加熱反應爐的PLC控制

電氣控制技術(shù)課程設計設計題：加熱反應爐的PLC控制專業(yè)班級：電氣工程及其自動化1002班姓名：付艷勝學號：9210100313指導教師：程輝日期:2013.07.05-12院整word版）加熱反應爐的PLC控制題目力口熱反應爐的PLC控制一、概述加熱爐溫度控制系統(tǒng)是比較常見和典型的過程控制系統(tǒng)，加熱反應爐整體由四個閥：排氣閥、進料閥、氮氣閥、泄放閥，四個傳感器：壓力傳感器、溫度傳感器、上液面?zhèn)鞲衅?、下液面?zhèn)鞲衅鳎仩t，加熱器及加熱接觸器等組成。加熱反應爐是工業(yè)生產(chǎn)中常用的重要設備，過去僅依靠人工進行操作，往往存在送料、溫度、壓力等條件變化不能有效控制的問題，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，造成原料浪費，給企業(yè)帶來經(jīng)濟損失。因此可編程序控制器PLC以其可靠性高、功能強、控制靈活等特點，且編程簡單，使用方便已成為目前工業(yè)現(xiàn)場的首選控制裝置。使用自動控制系統(tǒng)能有效的提高生產(chǎn)的安全性，大大降低了事故的發(fā)生率，并能提高生產(chǎn)效率，使原材料的使用率達到最大。在系統(tǒng)中，硬件上采用技術(shù)比較的成熟的可編程邏輯控制器，開發(fā)上采用了PLC的開關量和模擬量輸入模塊，實現(xiàn)對模擬量的采集；方法上運用的是過程控制中常用的反饋與串級控制方法，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。圖1加熱反應爐結(jié)構(gòu)示意圖二、設計任務和要求院整word版）加熱反應爐的PLC控制.根據(jù)上述加熱反應爐加熱工藝過程，編制PLC控制程序，并畫出I/0電氣接口圖。2．調(diào)試程序，模擬運行。三、設計方案L工藝過程和控制要求1．送料控制①檢測下液面SQ2、爐內(nèi)溫度ST、爐內(nèi)壓力SP是否都小于給定值（整定值均為邏輯量）。②若是小于給定值，則開啟排氣閥YVl和進料閥YV2。③當液位上升到上液面SQl時，應關閉排氣閥YVl和進料閥YV2。④延時20s，開啟氮氣閥YV3，氮氣進入反應爐，爐內(nèi)壓力上升。⑤當壓力上升到給定值時，即SP="1”時，關閉氮氣閥。2．加熱反應控制①交流接觸器KM帶電，接通加熱爐發(fā)熱器EH的電源。②當溫度升高到給定值時（ST：“1”），切斷加熱器電源，交流接觸器KM失電。③延時10min加熱過程結(jié)束。3．泄放控制①打開排氣閥，使爐內(nèi)壓力降到預定的最低值（SP:“0”）。②打開泄氣閥，當爐內(nèi)溶液降到下液面（SQ2="0”）時，關閉泄放閥和排氣閥。系統(tǒng)恢復到原始狀態(tài)，準備進入下一循環(huán)。.加熱反應爐工作原理加熱反應爐溫度控制系統(tǒng)基本構(gòu)成如下圖所示，它由PLC主控系統(tǒng)、固態(tài)繼電器、加熱爐、溫度傳感器等4個部分組成。PLCiea圖2加熱反應爐溫度控制系統(tǒng)基本組成加熱爐溫度控制實現(xiàn)過程是:首先溫度傳感器將加熱爐的溫度轉(zhuǎn)化為電壓信號，PLC主控系統(tǒng)內(nèi)部的A/D將送進來的電壓信號轉(zhuǎn)化PLC可識別的數(shù)字量，然后PLC將系統(tǒng)給定的溫度值與反饋回來的溫度值進行比較并經(jīng)過PID運算處理后，給固態(tài)繼電器輸入端一個控制信號控制固態(tài)繼電器的輸出端導通與否從而使加熱爐開始加熱或停止加熱。.加熱反應爐的輸入輸出設備表：根據(jù)加熱反應爐自動控制系統(tǒng)的要求，需要6個輸入點，5個輸出點，共11個I/O點。表14.I、O地址表：加熱反應爐的輸入信號輸入設備輸出設備啟動按鈕加熱接觸器停止按鈕排氣閥上液面感應器進料閥下液面感應器氮氣閥壓力感應器泄放閥溫度感應器共有6個，輸出信號共有5個，均為開關量，其輸入輸出地址編排表如下圖所示。

