PLC在温度监测与控制系统中应用

1、江西理工大学应用科学学院西门子PLC课程设计 专 业： 自动化 班 级： 092 姓 名： 王晓燕 学 号： 02号 设计报告格式20分设计内容60分10分10分总计得分封面3页面布局5目录格式3图表质量4间距、行距、字体6工艺过程分析8系统控制要求8I/O分配5设备选型5电气原理图系统程序设计10动手实践能力10总印象评分10主电路8控制电路8外围接线图8 2012年06月第一章 PLC概况3第二章 工艺工程及控制要求4一、应用背景与需求4二、PLC温度监测与控制系统的设计4三、PLC控制系统的构成5第三章 相关设计说明7一、PLC系统选型7二、电气控制系统原理图7三、主程序与梯形图10五、

2、元件清单19六、程序流程图20第四章 课程总结22课题: PLC在温度监测与控制系统中的应用 第一章 PLC概况可编程控制器（programmable controller，PC），早期主要用于计数、定时以及开关量的逻辑控制，为了和计算机（person controller）相区别，可把变成控制器缩写为PLC（programmable logic controller）。“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算数操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程

3、。可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统练成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”可编程控制器是生产力发展的必要产物。可编程控制器诞生之前，工业电气控制主要靠低压电器构成的继电器接触器电路，它是以接线逻辑实现控制功能的。这样的控制设备一经生产出来，功能就固定了，若要改变就必须改变控制器内部对的硬件接线，使用起来不灵活，很麻烦。可编程控制器在规模和功能上将向两大方向发展：一是大型可编程控制器像高速、大容量和高功能方向发展，二是发展简易经济的超小型可编程控制器。第二章 工艺工程及控制要求一、应用背景与需求 在工业生产自动控制中，为了生产安全或为了保证产品质量，对于温度，压力，流量，成分

4、，速度等一些重要的被控参数，通常需要进行自动监测，并根据监测结果进行相应的控制，以反复提醒操作人员注意，必要时采取紧急措施。温度是工业生产对象中主要的被控参数之一。本设计以一个温度监测与控制系统为例，来说明PLC在模拟量信号监测与控制中的应用问题。二、PLC温度监测与控制系统的设计温度控制系统的要求系统要求：将被控系统的温度控制在50度-60度之间，当温度低于50度或高于60度时，应能自动进行调整，当调整3分钟后仍不能脱离不正常状态，则应采用声光报警，以提醒操作人员注意排除故障。系统设置一个启动按纽-启动控制程序，设置绿，红，黄3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

5、行正常。当被控温度超过上限或低于下限时，经调整3分钟后仍不能回到正常范围，则红灯或黄灯亮，并有声音报警，表示温度超过上限或低于下限。如图1-1 1-1图 PLC温度控制要求流程图三、PLC控制系统的构成在被控系统中设置4个温度测量点，温度信号经变送器变成05V的电信号（对应温度0100度），送入4个模拟量输入通道。PLC读入四路温度值后，再取其平均值作为被控系统的实际值。若被测温度超过允许范围，按控制算法运算后，通过模拟两输出通道，向被控系统送出010V的模拟量温度控制信号。PLC通过输入端口连接启动按钮，通过输出端口控制绿灯的亮灭，通过输出端口控制红灯的亮灭，通过输出端口控制黄灯的亮灭。系统

6、要求温度控制在50度60度的范围内，为了控制方便，设定一个温度较佳值（本题设为50度），并以此作为被控温度的基准值。另外，还需要设定输出控制信号时的调节基准量，正常情况下，输出基准量时被控制温度接近较佳值。本例设定的基准调节量相当于PLC（输出6V）。加热炉一类的温度控制对象，其系统本身的动态特性基本上属于一阶滞后环节，在控制算法上可以采用PLD控制或在林算法。由于本系统温度控制要求不高，为了简化起件，本例按P（比例）控制算法进行运算采样调节周期高为1秒。实现温度检测懒惰控制的过程包括：PLC投入运行时，通过特殊辅助继电器M71产生的初始化脉冲进行初始化，包括将温度较佳值和基准调节存入有关数据

7、寄存器，使计时用的两个计数器复位。按启动按钮（X500），控制系统投入运行。采样时间到，则将待测的四点温度值读入PLC，然后按算术平均的办法求出四点温度的平均值Q。将Q与Qmax（温度允许上限）比较，若也未低于下限，则说明温度正常，等待下一次采样。若QQmax，进行上限处理：计算Q与上限温度偏差，计算调节量（比例系数设为2），发出调节命令，并判断调节时间，若调节时间太长，进行声光（红灯亮）；若调节时间未到3分钟，则准备下次继续采样及调节。当采样温度低于下限，即QQmax时，进行下限处理：计算Q与下限温度偏差，计算调节量，发出调节命令，并判断调节时间，若调节时间太长，进行声光（黄灯亮）；若调节时

