水箱加热系统的PLC位式温度控制设计毕业论文.doc

黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文毕业论文水箱加热系统的plc位式温度控制设计姓 名： 指导教师： 专 业： 班 级： 2009年12月8日目 录摘 要1前 言2可编程序控制器的概述fx2n系列plc简介2特殊功能模块2调功器2温度变送器21系统设计要求22系统硬件设计22.1 水箱温度自动调节系统22.2 输入输出点数的分配表22.3 相关元器件的选型22.4 plc的外部接线原理图23系统软件设计前 言23.1 模拟量与数字量的对应关系23.2 系统流程图的设计23.3 系统梯形图23.4 系统指令表23.5 系统实时监控图2结 论8参考文献9致 谢12前 言随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经广泛应用在所有的工业领域。现代社会要求制造业对市场这一需求迅速做出反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。可编程控制器就是顺应这一需要出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。编程控制器不仅可以按事先编好的程序进行各种逻辑控制，还具有随意编程、自动诊断、通用性好、体积小、可靠性高的特点。因此，可编程控制器正逐步取代着继电器接触器控制系统。fx2n系列plc简介本次设计中，我们将采用fx2n系列plc,fx系列plc为单元型，内含cpu、电源和固定搭配的输入/输出。 q4ar系列为双机热备系列，最大输入输出点数为8192点。 a系列plc的最大输入输出点数为2048点。 f系列程控器的最大输入输出点数为256点。三菱小型 fx 2（n）系列程控器的输入输出点最大不超过256点。每台主机可连模入、模出、高速记数、定位等特殊功能模块，不超过8个。 fx系列在日本三菱的姬路制作所生产。三菱姬路制作所累计已生产超过三百万台 fx系列 plc。目前fx系列plc为中国内地销量最多的小型plc。fx2n系列plc是该系列中功能最强、速度最快的微型plc。有ram, eprom和eeprom fx2n系列 plc 的特点超高速的运算速度 0.08微秒. 比fx2的0.48微秒快六倍.容量极大8k步(最大16k步).比fx2大四倍.机体小型化 比fx2小50% .兼容fx2的编程设计.备有多种不同的fx2n扩展单元及特殊模块.特殊功能模块 在工业控制中，某些输入量（例如压力、温度、流量、转速等）是连续变化的模拟量，某些执行机构要求plc输出模拟信号，而plc的cpu只能处理数字量。模拟量首先被传感器和变送器转换成标准的电流和电压。其中，d/a转换器将plc的数字输出量转换成模拟电压或电流，再去控制执行机构。模拟量i/o模块的主要任务就是完成a/d转换和d/a转换。根据设计要求，本次设计选用模拟量输入模块fx2n-4ad，该模块用4个12位模拟量输入通道，输入量程为dc-10v+10v和420ma，转换速度为15ms/通道或6ms/通道（高速）。 1 设计要求本系统的被控对象是1kw电加热管，被控制量是水箱的水温t，plc的模拟量输出控制调功器的输出，由调功器控制电加热管的通断，被控对象为水箱中的单相电热管，被控制量为水箱水温。它由铂电阻pt100测定，输入到温度变送器上，量程为0100。温度变送器变换为420ma传送给plc的模拟量输入通道。根据给定值加上df与测量的温度值相比较的结果，plc模拟量输出通道向晶闸管调功器发出控制信号，从而达到控制水箱温度的目的2 系统硬件设计根据对系统设计内容的分析，确定控制系统所需要的输入输出点数为1/3点。选用fx系列plc, 输入输出点数的分配如表2-1所示，由于系统必须对温度信号进行采集和控制，还必须使用到模拟量输入/输出模块fx-4ad模块、晶闸管跳功模块、温度变送器。2.1水箱温度自动调节系统：c（t）温度设定值pid调节器d/a调功器单相电热管 _温度变送器a/d图该闭环系统的组成中，刮号中的部分即用fx系列的plc和模拟量fx-4ad模块实现；用热电偶检测水箱温度，温度变送器将温度转换为标准量程的电流送给模拟量输入模块，经过plc的内部处理将模拟量转化成可识别的数字量与设定值比较处理，在将控制信号作用于控制调功器上，以此来控制水箱中电热管的开关情况，实现对水箱温度的闭环控制。2.2 输入输出点数的分配表 表2-1 输入和输出点分配表功能键设定辅助继电器输出继电器开始加热控制 m0 y0持续加热控制 m1 y1停止加热控制m2 y2总停控制sb1(外部元件) x0(内部地址)2.3 plc的外部接线原理图图2-4 plc的外部接线原理图3、系统软件设计3.1 模拟量与数字量的对应关系转化时应综合考虑变送器的输出、出入量程和模拟量输入模块的量程，找出被测物理量与a/d转换后的数据之间的关系。根据系统要求，所要测量的温度量程为0-100c,所对应的数据量为0-2000，由此可根据公式：测量温度=(100*d0/2000)c=0.05d0c其中，d0为plc转换出来的数字量3.2 系统流程图的设计3.3 系统梯形图3.5 系统实时监控图监控图1监控图2监控图3结 论两周的plc课程设计对我收益匪浅，让我系统性地认识和全面地掌握了plc编程和调试技术，让我将平常学的plc编程及应用方法学以致用，使我的plc编程能力有了很大提高和进步，让我对plc应用有了深入细致的了解。第一周，我们寻找有关的资料和课题小组成员间一起交流看法和讨论设计方案，进行设计的总体规划，理清课程设计思路。但是将这些具体的方案落实到每一个设计环节和步骤中，难免会出现意想不到错误，这就需要我们在进行设计的过程中利用所掌握的知识认真排查错误原因，多方面的思考问题的关键不断地改正自己的设计不足之处和错误。第二周，对硬件电路的工作原理和可编程知识的掌握是进行下一步的软件设计的关键。进入了软件设计方案和具体的编程和调试运行阶段。在这个阶段中，对系统的需求分析和如何采用模块化设计思想是设计方案主要解决的问题。在这一周遇到最大的问题就是如何实现闭环方法来实现温度控制，在没有任何有价值的参考资料的情况下，通过不断地设计尝试和反复地设计调试初步解决了问题。但是也存在了设计上的不足之处。需要用到模拟量的输入/输出模块，而且所编程序也和课堂上老师所讲完全不一样，给我们的课题制作带来了很大的困难。但是我们还是通过查阅资料，询问老师按时完成了我们的课题。两周的plc编程及应用的课程设计，发现自己在这方面的学习还需要不断的加深。通过这段时间的学习认识，对温控闭环的系统有了一个整体的认识，熟悉各种器件和软件应用。在这里，本次设计中感谢两位指导老师对我的