表2—變量：X1X2X3X4Y1Y2Y3Y4Y5T0T1SBSBK5.I、O電器12初值：00001111100000接口類型：開開開開開開開開開開開開開數(shù)圖：關關關關關關關關關關關關光值量量量量量量量量量量量量量根據(jù)I、輸輸輸輸輸輸輸輸輸輸輸輸輸O地址編排入入入入出出出出出入入入入功能：下爐上爐排進氮泄加定定啟啟定表，其液內(nèi)液內(nèi)氣料氣放熱時時動動時I、O電面溫面壓閥閥閥閥爐器器按按器器接檢度檢力電時啟鈕鈕時口圖測測源間動間如下到圖所示。兩 如Y1—LJ-班_z Y2—LZH都境_z X3Y3-I—勵 X4Y4-1—跚鐲_z X5￥5-I—岫虢_z X6FX制PLC0口□o□D—cdmL—圖3加熱反應爐的PLCI、O電器接口圖6.控制流程圖：由加熱反應爐控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能，結(jié)合PLC可以設計如圖所示的系統(tǒng)控制流程。按下啟動按鈕SB1后，系統(tǒng)運行；按下停止按鈕SB2后，系統(tǒng)停止。第一階段：送料控制，檢測下液面SL1,爐內(nèi)溫度ST,爐內(nèi)壓力SP是否小于給定值（都為“0”）若YV1和進料閥YV2。當液位上升到上液位設定值時，SL2=1,應關閉排氣閥YV1和進料閥YV2。延時10S,開啟氮氣閥YV3,氮氣進入反應爐，爐內(nèi)壓力上升。當壓力上升到給定值時，即SP=L關閉氮氣閥。送料過程結(jié)束。第二階段：加熱反應控制，接通反應爐電源KM,開始對反應爐加溫。當溫度上升到給定值時（此時信號ST=1）,切斷加熱電源。延時10S，加熱過程結(jié)束。

第三階段：泄放控制，打開排氣閥YVL使爐內(nèi)壓力降到給定值以下（此時SP=0）。打開泄放閥YV4當爐內(nèi)溶液下降到下液面以下（此時SL1=0），關閉泄放閥YV4和排氣閥YV1。系統(tǒng)恢復到原始狀態(tài)準備進入下一循環(huán)。溫度減小到（ST）圖4加熱反應爐的控制流程圖根據(jù)加熱反應爐對電氣控制系統(tǒng)的要求，本設計控制系統(tǒng)包括手動在內(nèi)的共6個輸入信號:下液面檢測信號X1，爐內(nèi)溫度X2上液面檢測信號X3，爐內(nèi)壓力X4；X5,X6分別為手動自動切換按鈕。PLC的5個輸出信號Y1—Y5分別代表排氣閥，進料閥，氮氣閥，泄放閥，反應爐加熱，定時器TLT2為0.1S定時器。院整word版）加熱反應爐的PLC控制加熱反應爐控制系統(tǒng)主要由上位機的監(jiān)控部分、PLC系統(tǒng)，信號檢測部分及執(zhí)行機構(gòu)幾部份組成通過在線實時記錄、監(jiān)控和顯示數(shù)據(jù)，傳遞設備的實時狀態(tài)，接受并執(zhí)行系統(tǒng)實時控制命令，通過控制電磁閥開閉，滿足系統(tǒng)控制的要求。7.梯形圖：｛頒】.XUUlXUUZXUUd｛頒】.Tf————M——,7001H1007001 X003M1國HI——df7001 X003M1國HI——df——J-1--II T1_JL 點譏 M_Lt ou111雙口國W2IITi—T2 X001 C(T1 1 mi] <Y0C5^ M101^{T2KJEOOO[—(MIOO] 圖5加熱反應爐的梯形圖88.指令表：ANDX1OUTM100ANDX1OUTM100LDT2ORY4ANDX1OUTY4ANIX2ANIX3ANIX4ORM100OUTY1LDY1ANIX3ANIM100OUTY2LDX3OUTT1SPK200LDT1ANIX4ANIM100OUTY3LDX4ANIX2OUTY5LDX2ORM101ANDX3OUTM101LDM101OUTT2SPK6000LDT2ORM100四、心得體會這次課程設計讓我體會到學習PLC這門課程的重要性，PLC可以解決很多生活中的問題，例如電梯的控制，噴泉花樣噴水以及對交通燈的控制等，所以學好這門課很重要，通過設計這次的加熱反應爐的PLC控制的課程設計，讓我知道了平時學習這門課的重點和難點，也讓我更進一步的了解和認識了這門課，在設計中發(fā)現(xiàn)了自己在學習上的不足，有些知識掌握的還不是很扎實，但通過和同學老師的討論后能夠得到正確的結(jié)果。雖然課程設計已經(jīng)告一段落，但是我們學習的道路還很長。此次課程設計讓我明白不論是在做課程設計還是在今后的學習中，都應該有一種好學好問實踐與理論相結(jié)合的理念，只有這樣才能達到自己真正全面理解知識的最終目的。五、致謝經(jīng)過一個星期的緊張準備，本次課程設計在程輝老師的悉心指導下順利完成了，由于臨近期末時間倉促，難免有許多疏漏之處。在這里，我要感謝程老師在我平時的學習中給予了我悉心的指導。除了敬佩程老師的專業(yè)水平外，您的教學態(tài)度和科研精神也是我永遠學習的榜樣，并將對我今后的學習和工作產(chǎn)生積極的影響，最后感謝程老師對大家的耐心指導。六、參考文獻［1］郁漢琪.電器控制與可編程序控制器技術(shù)（第二版）［乂］。南京：東南大學出版社。2009.9［2］李曉瑩.傳感器與測試技術(shù)［M］北京：高等教育出版社2004.11［3］廖常初.S7-300/400PLC應用技術(shù)，北京：機械工業(yè)出版社，2005.1［4］張智益.PLC編程及應用.J］.機械工業(yè)出版社,2009［5］章文浩.可編程控制氣原理及實驗。北京：國防工業(yè)出版社。2003.7⑹俞國亮.PLC原