8、间未到3分钟，则准备下次继续采样及调节。第3章 相关设计说明一、PLC系统选型实验室选用主机为CPU222（8/6继电器输出）一台，加上一台扩展模块EM222（8继电器输出），再扩展一个模拟量模块EM235（4AI/1AO）。整个PLC系统的配置如图3-1所示。 3-1 PLC系统选型图二、电气控制系统原理图 电气控制系统原理图包括主电路图，控制电路图及PLC外围接线图。1） 主电路图如图3-2所示为电控系统主电路。一台加热器为M1。接触器KM1控制着M1正常运行，FR1为加热器过载保护用的热继电器；QF1为断路器；FU1为主电路的熔断器，VVVF为单变频器。 3-2电控系统主电路2） 控制电

9、路图 如图3-3所示： 3-3控制电路图3） PLC外围接线图如图3-4：3-4 PLC外部接线图4) PLC布局图如图如图3-5： 3-5 PLC布局图三、主程序与梯形图(1） 主程序OB1网络1.总启动与总停止LD SM0.0A I0.0S Q0.1, 1网络2.正常范围显示LD SM0.0AR= VD40, 2.5S Q0.3, 1S M0.1, 1网络3.调用子程序0以便控制LD I0.0S M0.0, 1CALL SBR_0网络4.超过上下限启动定时器LD M0.0LDR VD40, 3.0ALDA M0.1TON T101, 1800网络5.定时到还不在规定范围内则报警.LD SM

10、0.0A T101LPSAR VD40, 3.0S Q0.2, 1S Q0.5, 1R Q0.3, 1LPPAR VD40, 2.5S Q0.4, 1S Q0.5, 1R Q0.3, 1网络6.正常情况下的指示LD SM0.0A I0.1R M0.1, 1R Q0.1, 1R Q0.2, 1R Q0.3, 1R Q0.4, 1R Q0.5, 1（2）子程序网络1、设计PID参数LD M0.0MOVR 2.75, VD4MOVR 2.0, VD12MOVR 1.0, VD16MOVR 0.0, VD20MOVR 0.0, VD24MOVB 100, SMB34ATCH INT_0, 10ENI网

11、络2、取实际温度变量u 四温度传感器电压值送内存LD SM0.0MOVW AIW0, VW0MOVW AIW2, VW2MOVW AIW4, VW4MOVW AIW6, VW6u 温度实际电压值送内存LD SM0.0MOVW VW0, VW8+I VW2, VW8MOVW VW4, VW10+I VW6, VW10MOVW VW8, VW12+I VW10, VW12MOVW VW12, VW14/I +4, VW14ITD VW14, VD40（3）中断程序网络1. 得到过程变量VD0LD M0.0CALL SBR_1MOVD VD40, AC0DTR AC0, AC0/R 32000.0,

12、 AC0MOVR AC0, VD0网络2.VB0号PID表LD SM0.0PID VB0, 0网络3.PID调节输出LD SM0.0MOVR VD8, AC0*R 32000.0, AC0ROUND AC0, AC0DTI AC0, VW40MOVW VW40, AQW0（4）梯形图l 主程序l 子程序l 中断程序 四、I/O地址分配控制系统的模块号,输入/输出端子号,地址号,信号名称,说明如表:模块号输入端子号输出端子号地址号信号名称说明CPU2261I0.0总启动开关, 按扭1Q0.1加热器输出, 加温2Q0.2红灯,”1”有效指示灯3Q0.3绿灯, ”1”有效指示灯4Q0.4黄灯, ”1

13、”有效指示灯EM2221I0.1总停止开关, 按扭1Q0.5喇叭输出, ”1”有效声报警器EM2351AIW0远程电压输入12AIW2远程电压输入23AIW4远程电压输入34AIW6远程电压输入41AQW0远程电压输出1五、元件清单序号名称地址注释序号名称地址注释1总启动开关I0.0上升沿有效14过程变量VD032BIT2总停止开关I0.1上升沿有效15设定值VD432BIT3加热器Q0.1“1”有效16偏差值VD832BIT4红灯Q0.2“1”有效17增益VD1232BIT5绿灯Q0.3“1”有效18采样时间VD1632BIT6黄灯Q0.4“1”有效19积分时间VD2032BIT7喇叭Q0.5“1”有效20微分时间VD2432BIT8远程电压输入1AIW012BIT21积分前项VD2832BIT9远程电压输入2AIW212BIT22过程前值VD3232BIT10远程电压输入3AIW412BIT23运行标志M0.0“1”有效11远程电压输入4AIW612BIT24平均值VD4032BIT12电压信号输出1AQW012BIT25PID输出VW4012BIT13PID表首地址VB08BIT26 六、程序流程图 A）主程序图 B)子程序0框图 C)子程序1框图 D)中断程序框图 第四章 课程总结通过这三周PLC课程设计实践，我学会了PLC的基本编程方法。对PLC