爐窯溫度控制系統(tǒng)設計plc課程設計畢業(yè)論文-wenkub
2023-07-05 08:56:54 本頁面
【正文】 計。 ①可靠性高，抗干擾能力強； ②編程直觀、簡單； ③適應性好； ④功能完善，接口功能強。隨著PLC功能的不斷完善，性價比的不斷提高，PLC的應用面也越來越廣。無論是整體式還是模塊式，從硬件結構看，PLC都是由CPU、存儲器、I/O接口單元及擴展接口和擴展部件、外設接口及外設和電源等部分組成，各部分之間通過系統(tǒng)總線連接。其中，溫度是一個非常重要的過程變量。 在恒溫養(yǎng)護爐的產品生產過程中，爐窖內的溫度控制是一個非常重要的環(huán)節(jié)，因此對溫度的控制要求也很嚴格，它不能低于或高于生產設備正常工作的溫度值太多。PID調節(jié)是經典控制理論中最典型的用于閉環(huán)控制系統(tǒng)的調節(jié)方法。 控制要求 （1）系統(tǒng)總的控制過程 按下總啟動按鈕后，允許兩個爐窯按照各自的控制要求運行，如果按下總停止按鈕，則禁止系統(tǒng)運行。整個控制系統(tǒng)分為硬件設計和軟件設計兩部分。在企業(yè)中，流程圖主要用來說明某一過程。爐窯溫度控制系統(tǒng)流程圖如下所示：可控閥門石灰窯爐溫度傳感 器給定溫度S7200PLCCPU運算處理變送器 溫度系統(tǒng)硬件框圖可控閥門煤氣輸送管道煤氣流量傳感器給定流量S7200PLCCPU運算處理變送器 高爐煤氣系統(tǒng)硬件框圖可控閥門燃燒空氣輸送管道燃燒空氣流量傳感器給定流量S7200PLCCPU運算處理變送器可控閥門冷卻空氣輸送管道冷卻空氣傳感器給定流量S7200PLCCPU運算處理變送器 冷卻空氣系統(tǒng)硬件框圖可控閥門上料皮帶皮帶秤傳感器給定值S7200PLCCPU運算處理變送器 皮帶秤系統(tǒng)硬件框圖 爐窯內的溫度控制 爐窯內的溫度控制通常采用模糊控制算法或PID算法。S7200系列可以根據對象的不同, 可以選用不同的型號和不同數量的模塊。CPU 負責執(zhí)行程序,輸入部分從現場設備中采集信號,輸出部分則輸出控制信號, CPU 模塊的功能來看, CPU 模塊為CPU22*,它具有如下五種不同的結構配置CPU 單元：①CPU221 它有 6 輸入/4 輸出,I/0 共計 10 ,程序和數據存 儲容量較小,有一定的高速計數處理能力,非常適合于少點數的控制系統(tǒng)。它可用于點數較多,要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。為了保證 PLC 的工作可 靠性,在輸入模塊中都采用提高可靠性的技術措施。這三種輸出方式中,從輸出響應速度來看，晶體管輸出型最快，繼電器輸出型最差，晶閘管輸出型居中；若從 與外部電路安全隔離角度看,繼電器輸出型最好。在S7200中，單極性模擬量的輸入/輸出信號的數值范圍是0~32000，雙極性模擬信號的數值范圍是32000~+32000 溫度傳感器的選擇 在此設計中, 爐窯窯頂安裝兩個熱電偶傳感器進行爐內溫度采集。1號爐和2號爐的溫度分別由兩個熱敏電阻傳感器進行采集。熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現出不同的電阻值。 兩個接點，一個稱熱端，又稱測量端或工作端，測溫時將它置于被測介質中。其測量理論是：由于實際流體都具有粘性，不是理想流體，當其在管道中流動時，在充分發(fā)展管內流動的前提下，具有層流和紊流兩種流動狀態(tài)。與傳統(tǒng)的氣動調節(jié)閥相比具有明顯的優(yōu)點，節(jié)電，環(huán)保，安裝便捷。 第三章 I/O地址的分配 I/O地址的簡介 輸入/輸出信號在PLC接線端子上的地址分配是進行PLC控制系統(tǒng)設計的基礎。此外，還可直接用軟件設置PLC的工作方式、參數和運行監(jiān)控等。聯(lián)機方式：有編程軟件的計算機與PLC 連接，此時允許兩者之間做直接通信。 系統(tǒng)PID算法及流程圖 PID算法的簡介 在工程實際中，應用最為廣泛的調節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調節(jié)。PID控制，實際中也有PI和PD控制。當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steadystate error）。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。 自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調節(jié)過程中可能會出現振蕩甚至失穩(wěn)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調節(jié)過程中的動態(tài)特性。簡化算式是：Mn =Kc*en +Ki*en +MX+Kd*(enen1)輸出=比例項+積分項+微分項其中：Mn 在第n采樣時刻，PID回路輸出的計算值 Kc PID回路增益 en 采樣時刻n回路的偏差值 en1 回路的偏差值的起一個值 Ki 積分項的比例常數 MX 積分項前值 Kd 微分項的比例常數CPU實際上使用以上簡化算式的改進形式計算PID輸出，這個改進型算式是：Mn =MPn +MIn +MDn輸出=比例項+積分項+微分項其中：Mn 第n采樣時刻的計算值 MPn 第n采樣時刻的比例項值 Min 第n采樣時刻的積分項值 MDn 第n采樣時刻的微分項值比例項MP是增益（Kc）和偏差（e）的乘積。積分項還包括其他幾個常數：增益（Kc），采樣時間（Ts）和積分時間（Ti）。例如只需要比例回路或者比例積分回路，通過設置常量參數，可以選擇需要的回路控制類型。如果不想要比例回路，但需要積分或積分微分回路，系統(tǒng)會在計算積分項和微分項時。PID控制根據不同的要求，針對自身的缺陷進行了不少改進，形成了一系列改進的PID算法。在課程設計中，我是采用PLC來實現爐窖溫度控制系統(tǒng)控制，這次課程設計我根據設計要求考慮許多工程實際問題，并根據設計要求選擇PLC型號、以及其它元件、設計程序等讓我把以前學過的知識真正的應用了溫度控制系統(tǒng)西門子PLC S7200為核心控制爐窖。還有西門子最大的優(yōu)點就是穩(wěn)定性好、安全系數高，常?？梢詿o故障工作好幾年，而且就算是哪里壞了也只要換其中的一個模塊，既方便又經濟。另外，我的知識領域得到進一步擴展，專業(yè)技能得到進一步提高，同時增強
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