加熱反應(yīng)爐的PLC控制

1、電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 加熱反應(yīng)爐的PLC控制 專業(yè)班級(jí)： 電氣工程及其自動(dòng)化1002班 姓 名： 付艷勝 學(xué) 號(hào)： 9210100313 指導(dǎo)教師： 程輝 日 期： 2013.07.05-12 題目 加熱反應(yīng)爐的PLC控制1、 概述 加熱爐溫度控制系統(tǒng)是比較常見和典型的過程控制系統(tǒng)，加熱反應(yīng)爐整體由四個(gè)閥：排氣閥、進(jìn)料閥、氮?dú)忾y、泄放閥，四個(gè)傳感器：壓力傳感器、溫度傳感器、上液面?zhèn)鞲衅?、下液面?zhèn)鞲衅?，鍋爐，加熱器及加熱接觸器等組成。加熱反應(yīng)爐是工業(yè)生產(chǎn)中常用的重要設(shè)備，過去僅依靠人工進(jìn)行操作，往往存在送料、溫度、壓力等條件變化不能有效控制的問題，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，造成原料浪費(fèi)，給企業(yè)

2、帶來經(jīng)濟(jì)損失。因此可編程序控制器PLC以其可靠性高、功能強(qiáng)、控制靈活等特點(diǎn)，且編程簡(jiǎn)單，使用方便已成為目前工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的首選控制裝置。使用自動(dòng)控制系統(tǒng)能有效的提高生產(chǎn)的安全性，大大降低了事故的發(fā)生率，并能提高生產(chǎn)效率，使原材料的使用率達(dá)到最大。在系統(tǒng)中，硬件上采用技術(shù)比較的成熟的可編程邏輯控制器，開發(fā)上采用了PLC的開關(guān)量和模擬量輸入模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的采集；方法上運(yùn)用的是過程控制中常用的反饋與串級(jí)控制方法，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。 圖1 加熱反應(yīng)爐結(jié)構(gòu)示意圖2、 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求1根據(jù)上述加熱反應(yīng)爐加熱工藝過程，編制PLC控制程序，并畫出I0電氣接口圖。2調(diào)試程序，模擬運(yùn)行。3、 設(shè)計(jì)方案.工

3、藝過程和控制要求1送料控制檢測(cè)下液面SQ2、爐內(nèi)溫度ST、爐內(nèi)壓力SP是否都小于給定值(整定值均為邏輯量)。若是小于給定值，則開啟排氣閥YVl和進(jìn)料閥YV2。當(dāng)液位上升到上液面SQl時(shí)，應(yīng)關(guān)閉排氣閥YVl和進(jìn)料閥YV2。延時(shí)20s，開啟氮?dú)忾yYV3，氮?dú)膺M(jìn)人反應(yīng)爐，爐內(nèi)壓力上升。當(dāng)壓力上升到給定值時(shí)，即SP=“1”時(shí)，關(guān)閉氮?dú)忾y。2加熱反應(yīng)控制交流接觸器KM帶電，接通加熱爐發(fā)熱器EH的電源。當(dāng)溫度升高到給定值時(shí)(ST：“1”)，切斷加熱器電源，交流接觸器KM失電o延時(shí)10min加熱過程結(jié)束。3泄放控制打開排氣閥，使?fàn)t內(nèi)壓力降到預(yù)定的最低值(SP：“0”)。打開泄氣閥，當(dāng)爐內(nèi)溶液降到下液面(SQ

4、2=“0”)時(shí)，關(guān)閉泄放閥和排氣閥。系統(tǒng)恢復(fù)到原始狀態(tài)，準(zhǔn)備進(jìn)入下一循環(huán)。2 .加熱反應(yīng)爐工作原理 加熱反應(yīng)爐溫度控制系統(tǒng)基本構(gòu)成如下圖所示，它由PLC主控系統(tǒng)、固態(tài)繼電器、加熱爐、溫度傳感器等4個(gè)部分組成。圖2 加熱反應(yīng)爐溫度控制系統(tǒng)基本組成 加熱爐溫度控制實(shí)現(xiàn)過程是:首先溫度傳感器將加熱爐的溫度轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，PLC主控系統(tǒng)內(nèi)部的A/D將送進(jìn)來的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化PLC可識(shí)別的數(shù)字量，然后 PLC將系統(tǒng)給定的溫度值與反饋回來的溫度值進(jìn)行比較并經(jīng)過PID運(yùn)算處理后，給固態(tài)繼電器輸入端一個(gè)控制信號(hào)控制固態(tài)繼電器的輸出端導(dǎo)通與否從而使加熱爐開始加熱或停止加熱。3 .加熱反應(yīng)爐的輸入輸出設(shè)備表

