PLC三相電熱器控制(精)

1、目錄第一章控制工藝流程分析. 11.1 電熱器的發(fā)展.11.2 三相電熱器控制工藝分析 .1第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計. 32.1 系統(tǒng)硬件組成.32.2 系統(tǒng)變量定義及分配表.32.3 系統(tǒng)接線圖設(shè)計. 4第三章控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計.53.1 控制程序流程圖設(shè)計 .53.2 控制程序設(shè)計思路.6第四章監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計.94.1 PLC 與上位監(jiān)控軟件通訊.94.2 上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計.9第五章梯形圖.11課程設(shè)計心得.12參考文獻.13附錄.14PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計第一章控制工藝流程分析1.1 電熱器的發(fā)展電加熱是將電能轉(zhuǎn)換為熱能的過程。自從發(fā)現(xiàn)電源通過導(dǎo)線可以發(fā)生熱效應(yīng)之 后，世界上就許多

2、發(fā)明家從事于各種電熱電器的研究與制造。電熱的發(fā)展及普及 應(yīng)用也與其它行業(yè)一樣，遵循著這樣一個規(guī)律：從先進的國家逐步推廣到世界各 國；從城市逐步發(fā)展到農(nóng)村；由集體使用發(fā)展到家庭、再到個人；產(chǎn)品由低檔發(fā) 展到高檔。十九世紀處于萌芽階段的電熱電器大都是拙劣的，最早出現(xiàn)是用于生 活的電熱電器，1893 年電慰斗的雛型首在美國出現(xiàn)并使用，接著到 1909 年出現(xiàn) 電灶的使用，那是在爐灶中放置電加熱器，也就是說加熱從柴禾轉(zhuǎn)移到電氣，即 從電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋５钦嬲姛犭娖鞴I(yè)的急速發(fā)展，卻是在用作電熱元件的 鎳鉻合金的發(fā)明之后。1910 年美國首先研制成功用鎳鉻合金電熱絲制作的電慰 斗，這就從根本上改善了電

3、慰斗結(jié)構(gòu)，使用慰斗迅速得到普及。到1925 年在日本出現(xiàn)在鍋中安裝電熱元件的產(chǎn)品，成為現(xiàn)代電飯鍋的原形。在這階段工業(yè)上也 出現(xiàn)實驗室用電爐，熔膠爐、暖氣器等電熱產(chǎn)品。1910 年至 1925 年是電熱電器歷史上的大發(fā)展階段，在家庭和工業(yè)方面，電熱電器各種品種的出現(xiàn)和普及應(yīng)用都得到了急速的發(fā)展，而尤以家庭方面為甚。所以鎳鉻合金的發(fā)明是奠定了電熱電器工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。1.2 三相電熱器控制工藝分析電加熱器是一種消耗電能轉(zhuǎn)換為熱能，來對需加熱物料進行加熱。在工作中低溫 流體介質(zhì)通過管道在壓力作用下進入其輸入口，沿著電加熱容器內(nèi)部特定換熱流 道，運用流體熱力學原理設(shè)計的路徑，帶走電熱元件工作中所產(chǎn)生的高

4、溫熱能 量，使被加熱介質(zhì)溫度升高，電加熱器出口得到工藝要求的高溫介質(zhì)。電加熱器 內(nèi)部控制系統(tǒng)依據(jù)輸出口的溫度傳感器信號自動調(diào)節(jié)電加熱器輸出功率，使輸出 口的介質(zhì)溫度均勻；當發(fā)熱元件超溫時，發(fā)熱元件的獨立的過熱保護裝置立即切 斷加熱電源，避免加熱物料超溫引起結(jié)焦、變質(zhì)、碳化，嚴重時導(dǎo)致發(fā)熱元件燒 壞，有效延長電加熱器使用壽命。三相電的最大用途是驅(qū)動電熱器。如果是單相 或者兩項交流電構(gòu)不成穩(wěn)定的具有固定旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場，四相、五相甚至更 多的相當然好，但費用昂貴不經(jīng)濟，那就只有選三相交流電了。三相電的產(chǎn)生是 因為其能為電電熱器帶來較好的性能。三相并不是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的最小相數(shù)，1PLC 控制系統(tǒng)課

