管道流量比值控制PLC課程設(shè)計(jì)(共14頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上河北工程大學(xué)信電學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書（2014/2015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 ： 電氣 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師 ： 杜永 楊怡軍 設(shè)計(jì)周數(shù) ： 二周 設(shè)計(jì)成績 ： 2015年6月22日 目錄1.課程設(shè)計(jì)目的.32.設(shè)計(jì)正文.42.1軟件設(shè)計(jì).42.11系統(tǒng)分析.4 .52.2硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì).6 .7 .82.21軟件實(shí)施及硬件檢測.9 .10 .113.課程設(shè)計(jì)總結(jié).13 4.參考文獻(xiàn).131、課程設(shè)計(jì)目的 可編程序控制器具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、性能優(yōu)越、靈活通用、使用方便、可靠性高、抗

2、干擾能力強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。無論是國外引進(jìn)的自動化生產(chǎn)線，還是自行設(shè)計(jì)的自動控制系統(tǒng)，都廣泛采用單臺或多臺可編程序控制器組成。 通過本次課程設(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)。 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。逐一明確各路檢測信號到PLC的輸入通道，包括傳感器的原理，連接方法，信號種類，信號調(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

3、，包括各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的種類和工作原理，驅(qū)動電路的構(gòu)成，PLC輸出信號的種類和地址。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)備上演示控制過程。設(shè)計(jì)要求流量比值控制系統(tǒng)有兩路供水系統(tǒng)。第一路由異步電動機(jī)（不具備調(diào)速功能）和水泵構(gòu)成動力系統(tǒng)，由渦輪流量計(jì)檢測流量，電動調(diào)節(jié)閥控制流量。第二路由變頻器，電動機(jī)和水泵構(gòu)成動力系統(tǒng)，依靠動力系統(tǒng)的變頻調(diào)速控制流量，由電磁流量計(jì)檢測流量。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)控制或手動控制，本系統(tǒng)把第一路的流量（檢測值）乘

4、以設(shè)定的比例系數(shù)后的值作為流量給定值，控制第二路供水管道的流量?？刂破鞑捎肞ID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2、 設(shè)計(jì)正文 2.1軟件設(shè)計(jì)2.11系統(tǒng)分析比值控制有開環(huán)比值控制、單閉環(huán)比值控制、雙閉環(huán)比值控制、串級比值控制系統(tǒng)和變比值控制系統(tǒng)。開環(huán)比值控制是最簡單的控制方案。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)行過程中其比值系數(shù)是不變的。串級比值控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩種物料的比值隨第三個參數(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

5、制方案。 系統(tǒng)工作原理：對于節(jié)流元件來說，壓差與流量的平方成正比，即  PQ 2  對于單閉環(huán)比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，A，B 兩個管路上的P可分別寫為  PA=KAQA2  PB=KBQB 2  其中， KA、KB為放大系數(shù)。  變送器送出的信號為4-20mA電流信號，那么F1，F(xiàn)A有如下關(guān)系： F1-4=CAPA FA -4=CBPB  式中CA、CB是變送器的放大系數(shù)， F1，F(xiàn)A是變送器的輸出信號電流。比值器的輸出關(guān)系為： F2-4=KC( F1-4

6、)  KC為比值器的放大系數(shù)。  則有： F2-4=KCCA KAQA2   FA-4=CBKBQB 2  由于調(diào)節(jié)器為比例積分調(diào)節(jié)，在穩(wěn)態(tài)下它可保持FA =F2，故有  KC CA KAQA2  = CB KBQB （QA/QB）2 =KCCB KB/CA KA  從上式可知，為使流量QA、QB的比值滿足工藝要求，只要適當(dāng)?shù)卣{(diào)整比值器的放大系數(shù)KC即可。系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)存變量分配表序號名稱地址說明1渦流流量傳感器AIW016位2電磁流量傳感

7、器AIW216位3電動調(diào)節(jié)閥AQW016位4變頻器AQW416位5PID表地址VB1008位6過程變量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采樣時間TsVD11632位，設(shè)定為0.5秒11積分時間TiVD12032位，設(shè)定為5分12微分時間TdVD12432位，設(shè)定為0分13積分前項(xiàng)VD12832位14過程變量前值VD13232位15定時中斷0時間間隔SMB348位，設(shè)定為100毫秒 2.2硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 擬量輸入有渦流流量傳感器和電磁流量傳感器組成，PLC選西門子S7200系列中 ， 上位機(jī)和下位機(jī)的電纜采用RS45

