0部件都集中裝在一個 機箱內(nèi)。一般小型PLC采用這種結(jié)構(gòu)；2）模塊式PLC，將PLC各部分分成若干個單

4、獨的模塊，模塊式 PLC由框架和各種模塊組成。模塊插在插座上。一般大、中型PLC采用模塊式結(jié)構(gòu)3） PLC將整體式和模塊式結(jié)合起來，稱為疊裝式 PLC。2.2 FX2N 系列 PLC 簡介本次設(shè)計中，我們將采用 FX2n系列PLC,FX系列PLC為單元型，內(nèi)含CPU、電源和固定搭配的輸 入/輸出。Q4AR系列為雙機熱備系列，最大輸入輸出點數(shù)為 8192點。A系列PLC的最大輸入輸出點 數(shù)為 2048 點。 F 系列程控器的最大輸入輸出點數(shù)為 256 點。三菱小型 FX 2（N ）系列程控器的輸入 輸出點最大不超過 256 點。每臺主機可連模入、模出、高速記數(shù)、定位等特殊功能模塊，不超過8 個。

5、FX系列在日本三菱的姬路制作所生產(chǎn)。三菱姬路制作所累計已生產(chǎn)超過三百萬臺FX系列PLCo目前FX系列PLC為中國內(nèi)地銷量最多的小型 PLCo FX2n系列PLC是該系列中功能最強、速度最快的微型 PLCo有RAM, EPROM 和EEPROM FX2N系列 PLC的特點超高速的運算速度0.08微秒.比FX2的0.48微秒快六倍.容量極大8K步（最大16K步）.比FX2大四倍.機體小型化 比FX2小50% .兼容FX2的 編程設(shè)計 .備有多種不同的 FX2N 擴展單元與特殊模塊 .殊功能模塊在工業(yè)控制中，某些輸入量（例如壓力、溫度、流量、轉(zhuǎn)速等）是連續(xù)變化的模擬量，某些執(zhí)行機構(gòu)要求PLC輸出模擬

6、信號，而PLC的CPU只能處理數(shù)字量。模擬量首先被傳感器和變送器轉(zhuǎn)換成標準 的電流和電壓。其中， D/A 轉(zhuǎn)換器將 PLC 的數(shù)字輸出量轉(zhuǎn)換成模擬電壓或電流，再去控制執(zhí)行機構(gòu)。模 擬量 I/O 模塊的主要任務(wù)就是完成 A/D 轉(zhuǎn)換和 D/A 轉(zhuǎn)換。根據(jù)設(shè)計要求，本次設(shè)計選用模擬量輸入模 塊 FX2N-4AD ，該模塊用 4 個 12 位模擬量輸入通道，輸入量程為 DC-10V?+10V 和 4 20MA ，轉(zhuǎn) 換速度為 15MS/ 通道或 6MS/ 通道（高速） 。2.4 調(diào)功器調(diào)功器是應(yīng)用晶閘管（又稱可控硅）與其觸發(fā)控制電路用于調(diào)整負載功率的盤裝功率調(diào)整單元。在電子設(shè)備中起重要作用的晶閘管（

7、也稱可控硅，英文縮寫SCR）被廣泛用于各類生產(chǎn)部門，正在成為自動化、高效化不可缺少的裝置。在最新的溫度控制中晶閘管的利用明顯的普與起來。但在國內(nèi)對 其有不同的叫法，如晶閘管調(diào)整器、可控硅調(diào)整器、晶閘管控制器、可控硅控制器、晶閘管調(diào)壓器、可 控硅調(diào)壓器、晶閘管調(diào)功器、可控硅調(diào)功器、調(diào)壓器、調(diào)功器、晶閘管交流電力控制器、可控硅交流電 力控制器 、電力調(diào)整器、電力控制器、電壓調(diào)整器、電壓控制器等。2.5 溫度變送器溫度變送器，專應(yīng)于熱電阻或熱點偶，講溫度轉(zhuǎn)換成 4-20MA 的電流信號。至于要不要加模塊，要看接受的控制器對于輸入信號是 0-10V 還是 4-20MA 。一般現(xiàn)在的控制器，都直接配有相

8、應(yīng)的溫度變送器模擬量輸入模塊，如溫控器，PLC的熱電阻模擬量模塊等溫度變送器的作用是與熱電偶或熱電阻配合， 將溫度或溫差信號轉(zhuǎn)換成 4 20 毫安的統(tǒng)一的直流電 信號，并將這些信號輸送給調(diào)節(jié)器或顯示儀表。 PT100 的熱電阻輸出的是電阻信號，變送器輸出的是毫 安信號,溫度變送器 0-100 度與 0-150 度最大值時輸出電流均為 20MA ，所以當溫度同為 100 度時，0-100 度的變送器輸出電流為 20MA ，而 0-150 度的變送器輸出電流為 14-15MA 左右。 所以在不改變接收裝 置參數(shù)的情況下它們不可以互換。第二章 系統(tǒng)設(shè)計2.1 系統(tǒng)設(shè)計要求本系統(tǒng)的被控對象是 1KW