5、程設(shè)計兩個在空間上垂直，在相位上差 90 度的交流線圈同樣可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，但這 會造成電機極距下線圈無法均布，從而不但降低了電機容量，還會產(chǎn)生主磁場的 嚴重崎變。三相供電系統(tǒng)具有很多優(yōu)點，為各國廣泛采用。在發(fā)電方面，相同尺 寸的三相發(fā)電機比單相發(fā)電機的功率大，在三相負載相同的情況下，有利于電熱 器的工作；在傳輸方面，三相系統(tǒng)比單相系統(tǒng)節(jié)省傳輸線，三相變壓器比單相變 壓器經(jīng)濟三相電應(yīng)是工廠用的三相動力線，是三根火線，火線之間的電壓是 380V，而每根火線與零線是 220V,也就是我們用的市電。三根火線相位不同，相 差 120 度。2PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計 第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計 2.1 系統(tǒng)

6、硬件組成 PLC 基本組成包括中央處理器（CPU）輸入點輸出點cos=xoBZ=YOPB1=X1MC1=Y1MC2=Y2PIJ=Y3PB4-X4PL2=Y4PB5=X5PL3=Y5TURY=：X6PL4=Y6存儲器、輸入/輸出接口（縮寫為 I/O,包括輸入接口、輸出接口、外部設(shè)備接口、擴展接口等）、外部設(shè)備編程器及電源模塊組成，見圖 1。PLC內(nèi)部各組成單元之間圖 2-1 PLC 的基本組成通過電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接，外部則根據(jù)實際控制對象 配置相應(yīng)設(shè)備與控制裝置構(gòu)成 PLC 控制系統(tǒng)。2.2 系統(tǒng)變量定義及分配表3PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計2.3 系統(tǒng)接線圖設(shè)計圖 2-2P

7、LC 系統(tǒng)接線圖 0Q7汁11ki,11卜 1 *I J 19_一GFu Z IO-OO p cr tn川m nt cciIIAp b o o o o o o o o o o o4PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計 第三章控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計3.1 控制程序流程圖設(shè)計00 3-（三相電熱器控制流程圖3.2 控制程序設(shè)計思路 1 控制電路如圖所示5PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計圖 3-2 控制電路圖2. COS 切在 1 的位置。6PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計按住 PB5，風扇運轉(zhuǎn)MCI、PLI 動作，電熱器導(dǎo)電MC2、PL2 動作,PL4 熄 滅。放開 PB5，風扇停止運轉(zhuǎn)，電熱器斷電PL4 動作。此時按 PB

8、I、PB2、PB4 均無作用。3. COS 切在 2 的位置。按 PBI，風扇運轉(zhuǎn)MCI、PLI 閃爍,PL4 熄滅。5 秒后PLI 閃爍 5 次，PLI 亮，此時方可按 PB2，電熱器導(dǎo)電MC2、PL2 動作。按 PB4 時電熱器斷電，15 秒后PLI 閃爍 15 次,風扇停止運轉(zhuǎn)，PL4 亮。(3) 此時按 PB5 沒有作用。4. 熱繼電器(TH RY)動作時，風扇停止運轉(zhuǎn)，電熱器斷電， PL4 亮，BZ 響，PL3 閃爍41MC 3R.4.MCIMC2ON /0. 5s, OFF/0. 5s 5熱繼電器先復(fù)位，警報同前BZ 響、PL3 閃爍，按 PB3, Bz 停響，PL3 熄 滅。6.

