PLC定型機(jī)溫度控制系統(tǒng)

1、遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) PLC技術(shù)及應(yīng)用 課程設(shè)計(jì)（論文）題目： PLC控制的定型機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng) 院（系）： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化083 學(xué) 號(hào)： 080302063 學(xué)生姓名： 張文嵩 指導(dǎo)教師： （簽字）起止時(shí)間： 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室： 學(xué) 號(hào)080302063學(xué)生姓名張文嵩專業(yè)班級(jí)自動(dòng)化083課程設(shè)計(jì)題目PLC控制的定型機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)課題完成的功能、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求、技術(shù)參數(shù)實(shí)現(xiàn)功能：以印染定型機(jī)烘房溫度檢測(cè)為對(duì)象，設(shè)計(jì)一個(gè)PLC控制的定型機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能如下：1、系統(tǒng)每隔30s采集一次烘房溫溫，以中斷方

2、式讀取；2、當(dāng)溫度達(dá)到180時(shí)，紅色指示燈常亮，低于100時(shí), 紅色指示燈閃爍， 溫度在100180之間，綠色指示燈亮。3、正常情況下，系統(tǒng)循環(huán)顯示采集的溫度值，顯示器由3位LED顯示器構(gòu)成。設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：1、根據(jù)系統(tǒng)功能，確定總體控制方案（包括設(shè)計(jì)系統(tǒng)組成框圖，分析各部分的作用）2、分析系統(tǒng)的功能與任務(wù)，確定輸入輸出信號(hào)和類型，選擇PLC型號(hào)和擴(kuò)展模塊。2、建立I/O分配表，完成PLC與輸入/輸出信號(hào)的的外部接線；3、按系統(tǒng)的控制要求，用梯形圖設(shè)計(jì)程序；4、上機(jī)調(diào)試、完善程序；5、按學(xué)校規(guī)定格式，撰寫(xiě)、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份；設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)在4000字以上。技術(shù)參數(shù)：溫度范圍0+200；檢測(cè)精度

3、為±1。顯示精度±1。進(jìn)度計(jì)劃1、 布置任務(wù)，查閱資料，確定系統(tǒng)的組成（2天）2、 建立I/O分配，完成外部接線設(shè)計(jì)（1天）3、 按系統(tǒng)的控制要求，完成梯形圖設(shè)計(jì)（2天）4、 上機(jī)調(diào)試、修改程序（2天）5、 撰寫(xiě)、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（2天） 6、答辯（1天）指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日注：成績(jī)：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計(jì)算 摘 要PLC是一類可編程邏輯控制器，這一系列產(chǎn)品可以滿足多種多樣的自動(dòng)化控制需要。由于具有緊湊的設(shè)計(jì)、良好的擴(kuò)展性、低廉的價(jià)格及強(qiáng)大的指令，使得S7-200可以近乎完美地滿足小規(guī)模

4、的控制要求。此外，豐富的CPU類型和電壓等級(jí)使其在解決用戶的工業(yè)自動(dòng)化問(wèn)題時(shí)，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。在以PLC控制為核心，印染定型機(jī)為被控對(duì)象，溫度傳感器為檢測(cè)器，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)每隔30s采集一次烘房溫溫，以中斷方式讀取；當(dāng)溫度達(dá)到180時(shí)，紅色指示燈常亮，低于100時(shí), 紅色指示燈閃爍，溫度在100180之間，綠色指示燈亮；系統(tǒng)循環(huán)顯示采集的溫度值，顯示在3位LED顯示器上。文章介紹了基于S7-200溫度檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以上要求。關(guān)鍵字；PLC; 西門子；梯形圖目 錄第1章 緒論1第2章 課程設(shè)計(jì)的方案22.1 概述22.2 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu)2第3章 硬件設(shè)計(jì)33.1 I/O分配33.2 模塊編址43.3

5、 PLC的選擇53.4 溫度傳感器的選擇53.5 定型機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)硬件電路原理圖設(shè)計(jì)6第4章 軟件設(shè)計(jì)74.1 PLC設(shè)計(jì)流程圖74.1程序流程圖74.2 Plc程序梯形圖84.3 中斷程序圖10第5章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)11參考文獻(xiàn)12第1章 緒論P(yáng)LC是早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱

