PLC印染定型机温度检测系统.doc

18231823 本科生课程设计（论文）辽 宁 工 业 大 学 PLC技术及应用 课程设计（论文）题目：印染定型机温度检测系统院（系）： 电气工程学院 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 起止时间： 2013年12月2-13日 课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室：测控技术与仪器学 号学生姓名专业班级设计题目印染定型机温度检测系统课程设计（论文）任务设计任务：设计PLC控制的定型机温度检测系统,温度范围0+1000。1、系统每隔30s采集一次炉温，以中断方式读取；2、当炉温达到800时，红色指示灯常亮，低于600时, 红色指示灯闪烁，温度在600800之间，绿色指示灯亮。3、正常情况下，系统循环显示采集的温度值，显示器由4位LED显示器构成。设计要求：1、分析系统功能，确定系统的输入/输出信号和类型，选择PLC主机、传感器和扩展模块。2、根据输入/输出信号建立I/O分配表，完成PLC与输入/输出信号的外部接线。3、按系统的控制要求，用梯形图设计程序（包括显示主程序、中断程序、标度变换子程序和输出子程序）。4、用MCGS作组态界面显示指示灯工作状态；5、上机调试、完善程序。6、按学校规定的书写格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。 技术参数：温度范围0+1000。工作计划1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。（1天）2、确定系统的输入/输出信号和类型，选择PLC主机和扩展模块。（1天）3、建立I/O分配表，完成PLC与输入输出信号的的外部接线。（1天）4、按系统的控制要求，设计系统的梯形图。（3天）5、组态界面（1天）6、上机调试、修改程序、答辩。（2天）7、撰写、打印设计说明书（1天）指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩： 指导教师签字： 总成绩： 年 月 日注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘 要PLC是一类可编程逻辑控制器，这一系列产品可以满足多种多样的自动化控制需要。由于具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格及强大的指令，使得S7-200可以近乎完美地满足小规模的控制要求。此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时，具有很强的适应性。在以PLC控制为核心，印染定型机为被控对象，温度传感器为检测器，温度传感器将采集印染定型机的内部温度转化为电信号，然后把采集的电信号传入PLC，利用PLC对系统进行控制，以及对印染定型机内部温度的监测。本文利用了西门子PCL S7_200的顺序控制指令与中断实现对温度的监测，以及对监测温度的LED显示。关键字；PLC； 西门子；梯形图。目 录第1章 绪论11.1印染定型机温度检测的意义11.2印染定型机温度检测的背景11.3 印染行业的发展前景1第2章 课程设计的方案22.1概述22.1.1系统分析22.1.2 I/O分析22.1.3 方案的确定22.2系统组成总体结构2第3章 硬件设计43.1主机及其扩展模块的设计43.1.2 主机及其扩展模块的确定43.1.2 主机及其扩展模块的连接和地址分配43.2传感器等其他硬件设备的选择和连接6第4章 软件设计84.1 PLC流程图84.2 PLC主程序梯形图94.3 标度转换子程序梯形图94.4 输出子程序124.5 中断程序13第5章 系统模拟调试145.1程序调试145.2 组态界面16第6章 课程设计总结17参考文献1818第1章 绪论1.1印染定型机温度检测的意义印染工序在纺织产品生产中占有重要地位，印染定了纺织量直接决定织品的色泽，外观，甚至还影响纺织品的生产成本。在印染工序中，影响印染的因素主要有印染液浓度，温度，液位等，其中温度控制是重要而又复杂的控制过程。印染过程实际上是执行由工艺人员针对不同织物的一条温度曲线，每个工艺对印染温度，升降温过程都有严格要求，否则容易使织物产生色差，缸差，条痕疵点，造成复印染率上升，生产成本的增加。针对印染过程温度控制的复杂性，设计了基于PLC的印染定型机温度控制系统，实现对印染过程温度的控制，从而减少织物疵点，提高生产效率，降低生产成本。1.2印染定型机温度检测的背景定型机是印染厂中耗能最大的高温设备之一，单也是印染厂必备的关键设备。