基于PLC的流量控制系统

辽宁宁工业大学湿电气控制与电气控制与PLCPLC技术课程设计(论文)课程设计(论文)标题：标题：基于PLCPLC的流量控制系统设计的流量控制系统设计院(系):医院(系):电气工程学院电气工程系作业和讲解员(系):电气工程系教授：自动学号学生名称王毅专业课自动化112课程设计(论文)题目基于PLC的流量控制系统设计课程设计(论文)作业任务完成功能：本课程设计需要以管道流量为控制对象，以西门子S7-200 PLC为控制核心，进行流量大小控制工作。 设计工作和要求：设计工作和要求：(1)仔细查阅相关文献，明确了解管道流量控制的工作过程。(2)完成PLC控制系统硬件设计，包括DI/AI/DO/AO信号分配、PLC硬件电气布线原理图等。(3)完成流量传感器、变送器、I/V转换、A/D转换和D/A转换以及电动阀的信号控制。(4)完成PLC控制系统软件设计，包括主程序和相关子程序的程序流程图设计和梯形图编程。(5)编制课程设计手册(论文):应包括设计选项选择和演示、完整功能块、完整电路图、软件流程图和部分程序等。技术参数：技术参数：管道直径0.5米，需要指定流0.1m3/s，转换系数4-20mA，I/V转换0-5V。进度计划(1)任务部署、信息审查、系统配置和功能分析(2天)(2)系统硬件电路设计(3天)(3)系统软件设计和实验研究(2天)(4)编写、打印设计说明书(2天)自动限制技术可以说一切皆有可能。本文提出了实时精确控制液体流动的设计方案。该程序基于PLC控制系统，由主机计算机、PL C、电气控制阀组成。不仅适用于流量控制，还适用于模拟控制，例如温度、水平、速度和高度，即使在更改动作设备后也是如此。论文通过把叙述和图表结合起来的方式逐渐说明，得出具体结论。更清楚地说明设计的整个过程和每个细节之间的处理方式。关键字：PLC；自动控制流量控制本科课程设计(论文)第四章简介.1第二章课程设计方案.2.1概述.2.2系统配置整体结构.2.2.1比较和确定控制程序.2.2.2流量控制系统的配置和原理图.第4章硬件设计.6 3.2主机CPU 224.7 3简介。3变频器的选择.9 3.5流量变送器的选择.11 4.1 PLC编程.11 4.3程序.13第5章全过程设计凝胶.18本科课程设计(论文)第一章简介PLC是专门为在工业环境中使用而设计的数字运算的电子设备。可编程存储器可用于内部存储执行逻辑、顺序、计时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟输入和输出控制不同类型的机器或生产过程。PLC和相关外围设备应根据易于与行业控制系统集成和轻松扩展功能的原则进行设计。目前，PLC广泛用于钢铁、石油、化学、电力、建筑材料、机械制造、汽车、纺织品、运输、环境保护和文化娱乐等多个行业。PLC发展到今天，已经形成了大、中、小所有规模的系列化产品。可以用于任何规模的工业控制活动。大多数最新的PLC除了具有逻辑处理功能外，还具有可用于各种数字控制领域的成熟的基于数字的计算功能。近年来，PLC的功能设备出现了很多，PLC渗透了各种行业控制，例如位置控制、温度控制、CNC等。随着PLC通信功能的增加和人机接口技术的发展，使用PLC可以轻松配置各种控制系统。本文提出了实时精确控制液体流动的设计方案。该程序基于PLC控制系统，由主机计算机、PL C、电气控制阀组成。不仅适用于流量控制，还适用于模拟控制，例如温度、水平、速度和高度，即使在更改动作设备后也是如此。论文以文章叙述和图表相结合的方式逐步说明，得出具体结论。更清楚地说明设计的整个过程和每个细节之间的处理方式。本科课程设计(论文)第2章课程设计方案2.1概述本设计以S7-200PLC为核心控制液体流动。随着自动控制技术的快速发展，PLC的流量控制技术得到了越来越广泛的应用。本文采用PLC控制流量，通过合理的设计提高流量控制水平，改善流量运行的稳定性，使其更加准确。本文主要介绍了流PLC控制系统总体设计、设计过程、配置、流列表梯形图和系统配置框图、流逻辑关系分析、PLC编程方法。可以为熟悉流量基本原理、基本编程思想的初学者提供建议。2.2系统配置整体结构2.2.1控制方案比较和确定流量控制系统主要是流量变送器、变频器、恒流控制装置、电动机配置。