河北工程管道流量比值控制PLC系統(tǒng)設(shè)計

1、河北工程大學信電學院課程設(shè)計說明書（2012/2013學年第二學期）課程名稱 ： 可編程序控制器 題 目 ： 管道流量比值控制PLC系統(tǒng)設(shè)計 專業(yè)班級 ： 學生姓名 ： 學 號： 指導教師 ： 設(shè)計周數(shù) ： 二周 設(shè)計成績 ： 2013年6月22日目 錄1、課程設(shè)計目的22、設(shè)計任務(wù)23、設(shè)計要求24、 設(shè)計正文2設(shè)計原理24.1使用儀器34.2 系統(tǒng)原理圖54.3硬件系統(tǒng)設(shè)計54.4軟件系統(tǒng)64.5 PLC程序75、課程設(shè)計總結(jié)6、參考文獻：1、課程設(shè)計目的可編程序控制器具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、性能優(yōu)越、靈活通用、使用方便、可靠性高、抗干擾能力強等一系列優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制領(lǐng)域得到廣

2、泛的應(yīng)用。無論是國外引進的自動化生產(chǎn)線，還是自行設(shè)計的自動控制系統(tǒng)，都廣泛采用單臺或多臺可編程序控制器組成。通過本次課程設(shè)計，掌握可編程序控制器的基本原理、功能、應(yīng)用、程序設(shè)計方法和編程技巧，還有掌握一種至二種基本機型，掌握PLC控制技術(shù)的基本原理和應(yīng)用，為今后從事相關(guān)控制領(lǐng)域的工作打下基礎(chǔ)。2、設(shè)計任務(wù)了解流量比值控制系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)，閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的數(shù)學結(jié)果和PID控制算法。逐一明確各路檢測信號到PLC的輸入通道，包括傳感器的原理，連接方法，信號種類，信號調(diào)理電路，引入PLC的接線以及PLC中的編址。逐一明確從PLC到各執(zhí)行機構(gòu)的輸出通道，包括各執(zhí)行機構(gòu)的種類和工作原理，驅(qū)動電路的構(gòu)成，PLC

3、輸出信號的種類和地址。繪制出流量控制系統(tǒng)的電路原理圖，編制I/O地址分配表。編制PLC的程序結(jié)合過程控制實驗室的現(xiàn)有設(shè)備進行調(diào)試，要求能在實驗設(shè)備上演示控制過程。3、設(shè)計要求流量比值控制系統(tǒng)有兩路供水系統(tǒng)。第一路由異步電動機（不具備調(diào)速功能）和水泵構(gòu)成動力系統(tǒng)，由渦輪流量計檢測流量，電動調(diào)節(jié)閥控制流量。第二路由變頻器，電動機和水泵構(gòu)成動力系統(tǒng)，依靠動力系統(tǒng)的變頻調(diào)速控制流量，由電磁流量計檢測流量。流量比值控制就是由可編程控制器控制兩路供水系統(tǒng)的流量保持設(shè)定的比例。本設(shè)計假設(shè)第一路的流量由其他系統(tǒng)控制或手動控制，本系統(tǒng)把第一路的流量（檢測值）乘以設(shè)定的比例系數(shù)后的值作為流量給定值，控制第二路供水

4、管道的流量?？刂破鞑捎肞ID算法決定變頻器的給定值，從而實現(xiàn)兩路流量的按比例控制。4、 設(shè)計正文設(shè)計原理比值控制有開環(huán)比值控制、單閉環(huán)比值控制、雙閉環(huán)比值控制、串級比值控制系統(tǒng)和變比值控制系統(tǒng)。開環(huán)比值控制是最簡單的控制方案。單閉環(huán)比值控制和雙閉環(huán)比值控制是實現(xiàn)兩種物料流量間的定比值控制在系統(tǒng)運行過程中其比值系數(shù)是不變的。串級比值控制系統(tǒng)實現(xiàn)兩種物料的比值隨第三個參數(shù)的需求而變化。變比值控制系統(tǒng)最終目的是生產(chǎn)過程的結(jié)果，物料按比值輸出不是關(guān)鍵。根據(jù)設(shè)計要求，本系統(tǒng)必須采用單閉環(huán)比值控制或雙閉環(huán)比值控制，本系統(tǒng)采取單閉環(huán)控制方案。4.1使用儀器4.1.1流量計（渦輪流量計、電磁流量計）1）、渦輪

5、流量計：輸出信號：頻率，測量范圍：00.6m3/h接線如圖所示：接線說明：傳感器的供電電源由24VDC開關(guān)電源提供，負載為流量積算變送儀。注：使用渦輪流量計時，必須將24VDC開關(guān)電源打開。2)、電磁流量計：輸出信號：420mA，測量范圍：00.4 m3/h接線說明：轉(zhuǎn)換器為交流220V供電，X、Y和A、B、C為傳感器和轉(zhuǎn)換器之間的連線，輸出信號線直接接控制臺上的電磁流量計信號輸出端。4.1.2、電動調(diào)節(jié)閥QSVP20-15N智能電動單座調(diào)節(jié)閥主要技術(shù)參數(shù)：執(zhí)行機構(gòu)型式：智能型直行程執(zhí)行機構(gòu)輸入信號：010mA/420mADC/05VDC/15VDC輸入阻抗：250/500輸出信號：420mA

