河北工程管道流量比值控制PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、河北工程大學(xué)信電學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（2012/2013學(xué)年第二學(xué)期）課程名稱 ： 可編程序控制器 題 目 ： 管道流量比值控制PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí) ： 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師 ： 設(shè)計(jì)周數(shù) ： 二周 設(shè)計(jì)成績(jī) ： 2013年6月22日目 錄1、課程設(shè)計(jì)目的22、設(shè)計(jì)任務(wù)23、設(shè)計(jì)要求24、 設(shè)計(jì)正文2設(shè)計(jì)原理24.1使用儀器34.2 系統(tǒng)原理圖54.3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)54.4軟件系統(tǒng)64.5 PLC程序75、課程設(shè)計(jì)總結(jié)6、參考文獻(xiàn)：1、課程設(shè)計(jì)目的可編程序控制器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、性能優(yōu)越、靈活通用、使用方便、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制領(lǐng)域得到廣

2、泛的應(yīng)用。無(wú)論是國(guó)外引進(jìn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線，還是自行設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，都廣泛采用單臺(tái)或多臺(tái)可編程序控制器組成。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，掌握可編程序控制器的基本原理、功能、應(yīng)用、程序設(shè)計(jì)方法和編程技巧，還有掌握一種至二種基本機(jī)型，掌握PLC控制技術(shù)的基本原理和應(yīng)用，為今后從事相關(guān)控制領(lǐng)域的工作打下基礎(chǔ)。2、設(shè)計(jì)任務(wù)了解流量比值控制系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)，閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)結(jié)果和PID控制算法。逐一明確各路檢測(cè)信號(hào)到PLC的輸入通道，包括傳感器的原理，連接方法，信號(hào)種類，信號(hào)調(diào)理電路，引入PLC的接線以及PLC中的編址。逐一明確從PLC到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出通道，包括各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的種類和工作原理，驅(qū)動(dòng)電路的構(gòu)成，PLC

3、輸出信號(hào)的種類和地址。繪制出流量控制系統(tǒng)的電路原理圖，編制I/O地址分配表。編制PLC的程序結(jié)合過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，要求能在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上演示控制過(guò)程。3、設(shè)計(jì)要求流量比值控制系統(tǒng)有兩路供水系統(tǒng)。第一路由異步電動(dòng)機(jī)（不具備調(diào)速功能）和水泵構(gòu)成動(dòng)力系統(tǒng)，由渦輪流量計(jì)檢測(cè)流量，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制流量。第二路由變頻器，電動(dòng)機(jī)和水泵構(gòu)成動(dòng)力系統(tǒng)，依靠動(dòng)力系統(tǒng)的變頻調(diào)速控制流量，由電磁流量計(jì)檢測(cè)流量。流量比值控制就是由可編程控制器控制兩路供水系統(tǒng)的流量保持設(shè)定的比例。本設(shè)計(jì)假設(shè)第一路的流量由其他系統(tǒng)控制或手動(dòng)控制，本系統(tǒng)把第一路的流量（檢測(cè)值）乘以設(shè)定的比例系數(shù)后的值作為流量給定值，控制第二路供水

4、管道的流量。控制器采用PID算法決定變頻器的給定值，從而實(shí)現(xiàn)兩路流量的按比例控制。4、 設(shè)計(jì)正文設(shè)計(jì)原理比值控制有開(kāi)環(huán)比值控制、單閉環(huán)比值控制、雙閉環(huán)比值控制、串級(jí)比值控制系統(tǒng)和變比值控制系統(tǒng)。開(kāi)環(huán)比值控制是最簡(jiǎn)單的控制方案。單閉環(huán)比值控制和雙閉環(huán)比值控制是實(shí)現(xiàn)兩種物料流量間的定比值控制在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中其比值系數(shù)是不變的。串級(jí)比值控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩種物料的比值隨第三個(gè)參數(shù)的需求而變化。變比值控制系統(tǒng)最終目的是生產(chǎn)過(guò)程的結(jié)果，物料按比值輸出不是關(guān)鍵。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)必須采用單閉環(huán)比值控制或雙閉環(huán)比值控制，本系統(tǒng)采取單閉環(huán)控制方案。4.1使用儀器4.1.1流量計(jì)（渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)）1）、渦輪

5、流量計(jì)：輸出信號(hào)：頻率，測(cè)量范圍：00.6m3/h接線如圖所示：接線說(shuō)明：傳感器的供電電源由24VDC開(kāi)關(guān)電源提供，負(fù)載為流量積算變送儀。注：使用渦輪流量計(jì)時(shí)，必須將24VDC開(kāi)關(guān)電源打開(kāi)。2)、電磁流量計(jì)：輸出信號(hào)：420mA，測(cè)量范圍：00.4 m3/h接線說(shuō)明：轉(zhuǎn)換器為交流220V供電，X、Y和A、B、C為傳感器和轉(zhuǎn)換器之間的連線，輸出信號(hào)線直接接控制臺(tái)上的電磁流量計(jì)信號(hào)輸出端。4.1.2、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥QSVP20-15N智能電動(dòng)單座調(diào)節(jié)閥主要技術(shù)參數(shù)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式：智能型直行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入信號(hào)：010mA/420mADC/05VDC/15VDC輸入阻抗：250/500輸出信號(hào)：420mA

