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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 目 錄</b></p><p><b> 一、前 言1</b></p><p> 1. 可編程序控制器的概述1</p><p> 2.FX2N系列PLC簡(jiǎn)介2</p><p> 3.特殊功能模塊2</p><p><b
2、> 4. 調(diào)功器3</b></p><p> 5. 溫度變送器3</p><p><b> 二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)4</b></p><p> 1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求4</p><p> 2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4</p><p> 2.1. 水箱溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng):4</p
3、><p> 2.2. 輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配表5</p><p> 2.3. 相關(guān)元器件的選型5</p><p> 2.4. PLC的外部接線原理圖6</p><p> 3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)7</p><p> 3.1. 模擬量與數(shù)字量的對(duì)應(yīng)關(guān)系7</p><p> 3.2. 系統(tǒng)流程
4、圖的設(shè)計(jì)7</p><p> 3.3. 系統(tǒng)梯形圖8</p><p> 3.4. 系統(tǒng)指令表9</p><p> 3.5. 系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控圖10</p><p><b> 三、總 結(jié)12</b></p><p><b> 四、參考文獻(xiàn)13</b><
5、/p><p><b> 五、附 錄13</b></p><p> 5.1.課題介紹13</p><p> 5.2.控制要求13</p><p><b> 第一章 前 言</b></p><p> 1.1 可編程序控制器的概述</p><p&g
6、t; 隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展,計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)廣泛應(yīng)用在所有的工業(yè)領(lǐng)域?,F(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)這一需求迅速做出反應(yīng),生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品??删幊炭刂破骶褪琼槕?yīng)這一需要出現(xiàn)的,它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。編程控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(dòng)診斷、通用性好、體積小、可靠性高的特點(diǎn)。因此,可編程控制器正逐步取代著繼電器-接觸器控制系統(tǒng)。<
7、;/p><p> 國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)于 1982年11月和 1985年1月對(duì)可編程序控制器作了如下的定義:“可編程序控制器(PLC)是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(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(chǔ)器,用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的命令,并通過(guò)數(shù)字式模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程??删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備,都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整
8、體,易于擴(kuò)充功能的原則而設(shè)計(jì)”??删幊绦蚩刂破鳎≒LC)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各部分分成若干個(gè)單獨(dú)的模塊,模塊式PLC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)3)PLC將整
9、體式和模塊式結(jié)合起來(lái),稱為疊裝式PLC。</p><p> 2.2 FX2N系列PLC簡(jiǎn)介</p><p> 本次設(shè)計(jì)中,我們將采用FX2n系列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
10、)系列程控器的輸入輸出點(diǎn)最大不超過(guò)256點(diǎn)。每臺(tái)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(guò)8個(gè)。 FX系列在日本三菱的姬路制作所生產(chǎn)。三菱姬路制作所累計(jì)已生產(chǎn)超過(guò)三百萬(wàn)臺(tái) FX系列 PLC。目前FX系列PLC為中國(guó)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
11、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.</p><p> 2.3 特殊功能模塊</p><p> 在工業(yè)控制中,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(hào),而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)
12、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,再去控制執(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)。 </p><p><b> 2.4 調(diào)功器</b>
13、</p><p> 調(diào)功器是應(yīng)用晶閘管(又稱可控硅)及其觸發(fā)控制電路用于調(diào)整負(fù)載功率的盤裝功率調(diào)整單元。</p><p> 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)被廣泛用于各類生產(chǎn)部門,正在成為自動(dòng)化、高效化不可缺少的裝置。在最新的溫度控制中晶閘管的利用明顯的普及起來(lái)。但在國(guó)內(nèi)對(duì)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、可控硅控制器、晶閘管調(diào)壓器
14、、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、晶閘管交流電力控制器、可控硅交流電力控制器 、電力調(diào)整器、電力控制器、電壓調(diào)整器、電壓控制器等。</p><p><b> 2.5 溫度變送器</b></p><p> 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(hào)。</p><p> 至于要不要加模塊,要
15、看接受的控制器對(duì)于輸入信號(hào)是0-10V還是4-20MA。一般現(xiàn)在的控制器,都直接配有相應(yīng)的溫度變送器模擬量輸入模塊,如溫控器,PLC的熱電阻模擬量模塊等。</p><p> 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(hào)轉(zhuǎn)換成4—20毫安的統(tǒng)一的直流電信號(hào),并將這些信號(hào)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(hào),變送器輸出的是毫安信號(hào)。</p><p> 溫度
16、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。</p><p><b> 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p> 2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求</p><p>
