plc的加热炉温度串级控制系统设计方案

PAGEPAGE21目录TOC\o”1-3"\h\uHYPERLINK\l”_Toc293263403"1 绪论 1HYPERLINK\l”_Toc293263404"1.1 加热炉温度控制的背景及研究状况 1HYPERLINK\l”_Toc293263405”1。2 本课题主要研究内容 2HYPERLINK\l”_Toc293263406”2 控制系统的总方案设计 22.1 概述 22。2 控制方式确定 3HYPERLINK\l”_Toc293263409"2.3 检测元件和执行机构的选择 3_Toc293263412"2。4。2 参数的计算 63 系统硬件设计 7HYPERLINK\l”_Toc293263414”3。1 温度串级控制系统主、副回路的设计 7HYPERLINK\l”_Toc293263415”3。2 基于下位机PLC的控制设计 8HYPERLINK\l”_Toc293263416"3.2。1 可编程控制器的概述 8_Toc293263418”3.2.3 PLC的硬件及软件 124.1 概述 15_Toc293263424"4。2。1 MCGS组态软件的概述 164。2.2 MCGS组态软件的系统构成 164。2.3 组态软件MCGS5。5通用版的介绍 18HYPERLINK\l”_Toc293263427”4。2。4 系统主控画面的设计 19_Toc293263429"5 结论 25HYPERLINK\l”_Toc293263430"参考文献 27菜单项,弹出文件保存窗口;（3）在文件名一栏内输入“加热炉温度取样分析监控系统”，点击“保存”按钮，工程创建完毕。画面的建立:(1）在“用户窗口"中单击“新建窗口"按钮，建立“窗口0”；（2）选中“窗口0”，单击“窗口属性"，进入“用户窗口属性设置"；（3）将窗口名称改为：加热炉温度取样分析监控系统;窗口标题改为加热炉温度取样分析监控系统；窗口位置选中“最大化显示”，其它不变,单击“确认"[10］；（4)在“用户窗口”中,选中“加热炉温度取样分析监控系统",点击右键，选择下拉菜单中的“设置为启动窗口”选项，将该窗口设置为运行时自动加载的窗口。使用工具箱和对象元件库：选中“加热炉温度取样分析监控系统”窗口图标，单击“动画组态”，进入动画组态窗口，开始编辑画面。接下来在此画面中绘制各种图素。绘制图素的主要工具放置在工具箱内。当画面打开时，工具箱自动显示。若工具箱没有出现，击工具条中的“工具箱”按钮,即可打开绘图工具箱。选择“工具箱”内的“标签”按钮，鼠标的光标呈“十字"形,在窗口顶端中心位置拖拽鼠标,根据需要拉出一个一定大小的矩形。

在光标闪烁位置输入文字“加热炉温度取样分析监控系统”,按回车键或在窗口任意位置用鼠标点击一下,文字输入完毕。如果要改变文字框的背景颜色、边线颜色、字体和文字颜色，先选中文字框，然后在工具栏内分别点击(填充色）按钮、(线色）按钮、(字符字体）按钮、(字符颜色）按钮，对文字框进行必要的修改。选择工具箱“插入元件”，打开“对象元件库"使用对象元件库降低了工程人员设计界面的难度，用户更加集中精力于维护数据库和增强软件内部的逻辑控制，缩短开发周期；同时用对象元件库开发的软件将具有统一的外观。在对象元件库中选择不同的图素,在画面上分别做出阀门、管道、压力表、取样杆、分析仪、按钮和指示灯等。定义数据对象：实时数据库是MCGS工程的数据交换和数据处理中心。数据对象是构成实时数据库的基本单元,建立实时数据库的过程也就是定义数据对象的过程。定义数据对象的内容包括：指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围确定与数据变量存盘相关的参数,如存盘的周期、存盘的时间范围和保存期限等。动画的连接：由图形对象搭制而成的图形画面是静止不动的,需要对这些图形对象进行动画设计，真实地描述外界对象的状态变化，达到过程实时监控的目的。