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1、水箱加熱系統(tǒng)的PLC溫度限制課程設(shè)計(jì)目錄一、刖日11,可編程序限制器的概述2 . FX2N系列PLC簡介23 .特殊功能模塊 24,調(diào)功器35,溫度變送器3二、系統(tǒng)設(shè)計(jì) 44 .系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 45 .系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 45.1 .水箱溫度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng):45.2 .輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配表55.3 .相關(guān)元器件的選型 55.4 . PLC的外部接線原理圖 66 .系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)76.1 .模擬量與數(shù)字量的對應(yīng)關(guān)系76.2 .系統(tǒng)流程圖的設(shè)計(jì) 76.3 .系統(tǒng)梯形圖86.4 .系統(tǒng)指令表96.5 .系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控圖 10三、總結(jié)12四、附錄134.1. 課題介紹134.2. 限制要求 13第一章前言1.1可編

2、程序限制器的概述隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速開展,計(jì)算機(jī)限制已經(jīng)廣泛應(yīng)用在所有的工業(yè)領(lǐng)域.現(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場這一需求迅速做出反響,生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低本錢和高質(zhì)量的產(chǎn)品.可編程限制器就是順應(yīng)這一需要出現(xiàn)的,它是以微處 理器為根底的通用工業(yè)限制裝置.編程限制器不僅可以按事先編好的程序進(jìn)行各種邏輯控制,還具有隨意編程、自動診斷、通用性好、體積小、可靠性高的特點(diǎn).因此,可編程限制 器正逐步取代著繼電器一接觸器限制系統(tǒng).嚼郛閏屬鈔瘞歌楊尻賴.國際電工委員會IEC于1982年11月和1985年1月對可編程序限制器作了 如下的定義: 可編程序限制器PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電

3、子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì).它采用可編程序的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序限制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的命令,并通過數(shù)字式模擬式的輸入和輸出,限制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程.可編程序限制器及其有關(guān)設(shè)備,都應(yīng)按易于與工業(yè)限制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體,易于擴(kuò)充功能的原那么而設(shè)計(jì)可編程序限制器PLC主要由CPU模塊、輸出模塊和編程器組 成.PLC的特殊功能模塊能完成某些特殊的任務(wù).從使用方式PLC分為:1整體式PLC又稱單元式或箱體式整體式PLC是將電源、CPU、I/0部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi).一般小型PLC采用這種結(jié)構(gòu);2模塊式PLC,將PLC各局部分成假設(shè)干個(gè)單獨(dú)的模塊,模塊式PL

4、C由框架和各種模塊組成.模塊插在插座上.一般大、中型PLC采用模塊式結(jié)構(gòu)3PLC將整體式和模塊式結(jié)合起來,稱為疊裝式PLC.溝燧金富愛建譴凈.2.2 FX2N系列PLC簡介本次設(shè)計(jì)中,我們將采用 FX2n系歹U PLC,FX系列PLC為單元型,內(nèi)含 CPU、電源 和固定搭配的輸入/輸出.Q4AR系列為雙機(jī)熱備系列,最大輸入輸出點(diǎn)數(shù)為8192點(diǎn).A系列PLC的最大輸入輸出點(diǎn)數(shù)為 2048點(diǎn).F系列程控器的最大輸入輸出點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn).三菱小型FX 2 N系列程控器的輸入輸出點(diǎn)最大不超過 256點(diǎn).每臺主機(jī)可連模入、模 出、高速記數(shù)、定位等特殊功能模塊, 不超過8個(gè).FX系列在日本三菱的姬路制作所生

5、產(chǎn). 三菱姬路制作所累計(jì)已生產(chǎn)超過三百萬臺FX系列PLC.目前FX系列PLC為中國內(nèi)地銷量最多的小型PLC.FX2n系列PLC是該系列中功能最強(qiáng)、速度最快的微型 PLC.有RAM, EPROM和EEPROM FX2N系列PLC的特點(diǎn)超高速的運(yùn)算速度0.08微秒.比FX2的0.48微秒快六倍.容量極大8K步最大16K步.比FX2大四倍.機(jī)體小型化 比FX2小50% .兼容FX2的編 程設(shè)計(jì).備有多種不同的FX2N擴(kuò)展單元及特殊模塊.m»«m»o殊功能模塊在工業(yè)限制中,某些輸入量例如壓力、溫度、流量、轉(zhuǎn)速等是連續(xù)變化的模 擬量,某些執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求 PLC輸出模擬信號,而

6、 PLC的CPU只能處理數(shù)字量.模擬量首先 被傳感器和變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流和電壓.其中,D/A轉(zhuǎn)換器將PLC的數(shù)字輸出量轉(zhuǎn)換成模擬電壓或電流,再去限制執(zhí)行機(jī)構(gòu).模擬量 I/O模塊的主要任務(wù)就是完成 A/D轉(zhuǎn)換和 D/A轉(zhuǎn)換.根據(jù)設(shè)計(jì)要求,本次設(shè)計(jì)選用模擬量輸入模塊FX2N-4AD ,該模塊用4個(gè)12位模擬量輸入通道, 輸入量程為DC-10V?+10V和4-20MA,轉(zhuǎn)換速度為15MS/通道或6MS/ 通道高速.r鋼極hib鎮(zhèn)檜豬錐.2.4 調(diào)功器調(diào)功器是應(yīng)用晶閘管又稱可控硅及其觸發(fā)限制電路用于調(diào)整負(fù)載功率的盤裝 功率調(diào)整單元.在電子設(shè)備中起重要作用的晶閘管也稱可控硅,英文縮寫SCR被廣泛用于