9、先按 PB3 時，Bz 停響，PL3 亮；熱繼電器復(fù)位，PL3 熄滅。7PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計第四章監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計4.1 PLC 與上位監(jiān)控軟件通訊上位機是指：人可以直接發(fā)出操控命令的計算機，一般是PC，屏幕上顯示各種信號變化（液壓，水位，溫度等）。下位機是直接控制設(shè)備獲取設(shè)備狀況的的計 算機，一般是 PLC/單片機之類的。上位機發(fā)出的命令首先給下位機，下位機再根 據(jù)此命令解釋成相應(yīng)時序信號直接控制相應(yīng)設(shè)備。下位機不時讀取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)（一般模擬量），轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號反饋給上位機。簡言之如此，真實情況千差萬 別不離其宗。上下位機都需要編程，都有專門的開發(fā)系統(tǒng)。在概念上，控制者和提供服務(wù)者是上位機，

10、被控制者和被服務(wù)者是下位機，也可以理 解為主機和從機的關(guān)系，但上位機和下位機是可以轉(zhuǎn)換的，兩機如何通訊，一般取 決于下位機。TCP/IP 一般是支持的。但是下位機一般具有更可靠的獨有通訊協(xié) 議，購買下位機時，會帶一大堆手冊光盤，告訴你如何使用特有協(xié)議通訊。里面 會舉大量例子。一般對編程人員而言一看也就那么回事，使用一些新的API 罷了。多語言支持功能模塊，一般同時支持數(shù)種高級語言為上位機編程。通常上位機和下位機通訊可以采用不同的通訊協(xié)議，可以有 RS232 的串口通訊，或者采用 RS485 串行通訊，當用計算機和 PLC 通訊的時候不但可以采用傳 統(tǒng)的 D形式的串行通訊， 還可以采用更適合工業(yè)

11、控制的雙線的 PROFIBUS-DP 通 訊，采用封裝好的程序開發(fā)工具就可以實現(xiàn) PLC 和上位機的通訊。當然可以自 己編寫驅(qū)動類的接口協(xié)議控制上位機和下位機的通訊。4.2 上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計在使用工控軟件中，我們經(jīng)常提到組態(tài)一詞，組態(tài)英文是“Configuration，”意義究竟是什么呢？簡單的講，組態(tài)就是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法，完成工 程中某一具體任務(wù)的過程。與硬件生產(chǎn)相對照， 組態(tài)與組裝類似。 如要組裝一臺電腦， 事先提供了各種型號 的主板、機箱、電源、CPU、顯示器、硬盤、光驅(qū)等，我們的工作就是用這8PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計些部件拼湊成自己需要的電腦。當然軟件中的組態(tài)要比硬件的

12、組裝有更大的發(fā)揮 空間，因為它一般要比硬件中的 部件”更多，而且每個 部件”都很靈活，因為軟 部件都有內(nèi)部屬性，通過改變屬性可以改變其規(guī)格（如大小、性狀、顏色等）。在組態(tài)概念出現(xiàn)之前，要實現(xiàn)某一任務(wù)，都是通過編寫程序（如使用BASIC,C , FORTRAN 等）來實現(xiàn)的。編寫程序不但工作量大、周期長，而且容易犯錯 誤，不能保證工期。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，解決了這個問題。對于過去需要幾個月的 工作，通過組態(tài)幾天就可以完成。組態(tài)軟件是有專業(yè)性的。一種組態(tài)軟件只能適合某種領(lǐng)域的應(yīng)用。組態(tài)的概念最 早出現(xiàn)在工業(yè)計算機控制中。如 DCS（集散控制系統(tǒng)）組態(tài)，PLC （可編程控制 器）梯形圖組態(tài)。人機界面生成