6、DC輸出最大負載：<500信號斷電時的閥位：可任意設(shè)置為保持/全開/全關(guān)/0100%間的任意值電源：220V±10%/50Hz 4.1.3、變頻器面板 如圖所示，變頻器型號為三菱FR-S520S-0.4K型變頻調(diào)速器，具體數(shù)設(shè)置如下表：名稱表示設(shè)定范圍設(shè)定值上限頻率P10-120Hz60Hz下限頻率P20-120Hz20Hz擴張功能顯示選擇P300，11頻率設(shè)定電流增益P391-120Hz60HzRH端子功能選擇P624操作模式選擇P790-80C5C5輸出頻率大小25HzC6C6偏置20% A 面板接線端子功能說明：為了保護變頻器各接線端子不因?qū)嶒灂r經(jīng)常裝拆線而損壞或丟失，故

7、將其常用的端子引到面板上。（1） 控制信號輸入：可輸入外 部05V電壓或420mA電流控制信號。（2） STF、STR：電機的正、反 轉(zhuǎn)控制端，SD與STF相連為正轉(zhuǎn)，SD與STR相連時為反轉(zhuǎn)。B 變頻器使用說明：本裝置中使用變頻器時，主要有兩種輸出方式：一種是直接調(diào)面板旋鈕輸出頻率，另一種是用外部輸入控制信號改變變頻器輸出頻率。兩種輸出方式具體接線方法如下：（1） 變頻器面板旋鈕輸出接線方法：SD與STF（或STR）短接，當需要改變輸出頻率時，旋動面板上的旋鈕，順時針旋可增大輸出頻率，逆時針旋可減小輸出頻率。待旋至所需要的頻率時，按變頻器上白色的SET鍵，即可選定所需的輸出頻率。（2） 變頻

8、器外部控制信號控制輸出接線方法：SD與STF（或STR）、RH兩端都短接，在控制信號輸入端接入控制信號（正極、負極應(yīng)對應(yīng)，不能接錯），打開變頻器的電源開關(guān)即可輸出。通過改變控制信號的大小來改變輸出頻率。*注：附FR-S520S-0.4K-CH三菱變頻調(diào)速器使用手冊（基本篇）4.2 系統(tǒng)原理圖4.3硬件系統(tǒng)設(shè)計模擬量輸入有渦流流量傳感器和電磁流量傳感器組成，PLC選西門子S7200系列中的226，上位機和下位機的電纜采用RS458通訊電纜。第一路由異步電動機和水泵構(gòu)成動力系統(tǒng)，第二路由變頻器、電動機和水泵構(gòu)成動力系統(tǒng)。端口分配表輸入端子號輸出端子號地址號信號名稱說明1AIW0第一路供水系統(tǒng)渦流流

9、量傳感器輸入16位2AIW2第二路供水系統(tǒng)電磁流量傳感器輸入16位1AQW0輸出控制電動調(diào)節(jié)閥16位2AQW4輸出控制變頻器16位4.4軟件系統(tǒng)。內(nèi)存變量分配表序號名稱地址說明1渦流流量傳感器AIW016位2電磁流量傳感器AIW216位3電動調(diào)節(jié)閥AQW016位4變頻器AQW416位5PID表地址VB1008位6過程變量PVVD10032位7設(shè)定值SPVD10432位8輸出MVD10832位9增益KVD11232位，設(shè)定為0.7510采樣時間TsVD11632位，設(shè)定為0.5秒11積分時間TiVD12032位，設(shè)定為5分12微分時間TdVD12432位，設(shè)定為0分13積分前項VD12832位1

10、4過程變量前值VD13232位15定時中斷0時間間隔SMB348位，設(shè)定為100毫秒4.5 PLC程序5、課程設(shè)計總結(jié)由于平時大家都是學理論，沒有過實際開發(fā)設(shè)計的經(jīng)驗，拿到的時候都不知道怎么做。但通過各方面的查資料并學習。我們基本學會了PLC設(shè)計的步聚和基本方法。分組工作的方式給了我與同學合作的機會，提高了與人合作的意識與能力。通過這次設(shè)計實踐。我學會了PLC的基本編程方法，學會PID指令的應(yīng)用，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。能過解決一個個在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，我們對PLC 的理解得到加強，看到了實踐與理論的差距。在此過程中，每個人都想自己的方案得到實現(xiàn)，積極向同學說明自己的想法。能過比較選出最好的方案。在這過程也提高了我們的表達能力。在設(shè)計的過程中我們還得到了老師的幫助與意見。在學習的過程中，不是每一個問題都能自己解決，向老師請教或向同學討論是一個很好的方法。思而不學則罔，思而不學則殆。做事要學思結(jié)合。最后要對各位辛勤指導的各位老師表示忠心的感謝6、參考文獻： 1 殷洪義. 可編程序控制器選擇設(shè)計與維護.北京：機械工業(yè)出版社， 20032 胡學林. 可編程控