8、8通訊電纜。第一路由異步電動機(jī)和水泵構(gòu)成動力系統(tǒng)，第二路由變頻器、電動機(jī)和水泵構(gòu)成動力系統(tǒng)。端口分配表輸入端子號輸出端子號地址號信號名稱說明1AIW0第一路供水系統(tǒng)渦流流量傳感器輸入16位2AIW2第二路供水系統(tǒng)電磁流量傳感器輸入16位1AQW0輸出控制電動調(diào)節(jié)閥16位2AQW4輸出控制變頻器16位 流量計(jì)（渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)）1）、渦輪流量計(jì)：輸出信號：頻率，測量范圍：00.6m3/h接線如圖所示：接線說明：傳感器的供電電源由24VDC開關(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，必須將24VDC開關(guān)電源打開。2)、電磁流量計(jì)：輸出信號：420mA，測量范圍：00.4 m3/

9、h接線說明：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，輸出信號線直接接控制臺上的電磁流量計(jì)信號輸出端。電動調(diào)節(jié)閥QSVP20-15N智能電動單座調(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：010mA/420mADC/05VDC/15VDC輸入阻抗：250/500輸出信號：420mADC輸出最大負(fù)載：<500信號斷電時的閥位：可任意設(shè)置為保持/全開/全關(guān)/0100%間的任意值電源：220V±10%/50Hz 變頻器面板 如圖所示，變頻器型號為三菱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

10、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明：為了保護(hù)變頻器各接線端子不因?qū)嶒?yàn)時經(jīng)常裝拆線而損壞或丟失，故將其常用的端子引到面板上。（1） 控制信號輸入：可輸入外 部05V電壓或420mA電流控制信號。（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相連時為反轉(zhuǎn)。B 變頻器使用說明：本裝置中使用變頻器時，主要有兩種輸出方式：一種是直接調(diào)面板旋鈕輸出

11、頻率，另一種是用外部輸入控制信號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，旋動面板上的旋鈕，順時針旋可增大輸出頻率，逆時針旋可減小輸出頻率。待旋至所需要的頻率時，按變頻器上白色的SET鍵，即可選定所需的輸出頻率。（2） 變頻器外部控制信號控制輸出接線方法：SD與STF（或STR）、RH兩端都短接，在控制信號輸入端接入控制信號（正極、負(fù)極應(yīng)對應(yīng)，不能接錯），打開變頻器的電源開關(guān)即可輸出。通過改變控制信號的大小來改變輸出頻率。2.21 軟件實(shí)施硬件檢測1、設(shè)備的連接和檢查1）、關(guān)閉閥26，將儲水箱灌滿水

12、（至最高高度）。2）、打開手動閥10、閥20、閥21、閥22、閥23，關(guān)閉動力支路上通往其他對象的切換閥。3）、檢查電源開關(guān)是否關(guān)閉2、系統(tǒng)連線1）、先將電磁流量計(jì)的+（正極）接到S7200PLC的A/I0（正極），將電磁流量計(jì)的-（負(fù)極）接到S7200PLC的A/I0（負(fù)極）。2）、最后將S7200PLC的A/O0輸出端的正極接至變頻器420mA輸入端的+端（即正極），將S7200PLC的A/O0輸出端的負(fù)極接至變頻器420mA輸入端的-（即負(fù)極），變頻器的公共端、正轉(zhuǎn)、切換短接。3）、單相電源的空氣開關(guān)打在關(guān)的位置3、啟動實(shí)驗(yàn)裝置1）、將實(shí)驗(yàn)裝置電源插頭接到380V三相電源上。2）、打開漏

13、電保護(hù)及單相電源空氣開關(guān)。3）、打開電源總開關(guān)，按下啟動按鈕即可開啟電源。4、實(shí)驗(yàn)步驟1）、開啟變頻器、S7200PLC、電磁流量計(jì)、24VDC的電源開關(guān)。2）、在老師的指導(dǎo)下，啟動計(jì)算機(jī)，進(jìn)入MCGS組態(tài)環(huán)境運(yùn)行軟件，進(jìn)入相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)PLC程序如下3.課程設(shè)計(jì)總結(jié)由于平時大家都是學(xué)理論，沒有過實(shí)際開發(fā)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，拿到的時候都不知道怎么做。但通過各方面的查資料并學(xué)習(xí)。我們基本學(xué)會了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，提高了與人合作的意識與能力。通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐。我學(xué)會了PLC的基本編程方法，學(xué)會PID指令的應(yīng)用，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。能過解決一個個在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，我們對PLC 的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。在此過程中，每個人都想自己的方案得到實(shí)現(xiàn)，積極向同學(xué)說明自己的想法。能過比較選出最好的方案。在這過程也提高了我們的表達(dá)能力。在設(shè)計(jì)的過程中我們還得到了老師的幫助與意見。在學(xué)習(xí)的過程中，不是每一個問題都能自己解決，向老師請教或向同學(xué)討論是一個很好的方法。思而不學(xué)則罔，思而不學(xué)則殆。做事要學(xué)思結(jié)合。最后要對各位辛勤指導(dǎo)的各位老師表示忠心的感謝4.參考文獻(xiàn)： 1