基于PLC的远程温度控制系统的设计与调试 开题报告.pdf

1 中国计量学院中国计量学院 毕业设计 论文 开题报告 毕业设计 论文 开题报告 学生姓名 学生姓名 学学 号 号 专专 业 业 测控技术与仪器 班班 级 级 设计 论文 题目 设计 论文 题目 基于 P L C 的远程温度控制系统的设计与调试基于 P L C 的远程温度控制系统的设计与调试 指导教师 指导教师 二级学院 二级学院 计量测试工程学院 2008 年 4 月 10 日 2 基于 P L C 的远程温度控制系统的设计与调试基于 P L C 的远程温度控制系统的设计与调试 一 课题的背景和意义一 课题的背景和意义 许多领域都需要对温度的监控 如工厂的生产设备 化工领域 航空航天 农作物的种植和储存 实验室等等 有很多领域的温度可能较高或较低 人无法靠 近或现场无需人力来监控 我们可以用远程监控 坐在办公室里就可以对现场进行 监控 又方便又节省人力 随着电子技术的发展 可编程序控制器 PLC 已经由原来简单的逻辑量控制 逐步具有了计算机控制系统的功能 在现代工业控制中 PLC 占有了很重要的地 位 它可以和计算机一起组成控制功能完善的控制系统 在许多行业的工业控制 系统中 温度控制都是要解决的问题之一 如塑料挤出机大都采用简单的温控仪 表和温控电路进行控制 存在控制精度低 超调量大等缺点 很难生产出高质量 的塑料制品 在一些热处理行业都存在类似的问题 2 为此 设计较为通用的温 度控制系统具有重要意义 具体系统参数或部分器件可根据各行业的要求不同来 进行调整 通常由位式或时间比例式温度调节仪控制的工业加热炉温度控制系统 其主 回路由接触器控制时因为不能快速反应 所以控温精度都比较低 大多在几度甚 至十几度以上 随着电力电子技术及元器件的发展 主回路用无触点的可控硅和 固态继电器代替接触器 配以PID或模糊逻辑控制的调节仪构成的温度控制系 统 其控温精度大大提高 常在 2 以内 如加热炉是一个大惯性系统 在采 用PID调节模式时 其参数随物料的物理特性及质量而变 参数整定需要比较 高的专业知识和经验 如果参数配置不好也难获得好的效果 所以使用比较复杂 9 在一些比较大的系统 或还有其它控制目标的场合也常采用工业控制机和 PLC 可编程逻辑控制器 加上相应的温度转换摸块构成温度控制系统 它们 大多也采用PID 或模糊逻辑控制模型 二 国内外研究现状二 国内外研究现状 一 PT100 温度传感器 为了把温度传感器 PT100 随温度变化的电阻转换成相应的温度变化值 利用下 面的温度公式求得 T 温度数字量 0 偏置量 1 数字量 温度数字量 3 存储在 AIWx x 0 2 4 中的值 0 偏置量 在 0 测量出的数字量 1 数字 量 温度每升高 1 的数字量 二 CPM2AH 20 30 40 60CDR A 属于小型应用 PLC 与 CPM1A 相比 有如下特点 1 高速计数器能方便地测量高速运动的加工件 2 扩展能力增强 最大到 12ch 的模拟量 3 带高速扫描和高速中断的高速处理 4 可方便地与 OMRON 的可编程程序终端 PT 相连接 为机器操作提供一个 可视化界面 5 A D D A 精度大幅度提高 分辨率为 1 6000 6 可进行分散控制和模拟量控制 7 通讯功能增加 提供内置 RS232C 端口及 RS485 的适配器 三 课题基本内容三 课题基本内容 1 温度控制系统要求 将被控系统的温度控制在 10 摄氏度到 100 摄氏度之间 当温度低于 10 摄氏 度或高于 100 摄氏度时 应能自动调节 当调整 1 分钟后仍不能脱离不正常状态 应使高温报警指示灯闪烁 系统设置一个启动按钮来启动控制程序 设置绿 红 蓝 三个指示灯来指示 温度状态 被控温度在要求范围内 绿灯亮 表示系统运行正常 当被控温度超 过上限或者温度超高景调整不能回到正常范围 红灯亮 当被控温度低于下限 蓝灯亮 2 PT100 温度传感器 把温度传感器 PT100 随温度变化的电阻转换成相应的温度变化值 利用 下面的温度公式求得 T 温度数字量 0 偏置量 1 数字量 温度数字量 存储在 AIWx x 0 2 4 中的值 0 偏置量 在 0 测量出的数字量 1 数字量 温度每升高 1 的数字量 3 PLC 控制系统的构成 采用欧姆龙 CPM2AH PLC 作为控制器 19 并选择 AD DA 扩展模块 根据被 控系统的要求 选用 PLC 基本单元 并配置模拟量输入 输出单元 在被控系统 中温度测量点 温度信号经变送器变成 0 10V 的电压信号 经 AD DA 模块之 4 后 PLC 读入温度值后 再取其平均值作为被控系统的实际温度值 若被测温度 超过允许范围 则温度高报警指示灯亮 且系统自动调整 如果调整时间过长 超 过一分钟 系统立即切断电源 停止加热 如果被测温度低于预设值 则温度 低报警指示灯亮 系统立即启动加热器 进行加热 直至达到设定温度范围内 四 研究方法及措施四 研究方法及措施 系统框图 1 温度数据采集部分用 PT100 温度传感器 PT100 温度传感器是比较常用 的铂电阻温度传感器 它适用于测量 60 到 400 之间的温度 工业应用通常 在 0 150 之间 PT100 在 0 时电阻为 100 欧姆 