合纤维织物在染整加工中消除皱痕、稳定织物尺寸、提高染色性能、改变手感、提高弹性、改变织物起毛球等都要经过热定型工序。因此，定型机的节能问题受到各制造厂及使用厂的关注，并采取了各种各样的措施。温度不能过高，对能源消耗太大，但温度不能过低，影响定型织物的质量，因此，要对温度检测以及控制。1.3 印染行业的发展前景印染行业是提供赋予纺织服装业色彩与风格，手感等作用，有纺织业存在。必然相继发展，但因环境污染问题，目前在中国被称为夕阳行业。现在印染技术不断在改进，高效环保节能为主题的染料，助剂等产业兴起技术改革高潮，在中国的印染业必须通过资源整合，淘汰传统落后的中小企业，想高新技术，低排放，少污染方向发展，未转型企业要么倒闭要么迁移到东南亚中国周边国家去发展，这将是一个过渡。也将兴起印染电子商务的高潮，生产转型，销售也转型，由地面销售模式转向网络，创新才是发展。没有最坏的行业，只有不会创新发展的企业。印染永远是支撑纺织服装的强大后劲力。第2章 课程设计的方案2.1概述 2.1.1系统分析 温度控制系统的要求：将系统每隔30s采集一次烘房温度，以中断方式读取被控系统的温度控制在0度-1000度之间，当温度低于100或高于180时， 系统设置一个启动按钮-启动控制程序，设置绿，红2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。LED显示正常的温度值。按启动按钮，控制系统投入运行。采样时间到，则将待测的温度值读入PLC，若温度在600800之间，则说明温度正常，等待下一次采样，绿灯亮。若温度小于600红灯闪烁；若温度大于800红灯亮，设计PLC程序完成该温度控制。2.1.2 I/O分析输入变量：启动停止按钮；温度传感器输出信号。输出变量：4个LED显示；1个红灯；1个绿灯。2.1.3 方案的确定 S7_200 PLC是德国西门子公司生产的一种小型PLC，主机的结构式整体式的。它还配有许多专用的特殊功能模块，是PLC功能得到扩展，其许多功能已达到了大、中型PLC的水平。它价格低、体积小、可靠性高、运行速度快、性价比非常高，在各行各业中得到迅速推广，在规模不大的控制领域是比较理想的控制设备。S7_200非常符合本设计要求，因此选此PLC为控制设备。2.2系统组成总体结构 硬件组成：S7-200（CPU224）、模拟量输入扩展模块EM231、4个LED显示器、温度传感器、2个指示灯。工作原理：由温度传感器对系统温度进行检测，并完成信号标准化、变送功能，由模拟量输入扩展模块将信号输入到PLC中，PLC执行控制功能。温度传感器EM231功能模块CPU224红绿显示灯LED温度显示总体结构如图2.2所示。 图2.2 系统总体结构图 第3章 硬件设计3.1主机及其扩展模块的设计3.1.2 主机及其扩展模块的确定本设计采用西门子公司推出的 S7-200 PLC 作为现场控制器，系统共有开关量输入1个、开关量输出34个，因此，选用CPU224(DC24V)主机模块，主机模块集成14输入/10输出，I/O共计24点。数字量扩展模块EM222 3个，共24输出。模拟量输入点1个，选用模拟量输入扩展模块EM231，扩展模块集成4输入。参照西门子S7-200产品目录及市场实际价格，选用主机为CPU224，再扩展一个模拟量模块EM231（4AI）和3个开关量量输出模块EM222，这样的配置是最经济的。3.1.2 主机及其扩展模块的连接和地址分配 本系统可有多种不同模块的选择方案，并且各模块在I/O链中的位置排列方式也可以有多种方式，选取其中的一种连接方式入图3.1所示。主机CPU224 模块2EM2228DO模块1EM2228DO模块3EM2228DO模块4EM2354AI 图3.1 模块连接方式模块编址如表3.1所示。主机I/O模块1 I/O模块2 I/O模块3 I/O模块4 I/OI0.0Q0.0Q2.0Q3.0Q4.0AIW0I0.1Q0.1Q2.1Q3.1Q4.1AIW2I0.2Q0.2Q2.2Q3.2Q4.2AIW4I0.3Q0.3Q2.3Q3.3Q4.3AIW6I0.4Q0.4Q2.4Q3.4Q4.4I0.5Q0.5Q2.5Q3.5Q45.I0.6Q0.6Q2.6Q3.6Q4.6I0.7Q0.7Q2.7Q3.7Q4.7I1.0Q1.0I1.1Q1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I1.6I1.7 表3.1 模块编址3.1.3 I/O分配在以PLC控制为核心，印染定型机为被控对象，温度传感器为检测器，实现系统每隔30s采集一次烘房温度，以中断方式读取；当温度达到800时，红色指示灯常亮，低于600时, 红色指示灯闪烁，温度在600800之间，绿色指示灯亮；系统循环显示采集的温度值，显示在4位LED显示器上。