6、混淆，所以將可編程序控制器簡(jiǎn)稱PLC,plc自1969年美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國(guó)，日本，德國(guó)的可編程序控制器質(zhì)量?jī)?yōu)良，功能強(qiáng)大。定型機(jī)是用于工業(yè)制造定型用的機(jī)器，定型機(jī)按種類可分為： 鞋面定型機(jī) 襪子定型機(jī) 面料定型機(jī) 印染工序在紡織產(chǎn)品生產(chǎn)中占有重要地位，印染定了紡織量直接決定織品的色澤，外觀，甚至還影響紡織品的生產(chǎn)成本。在印染工序中，影響印染的因素主要有印染液濃度，溫度，液位等，其中溫度控制是重要而又復(fù)雜的控制過(guò)程。印染過(guò)程實(shí)際上是執(zhí)行由工藝人員針對(duì)不同織物的一條溫度曲線，每個(gè)工藝對(duì)印染溫度，升降溫過(guò)程都有嚴(yán)格要求，否則容易使織物產(chǎn)生色差，缸差，條痕疵點(diǎn)，造成復(fù)印染率上

7、升，生產(chǎn)成本的增加。針對(duì)印染過(guò)程溫度控制的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)了基于PLC的印染定型機(jī)溫度控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)印染過(guò)程溫度的控制，從而減少織物疵點(diǎn)，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。第2章 課程設(shè)計(jì)的方案2.1 概述溫度控制系統(tǒng)的要求：將系統(tǒng)每隔30s采集一次烘房溫溫，以中斷方式讀取被控系統(tǒng)的溫度控制在100度-180度之間，當(dāng)溫度低于100度或高于180度時(shí)， 系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)啟動(dòng)按紐-啟動(dòng)控制程序，設(shè)置綠，紅2個(gè)指示燈來(lái)指示溫度狀態(tài)。被控溫度在要求范圍內(nèi)，綠燈亮，表示系統(tǒng)運(yùn)行正常。LED顯示正常的溫度值。按啟動(dòng)按鈕，控制系統(tǒng)投入運(yùn)行。采樣時(shí)間到，則將待測(cè)的溫度值讀入PLC，若溫度在100180之間，則說(shuō)明溫度正

8、常，等待下一次采樣。綠燈亮若溫度小于100紅燈閃爍；若溫度大于180紅燈亮設(shè)計(jì)PLC程序完成該溫度控制。2.2 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu)硬件組成：S7-200（CPU224）、模擬量輸入擴(kuò)展模塊EM231、3個(gè)LED顯示器、溫度傳感器、2個(gè)指示燈。作原理：由溫度傳感器對(duì)系統(tǒng)溫度進(jìn)行檢測(cè)，并完成信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化、變送功能，由模擬量輸入擴(kuò)展模塊將信號(hào)輸入到PLC中。PLC執(zhí)行控制功能。2.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖第3章 硬件設(shè)計(jì)3.1 I/O分配本設(shè)計(jì)采用西門子公司推出的 S7-200 PLC 作為現(xiàn)場(chǎng)控制器，選用CPU224主機(jī)模塊，主機(jī)模塊集成14輸入/10輸出，I/O共計(jì)24點(diǎn)。系統(tǒng)共有開(kāi)關(guān)量輸入2個(gè)、開(kāi)關(guān)量輸出

9、9個(gè)；模擬量輸入點(diǎn)1個(gè)。參照西門子S7-200產(chǎn)品目錄及市場(chǎng)實(shí)際價(jià)格，選用主機(jī)為CPU224，再擴(kuò)展一個(gè)模擬量模塊EM23（4AI）。這樣的配置是最經(jīng)濟(jì)的，表3.1I/O分配表模塊號(hào)地址編號(hào)信號(hào)名稱說(shuō)明 CPU224I0.0總啟動(dòng)開(kāi)關(guān)按鈕I0.1LED百位器按鈕I0.2LED十位器按鈕I0.3LED個(gè)位器按鈕Q0.1紅燈“1”有效，高溫指示燈Q0.2綠燈“1”有效，正常指示燈 EM231 AIW0溫度傳感器1輸入電壓值3.2 模塊編址主單元CPU224和模擬量單元EM231的連接圖，和I/O的分配圖圖3.2模塊的圖主機(jī)I/O模塊1 I/OI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6

10、I0.7I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5QB0AIW0AIW2AIW4AIW6Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.1表3.3模塊I/O分配圖3.3 PLC的選擇本設(shè)計(jì)采用德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的CPU224小型PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制。西門子S7-200系列PLC是西門子公司20世紀(jì)90年代推出的整體式小型可編程控制器，開(kāi)始被稱為CPU21X，后被稱為CPU22X。其結(jié)構(gòu)緊湊、功能強(qiáng)，具有很高的性能價(jià)格比，在中小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)中應(yīng)用廣泛。在此設(shè)計(jì)中我們選擇S7-200 CPU224，它具有14輸入/10輸出，I/O共計(jì)24點(diǎn)。存儲(chǔ)容量大，有

