plc控制恒温水箱的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀设计 攀枝花学院本科 毕业 设计（论文） 设计题目： 制恒温水箱的设计 学 校： 姓 名： 学 号： 指导老师： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 1 设计方案 的确定 . 3 控制方案的比较 . 3 . 4 2 系统硬件设计 . 6 . 6 温控制的 制装置示意图 . 7 . 7 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 设计方案 的确定 控制方案 的比较 根据任务设计要求 ,恒温水箱的水温需要运用 在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称 称 被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用 当我们不完全了解一个系统和被控对象或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用 用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的 。 首先， 用范围广。虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过对其简化可以变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，这样 可控制了。 其次， 数较易整定。也就是 数 以根据过程的动态特性及时整定。如果过程的动态特性变化，例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化， 数就可以重新整定。 第三， 制器在实践中也不断的得到改进， 数自整定就是为了处理 数整定这个问题而产生的。 许多自身整定参数的 制器经常工作在自动整定模式而不是连续的自身整定模式。自动整定通常是指根据开环状态确定的简单过程模型自动计算 数。 纯模 拟电路控制 传统的温度控制较多地使用纯模拟电路并采用继电器一接触器或者双向晶闸管进行模拟部分驱动制冷器件。纯模拟电路温度控制有很多不足之处，比如 :模拟电路复杂、控制精度不高、控制参数的调整要依靠经验数据，很难做到动态调节、系统操作复杂，不利于远程控制、实时控制以及数据的实时采集等等。本 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文在分析了温度控制的特点后，建立在 有控制精度高、控制温度范围大、制冷响应速度快等 特点 。 一些 特点： 高。它采用微电子技术 ，大量的开关动作由无触点的半导体电路完成。 准化的积木硬件结构和单元化的软件设计，使它不仅可以适应规模不同，功能繁复的控制要求，而且可以适应各种工艺流程变更较多的场合。 用性好。 单元化，并配合品种齐全的控制单元供用户选择，还可以组成满足各种要求的控制系统。 用梯形图编程方式。它与传统的继电器接触控制线路图有许多相似，操作容易。 耗低，质量少。 单片机 控制 单片机常用的是 C，汇编与 算是 C，也有许多不同的开发工具 (如)，彼此不兼容。这种百花齐放的局面，它让我们的交流变得更加困难。 综上所述 ,结合各个控制方案的特点 ,所以选择用 控系统原理 由感温元件热电偶检测温度，通过温度变送器把温度传送给 3，A/度变为模拟电压输入给 过 整模拟量大小， 完成温度控制任务。 控制 中 将模拟量变为脉冲数字输出，用数字显示 ， 温度的控制 由程序设定， 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 用 了防止干扰，在 出模块前、后加装了隔离变压器，同时加设了上限及故障报警装置。 图 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 系统硬件设计 件分配 制的 恒温箱 温控系统硬件包括： . A/ 示器 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 温控制的 制装置示意 图 图 所示为水温恒温控制装置的结构示意图，它包括控制恒温水箱、冷却风扇电动机、搅拌电动机、储水箱、加热装置、温度检测装置、温度显示、功率显示、流量显示、阀门以及有关状态显示等。 搅拌显示风扇开启显示恒温水箱泵阀门2阀 2 开 启 显示搅拌电动机温 度 2 显 示 温 度 1 显 示 温 度 2 显 示 温 度 3 显 示冷却风扇电动机阀门1流量显示手阀风扇冷却温 度 2 检 测温 度 3 检 测手阀1液位检测2加热装置温度检测2液位检测1流量阀阀 1 开 启 显示图 3 控制装置示意图 艺过程及控制要求说明 本系统是一个恒温控制系统，要求设定的温度在某一个数值。加热采用电加热，功率为 度设定范围在 2080摄氏度之间。恒温水箱内有一个加热装置、一个搅拌电动机、两个液位检测开关、两个温度传感器。液位检测开关为开关量传感器，检测水位的高低，反映无水或水溢出状态。两个温度传感器分别为测量水箱入口处 的水温和水箱中的水的温度。