温度控制系统的PLC控制课件

1、基于PLC的温度控制系统 李因鹏 2003.12.12西安交通大学工程训练中心过程控制简介 温度控制系统的工作原理 控制的实现Profibus网的搭建目前的进展及工作展望西安交通大学工程训练中心一.过程控制简介过程控制 被控量是压力、温度、流量、液位、成分等过程控制的发展温度控制系统的特点 西安交通大学工程训练中心手工控制阶段(40年代以前）：电气自动控制阶段(50年代起): 仪表化、反馈、PID、SISO 集中式控制(60年代): 信号远传、计算机DDC、对大型设备的集中控制集散式控制系统DCS（70年代中期）： 集计算机技术、控制技术、网络通信技术和图形显示技术于一体。现场总线控制系统FC

2、S（90年代）： 西安交通大学工程训练中心大惯性时变性非线性数学模型很难建立西安交通大学工程训练中心二.温度控制系统的工作原理 系统的构成工作机理的分析 机理分析法建模是根据过程的内部机理，运用一些已知的定理、定律，建立过程的数学模型。西安交通大学工程训练中心联网之后的系统结构为：西安交通大学工程训练中心西安交通大学工程训练中心根据传热学的能量守恒有 根据传热学的牛顿冷却定律和斯蒂芬波尔茨曼定律有根据瞬时热平衡方程可以得到联立以上各式得西安交通大学工程训练中心控制的实现PWM控制原理：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性环节上时，其效果是相同的。占空比：一个控制周期有“通”和“断“两种状态组

3、成，通电时间占整个控制周期的百分比西安交通大学工程训练中心控制的实现(续)硬件平台的搭建西安交通大学工程训练中心信号输入输出通道:输入通道：SM321 212bit 02.5V -027648输出通道：SM322 212bit 固态继电器:控制电压：332VDC，输出电压：220VAC温度传感器:非接触式：测温速度快，可测高温，易受干扰接触式：简单可靠，精度高，不能测高温，有滞后 热电偶/热电阻 WZP型Pt100温度传感器西安交通大学工程训练中心控制的实现（续）控制的软件实现PID控制控制规律为：位置式数字PID：西安交通大学工程训练中心控制的实现(续)PLC中的控制流程西安交通大学工程训练

4、中心控制的实现（续）上位机软件的实现西安交通大学工程训练中心控制的实现（续）控制效果（T50度，Kp15,Ti25s，Td13s，Ts=5s)西安交通大学工程训练中心Profibus网的搭建现场总线简介 又称分布式、数字式通信的底层控制网络,是指将现场设备与工业过程控制单元、现场操作站等互连而成的计算机网络。 由物理层（RS232/422/485等协议)、数据链路层(轮询/令牌等介质访问方式）和应用层组成。西安交通大学工程训练中心 现场总线集成了控制技术、计算机技术与通信技术，具有以下几项技术特征：现场设备彼此通过传输介质以总线拓扑相连； 网络数据通信数据传输速率高，实时性好；分散的功能模块，

5、便于系统维护、管理与扩展，提高可靠性； 开放式互连结构，既可与同层网络相连，也可通过网络互连设备与控制级网络或管理信息级网络相连； 互操作性，遵守同一通信协议的不同厂家的现场设备产品可以统一组态，构成所需要的网络。西安交通大学工程训练中心Profibus网的搭建（续）Profibus（Process Fieldbus）简介 a. profibus-DP用于控制器与现场控制设备之间的通信总线。传输速率9.6Kbit/s12Mbit/s b. profibus-PA是专为过程自动化设计，用于对安全性要求较高的场合及总线供电的站点。 c. profibus-FMS主要用于车间级设备监控,完成车间生产

6、设备状态及生产过程监控、车间级生产管理、车间底层设备及生产信息集成。西安交通大学工程训练中心Profibus网的搭建（续）Profibus-DP拓扑结构数据链路层协议媒体访问控制方式有令牌方式和主从方式。总线上最多可以有128个站西安交通大学工程训练中心Profibus网的搭建（续）建立Profibus网的步骤1.硬件组态，安装网卡2.在step7中组态，设置网络地址，编程3.设置接口方式:S7ONLINE (step7)-CP5611(profibus)4.下载组态和程序 5.在Wincc中组态，建立PC与PLC的逻辑连接6.建立wincc变量与PLC存储单元的联系，并在wincc中显示/存储数据7.设置接口方式：MPI (Wincc)-CP5611(profibus)西安交通大学工程训练中心Profibus网的搭建（续）Step7中的组态Wincc中的组态西安交通大学工程训练中心目前的工作进展及展望上一次的工作目标及实现情况1.进一步熟悉300系列PLC的使用，实现单机PLC复杂功能的编程2.对温桶进行温度控制，综合使用PLC的各项功能3.使用Wincc及C+ builder 编制上位机软件4.对PLC进行组网试验，为后续功能的实现做好准备西安交通大学工