11、7個(gè)擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時(shí)鐘，有更強(qiáng)的模擬量和高速計(jì)數(shù)處理能力圖3.3 S7-200CPU224圖3.4 溫度傳感器的選擇為了測(cè)量印染定型機(jī)烘房溫度，以達(dá)到滿意的控制效果。選擇溫度傳感器烘房溫度測(cè)量在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，測(cè)控結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選擇是否合理。作為PLC測(cè)控系統(tǒng)前向通道的關(guān)鍵部件，在選擇傳感器時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：根據(jù)測(cè)控對(duì)象與環(huán)境確定傳感器的類型；傳感器的靈敏度、頻率響應(yīng)特性：線性范圍、穩(wěn)定性以及精度的選擇、性能與價(jià)格。系統(tǒng)的溫度信號(hào)的檢測(cè)采用鉑電阻PT100，PT100是鉑熱電阻，它的阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變。PT后的100即表示它在0時(shí)阻值為100歐姆，在100

12、時(shí)它的阻值約為138.5歐姆。它的工業(yè)原理：當(dāng)PT100在0攝氏度的時(shí)候他的阻值為100歐姆，它的的阻值會(huì)隨著溫度上升它的阻值是成勻速增漲的。鉑電阻具有測(cè)量精度高、性能穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，在工業(yè)上廣泛用于-200+500之間的溫度測(cè)量3.5 定型機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)硬件電路原理圖設(shè)計(jì)定型機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)硬件電路CPU224，LED顯示器和指示燈連接圖。3.5連接原理圖第4章 軟件設(shè)計(jì)開(kāi)始接通定時(shí)器30秒后重新開(kāi)始計(jì)時(shí)開(kāi)始脈沖連接中斷當(dāng)溫度>=180LED顯示紅燈亮綠燈亮當(dāng)溫度>100當(dāng)溫度<100紅燈閃YYY4.1 PLC設(shè)計(jì)流程圖4.1程序流程圖4.2 Plc程序梯形圖4.1梯形圖 4

13、.1梯形圖（續(xù)）4.3 中斷程序圖4.2中斷程序圖第5章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)可編程控制器(PLC)技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課，可編程控制器技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展異常迅速，各生產(chǎn)廠家也推出了許多強(qiáng)大的新型PLC、各種特殊模塊和通信聯(lián)網(wǎng)器件，使可編程控制器成為集微機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)于一體的通用工業(yè)控制裝置，成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的一種強(qiáng)有力的工具。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我將以前上課時(shí)學(xué)到的PLC的基本編程方法進(jìn)行了實(shí)踐，對(duì)PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒(méi)有做課程設(shè)計(jì)以前，我們對(duì)掌握的技能都是思想上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來(lái)的程序

14、下載到PLC中的時(shí)候，問(wèn)題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。通過(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。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我了解了PLC基本邏輯指令的應(yīng)用，理解了區(qū)間比較指令的應(yīng)用范圍，熟悉了編程的方法和技巧，知道怎樣去設(shè)計(jì)一個(gè)PLC應(yīng)用程序，也感覺(jué)得到了PLC在控制方面的巨大優(yōu)勢(shì)和潛力，同時(shí)也更增強(qiáng)了我學(xué)好PLC的決心和信心。 在這次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，由于PLC編程軟件存在一定的局限性,從而導(dǎo)致在把程序?qū)隬ord時(shí)發(fā)生了很大的困難,我們只能通過(guò)屏幕捕捉、圖形剪切，最后才能完整的把所要求的程序?qū)懺赪ord里，如果有更好的編程軟件,相信我們會(huì)把PLC學(xué)得更好,課程設(shè)計(jì)也會(huì)做得更有質(zhì)量。 在這次課程設(shè)計(jì)中，我得到了老師和同學(xué)們的許多幫助，在此對(duì)他們表示感謝。參考文獻(xiàn)1西門子公司. S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè)，20022袁任光可編程序控制器(PLC)應(yīng)用技術(shù)與實(shí)列M華南理工大學(xué)出版社，20013胡紹林，孫國(guó)基過(guò)程監(jiān)控技術(shù)及其應(yīng)用.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2001：4萬(wàn)蘭風(fēng).電子稱重式皮帶自動(dòng)配煤控制系統(tǒng).包鋼科技，2003。5廉曉霞.電廠輸煤系統(tǒng)皮帶秤的改造及應(yīng)用.中國(guó)儀器儀表，2003