储水箱中，也装有一个温度传感器。恒温水箱中的水可以通过一个电磁阀或手动开关阀将水放到储水箱中。储水箱中的水可以通过一个电磁阀引入到恒温水箱中。水由一个水泵提供动力，使水在系统中循环。水的流速由流量计测量。恒温水箱中的水温，入水口的水温，储 水箱中的水温度、流速及加热功率均有 个 电磁阀 的通断，搅拌和冷买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 却开关均有指示灯显示。控制系统的控制过程：当设定温度后，启动泵向恒温水箱中供水，水上升到液位后，启动搅拌电动机，测量水箱水温并与设定值比较；若温度差小于 5 。要采用 水温高于设定值 510，要 进冷水。当水温在设定值 05围内，仍然采用 水温高于设定值 10上时，采用进水与风机冷却同时进行的方法实现降温控制。此外对温度、流量、加热的电功率要进行实测并显示。若进水时无流量或加热、冷却时水温度无变化时应报警。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 示数据用 输出信号 20 温度显示 1号地址 21 温度显示 2号地址 22 温度显示 3号地址 23 流量显示 号地址 24 功率显示 号地址 度传感器 电偶 本文采用 电偶 。 热电偶是工业上最常用的 温度检测元件之一。 热电偶温度计是由三部分组成 ： 温元件）； 的导线（对应型号的补偿导线及铜线）； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 其优点是： 测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的 影响 。 测量范围广。常用的热电偶从 1600 均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到 （如金铁镍铬），最高可达 2800 （如钨 构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。 热电偶测温基本原理 ： 将两种不同材料的导体或半导体 焊接起来，构成一个闭合回路。当导体 两个执着点 1 和 2 之间存在温差时，两者之间便产生电动势 ,因而在回路中形成一个大小的电流 ,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。 为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下： 组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固； 两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路； 补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠； 保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。 度采集 电阻炉温度控制系统的模 拟量主要为温度。温度的检测有很多种方法，常用的有热电阻法、热电偶法等等。它们的原理都基本 相似，主要是将温度信号转换为电压或电流信号，如果转换的信号大小 在模拟量转换模块输入范围内， 但通常温度转换的数字 需要对偏移量和增益量进 行假设， 所谓偏移量指的是数字量为当时对应的温度值。增益量指的是数字量为 1000时对应温度值 如我们测温范围为 用 输入 度在 0 围内对应 的电压为 18V,与电压成线性关系 ， 例如 我们以选用的数字量范围为 0- 2000，若数字量为 1时，对应的电压为 1V，则偏移量为 1 V;数字量为 2000时，对应的电压为 8V，则数字量为 1000时，对应的电压为 4. 5V。 A/D 转换部分 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 集模拟量，需要扩展模块， 采用 拟量输入模块。该模块提供包括 8 位精度分辨率 , 2 通道电压输入或电流输入 ,电压输入和电流输入可以自已选择。如果输入为电压接一个端子 ;如果输入为电流，则需要接个端子。当电压超过正常范围时 ,电流超过 正常范围 32会对这个模块造成损坏。当存在过多的电气干扰时 ， 以将连接 外壳地端和模块的接地端相连接 A 中读数据的指令，而 将数据写入 A 的指令。实际上读写的操作都是对 缓冲寄存器 行的操作。该缓冲区由 32 个16b 的寄存器组成。其中包括通道是否 开通，电压输入还是电流输入的选择 等。 机 存储器、输入 单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。其中， 入单元与输出单元是连接现场输入 /输出设备与 间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。 对于整体式 有部件都装在同一机壳内；对于模块式 部件独立封装成模块，各模块通过总线连接，安装在机架或导轨上。无论是哪种结构类型的可根据用户需要进行配置与组合。 统程序由 存入 户不能直接读写与更改。