6、DC輸出最大負(fù)載：<500信號(hào)斷電時(shí)的閥位：可任意設(shè)置為保持/全開(kāi)/全關(guān)/0100%間的任意值電源：220V±10%/50Hz 4.1.3、變頻器面板 如圖所示，變頻器型號(hào)為三菱FR-S520S-0.4K型變頻調(diào)速器，具體數(shù)設(shè)置如下表：名稱表示設(shè)定范圍設(shè)定值上限頻率P10-120Hz60Hz下限頻率P20-120Hz20Hz擴(kuò)張功能顯示選擇P300，11頻率設(shè)定電流增益P391-120Hz60HzRH端子功能選擇P624操作模式選擇P790-80C5C5輸出頻率大小25HzC6C6偏置20% A 面板接線端子功能說(shuō)明：為了保護(hù)變頻器各接線端子不因?qū)嶒?yàn)時(shí)經(jīng)常裝拆線而損壞或丟失，故

7、將其常用的端子引到面板上。（1） 控制信號(hào)輸入：可輸入外 部05V電壓或420mA電流控制信號(hào)。（2） STF、STR：電機(jī)的正、反 轉(zhuǎn)控制端，SD與STF相連為正轉(zhuǎn)，SD與STR相連時(shí)為反轉(zhuǎn)。B 變頻器使用說(shuō)明：本裝置中使用變頻器時(shí)，主要有兩種輸出方式：一種是直接調(diào)面板旋鈕輸出頻率，另一種是用外部輸入控制信號(hào)改變變頻器輸出頻率。兩種輸出方式具體接線方法如下：（1） 變頻器面板旋鈕輸出接線方法：SD與STF（或STR）短接，當(dāng)需要改變輸出頻率時(shí)，旋動(dòng)面板上的旋鈕，順時(shí)針旋可增大輸出頻率，逆時(shí)針旋可減小輸出頻率。待旋至所需要的頻率時(shí)，按變頻器上白色的SET鍵，即可選定所需的輸出頻率。（2） 變頻

8、器外部控制信號(hào)控制輸出接線方法：SD與STF（或STR）、RH兩端都短接，在控制信號(hào)輸入端接入控制信號(hào)（正極、負(fù)極應(yīng)對(duì)應(yīng)，不能接錯(cuò)），打開(kāi)變頻器的電源開(kāi)關(guān)即可輸出。通過(guò)改變控制信號(hào)的大小來(lái)改變輸出頻率。*注：附FR-S520S-0.4K-CH三菱變頻調(diào)速器使用手冊(cè)（基本篇）4.2 系統(tǒng)原理圖4.3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)模擬量輸入有渦流流量傳感器和電磁流量傳感器組成，PLC選西門(mén)子S7200系列中的226，上位機(jī)和下位機(jī)的電纜采用RS458通訊電纜。第一路由異步電動(dòng)機(jī)和水泵構(gòu)成動(dòng)力系統(tǒng)，第二路由變頻器、電動(dòng)機(jī)和水泵構(gòu)成動(dòng)力系統(tǒng)。端口分配表輸入端子號(hào)輸出端子號(hào)地址號(hào)信號(hào)名稱說(shuō)明1AIW0第一路供水系統(tǒng)渦流流

9、量傳感器輸入16位2AIW2第二路供水系統(tǒng)電磁流量傳感器輸入16位1AQW0輸出控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥16位2AQW4輸出控制變頻器16位4.4軟件系統(tǒng)。內(nèi)存變量分配表序號(hào)名稱地址說(shuō)明1渦流流量傳感器AIW016位2電磁流量傳感器AIW216位3電動(dòng)調(diào)節(jié)閥AQW016位4變頻器AQW416位5PID表地址VB1008位6過(guò)程變量PVVD10032位7設(shè)定值SPVD10432位8輸出MVD10832位9增益KVD11232位，設(shè)定為0.7510采樣時(shí)間TsVD11632位，設(shè)定為0.5秒11積分時(shí)間TiVD12032位，設(shè)定為5分12微分時(shí)間TdVD12432位，設(shè)定為0分13積分前項(xiàng)VD12832位1

10、4過(guò)程變量前值VD13232位15定時(shí)中斷0時(shí)間間隔SMB348位，設(shè)定為100毫秒4.5 PLC程序5、課程設(shè)計(jì)總結(jié)由于平時(shí)大家都是學(xué)理論，沒(méi)有過(guò)實(shí)際開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，拿到的時(shí)候都不知道怎么做。但通過(guò)各方面的查資料并學(xué)習(xí)。我們基本學(xué)會(huì)了PLC設(shè)計(jì)的步聚和基本方法。分組工作的方式給了我與同學(xué)合作的機(jī)會(huì)，提高了與人合作的意識(shí)與能力。通過(guò)這次設(shè)計(jì)實(shí)踐。我學(xué)會(huì)了PLC的基本編程方法，學(xué)會(huì)PID指令的應(yīng)用，對(duì)PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。能過(guò)解決一個(gè)個(gè)在調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題，我們對(duì)PLC 的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。在此過(guò)程中，每個(gè)人都想自己的方案得到實(shí)現(xiàn)，積極向同學(xué)說(shuō)明自己的想法。能過(guò)比較選出最好的方案。在這過(guò)程也提高了我們的表達(dá)能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們還得到了老師的幫助與意見(jiàn)。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，不是每一個(gè)問(wèn)題都能自己解決，向老師請(qǐng)教或向同學(xué)討論是一個(gè)很好的方法。思而不學(xué)則罔，思而不學(xué)則殆。做事要學(xué)思結(jié)合。最后要對(duì)各位辛勤指導(dǎo)的各位老師表示忠心的感謝6、參考文獻(xiàn)： 1 殷洪義. 可編程序控制器選擇設(shè)計(jì)與維護(hù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20032 胡學(xué)林. 可編程控