9、電加熱管，被控制量是水箱的水溫T，PLC 的模擬量輸出控制調(diào)功器的輸出，由調(diào)功器控制電加熱管的通斷，被控對象為水箱中的單相電熱管，被控制量為水箱水溫。它由鉑 電阻PT100測定，輸入到溫度變送器上，量程為0100 °C。溫度變送器變換為 420mA 傳送給PLC的模擬量輸入通道。根據(jù)給定值加上 dF 與測量的溫度值相比較的結(jié)果， PLC 模擬量輸出通道向晶閘管 調(diào)功器發(fā)出控制信號，從而達到控制水箱溫度的目的2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計根據(jù)對系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容的分析，確定控制系統(tǒng)所需要的輸入輸出點數(shù)為1/3點。選用FX系列PLC,輸入輸出點數(shù)的分配如表 2-1 所示，由于系統(tǒng)必須對溫度信號進行采集和

10、控制，還必須使用到模擬量輸入 /輸出模塊 FX-4AD 模塊、晶閘管跳功模塊、溫度變送器。2.2.1 水箱溫度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)：該閉環(huán)系統(tǒng)的組成中，刮號中的部分即用FX系列的PLC和模擬量FX-4AD模塊實現(xiàn)；用熱電偶檢經(jīng)過 PLC 的內(nèi)部處理將模以此來控制水箱中測水箱溫度， 溫度變送器將溫度轉(zhuǎn)換為標準量程的電流送給模擬量輸入模塊， 擬量轉(zhuǎn)化成可識別的數(shù)字量與設(shè)定值比較處理，在將控制信號作用于控制調(diào)功器上， 電熱管的開關(guān)情況，實現(xiàn)對水箱溫度的閉環(huán)控制。2.2.2 輸入輸出點數(shù)的分配表表 2-1 輸入和輸出點分配表功能鍵設(shè)定輔助繼電器輸出繼電器開始加熱控制M0Y0持續(xù)加熱控制M1Y1停止加熱控制M2

11、Y2總?？刂芐B1（外部元件）X0（內(nèi)部地址）2.2.3 相關(guān)元器件的選型表 2-2 元器件明細表序號元器件技術(shù)要求選型數(shù)量1可編程控制器輸入點數(shù)24輸出點數(shù)8三菱 FX2N-48MR1臺2模擬量輸入模塊 標準電流 420mA 三菱 FX2N-4AD 1套3單相加熱管輸出功率 1KW 符合技術(shù)要求即可1支4溫度變送器量程 0100 ，標準電流 420mA 符合技術(shù)要求即可 1套5編程軟件包 具有編輯、診斷、通訊功能 FXGP_WIN-C6連接導線紅、黑兩種顏色若干224 PLC的外部接線原理圖ZZtW MBJ JBZ圖2-4 PLC的外部接線原理圖第三章系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1模擬量與數(shù)字量的對應(yīng)關(guān)

12、系轉(zhuǎn)化時應(yīng)綜合考慮變送器的輸出、出入量程和模擬量輸入模塊的量程，找出被測物理量與A/D轉(zhuǎn)換 后的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系根據(jù)系統(tǒng)要求，所要測量的溫度量程為0-100C,所對應(yīng)的數(shù)據(jù)量為0-2000，由此可根據(jù)公式:測量溫度=(100*D0/2000)C=0.05D0C其中，D0為PLC轉(zhuǎn)換出來的數(shù)字量3.2系統(tǒng)流程圖的設(shè)計嶽駁入+ Bl>PL3.3系統(tǒng)梯網(wǎng)站首頁 技術(shù)中心 專業(yè)軟件 校園招聘 就業(yè)指導 考研交流 學習經(jīng)驗 技術(shù)論壇片機| PLC |電力電子|控制理論|工廠供電|嵌入式| DSP |工控技術(shù)|模電數(shù)電MSP430 |電路圖| RIFI |組態(tài)軟件|工業(yè)總線|變頻器| fpga -當前