MCGS实现图形动画设计的主要方法是将用户窗口中图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连接，并设置相应的动画属性。在系统运行过程中，图形对象的外观和状态特征，由数据对象的实时采集值驱动,从而实现了图形的动画效果。设备的连接：MCGS组态软件提供了大量的工控领域常用的设备驱动程序。本系统的设备连接过程如下：(1）在工作台“设备窗口”中双击“设备窗口”图标进入；(2)点击工具条中的“工具箱"图标，打开“设备工具箱”;（3)单击“设备工具箱”中的“设备管理"按钮，

在可选设备列表中，双击“PLC设备"，在下方出现PLC设备图标；（4)在出现的PLC设备图标中，双击“三菱FX－232AW”,即可将“三菱FX－232AW”添加到右测选定设备列表中;(5）将设备管理中的“通用串口父设备”和“三菱FX－232AW”拖曳到设备窗口中即可如图4-3所示：图4-3设备连接窗口（6)双击“设备0—三菱FX－232AW",弹出设备属性设置对话框，在此进行设备通道的连接。编写控制流程：用户脚本程序是由用户编制的、用来完成特定操作和处理的程序,脚本程序的编程语法非常类似于普通的Basic语言，但在概念和使用上更简单直观,力求做到使大多数普通用户都能正确、快速地掌握和使用。本系统中对取样杆的动作我们选用脚本程序来控制，通过电机的正反转来控制取样机的前进及后退。脚本程序如下所示：IF电机1=1THENIFgan<=120THENgan=gan+1。5ENDIFENDIFIF电机2=1THENIFgan>=5THENgan=gan-1.5ENDIFENDIFPLC软件的程序设计（1）A/D模块.完成对温度的A/D转换及数字滤波。由FX2N—4AD-Pt特殊模块实现。FX2N—4AD—Pt模拟特殊模块有4个输入通道。输入通道接收模拟信号并将其转换成数字量。FX2N-4AD—Pt最大分辨率是12位。缓冲存储器（BFM）的分配。如表4-1所示。部分A/D转换程序,如图4-4所示。表4—1缓冲存储器的分配BFM内容＊#0通道初始化，缺省值=H0000*#1通道1包含采样数（1-4096），＊＃2通道2用于得到平均结果。*#3通道3缺省值设为8时，正常*#4通道4速度，高速操作可选择1图4-4A/D转换程序（2)D/A模块.完成对温度的D/A转换，由FX2N-4DA特殊模块实现。FX2N-4DA特殊模块有四个输出通道。输出通道接收数字信号并转换成等价的模块信号，称为D/A转换。FX2N—4DA最大分辨率是12倍。缓冲存储器（BFM)的分配，如表4—2所示：表4-2缓冲存储器分配表BFM内容W#0输出模式选择,出厂设置H0000＃1#2#3＃4#5数据保持模式，出厂设置H0000＃6，＃7保留［BFM#0]输出模式选择。BFM#0的值使每个通道的模拟输出在电压输出和电流输出之间切换。采用4位十六进制数的形式。第一位数字是通道1(CH1）的命令，而第二位数字则是通道2的（CH2）命令，依此类推.这4个数字的数字值分别代表：H0000=0:设置电压输出模式(-10V到+10V)H0000=1：设置电流输出模式（+4A到20A）H0000=2：设置电流输出模式(0A到20A)[BFM#1，#2,#3和＃4]：输出数据通道CH1,CH2，CH3，CH4。部分D/A转换程序，如图4—5所示。（3）温度控制模块程序设计温度控制模块主要是PID运算程序的设计其指令格式如下：s1s2s3D目标值（SV）测定值(PV)参数输出值(MV)主控温度设定值主控温度测定值参数副控参数设定值副控参数设定值副控温度测定值参数加热器控制信号达到采样时间的PID指令在其后扫描时进行PID运算。S1设定目标值（SV)；S2设定测定现在值（PV);S3—S3+6设定控制参数。PID运算程序片段，如图4—6所示。图4—5D/A转换程序图4-6PID运算程序结论该系统具有良好的人机界面，能方便地在线修改参数，可以实现对整个加热炉系统工艺流程的控制。