水箱加熱系統(tǒng)PLC溫度控制課程設(shè)計報告

1、-. z一、前 言 11. 可編程序控制器的概述 12F*2N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(xiàn) 13五、附 錄 135.1.課題介紹 135.2.控制要求 13第一章 前 言1.1 可編程序控制器的

2、概述隨著微處理器、計算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速開展，計算機(jī)控制已經(jīng)廣泛應(yīng)用在所有的工業(yè)領(lǐng)域?，F(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場這一需求迅速做出反響，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低本錢和高質(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，它是以微處理器為根底的通用工業(yè)控制裝置。編程控制器不僅可以按事先編好的程序進(jìn)展各種邏輯控制，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(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它

3、采用可編程序的存儲器，用來在其部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)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(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(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(kuò)大功能的原則而設(shè)計?？删幊绦蚩刂破鱌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*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、I0部件都集中裝在一個機(jī)箱。一般小型PLC采用這種構(gòu)造；2模塊式PLC，將PLC各局部分成假設(shè)干個單獨的模塊，模塊式PLC由框架和各種模塊組成。模塊插在插座上。一般

4、大、中型PLC采用模塊式構(gòu)造3PLC將整體式和模塊式結(jié)合起來，稱為疊裝式PLC。2.2 F*2N系列PLC簡介本次設(shè)計中，我們將采用F*2n系列PLC,F*系列PLC為單元型，含CPU、電源和固定搭配的輸入/輸出。 Q4AR系列為雙機(jī)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 F* 2N系列程控器的輸入輸出點最大不超過256點。每臺主機(jī)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。 F*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 F*系列 PLC。目前F*系列P

5、LC為中國地銷量最多的小型PLC。F*2n系列PLC是該系列中功能最強(qiáng)、速度最快的微型PLC。有RAM, EPROM和EEPROM F*2N系列 PLC 的特點超高速的運(yùn)算速度 0.08微秒. 比F*2的0.48微秒快六倍.容量極大8K步(最大16K步).比F*2大四倍.機(jī)體小型化 比F*2小50% .兼容F*2的編程設(shè)計.備有多種不同的F*2N擴(kuò)展單元及特殊模塊.殊功能模塊在工業(yè)控制中，*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，*些執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求PLC輸出模擬信號，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(biāo)準(zhǔn)的電流和電壓。其中，D/A轉(zhuǎn)換器將PLC的數(shù)字

6、輸出量轉(zhuǎn)換成模擬電壓或電流，再去控制執(zhí)行機(jī)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F*2N-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420MA，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及其觸發(fā)控制電路用于調(diào)整負(fù)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及起來。但在國對其有不同的叫法，如晶閘管調(diào)整器、可控硅調(diào)整器、晶

7、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，要看承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420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

8、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(dāng)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。溫度變送器變換為420mA傳送給PLC的模擬量輸入通道。

9、根據(jù)給定值加上dF與測量的溫度值相比擬的結(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，從而到達(dá)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F*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(jìn)展采集和控制，還必須使用到模擬量輸入/輸出模塊F*-4AD模塊、晶閘管跳功模塊、溫度變送器。水箱溫度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)：該閉環(huán)系統(tǒng)的組成中，刮號中的局部即用F*系列的PLC和模擬量F*-4AD模塊實現(xiàn)；用熱電偶檢測水箱溫度，溫度變送器將溫度轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的電流送給模擬量輸入模塊，經(jīng)過PLC的部處理將模擬量轉(zhuǎn)化成可識別

10、的數(shù)字量與設(shè)定值比擬處理，在將控制信號作用于控制調(diào)功器上，以此來控制水箱中電熱管的開關(guān)情況，實現(xiàn)對水箱溫度的閉環(huán)控制。 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 輸出繼電器開場加熱控制 M0 Y0持續(xù)加熱控制 M1 Y1停頓加熱控制 M2 Y2總停控制 SB1(外部元件) *0(部地址) 相關(guān)元器件的選型表2-2 元器件明細(xì)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F*2N-48MR 1臺2 模擬量輸入模塊 標(biāo)準(zhǔn)電流420mA 三菱F*2N-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

11、量程0100，標(biāo)準(zhǔn)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 F*GP_WIN-C 1套6 連接導(dǎo)線 紅、黑兩種顏色 假設(shè)干2.2.4 PLC的外部接線原理圖圖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)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3.3

12、系統(tǒng)梯首頁 技術(shù)中心 專業(yè)軟件 校園招聘 就業(yè)指導(dǎo) 考研交流 學(xué)習(xí)經(jīng)歷 技術(shù)論壇 單片機(jī) | 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 | 電路根底 | MSP430 | 電路圖 | RIFI | 組態(tài)軟件 | 工業(yè)總線 | 變頻器 | fpga -當(dāng)前位置：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：網(wǎng)絡(luò) 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3.5 系統(tǒng)實時監(jiān)控圖監(jiān)控圖1監(jiān)控圖2監(jiān)控圖3第三章 總 結(jié)兩周的PLC課程設(shè)計對我收益匪淺，讓我系統(tǒng)性地認(rèn)識和全面

13、地掌握了PLC編程和調(diào)試技術(shù)，讓我將平常學(xué)的PLC編程及應(yīng)用方法學(xué)以致用，使我的PLC編程能力有了很大提高和進(jìn)步，讓我對PLC應(yīng)用有了深入細(xì)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(jìn)展設(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)和步驟中，難免會出現(xiàn)意想不到錯誤，這就需要我們在進(jìn)展設(shè)計的過程中利用所掌握的知識認(rèn)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)計缺乏之處和錯誤。第二周，對硬件電路的工作原理和可編程知識的掌握是進(jìn)展下一步的軟件設(shè)計的關(guān)鍵。進(jìn)入了軟件設(shè)計方案和具體的編程和調(diào)試運(yùn)行階段。在這個階段中，對系統(tǒng)的需

14、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)計上的缺乏之處。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教師所講完全不一樣，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，詢問教師按時完成了我們的課題。兩周的PLC編程及應(yīng)用的課程設(shè)計，發(fā)現(xiàn)自己在這方面的學(xué)習(xí)還需要不斷的加深。通過這段時間的學(xué)習(xí)認(rèn)識，對溫控閉環(huán)的系統(tǒng)有了一個整體的認(rèn)識，熟悉各種器件和軟件應(yīng)用。在這里，本次設(shè)計中感兩位指導(dǎo)教師對我的幫助。4、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 大學(xué)【2】可編程序控制器及其應(yīng)用 萬太福 大學(xué)【3】畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo) 祖潤 機(jī)械工業(yè)【4】新舊圖形符號對照讀本 兵器工業(yè)【5】電力拖動與控制 中國礦業(yè)大學(xué)【6】工廠常用電氣設(shè)備手冊上、中、下 水利電力【7】電氣控制技術(shù)實驗指導(dǎo)書 星平 工程學(xué)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。溫度變送器變換為420mA傳送給P