基于PLC加热炉温度控制系统设计Word下载.docx
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本设计将以PLC为核心设计了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案,在保留了原始加热炉温度控制系统的基本功能的同时又增加了一系列的实用功能并简化其电路结构,其将以控制方便,灵活,只要改变输入PLC的控制程序,就能够实现对加热炉温度的控制。
【关键词】加热炉温度控制系统可编程控制器燃烧效率
SystemdesignofheatingfurnacetemperaturecontrolbasedonPLC
【Abstract】:
Pneumaticmanipulatorisaautomateddevicesthatcanmimicthehumanhandandarmmovementstodosomething,aslocanaccordingtoafixedproceduretomovingobjectsorcontroltools.Itcanreplacetheheavylaborinordertoachievetheproductionmechanizationandautomation,andcanworkindangerousworkingenvironmentstoprotectthepersonalsafety,Thereforewidelyusedinmachinebuilding,metallurgy,electronics,lightindustryandatomicenergysectors.
ThisarticleismainlyofthePLCmanipulatortheoveralldesign,andpneumaticdesign.Thismechanismofmanipulatorincludescylindersandclawsandconnectorsparts,itcanmoveaccordingtotheduetrackonthemovementofgrabbing,carryingandunloading.Thepneumaticpartofthedesignisprimarilytochoosetherightvalvesanddesignareasonablepneumaticcontrolloop,bycontrollingandregulatingpressure,flowanddirectionofthecompressedairtomakeitgetthenecessarystrength,speedandchangedthedirectionofmovementintheprescribedprocedurework.Itcanreplacetheheavylaborinordertoachievetheproductionmechanizationandautomation,andcanworkindangerousworkingenvironmentstoprotectthepersonalsafety,Thereforewidelyusedinmachinebuilding,metallurgy,electronics,lightindustryandatomic.Theprinciple,technicalpare-maters,transmitingsystemandmainpartsstructureofmincingma-chinewereintroduced.ThePLCwasanalysed.KeywordsMincingmachineHoldsplateCuttingbladeTransferauger
【Keywords】:
pneumaticmanipulatorPLCpneumaticloopFourdegreesoffreedom.
1.1本课题的发展概况6
1.2加热炉温控系统的实现过程概述6
1.3本课题研究的内容和意义7
1.4.1PLC的定义9
1.4.2PLC的基础知识11
1.4.3PLC的用途12
1.5PLC的组成13
1.5.1中央处理单元13
1.5.2存储器15
1.5.3输入输出单元15
1.5.4通讯接口16
1.5.5智能接口模块16
1.5.6编程装置16
1.5.7电源16
第二章、加热炉温度控制系统总体方案与PID算法的设计17
2.1总体方案的设计17
2.1.1硬件模块的设计17
2.1.2软件模块的设计17
2.2PID控制算法的介绍17
2.2.1PID控制算法的设计17
2.2.2PID控制器参数的整定17
3.3加热炉温度控制系统PLC控制系统接线图20
3.4加热炉温度控制系统主程序流程图的确定20
3.5加热炉温度控制系统温度控制系统图的确定20
4.1西门子S7-200的介绍22
4.2加热炉温度控制系统西门子S7-200程序的实现24
第一章绪论
1.1本课题的发展概况
温度控制系统在工业生产中获得了广泛的应用,在工农业生产、国防、科研以及日常生活等领域占有重要的地位。