系统的主要任务是利用恒流控制装置，变频器控制一台电动机，将管道流量设定为常量，同时传输和监控运行数据。根据系统的设计工作要求，有两个选项：(1)通用变频器单片机(包括变频控制、调节器控制)流量传感器，该方法控制精度高，控制算法灵活，参数调整方便，性价比高，开发周期长，程序僵化，修改麻烦，现场调试灵活性差，同时，变频器运行时发生干扰，变频器功率越大，干扰越大，应采取相应的抗干扰措施，确保系统的稳定性。该系统适用于特定领域的小型变频恒压供水。(2)通用变频器PLC(包括变频控制、调节器控制)流量传感器，该控制方法灵活方便。具有良好的通信接口，便于与其他系统交换，通用性强。PLC产品的序列化和模块化使用户可以根据不同的大小和要求灵活地配置不同的控制系统。在硬件设计中，只需确定PLC的硬件配置和I/O的外部布线，如果控制要求发生变化，PC机可以轻松更改存储的控制程序，从而简化现场调试。此外，PLC的抗干扰能力和高可靠性大大提高了系统的可靠性。该系统适用于具有多种要求的恒压供水场，与供水设备的容量大小无关。本科课程设计(论文)第三位比较分析两个方案，发现第二个控制方案更适合本学科。该控制方法可扩展、灵活、易于数据传输，满足系统可靠性和控制精度要求。2.2.2流量控制系统和基于原理图PLC的流量控制系统主要由变频器、可编程控制器、流量变送器和泵电动机共同组成，构成完整的闭环调节系统。该系统的控制流程图如图2.1所示。图2.1系统的控制流程图可分为执行机构、信号检测机构和控制机构三部分。具体地说：(l)执行器：执行器由泵电动机组成，该泵电动机用于以管道形式提供水，并通过变频器改变电动机的速度以控制管道中的水流。(2)信号检测机制：系统控制过程中需要检测的信号包括管道水流信号。这里的水流信号是这个控制系统的主要反馈信号。此信号是模拟信号，读取到PLC时需要进行A/D转换。(3)控制机制：该系统的控制机制包括控制器(PLC)和变频器两部分。控制器是整个流量控制系统的核心。控制器直接收集系统的流量信号，分析和实现来自人机接口和通信接口的数据信息，得出执行器的控制系统，并通过变频器和接触器控制执行器(泵马达)。变频器本科课程设计(论文)4是控制泵电机速度的装置，跟踪控制器发送的控制信号，改变泵电机的速度控制。流量控制系统以供水出口管道水流为控制对象，实现控制上出口管道的实际流量遵循设定的水流。设定的水流可以是常数，也可以是每个周期中的常数，即时间分割函数。图2.2所示的水流控制系统的结构框图：图2.2水流控制系统块流量控制系统通过安装在管道上的流量变送器实时测量参考点的水流，并将其转换为检测管道流出流以实现恒定水流的关键参数4-20ma的电信号。由于电信号是模拟信号，因此必须通过PLC的A/D转换模块读取并与设置进行比较，对比较的偏差值进行PID运算，通过D/A转换模块将模拟信号转换为变频器的输入信号，通过控制变频器的输出频率，控制泵电机的速度，实现管道中的恒定水流。2.2.3流量系统控制流量系统控制流量系统控制流量为以下： (l)系统供电，收到有效自动控制系统启动信号后，首先启动变频器，拖动电机工作，根据流量变送器测量的管道实际流量和设定流量的偏差调整变频器的输出频率，控制泵电机的速度，当输出流量达到设定值时，速度达到一定值，泵电机将以一定速度运行。(2)随着管道流量的减少，流量变送器反馈的水流量信号减少，偏差增大，PLC输出信号增大，变频器输出频率增大，因此泵电机的速度增大，供水量增大，最终泵电机的速度达到另一个新的稳定值。相反，随着管道水流的增加，通过流量闭环将泵电机的速度降低到其他新的稳定值。本科课程设计(论文)第5章硬件设计3.1 PLC S7-200简介(1)复盖范围S7-200系列在分布式自动化系统中充分发挥强大功能。可以重新定义范围，从替代继电器的简单控制到更复杂的自动控制。涵盖各种机床、机械、电力设备、民用设施、环境保护设备等自动检测、自动控制相关的所有行业和民间领域的非常广泛的应用领域。例如：中央空调、电梯控制、运动系统。S7-200系列PLC可以使用4种不同基本机型的8种CPU。(2)CPU单元设计集成24V负载电源：可直接连接到传感器和变送器(执行器)，CPU 221，222输出180毫安，CPU 224、CPU 224XP