13、軟件就叫工控組態(tài)軟件。其實在其他行業(yè)也有組 態(tài)的概念，人們只是不這么叫而已。如 AutoCAD，PhotoShop,辦公軟件（PowerPoi nt）都存在相似的操作，即用軟件提供的工具來形成自己的作品，并以數(shù) 據(jù)文件保存作品，而不是執(zhí)行程序。組態(tài)形成的數(shù)據(jù)只有其制造工具或其他專用 工具才能識別。但是不同之處在于，工業(yè)控制中形成的組態(tài)結(jié)果是用在實時監(jiān)控 的。組態(tài)工具的解釋引擎，要根據(jù)這些組態(tài)結(jié)果實時運行。從表面上看，組態(tài)工 具的運行程序就是執(zhí)行自己特定的任務(wù)。雖然說組態(tài)就是不需要編寫程序就能完成特定的應(yīng)用。但是為了提供一些靈活 性，組態(tài)軟件也提供了編程手段，一般都是內(nèi)置編譯系統(tǒng)，提供類 BAS

14、IC 語 言，有的甚至支持 VB。在當今工控領(lǐng)域，一些常用的大型組態(tài)軟件主要有：Win CC，iFix，In touch，組態(tài)王，力控，易控等。9PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計第五章梯形圖PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計課程設(shè)計心得經(jīng)過兩周的課程設(shè)計，我們親身體會到做PLC 程序設(shè)計的艱辛和努力，在設(shè)計過程中，我們遇到了不少困難，也有許多從未遇到的難題，但是我們堅持并努力的 克服了，在尋求答案的過程中我學習到了更多知識，這都是在這次課程設(shè)計中學 習到的寶貴經(jīng)驗，相信在以后的學習生活中，我們會繼續(xù)運用好這種精神，讓學 習和工作變得更加有樂趣也更加積極向上的學習新知識。設(shè)計的過程本身就是收集知識找尋答案的過程，

15、這個過程中可能有時一籌莫展， 有時無從下手，但是一旦找到了靈感，找到了方法，其實事情本來很簡單，只是 以前從來沒想到而已，所以，在以后的學習和工作中，試著嘗試換一種方式，用 嶄新的思維重新思考下，或許就有了更大的收獲。最后，衷心的感謝老師在百忙中輔導(dǎo)我們的課程設(shè)計，沒有老師的指導(dǎo)我們是無 法完成的，感謝老師。11PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計參考文獻1 張偉林電氣控制與 PLC 應(yīng)用M.北京：人民郵電出版社，2006.2 周美蘭.PLC 電氣控制與組態(tài)設(shè)計M.北京：科學出版社,2003.3 洪志育.例說 PLCM.北京：人民郵電出版社,2006.4 呂衛(wèi)陽.PLC5 連建華.PLC工程應(yīng)用實例分析M

16、.北京：中國電力出版社,2007.應(yīng)用技術(shù)M.北京:國防工業(yè)出版社,2009. 12PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計附錄0 LDI X006 1 ANI X000 2 OUT M5 3 AND X005 4 OUT M102 5 AND M5 6 OUT M1017 LD X001 8 OR Y001 9 ANI X006 10 AND X000 11 OUT M103 12 LD M103 13 ANIM5 14 ANI T2 15 OR M101 16 OUT Y001 17 LD M103 18 ANI Y002 19 OUT T1 K5022 OUT M100 23 LD T1 24 OR M

17、2 25 AND M103 26 OUT M2 27 LD M103 28 ANDM2 29 OUT M104 30 LD Y002 31 OR X00234 AND M104 35 OR M102 36 OUT Y002 37 LD X004 38 OR M1 39 AND M104 40OUT M105 41 LD M105 42 OUT T2 K150 45 OUT M1 46 LD M3 47 AND M4 48 ORX006 49 OUT M3 50 LDI M3 51 OR M4 52 ANI X003 53 OUT M4 54 LD M3 55 ANDM4 56 LDI M2 57 AND M100 58 ORB 59 OR M1 60 OUT M106 61 LD M106 62 ANIT4 63 OUT T3 K5