13、位置：高校自動化網(wǎng)>> PLC >> 瀏覽文章水箱加熱系統(tǒng)的PLC溫度控制課程設(shè)計 文章來源：網(wǎng)絡(luò) 作者：佚名該文章講述了水箱加熱系統(tǒng)的 PLC 溫度控制課程設(shè)計的原理和應(yīng)用形圖3.4系統(tǒng)指令表_2n-0ML-11_sv J4K _Diji- MK.1KIFoIbOKo *unu 11X KI-A£ nu0 0nu nu oAn*YGM0Topr p D T clJNF刪OJEND0iio1524翦42制446770nn比74753.5系統(tǒng)實時監(jiān)控圖監(jiān)控圖1時u燉卄10i'442KOK30MKI-popKOKO冊劉0KI-popKOKIKdK2KOK4

14、M10KIQ7WKOK5DOK21B80IWPOVHOOOlnjflyH伽160G 舗04Tfll|B1600 蝕l hOB1339 舗竝TAHIOD30411S0IF35611IJ1碩0KOID航< "M 2< ENJ 監(jiān)控圖2KOJU10MIOK201O4202D30OD952883>D30O337D8S8監(jiān)控圖3TOPCropTPOMKOKDKOKO5010D4KIJICOH33O0KIJKIK4K2KimoKIJns DOK2rHzDO115D30QHDOO1JS08H01503W D304LKU"猶 如41MOB335 用斑JJ61 M09357

15、qroo102(10NTOPuio55TOPKlK4ft<313313第三章總結(jié)EDOHQQMHOI 10IUJtb?54 沁側(cè)gl1妙 1!KiSIS師31$'D27協(xié)IM)13IW257NilEND 兩周的 PLC 課程設(shè)計對我收益匪淺，讓我系統(tǒng)性地認識和全面地掌握了 PLC 編程和調(diào)試技術(shù)，讓 我將平常學的 PLC 編程與應(yīng)用方法學以致用，使我的 PLC 編程能力有了很大提高和進步，讓我對 PLC 應(yīng)用有了深入細致的了解。第一周，我們尋找有關(guān)的資料和課題小組成員間一起交流看法和討論設(shè)計方案，進行設(shè)計的總體規(guī) 劃，理清課程設(shè)計思路。但是將這些具體的方案落實到每一個設(shè)計環(huán)節(jié)和步

16、驟中，難免會出現(xiàn)意想不到 錯誤，這就需要我們在進行設(shè)計的過程中利用所掌握的知識認真排查錯誤原因，多方面的思考問題的關(guān) 鍵不斷地改正自己的設(shè)計不足之處和錯誤。第二周，對硬件電路的工作原理和可編程知識的掌握是進行下一步的軟件設(shè)計的關(guān)鍵。進入了軟件 設(shè)計方案和具體的編程和調(diào)試運行階段。在這個階段中，對系統(tǒng)的需求分析和如何采用模塊化設(shè)計思想 是設(shè)計方案主要解決的問題。在這一周遇到最大的問題就是如何實現(xiàn)閉環(huán)方法來實現(xiàn)溫度控制，在沒有 任何有價值的參考資料的情況下，通過不斷地設(shè)計嘗試和反復(fù)地設(shè)計調(diào)試初步解決了問題。但是也存在 了設(shè)計上的不足之處。 需要用到模擬量的輸入 / 輸出模塊，而且所編程序也和課堂上

17、老師所講完全不一樣， 給我們的課題制作帶來了很大的困難。但是我們還是通過查閱資料，詢問老師按時完成了我們的課題。兩周的 PLC 編程與應(yīng)用的課程設(shè)計， 發(fā)現(xiàn)自己在這方面的學習還需要不斷的加深。 通過這段時間的 學習認識，對溫控閉環(huán)的系統(tǒng)有了一個整體的認識，熟悉各種器件和軟件應(yīng)用。在這里，本次設(shè)計中感 謝兩位指導老師對我的幫助。4、參考文獻【 1】可編程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用廖常初 重慶大學出版社2】可編程序控制器與其應(yīng)用 萬太福 重慶大學出版社3】畢業(yè)設(shè)計指導 劉祖潤 機械工業(yè)出版社【 4】新舊圖形符號對照讀本 兵器工業(yè)出版社【 5】電力拖動與控制 謝桂林 中國礦業(yè)大學出版社【 6】工廠常用電氣設(shè)備手冊（上、中、下）水利電力出版社【 7】電氣控制技術(shù)實驗指導書 劉星平 湖南工程學院5 、附 錄5.1.課題介紹本系統(tǒng)的被控對象是 1KW 電加熱管，被控制量是水箱的水溫T，PLC 的模擬量輸出控制調(diào)功器的輸出，由調(diào)功器控制電加熱管的通斷，被控對象為水箱中的單相電熱管，被控制量為水箱水溫。它由鉑 電阻PT100測定，輸入到溫度變送器上，量程為0100