基于PLC的双容水箱液位控制Word下载.doc
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水箱各部分程序的设计,对应程序的调试与修正。
关键词:
FX2系列PLC;
PID控制算法;
双容水箱;
PID指令
ABSTRACT
ThesubjectofgraduationdesignisbasedonPLC,liquidlevelcontrolsystemdesign.thePlchasbeenwidelyusedasacentralprocessingunitmicroprocessor,importexportmoduleandtheexternalcircuitsareused,large-scaleintegratedcircuitsevenwhenthePlcisnolongertheonlylogical(IC)judgementfunctionsalsohavedataprocessing,PIDconditioninganddatacommunicationsfunctions.InternationalItusedprogrammablememory,usedtoimplementlogicintheirinternalstorageoperations,sequencecontrol,timing,countingandarithmeticoperations,suchasoperatinginstructions,andthroughdigitalandanaloginputandoutput,thecontrolofvarioustypesofmachineryorproductionprocesses.Programmablecontrollerandrelatedperipherals,andindustrialcontrolsystemseasilylinkedtoformawhole,toexpanditsfunctionaldesign.Programmablecontrollerfortheuser,isanon-contactequipment,theprocedurescanbechangedtochangeproductionprocesses.Theprogrammablecontrollerhasbecomeapowerfultoolforfactoryautomation,widelypopularreplication.
Thepapersimplyintroducesmainstructureandcharacteristicsofgarageandalsogivesashortintroductiontoitscontrolsystem.Thefiniteelementreliabilitycheckingofsteelstructureofgarageisutilizedaccordingtotheoperationprincipleofwater-tansgarage,themechanicswasusedtocomprehensivelyanalyzethewater-tansandtranslationstereogarag
Keywords:
FX2seriesPLC;
PIDcontrolalgorithm;
Double-dimensiontanks;
PIDinstruction
目录
第1章绪论 1
1.1PLC的发展 1
1.2PLC的工作原理 2
第2章水箱对象特性及PID算法的应用 6
2.1双容水箱对象特性 6
2.2PID算法在双容水箱中的应用 10
第3章控制方案设计 14
3.1PLC控制系统与其他控制系统的比较 14
3.2水箱控制系统方案设计 16
第4章PLC在水箱控制系统中的应用 18
4.1三菱PLC控制系统 18
4.2硬件设计 19
4.3PLC控制程序设计 21
结论 25
参考文献 26
致谢 27
第1章绪论
1.1PLC的发展
一、可编程控制器的产生
20世纪60年代,在世界技术改造的冲击下,要求寻找一种比继电器更可靠、功能更齐全、响应速度更快的新型工业控制器。
1968年,美国最大的汽车制造商——通用汽车公司从用户角度提出了新一代控制器应具备的十大条件后,立即引起了开发热潮。
二、PLC的发展现状
20世纪70年代中末期,可编程控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。
更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。
20世纪80年代初,可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。
这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。
这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。
这标志着可编程控制器已步入成熟阶段[1]。
上世纪80年代至90年代中期,是PLC发展最快的时期,年增长率一直保持为30~40%。
在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
20世纪末期,可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。
从控制规模上来说,这个时期发展了大型机和超小型机;
从控制能力上来说,诞生了各种各样的特殊功能单元,用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合;
从产品的配套能力来说,生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。
目前,可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。
我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。
最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。
接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。
目前,我国自己已可以生产中小型可编程控制器。
上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。
此外,无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。
可以预期,随着我国现代化进程的深入,PLC在我国将有更广阔的应用天地。
进入90年代以来,自动化技术发展很快,并取得了惊人的成就,已成为国家高科技的重要分支。
过程控制是自动化技术的重要组成部分。
在现代工业生产自动化中,过程控制技术正在为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生等方面起着越来越大的作用。
在本世纪40年代前后,工业生产大多处于手工操作的状态,人们主要是凭经验用人工去控制生产过程。
生产过程中的噶参数靠人工观察,生产过程的操作也靠人工去执行。
因此,当时的劳动效率是很低的。
40年代以后,生产自动化发展很快。
尤其是近年来,过程控制技术发展更为迅速。
纵观过程控制的发展历史,大致经历了下述几个阶段:
50年代前后,过程控制开始得到发展。
一些工厂企业实现了仪表化和局部自动化。
这是过程控制发展的第一阶段。
这阶段主要的特点:
检测和控制仪表普遍采用基地式仪表和部分组合仪表;
过程控制结构大多数是单输入单输出系统;
被控制参数主要是温度、压力、流量、液位四种参数;
控制目的是保持这些参数的稳定,消除或减少对生产过程的主要扰动。
在60年代,随着工业生产的不断发展,对过程控制提出了新的要求;
随着电子技术的迅速发展也为自动化技术工具的完善提供了条件,开始了过程控制的第二阶段。
在仪表方面,开始大量采用单元组合仪表。
为了满足定型、灵活、多功能的要求,有出现了组合仪表,它将各个单元划分为更小的功能块,以适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统的需要。
70年代以来,随着现代工业生产的迅猛发展,仪表与硬件的开发,微型机算计的开发应用,使生产过程自动化的发展达到了一个新的水平。
对全工厂或整个工艺流程的集中控制、应用计算机系统进行多参数综合控制,或者用多台计算机对生产过程进行控制和经营管理,是这一阶段的主要特征。
过程控制发展到现代过程控制的新阶段,这是过程控制发展的第三阶段。
在新型的自动化技术工具方面,开始采用微处理器为核心的智能单元组合仪表;
在测量变送器方面,教为突出的成分在线检测与数据处理的应用日益广泛;
在模拟式调节仪表方面,不仅Ⅲ型仪表产品品种增加,可靠性提高,而且是本质安全防爆,适应了各种复杂控制系统的要求。
1.2PLC的工作原理
PLC具有微机的许多特点,但它的工作方式却与微机有很大不同。
微机一般采用等待命令的工作方式。
PLC则采用循环扫描工作方式。
在PLC中,用户程序按先后顺序存放,CPU从第一条指令开始执行程序,直至遇到结束符后又返回第一条。
如此周而不断循环。
每一个循环成为一个扫描周期。
一个扫描周期大致可分为I/O刷新和执行指令两个阶段。
所谓I/O刷新即对PLC的输入进行一次读取,将输入端各变量的状态重新读入PLC中存入内部寄存器,同时将新的运算结果送到输出端。
这实际是将存入输入、输出状态的寄存器内容进行了一次更新,故成为“I(输入)/O(输出)刷新”。
由此可见,若输入变量在I/O刷新期间状态发生变化,则本次扫描期间输出端也会相应的发生变化,或者说输出对输入产生了响应。
反之,若在本次I/O刷新之后,输入变量才发生变化,则本次扫描输出不变,即不响应,而要到下一次扫描期间输出才会产生响应。
由于PLC采用循环扫描的工作方式,所以它的输出对输入的响应速度要收扫描周期的影响。
扫描周期的长短主要受PLC的运算速度,程序长度和每条指令占用时间长短影响。
一、PLC的应用通常有以下五种类型:
(1)顺序控制
这是PLC应用最广泛的领域,用以取代传统的继电器顺序控制。
PLC可应用于单机控制、多机群控、生产自动线控制等。
如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配生产线、电镀流水线及电梯控制等。
(2)运动控制
PLC制造商目前已提出了拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模板。
在多数情况下,PLC把扫描目标位置的数据送给模板,其输出移动一轴或
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