I/O分配如表3.2所示。 表3.2I/O分配模块号地址编号信号名称说明CPU224I0.0总启动开关按钮Q1.0红灯“1”有效，高温指示灯Q1.1绿灯“1”有效，高温指示灯Q0.0Q0.7显示十位LED显示EM222Q2.0Q2.7显示个位LED显示EM222Q3.0Q3.7显示千位LED显示EM222Q4.0Q4.7显示千位LED显示EM231AIW0温度传感器输入变量3.2传感器等其他硬件设备的选择和连接1温度传感器的选择为了测量印染定型机烘房温度，以达到满意的控制效果。选择温度传感器烘房温度测量在自动控制系统中，测控结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选择是否合理。作为PLC测控系统前向通道的关键部件，在选择传感器时应考虑以下几个方面：根据测控对象与环境确定传感器的类型；传感器的灵敏度、频率响应特性：线性范围、稳定性以及精度的选择、性能与价格。系统的温度信号的检测采用K型热电偶，它作为一种温度传感器，K型热电偶通常和显示仪表，记录仪表和电子调节器配套使用K型热电偶可以直接测量各种生产中从0到1300范围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。K型热电偶通常由感温元件、安装固定装置和接线盒等主要部件组成，输出电压为15V。K型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等优点，能用于氧化性惰性气氛中广泛为用户所采用。2其他硬件的选择 SB1按钮开关1个；10V直流红色指示灯1个；10V直流绿色指示灯1个；24V直流中间继电器两个；LED显示4个。第4章 软件设计4.1 PLC流程图印染定型机的温度检测与显示由主程序，定时采集数据中断程序组成，如图4.1所示。开始接通定时器30秒后重新开始计时连接中断当温度=800LED显示红灯亮绿灯亮当温度600当温度600红灯闪YYY 图4.1 程序流程图4.2 PLC主程序梯形图 图4.2 主程序4.3 标度转换子程序梯形图图4.3标度转换子程序（续） 图4.3 标度转换子程序4.4 输出子程序 图4.4 输出子程序4.5 中断程序 图4.5 中断程序第5章 系统模拟调试 5.1程序调试向AIW0输入数字量28000时，显示温度为840，红灯亮。当按下I0.1按钮时，显示千位0，如图5.1所示。图5.1当按下I0.2按钮时，显示百位8，如图5.2所示。 图5.2 当按下I0.3按钮时，显示十位4，如图5.3所示。 图5.3 当按下I0.4按钮时，显示个位0，如图5.4所示。 图5.45.2 组态界面当温度小于600红灯闪烁，如图5.5所示。 图5.5当温度在600800之间，绿色指示灯亮，如图5.6所示。 图5.6当温度大于800，红色指示灯亮，如图5.7所示。 图5.7第6章 课程设计总结可编程控制器(PLC)技术是一门实践性很强的专业课，可编程控制器技术在当今社会发展异常迅速，各生产厂家也推出了许多强大的新型PLC、各种特殊模块和通信联网器件，使可编程控制器成为集微机技术、自动化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置，成为实现工业自动化的一种强有力的工具。 通过这次课程设计，我将以前上课时学到的PLC的基本编程方法进行了实践，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做课程设计以前，我们对掌握的技能都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序下载到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。通过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。 通过这次课程设计，我了解了PLC基本逻辑指令的应用，理解了区间比较指令的应用范围，熟悉了编程的方法和技巧，知道怎样去设计一个PLC应用程序，也感觉得到了PLC在控制方面的巨大优势和潜力，同时也更增强了我学好PLC的决心和信心。 在这次课程设计的过程中，由于PLC编程软件存在一定的局限性,从而导致在把程序导入Word时发生了很大的困难,我们只能通过屏幕捕捉、图形剪切，最后才能完整的把所要求的程序写在Word里，如果有更好的编程软件,相信我们会把PLC学得更好,课程设计也会做得更有质量。参考文献1西门子公司. S7-200可编程控制器系统手册，20022袁