7、各類生產(chǎn)部門,正在成為自動化、高效化不可缺少的裝置. 在最新的溫度限制中晶閘管的利用 明顯的普及起來.但在國內(nèi)對其有不同的叫法,如晶閘管調(diào)整器、可控硅調(diào)整器、晶閘管控制器、可控硅限制器、晶閘管調(diào)壓器、可控硅調(diào)壓器、晶閘管調(diào)功器、可控硅調(diào)功器、調(diào)壓 器、調(diào)功器、晶閘管交流電力限制器、可控硅交流電力限制器、電力調(diào)整器、電力限制器、電壓調(diào)整器、電壓限制器等.彈貿(mào)攝爾霽斃撰磚鹵尻.2.5 溫度變送器溫度變送器,專應(yīng)于熱電阻或熱點(diǎn)偶,講溫度轉(zhuǎn)換成4-20MA的電流信號.至于要不要加模塊,要看接受的限制器于輸入信號是 0-10V還是4-20MA o 一般 現(xiàn)在的限制器,都直接配有相應(yīng)的溫度變送器模擬量輸入

8、模塊,如溫控器,PLC的熱電阻模擬量模塊等養(yǎng)技篋志類蔣薔.溫度變送器的作用是與熱電偶或熱電阻配合,將溫度或溫差信號轉(zhuǎn)換成4-20毫安的統(tǒng)一的直流電信號,并將這些信號輸送給調(diào)節(jié)器或顯示儀表.PT100的熱電阻輸出的是電阻信號,變送器輸出的是毫安信號,廈礴懇蹣駢日寺翥繼0T騷.溫度變送器0-100度與0-150度最大值時(shí)輸出電流均為 20MA,所以當(dāng)溫度同為 100度時(shí),0-100度的變送器輸出電流為 20MA,而0-150度的變送器輸出電流為14-15MA左右.所以在不改變接收裝置參數(shù)的情況下它們不可以互換.煢楨廣鯽獻(xiàn)選塊網(wǎng)踴淚.第二章系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求本系統(tǒng)的被控對象是 1KW電加熱

9、管,被限制量是水箱的水溫T, PLC的模擬量輸出限制調(diào)功器的輸出,由調(diào)功器限制電加熱管的通斷,被控對象為水箱中的單相電熱管,被限制量為水箱水溫.它由鉗電阻PT100測定,輸入到溫度變送器上,量程為 0100 C.溫度變送器變換為420mA傳送給PLC的模擬量輸入通道.根據(jù)給定值加上dF與測量的溫度 值相比擬的結(jié)果,PLC模擬量輸出通道向晶閘管調(diào)功器發(fā)出限制信號,從而到達(dá)限制水箱溫 度的目的 鵝婭盡揖鶴慘屣蘢2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)對系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容的分析,確定限制系統(tǒng)所需要的輸入輸出點(diǎn)數(shù)為1/3點(diǎn).選用FX系列PLC,輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配如表 2-1所示,由于系統(tǒng)必須對溫度信號進(jìn)行采集和限制,還必須

10、使用到模擬量輸入 /輸出模塊FX-4AD模塊、晶閘管跳功模塊、溫度變送器.麓叢媽趣為贍債蛭練浮.2.2.1 水箱溫度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng):該閉環(huán)系統(tǒng)的組成中, 刮號中的局部即用 FX系列的PLC和模擬量FX-4AD模塊實(shí)現(xiàn);用熱電偶檢測水箱溫度,溫度變送器將溫度轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的電流送給模擬量輸入模塊,經(jīng)過PLC的內(nèi)部處理將模擬量轉(zhuǎn)化成可識別的數(shù)字量與設(shè)定值比擬處理,在將限制信號作用于限制調(diào)功器上,以此來限制水箱中電熱管的開關(guān)情況,實(shí)現(xiàn)對水箱溫度的閉環(huán)限制.K頌圣橫蕨齦訝驊汆.2.2.2 輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配表表2-1輸入和輸出點(diǎn)分配表功能鍵 輔助繼電 輸出繼設(shè)定器電器開始加MOY0熱限制持續(xù)加MlY1熱

11、限制停止加M2Y2熱限制總??豐B1外部X0內(nèi)部制 元件 地址2.2.3 相關(guān)元器件的選型表2-2元器件明細(xì)表序 弓元器件技術(shù)要求選型數(shù)量1可編程限制器輸入點(diǎn)數(shù)24輸出點(diǎn)數(shù)8三蒸 FX2NT8MR1臺2模擬量輸入模塊標(biāo)準(zhǔn)電流4m 20mA二菱卜 X2NAAD套3單相加熱管輸出功率1KW符合技術(shù)要求即可1支4溫度變送器量程010.,標(biāo)準(zhǔn)電流 420mA符合技術(shù)要求即可1套5編程軟件包具有編輯、診 斷、通訊功能EXGP_WIN<1套6連接導(dǎo)線紅、黑兩種顏色假設(shè)干2.2.4 PLC的外部接線原理圖PLC的外部接線原理圖圖2-4 PLC的外部接線原理圖第三章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 模擬量與數(shù)字量的對