系 统程序一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序、监控程序等。 据控制要求编制的程序。在重要的是用 实现控制目的。由于 主要使用者是广大电气技术人员，为了满足他们的传统习惯和掌握能力， 懂、形象的专用语言。 于不同生产厂家、不同系列的 基本上可 归纳两种类型：一是采用字符表达方式的编程语言，如语句表等；二是采用图形符号表达方式编程语言，如梯形图买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 等。 1、 向高速度、大容量方向发展为了提高 求 有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的 扫描速度可达 0.1 ms/k 步左右。 扫描速度已为很重要的一个性能指标。在存储容量方面，有的 了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。 2、 向超大型、超小型两个方向发展 当前中小型 了适应市场的多种需要，今后 向多品种方向发展，特别是向超大型和超小型两个方向发展。现已有 I/O 点数达 14336 点的超大型 使用 32 位微处理器，多能强。小型 配置更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型微型最小配置的 I/O 点数为 8 16 点，以适应单机及小型自动控制的需要，如三菱公司 3、 力开发智能模块，加强联网通信能力为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块 、远程 I/信和人机接口模块等。这些带 ，既扩展了 使用灵活方便，扩大了 用范围。 加强 网通信的能力，是 类是 一类是 般 有专用通信模块与计算机通信。为了加强联网通信能力，产厂家之间也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统， 可缺少的重要组成部分 。 4、 增强外部故障的检测与处理能力 %， I/5%，输入设备占 45%，输出设备占 30%，线路占5%。前二项共 20%故障属于 可通过 件实现 检测、处理；而其余 80%的故障属于 外部故障。因此， 产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。 5、 编程语言多样化在 统结构不断发展的同时， 编程语言也越买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 来越丰富，功能也不断提高。除了大多数 为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（ C 语言等）等。多种编程语言的并存、互补与发展是 执行单元 输入电路中的控制电流为直流的电磁继电器。继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。 继电器的继电特性 ， 继电器的输入信号 电器的输出信号立刻从 y=0 跳跃到 y=常开触点从断到通。一旦触点闭合，输入量 增大，输出信号 输入量 电器开始释放，常开触点断开。我们把继电器的这种特性叫做继电特性，也叫继电器的输入 示器显示方式 发光二极管显示器，简称 7段和“米”字段之分。由 拼接成 N 根位选线和 8 N（或 16 N） 根段选线。根据显示方式的不同，位选线和段选线的连接方法也各 不相同。段选线控制显示字符的字型，而位选线则控制显示位的点亮和关闭。 各电器元件的选择 3 系统的软件设计 名称 型号 断器 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 温系统控制流程图 系统控制程序流程如图 所示 ,程序中用到的 部数据存储器功能 : 温度设定值 ;流水温度 ;流水温度 ;储水箱水温 ;水流速度 ;以下是恒温控制系统流程图。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 . 启动阀放水启动泵上水进行水温调节高低水温与设定值比较热功率 转换调节否温差是否小于等 于 5 度测试水箱温度并与设定值比较启 动 搅 拌电 动 机是液位到否？否进 水温 度 设 定工作方式选择测试温送处理与连上否？否初始化图 4 温控系统流程图 温系统梯形图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 根据上述恒温控制流程流程图及系统要求 ,可得系统梯形图如下 : 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 温控制系统程序 恒温控制系统的程序如下图： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 参考文献 1 陈琳 化学工业出版 社 ,2 黄明琪 ,王福平 . 可编程序控制器 . 重庆 : 重庆大学出版社 ,3 张健民等 , 机电一体化系统设计 . 北京 : 高等教育出版社 ,2002 4 赵先仲 , 机电系统设计 , 北京 :机械工业出版社 ,2004 5 吴圣庄 , 金属切削机床概论 . 北京 :机械工业出版社