5、： 根據(jù)加熱反應(yīng)爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求，需要 6 個(gè)輸入點(diǎn)，5 個(gè)輸出點(diǎn)，共 11 個(gè)I/O 點(diǎn)。輸入設(shè)備輸出設(shè)備啟動(dòng)按鈕加熱接觸器停止按鈕排氣閥上液面感應(yīng)器進(jìn)料閥下液面感應(yīng)器氮?dú)忾y壓力感應(yīng)器泄放閥溫度感應(yīng)器表14 . I、O地址表： 加熱反應(yīng)爐的輸入信號(hào)共有6個(gè)，輸出信號(hào)共有5個(gè)，均為開關(guān)量，其輸入輸出地址編排表如下圖所示。變量：X1X2X3X4Y1Y2Y3Y4Y5T0T1SB1SB2K初值：00001111100000類型：開關(guān)量輸入開關(guān)量輸入開關(guān)量輸入開關(guān)量輸入開關(guān)量輸出開關(guān)量輸出開關(guān)量輸出開關(guān)量輸出開關(guān)量輸出開關(guān)量輸入開關(guān)量輸入開關(guān)量輸入開光量輸入數(shù)值功能：下液面檢測(cè)爐內(nèi)溫度上液面檢測(cè)爐

6、內(nèi)壓力排氣閥進(jìn)料閥氮?dú)忾y泄放閥加熱爐電源定時(shí)器時(shí)間到定時(shí)器啟動(dòng)啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)按鈕定時(shí)器時(shí)間表25 .I、O電器接口圖： 根據(jù)I、O地址編排表，其I、O電器接口圖如下圖所示。 圖3 加熱反應(yīng)爐的PLC I、O電器接口圖 6 .控制流程圖： 由加熱反應(yīng)爐控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能，結(jié)合 PLC 可以設(shè)計(jì)如圖所示的系統(tǒng)控制流程。按下啟動(dòng)按鈕SB1后，系統(tǒng)運(yùn)行；按下停止按鈕 SB2 后，系統(tǒng)停止。 第一階段：送料控制，檢測(cè)下液面 SL1, 爐內(nèi)溫度ST, 爐內(nèi)壓力SP是否小于給定值（都為“0”）若 YV1 和進(jìn)料閥 YV2 。當(dāng)液位上升到上液位設(shè)定值時(shí)，SL2=1, 應(yīng)關(guān)閉排氣閥YV1 和進(jìn)料閥 YV2 。延時(shí)

7、 10S, 開啟氮?dú)忾y YV3,氮?dú)膺M(jìn)入反應(yīng)爐，爐內(nèi)壓力上升。當(dāng)壓力上升到給定值時(shí)，即SP=1,關(guān)閉氮?dú)忾y。送料過程結(jié)束。 第二階段：加熱反應(yīng)控制，接通反應(yīng)爐電源KM, 開始對(duì)反應(yīng)爐加溫。當(dāng)溫度上升到給定值時(shí)（此時(shí)信號(hào) ST=1），切斷加熱電源。延時(shí) 10S ，加熱過程結(jié)束。 第三階段：泄放控制，打開排氣閥 YV1,使?fàn)t內(nèi)壓力降到給定值以下（此時(shí) SP=0）。打開泄放閥YV4 ，當(dāng)爐內(nèi)溶液下降到下液面以下（此時(shí) SL1=0 ）,關(guān)閉泄放閥 YV4 和排氣閥YV1 。系統(tǒng)恢復(fù)到原始狀態(tài)準(zhǔn)備進(jìn)入下一循環(huán)。 圖4 加熱反應(yīng)爐的控制流程圖 根據(jù)加熱反應(yīng)爐對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求，本設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)包括手動(dòng)在內(nèi)