随着温度的变化电组成线性 变化 大约是每摄氏度 0 4 欧姆 为了产生 5mV 的电压系数 需要提供 12 5mA 电流 由于模拟量输出精度为 10 微安 数 为了得到 5mA 输出电流所需的输出 数必须为 1250 因为 AQW 数据字向右移 4 位 因此输出数必须乘以 16 这样 为了初始化模拟量输出 Io 位 12 5mA 电流 在 AQW0 中必须设置 20000 输出数 等式为 32000 20mA 12 5mA 20000 2 数据处理部分用欧姆龙公司生产的 CPM2AH 型的可编程控制器 主要负 责数据处理和储存的工作 通过编制软件 对采集到的温度信号与设定值进行比 较处理 对有关操作信号进行联机操作 在用 PLC 和被控对象构成一个控制系统时 通常以下面几个步骤进行 根据生产的工艺过程分析控制要求 如需要完成的动作 动作顺序 动作 条件 必须的保护和连锁等 操作方式 手动 自动 连续 单周期 单步等 根据控制要求确定所需要的用户输入输出设备 选定 PLC 确定 PLC 的 点数 分配 PLC 的 I O 点 设计 I O 连接图 此外 系统用到的计数器 定时器 等也要进行分配 进行 PLC 的程序设计 对于复杂的控制系统 需要绘制系统控制流程图 用以清楚地表明动作的顺序和条件 对于简单的控制系统 也可省略 要设计好 5 梯形图 这是关键的一步 根据梯形图编制程序清单 用编程器将程序键入到 PLC 的用户存储器中 并检查键入的程序正确与否 检查程序是否能正确完成逻辑要求 是否能完成得很好 如果不合要求 对程序进行调试和修改 直到满足要求为止 保存程序 五 研究工作进度安排五 研究工作进度安排 第 1 周 3 24 3 30 查阅课题相关论文文献 阅读相关的资料 了解背景 第 2 周 3 31 4 6 阅读相关英文文献 完成其中的两篇的翻译 第 3 周 4 7 4 13 撰写文献综述和开题报告 完成开题答辩 第 4 周 4 14 4 20 熟悉欧姆龙 CPM2AH 型 PLC 可编程控制器组成的远程 温度控制系统 第 5 周 4 21 4 27 熟悉 PLC 控制编制软件 第 6 周 4 28 5 4 编写控制程序 上机调试 第 7 周 5 5 5 11 调试修改控制程序 第 8 周 5 12 5 18 准备完成中期检查 第 9 周 5 19 5 25 熟悉上位机程序 在组态王中搭建人机友好控制界面 第 10 周 5 26 6 1 调试完成上 下位机的通信 开始撰写毕业论文 第 11 周 6 2 6 8 按相关要求完成毕业论文初稿 交导师审阅 第 12 周 6 9 6 15 修改毕业论文 并最终定稿打印 准备答辩 六 主要参考文献 六 主要参考文献 1 丁勇 郑金吾 基于 PLC 的泵机组控制 J 自动化仪表 2004 25 2 60 62 2 周梅芳 金向平 陈偕雄 基于 PLC 的智能 PID 控制方法及其应用 J 化工自动化及仪表 2003 30 6 46 48 3 金凯鹏 胡即明 基于模糊 PID 算法远程温度控制系统的实现 J 微计算机信 息 2006 22 70 71 4 石锦松 贺丽萍 白亮等 基于 ARM 的远程控制温控系统的设计 J 现代电子技 术 2007 12 80 81 5 黄柱深 黄超麟 基于 PLC 的高精度温度控制系统 J 机电工程技术 2006 35 2 65 66 6 6 杨万能 秦付军 基于 PLC 的网络温度监控系统的研究 J 西华大学学报 2006 25 6 71 72 7 蔡军 曹慧英 基于 PLC 的温控系统设计与研究 J 微计算机信息 2007 23 26 28 8 戴星 谢守勇 何炳辉等 基于 PLC 的温室控制系统的研究 J 农机化研究 2007 1 129 132 9 马莹 郑文斌 基于PLC 和组态软件的加热炉温度控制系统 J 中国科技信息 2007 21 64 67 10 王元 蒋兆远 基于simens S7一200 PLC的网带式高温隧道灭菌烘箱温度控制系统 J 自动化技术与应用 2007 26 7 62 64 11 郭犇 陈建明 董泳等 基于小型PLC 的温度模糊控制系统 J 自动化技术与应 用 2006 25 4 17 18 12 李阳 利用 PLC 的多路监控系统 J 电气传动自动化 2005 27 2 57 58 13 金文兵 由组态软件 智能仪表及PLC等组成的工业控制系统 J 电力自动化设 备 2005 25 6 73 76 14 顾静 王寿增 程桂玲等 由组态软件 智能仪表及 PLC 组成的电炉群控制系统 J 工 业加热 2007 36 4 57 58 15 高文才 布日古德 远程控制循环水加热恒温室的设计与控制 J 机械工程 师 2007 10 91 93 16 蔡文学 廖长荣 远程温度监控系统的设计 J 重庆文理学院学报 2006 5 4 90 92 17 Ashraf Salah El Din Zein El Din PLC Based Speed Control of DC Motor A In Power Electronics and Motion Control Conference 2006 IPEMC 06 CES IEEE 5th International C Porto