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, 2.5OR> VD40, 3.0ALDA M0.1TON T101, 1800

10、网络5.定时到还不在规定范围内则报警.LD SM0.0A 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, VD24M

11、OVB 100, SMB34ATCH INT_0, 10ENI网络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

12、VD40, AC0DTR AC0, AC0/R 32000.0, 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

13、效指示灯3Q0.3绿灯, ”1”有效指示灯4Q0.4黄灯, ”1”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

14、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PL