8、的共6個(gè)輸入信號(hào)：下液面檢測(cè)信號(hào)X1，爐內(nèi)溫度X2上液面檢測(cè)信號(hào)X3，爐內(nèi)壓力X4；X5,X6分別為手動(dòng)自動(dòng)切換按鈕。PLC的5個(gè)輸出信號(hào)Y1Y5分別代表排氣閥，進(jìn)料閥，氮?dú)忾y，泄放閥，反應(yīng)爐加熱，定時(shí)器T1,T2為0.1S定時(shí)器。加熱反應(yīng)爐控制系統(tǒng)主要由上位機(jī)的監(jiān)控部分、PLC 系統(tǒng)，信號(hào)檢測(cè)部分及執(zhí)行機(jī)構(gòu)幾部份組成通過在線實(shí)時(shí)記錄、監(jiān)控和顯示數(shù)據(jù)，傳遞設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)，接受并執(zhí)行系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制命令，通過控制電磁閥開閉，滿足系統(tǒng)控制的要求。7 .梯形圖： 圖5 加熱反應(yīng)爐的梯形圖 98 .指令表： LDI X1 AND X1ANI X2 OUT M100ANI X3 LD T2 ANI X4 O

9、R Y4OR M100 AND X1OUT Y1 OUT Y4LD Y1ANI X3 ANI M100OUT Y2 LD X3OUT T1 SP K200LD T1 ANI X4 ANI M100OUT Y3 LD X4 ANI X2OUT Y5LD X2OR M101AND X3 OUT M101LD M101 OUT T2 SP K6000 LD T2 OR M100 4、 心得體會(huì) 這次課程設(shè)計(jì)讓我體會(huì)到學(xué)習(xí)PLC這門課程的重要性，PLC可以解決很多生活中的問題，例如電梯的控制，噴泉花樣噴水以及對(duì)交通燈的控制等，所以學(xué)好這門課很重要，通過設(shè)計(jì)這次的加熱反應(yīng)爐的PLC控制的課程設(shè)計(jì)，讓我知

10、道了平時(shí)學(xué)習(xí)這門課的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也讓我更進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí)了這門課，在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)了自己在學(xué)習(xí)上的不足，有些知識(shí)掌握的還不是很扎實(shí)，但通過和同學(xué)老師的討論后能夠得到正確的結(jié)果。 雖然課程設(shè)計(jì)已經(jīng)告一段落，但是我們學(xué)習(xí)的道路還很長(zhǎng)。此次課程設(shè)計(jì)讓我明白不論是在做課程設(shè)計(jì)還是在今后的學(xué)習(xí)中，都應(yīng)該有一種好學(xué)好問實(shí)踐與理論相結(jié)合的理念，只有這樣才能達(dá)到自己真正全面理解知識(shí)的最終目的。 5、 致謝經(jīng)過一個(gè)星期的緊張準(zhǔn)備，本次課程設(shè)計(jì)在程輝老師的悉心指導(dǎo)下順利完成了，由于臨近期末時(shí)間倉(cāng)促，難免有許多疏漏之處。在這里，我要感謝程老師在我平時(shí)的學(xué)習(xí)中給予了我悉心的指導(dǎo)。除了敬佩程老師的專業(yè)水平外，您的教學(xué)態(tài)度和科研精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將對(duì)我今后的學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生積極的影響，最后感謝程老師對(duì)大家的耐心指導(dǎo)。 6、 參考文獻(xiàn)1 郁漢琪.電器控制與可編程序控制器技術(shù)（第二版）M。南京：東南大學(xué)出版社。2009.9 2 李曉瑩.傳感器與測(cè)試技術(shù)M 北京：高等教育出版社2004.11 3 廖常初.S7-300/400 PLC應(yīng)用技術(shù)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.14 張智益. PLC編程及應(yīng)用.J. 機(jī)械工業(yè)出版社, 20095 章文浩.可編程控制氣原理及實(shí)驗(yàn)。北京：國(guó)防工業(yè)出版社。2003.76 俞國(guó)亮.PLC原理與應(yīng)用。北京：