能够自动控制加热炉温度，并达到所需精度。(1）系统具备的主要功能本系统利用温度传感器、变送器、PLC及其配套的A/D转换器件、上位计算机等，完成了电阻炉温度可编程控制器串级控制系统的设计，以CX—programmerwindows为平台,通过上位机和下位机的软件设计，实现了电阻炉温度的实时串级控制。(2）结论通过对PLC控制的加热炉温度串级控制系统的设计,使我进一步对该系统有一个深刻的认识。本设计以PLC及MCGS组态软件为依托,来实现该系统的取样及分析。不仅克服了以前加热炉温度控制系统复杂、控制不连续的问题,而且实现了以计算机为辅助工具，对该系统进行精确的定量分析,并可通过远程监控来实现原系统不好操作的弱点。通过本次设计，使我对西门子系列PLC的特点有了更深的理解。掌握了PLC梯形图、指令表、外部接线图等基本知识以及PLC设计原理。本设计利用了西门子系列PLC的特点，对按钮、开关等输入/输出量进行控制，实现了系统在PLC控制作用下的自动化。在本次毕业设计的环节中，我也更深刻地理解和掌握了电器控制及可编程控制器(PLC）的理论知识，也很好的锻炼了我的动手技能。总之，相信在以后的深造和学习中，定可把该系统更加紧密的与实际相结合，并在该行业取得一定的经济效益。(3)存在的问题及改进措施由于时间上的仓促，在本次设计中，虽然硬件方面完成的不错，但在软件方面，尤其是PID的参数整定方面，做的不是很完美，因为所采用的参数工程整定方法需要大量的实践经验，尤其需要有经验的技术人才，而我在这方面的经验几乎为零,所以最终还是影响到了系统控制的精度。如果放在精确度更高的场合会有一定的局限性.关于这次设计的改进措施：我认为当精确度要求更高时,如果对系统所选用的传感器的测量精度及A/D转换器的精度做相应的调整，就会满足更高的测量要求，也可以选用针对某一温度值测量精度更高的温度敏感元件等，均可达到更高的测量精度，当然平时的实验经验也很重要，在以后的工作时间当中我会抓住一切机会积累工作经验，成为一名优秀的工程人员。参考文献1欧金成，欧世乐等.组态软件的现状与发展。工业控制计算机，2002,15(04）：1~42邵裕森，戴先中。过程控制.北京：机械工业出版社，20003王俊杰.检测技术与仪表。武汉:武汉理工大学出版社第二版，20094肖隽.锅炉温度串级控制系统。机电工程，2003,20(04):30~335张栓记，胡敏。调节器的PID参数整定。洛阳师范学院学报，2005,（05)：28~306秦娟娟。加热炉温度控制系统的应用设计。工业控制计算机,2010，23（03）:95～967徐晨，陈继红，王春明.微机原理及应用.北京：高等教育出版社,20048李道霖.电气控制与PLC原理及应用.北京:电子工业出版社,20049宋乐鹏，柳果。基于PLC控制的加热炉温度控制系统.经验交流报,2007,26（10）:121～12210柴天佑，王中杰.加热炉的炉温优化设定模型。自动化学报，_blank"200_blank"0,26HYPERLINK”http：///grid2008/Navi/Bridge。aspx?DBCode=cjfd＆LinkType=IssueLink&Field=BaseID＊year*issue&TableName=cdmdbaseinfo＆Value=JZDF＊2008*04&NaviLink=%e6%8e%a7％e5％88%b6%e5%b7%a5％e7％a8％8b"\t"_blank”（HYPERLINK”/grid2008/Navi/Bridge.aspx?DBCode=cjfd&LinkType=IssueLink＆Field=BaseID＊year＊issue＆TableName=cdmdbaseinfo＆Value=JZDF*2008*04＆NaviLink=%e6％8e%a7%e5%88%b6%e5％b7％a5%e7％a8%8b”\t”_blank"04\t”_b