温度控制系统是人类供热、取暖的主要设备的驱动来源,它的出现迄今已有两百余年的历史。
期间,从低级到高级,从简单到复杂,随着生产力的发展和对温度控制精度要求的不断提高,温度控制系统的控制技术得到迅速发展。
当前比较流行的温度控制系统有基于单片机的温度控制系统,基于PLC
的温度控制系统,基于工控机(IPC)的温度控制系统,集散型温度控制系统(DCS),现场总线控制系统(FCS)等。
单片机的发展历史虽不长,但它凭着体积小,成本低,功能强大和可靠性高等特点,已经在许多领域得到了广泛的应用。
单片机已经由开始的4位机发展到32位机,其性能进一步得到改善。
基于单片机的温度控制系统运行稳定,工作精度高。
但相对其他温度系统而言,单片机响应速度慢、中断源少,不利于在复杂的,高要求的系统中使用。
PLC是一种数字控制专用电子计算机,它使用了可编程序存储器储存指令,执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能,并通过模拟和数字输入、输出等组件,控制各种机械或工作程序。
PLC可靠性高、抗干扰能力强、编程简单,易于被工程人员掌握和使用,目前在工业领域上被广泛应用。
相对于IPC,DCS,FSC等系统而言,PLC是具有成本上的优势。
因此,PLC占领着很大的市场份额,其前景也很有前途。
工控机(IPC)即工业用个人计算机。
IPC的性能可靠、软件丰富、价格低廉,应用日趋广泛。
它能够适应多种工业恶劣环境,抗振动、抗高温、防灰尘,防电磁辐射。
过去工业锅炉大多用人工结合常规仪表监控,一般较难达到满意的结果,原因是工业锅炉的燃烧系统是一个多变量输入的复杂系统。
影响燃烧的因素十分复杂,较正确的数学模型不易建立,以经典的PID为基础的常规仪表控制,已很难达到最佳状态。
而计算机提供了诸如数字滤波,积分分离PID,选择性PID。
参数自整定等各种灵活算法,以及“模糊判断”功能,是常规仪表和人力难以实现或无法实现的。
在工业锅炉温度检测控制系统中采用控机工可大大改善了对锅炉的监控品质,提高了平均热效率。
但如果单独采用工控机作为控制系统,又有易干扰和可靠性差的缺点。
集散型温度控制系统(DCS)是一种功能上分散,管理上集中上集中的新型控制系统。
与常规仪表相比具有丰富的监控、协调管理功能等特点。
DCS的关键是通信。
也可以说数据公路是分散控制系统DCS的脊柱。
由于它的任务是为系统所有部件之间提供通信网络,因此,数据公路自身的设计就决定了总体的灵活性和安全性。
基本DCS的温度控制系统提供了生产的自动化水平和管理水平,能减少操作人员的劳动强度,有助于提高系统的效率。
但DCS在设备配置上要求网络、控制器、电源甚至模件等都为冗余结构,支持无扰切换和带电插拔,由于设计上的高要求,导致DCS成本太高。
现场总线控制系统(FCS)综合了数字通信技术、计算机技术、自动控制技术、网络技术和智能仪表等多种技术手段的系统。
其优势在于网络化、分散化控制。
基于总线控制系统(FCS)的温度控制系统具有高精度,高智能,便于管理等特点,FCS系统由于信息处理现场化,能直接执行传感、控制、报警和计算功能。
而且它可以对现场装置(含变送器、执行器等)进行远程诊断、维护和组态,这是其他系统无法达到的。
但是,FCS还没有完全成熟,它才刚刚进入实用化的现阶段,另一方面,目前现场总线的国际标准共有12种之多,这给FSC的广泛应用添加了很大的阻力。
各种温度系统都有自己的优缺点,用户需要根据实际需要选择系统配置,当然,在实际运用中,为了达到更好的控制系统,可以采取多个系统的集成,做到互补长短。
温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛,但从生产的温度控制器来讲,总体发展水平仍然不高,同日本、美国、德国等先进国家相比有着较大差距。
成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主。
它只能适应一般温度系统控制,难于控制滞后、复杂、时变温度系统控制。
而适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表,国内技术还不十分成熟,形成商品化并在仪表控制参数的自整定方面,国外已有较多的成熟产品。
但由于国外技术保密及我国开发工作的滞后,还没有开发出性能可靠的自整定软件。
控制参数大多靠人工经验及现场调试确定。
国外温度控制系统发展迅速,并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果。
日本、美国、德国、瑞典等技术领先,都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表,并在各行业广泛应用。
目前,国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方面快速发展。
1.2加热炉温控系统的实现过程概述
加热炉温的控制系统实现过程是:
首先温度传感器将加热炉的温度转化为电压信号,PLC的扩展模块EM235将送过来的电压
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