17、 本系統(tǒng)的被控對(duì)象是1KW電加熱管,被控制量是水箱的水溫T,PLC的模擬量輸出控制調(diào)功器的輸出,由調(diào)功器控制電加熱管的通斷,被控對(duì)象為水箱中的單相電熱管,被控制量為水箱水溫。它由鉑電阻PT100測(cè)定,輸入到溫度變送器上,量程為0~100℃。溫度變送器變換為4~20mA傳送給PLC的模擬量輸入通道。根據(jù)給定值加上dF與測(cè)量的溫度值相比較的結(jié)果,PLC模擬量輸出通道向晶閘管調(diào)功器發(fā)出控制信號(hào),從而達(dá)到控制水箱溫度的目的。</p>
18、<p> 2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p> 根據(jù)對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容的分析,確定控制系統(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(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行采集和控制,還必須使用到模擬量輸入/輸出模塊FX-4AD模塊、晶閘管跳功模塊、溫度變送器。</p><p> 2.2.1水箱溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng):</p>&l
19、t;p> 該閉環(huán)系統(tǒng)的組成中,刮號(hào)中的部分即用FX系列的PLC和模擬量FX-4AD模塊實(shí)現(xiàn);用熱電偶檢測(cè)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(guò)PLC的內(nèi)部處理將模擬量轉(zhuǎn)化成可識(shí)別的數(shù)字量與設(shè)定值比較處理,在將控制信號(hào)作用于控制調(diào)功器上,以此來(lái)控制水箱中電熱管的開(kāi)關(guān)情況,實(shí)現(xiàn)對(duì)水箱溫度的閉環(huán)控制。</p><p> 2.2.2 輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配表</p>&
20、lt;p> 表2-1 輸入和輸出點(diǎn)分配表</p><p> 2.2.3 相關(guān)元器件的選型</p><p> 表2-2 元器件明細(xì)表</p><p> 2.2.4 PLC的外部接線原理圖</p><p> 圖2-4 PLC的外部接線原理圖</p><p> 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p&g
21、t;<p> 3.1 模擬量與數(shù)字量的對(duì)應(yīng)關(guān)系</p><p> 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(cè)物理量與A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。</p><p> 根據(jù)系統(tǒng)要求,所要測(cè)量的溫度量程為0-100C,所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)量為0-2000,由此可根據(jù)公式:</p><p> 測(cè)量溫度=(100*D0/2000)C
22、=0.05D0C</p><p> 其中,D0為PLC轉(zhuǎn)換出來(lái)的數(shù)字量</p><p> 3.2 系統(tǒng)流程圖的設(shè)計(jì)</p><p><b> 3.3 系統(tǒng)梯形圖</b></p><p><b> 3.4 系統(tǒng)指令表</b></p><p> 3.5 系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控圖&
23、lt;/p><p><b> 監(jiān)控圖1</b></p><p><b> 監(jiān)控圖2</b></p><p><b> 監(jiān)控圖3</b></p><p><b> 第三章 總 結(jié)</b></p><p> 兩周的PLC課程設(shè)
24、計(jì)對(duì)我收益匪淺,讓我系統(tǒng)性地認(rèn)識(shí)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編程能力有了很大提高和進(jìn)步,讓我對(duì)PLC應(yīng)用有了深入細(xì)致的了解。</p><p> 第一周,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(huì)出現(xiàn)意想不到錯(cuò)誤,這就需要我們?cè)谶M(jìn)行設(shè)計(jì)的
25、過(guò)程中利用所掌握的知識(shí)認(rèn)真排查錯(cuò)誤原因,多方面的思考問(wèn)題的關(guān)鍵不斷地改正自己的設(shè)計(jì)不足之處和錯(cuò)誤。</p><p> 第二周,對(duì)硬件電路的工作原理和可編程知識(shí)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(duì)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)方案主要解決的問(wèn)題。在這一周遇到最大的問(wèn)題就是如何實(shí)現(xiàn)閉環(huán)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度控制,在沒(méi)有任何有價(jià)值的參考資料的情況下,
26、通過(guò)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(wèn)題。但是也存在了設(shè)計(jì)上的不足之處。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(lái)了很大的困難。但是我們還是通過(guò)查閱資料,詢問(wèn)老師按時(shí)完成了我們的課題。</p><p> 兩周的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(guò)這段時(shí)間的學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí),對(duì)溫控閉環(huán)的系統(tǒng)有了一個(gè)整體的認(rèn)識(shí),熟悉各種器件和軟
27、件應(yīng)用。在這里,本次設(shè)計(jì)中感謝兩位指導(dǎo)老師對(duì)我的幫助。</p><p><b> 4、參考文獻(xiàn)</b></p><p> 【1】可編程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用 廖常初 重慶大學(xué)出版社</p><p> 【2】可編程序控制器及其應(yīng)用 萬(wàn)太福 重慶大學(xué)出版社</p><p> 【3】畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)
28、 劉祖潤(rùn) 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p> 【4】新舊圖形符號(hào)對(duì)照讀本 兵器工業(yè)出版社</p><p> 【5】電力拖動(dòng)與控制 謝桂林 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社</p><p> 【6】工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)(上、中、下) 水利電力出版社</p><p> 【
29、7】電氣控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 劉星平 湖南工程學(xué)院</p><p><b> 5、附 錄</b></p><p><b> 5.1.課題介紹</b></p><p> 本系統(tǒng)的被控對(duì)象是1KW電加熱管,被控制量是水箱的水溫T,PLC的模擬量輸出控制調(diào)功器的輸出,由調(diào)功器控制電加熱管的通斷,被控對(duì)象為水箱中
30、的單相電熱管,被控制量為水箱水溫。它由鉑電阻PT100測(cè)定,輸入到溫度變送器上,量程為0~100℃。溫度變送器變換為4~20mA傳送給PLC的模擬量輸入通道。根據(jù)給定值加上dF與測(cè)量的溫度值相比較的結(jié)果,PLC模擬量輸出通道向晶閘管調(diào)功器發(fā)出控制信號(hào),從而達(dá)到控制水箱溫度的目的。</p><p><b> 5.2.控制要求</b></p><p> 設(shè)計(jì)PLC模擬
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