12、應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)化時(shí)應(yīng)綜合考慮變送器的輸出、出入量程和模擬量輸入模塊的量程,找出被測 物理量與A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系.滲彰嗆儼勻謂鱉調(diào)硯金帛.根據(jù)系統(tǒng)要求,所要測量的溫度量程為0-100C,所對應(yīng)的數(shù)據(jù)量為 0-2000 ,由此可根據(jù)公式:測量溫度=(100*D0/2000)C=0.05D0C其中,D0為PLC轉(zhuǎn)換出來的數(shù)字量3.2 系統(tǒng)流程圖的設(shè)計(jì)靠爭出PLC梯形圖3.4系統(tǒng)指令表0 ILDFROMM8002KOK30MKI10U:K2021M15TOPKOKOH3300KI24TOPKOKIK4K283FROMKOK29K4M10KI42LD1MIO43ANIM2044FROMKOK5DOK

13、253LDXOOO542CPK1OOKI50DOMO63MPS弘LDMO65ORY001船ANB87ANIY00288OUTY00089MUD70ANPMl7!OUTYOOI72MPP73ANDM274OUTY00275END3.5系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控圖如0D4KI H麗KI:ifjIt:Ki|tUNlQKIjg辟« :0QDIMOG j1HQ/】EQ& :1UOHOMOMM :I,制MX 網(wǎng)骷部 :J監(jiān)控圖1監(jiān)控圖3第三章總結(jié)兩周的PLC課程設(shè)計(jì)對我收益匪淺,讓我系統(tǒng)性地熟悉和全面地掌握了PLC編程和調(diào)試技術(shù),讓我將平常學(xué)的 PLC編程及應(yīng)用方法學(xué)以致用,使我的PLC編程水平有了很

14、大提升和進(jìn)步,讓我對 PLC應(yīng)用有了深入細(xì)致的了解.錢臥瀉嵯圣騁睨圓1.第一、二周,我們尋找有關(guān)的資料和課題小組成員間一起交流看法和討論設(shè)計(jì)方案,進(jìn)行設(shè)計(jì)的總體規(guī)劃,理清課程設(shè)計(jì)思路. 但是將這些具體的方案落實(shí)到每一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和步驟中,難免會出現(xiàn)意想不到錯(cuò)誤,這就需要我們在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中利用所掌握的知識認(rèn)真排查錯(cuò)誤原因,多方面的思考問題的關(guān)鍵不斷地改正自己的設(shè)計(jì)缺乏之處和錯(cuò)誤.挑鳳襪備音叫®輪爛薔.第三、四周,對硬件電路的工作原理和可編程知識的掌握是進(jìn)行下一步的軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵.進(jìn)入了軟件設(shè)計(jì)方案和具體的編程和調(diào)試運(yùn)行階段.在這個(gè)階段中,對系統(tǒng)的需求分析和如何采用模塊化設(shè)計(jì)思想是設(shè)計(jì)

15、方案主要解決的問題.在這一周遇到最大的問題就是如何實(shí)現(xiàn)閉環(huán)方法來實(shí)現(xiàn)溫度限制,在沒有任何有價(jià)值的參考資料的情況下,通過不斷地設(shè)計(jì)嘗試和反復(fù)地設(shè)計(jì)調(diào)試初步解決了問題.但是也存在了設(shè)計(jì)上的缺乏之處.需要用到模擬量的輸入/輸出模塊,而且所編程序也和課堂上老師所講完全不一樣,給我們的課題制作帶來了很大的困難.但是我們還是通過查閱資料,詢問老師按時(shí)完成了我們的課題.嬲熟俁閽蕨直閶鄴錢四周的PLC編程及應(yīng)用的課程設(shè)計(jì),發(fā)現(xiàn)自己在這方面的學(xué)習(xí)還需要不斷的加深.通過這段時(shí)間的學(xué)習(xí)熟悉,對溫控閉環(huán)的系統(tǒng)有了一個(gè)整體的熟悉,熟悉各種器件和軟件應(yīng)壇搏鄉(xiāng)it懺簍鍥鈴演.用.在這里,本次設(shè)計(jì)中感謝兩位指導(dǎo)老師對我的幫助.4.1. 課題介紹本系統(tǒng)的被控對象是 1KW電加熱管,被限制量是水箱的水溫T, PLC的模擬量輸出限制調(diào)功器的輸出,由調(diào)功器限制電加熱管的通斷,被控對象為水箱中的單相電熱管,被限制量為水箱水溫.它由鉗電阻 PT100測定,輸入到溫度變送器上,量程為0100 C.溫度變送器變換為420mA傳送給PLC的模擬量輸

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