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畢業(yè)設(shè)計-基于plc的儲罐液位控制系統(tǒng)研究(文件)

2024-12-27 19:19 上一頁面

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【正文】 STEP 7Micro/WIN SP6 支持的操作系統(tǒng): ? Microsoft WindowsXP Home ? Microsoft WindowsXP Proffesional ? Microsoft Vista HomeBasic ? Microsoft Vista HomePremium ? Microsoft Vista Business ? Microsoft Vista Ultimate 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 33 恒液位 PID 控制系統(tǒng)的 PLC 控制流程 圖 系統(tǒng)流程圖 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 34 編寫控制程序 使用向?qū)渲?PID 參數(shù)如下 進入向?qū)?,并指定回路? 如圖一所示進入 PID 向?qū)?。在石油工業(yè)、化工成產(chǎn)、電力工程、機械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中,人們都需要對各類流體的液位高度進行檢測和控制。 較傳統(tǒng)控制方式控制精度高,接線簡單 、 編程容易,易于修改 、維 護 方便 。 人們開始采用下位監(jiān)測和上位控制的模式來組成系統(tǒng),以提高系統(tǒng)管理水平,保障其安全運行。 我要感謝我的導(dǎo)師。 我還要感謝 我的輔導(dǎo)員以及在大學(xué)四年中給我們授課的所有老師們,是他們讓我學(xué)到了很多很多知識,讓我看到了世界的精彩,讓我學(xué)會了做人做事。H ga}厏 a堳膷 Q? h芛 vf ?? ?瘐 ?c+粂 鰌 q惦 e z 赸 l偎蠽れ Mヌ n?~鈹舤 Y? 忩 eF39。H ga}厏 a堳膷 Q? h芛 vf?? ?瘐 ?c+粂 鰌 q惦 e 摭 F訥 ,ド RU ?遴 ?eyk?窅脆 ? _躵 y 膠 ?宗 卝 ?XA蛋 ?H7曮 Z e馬 ,陪 F?l m 嫄 W壙獑 ??N€?)? 0?q??3 拞屓 ??p勌 m: b5a漬 璺 1疆 l v~0瘩艌 v€ ??` 2屘 b瘌 〆妋 4U~K 袢 , 疀薤 ` , A6 玭 $? $ 徤 ?| ッ ?罪 =T ?G駁 op1尚懇袹戦疈 u圻 ?賡 O?a?*{p懡 0L ) w懱 拽 ?E???/ 扢 ] ?9镃 /潺 hRQ烞 b蔔 Ye 嚁劑 Bb?捚 ?慳曥 T?UF UZ !醋 M[ M蘇 g壺鰷伸 ?? ?qf g%厧 139。 t?€ 戯憤焿驆罳騙 ^萡 P ? 躀 cP縮蒕 \ ?nP砫 }?C?Z豸值 ?箾殶竛吐 K?M轂 ?藑琶 qv栃 ?? 譇 橒 忋喏曚 NI 耔 nENB?% ? *H?棐鑉濤 3 峽 {Z乙 v徻 3?珄 餖 朮 爟 \ ♀ ?W 圐葴 ^逑 \ 辢鈁 e? ?籋 鰫 . 僂 ? p~蟇 7硏楓 {pg裋 .1瑡 2陹 ?泝 Z祘 ?$賕 ?諑矽 ?| D 蚈 /盰 ,vDl E 嵮禋 T羈 8? p~蟇 7硏楓 {pg裋 .1 瑡 2 陹 ?泝 Z祘 ?$賕 ?諑矽 ?| D 蚈 / 盰 , vDlE 嵮禋 T? 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ZAJP 精小型電動單座調(diào)節(jié)閥 . 上海艾迪爾自控儀表有限公司 : [9]. 王建國 .檢 測技術(shù)及儀表 .北京 :中國電力出版社 .2021 [10]. 余成波,胡新宇,趙勇 .傳感器與自動檢測技術(shù) .北京 :高等教育出版社 .2021 [11]. 楊后川 .西門子 S7200PLC 應(yīng)用 100例 .北京 :電子工業(yè)出版社 . [12]. 李笑,張新敏,王輝 .控制 系統(tǒng)數(shù)字仿真 .沈陽 :東北大學(xué)出版社, 1999,10 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 40 致謝 從論文選題到搜集資料,從提綱的完成到正文的反復(fù)修改,我經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨,在寫作論文的過程中,心情是如此復(fù)雜。 ( 2) 只 設(shè)置了下位控制系統(tǒng),而沒有建立上位監(jiān)控畫面,控制效果不能直觀反映出來。它以一臺 S7200 系列的 CPU224 和一個模擬量擴展模塊 EM235 進行液位檢測和電動閥門開度調(diào)節(jié)。一般情況下,在只有一個 PID時采用默認參數(shù),即 PID 回路 0。 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 31 第 6 章 系統(tǒng)編程實現(xiàn) 硬件設(shè)計 繪制控制接線示意圖 圖 控制系統(tǒng)接線示意圖 6, I/O 資源 分配 表 I/O資源分配表 輸入 輸出 數(shù)字量 PID 手 /自動切換 紅燈亮 電動閥開 黃燈亮 電動閥關(guān) 綠燈亮 電動閥開關(guān) 模擬量 AIW0 液位變送信號 AQW0 調(diào)節(jié)閥開度 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 32 軟件設(shè)計 STEP 7 Micro/Win SP6 編程軟件介紹 STEP 7 Micro/Win SP6 是西門子公司于 2021年 12月正式推出的 S7200 新版編程軟件。初步確定的增益和時間常數(shù)為: 增益: ? 采樣時間: ? 秒 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 29 積分時間: 30iT? 分 要求系統(tǒng)超調(diào)量 %? 小于 15%,調(diào)節(jié)時間小于 3Min,上升時間小于 1Min 系統(tǒng)仿真 應(yīng)用 simulink 交互式仿真環(huán)境對 對象 進行仿真如 圖 所示 : 圖 儲罐液位控制系統(tǒng)框圖 其中 PID 參數(shù)為 P=,I=,D=0。 Simulink 是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、 仿真和分析的交互式軟件。 流出量與流入量之差為 0i d V d hQ Q Ad t dt?? ? ? ? ? ( ) 式中, V 為液槽液體儲存量; iQ? 由調(diào)節(jié)閥開度變化 u? 引起,當(dāng)閥門前后壓差不變時,有 iuQ K u? ? ? ( ) 其中 uK 為閥門流量系數(shù)。 電 動 調(diào) 節(jié) 閥L C電 動 開 關(guān) 閥P L Cii ??hh ??000 ?? 圖 鹽酸儲罐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 27 令 iQ 表示輸入液體流量的穩(wěn)態(tài)值, iQ? 表示輸入液體流量的增量, 0Q 表示輸出液體流量的穩(wěn)態(tài)值, 0Q? 表示輸出液體流量的增量, h 表示液位高度, 0h 表示液位高度的穩(wěn)態(tài)值,h? 表示液位的增量, u 表示調(diào)節(jié)閥的開度。在這種情況下,就需要采用間接試驗的方法,即建立一個與所研究的對 象或過程(一般稱為系統(tǒng)或原型)相似的模型,通過模型間接地研究原型的規(guī)律性。回路輸出是 ~ 之間的一個標準化了的實數(shù)值。轉(zhuǎn)換的第一步是把 16位整數(shù)值轉(zhuǎn)換成浮點型實數(shù)值。給定值通常是一個固定的值。如果指令指定的回路表起始地址或 PID 回路號操作數(shù)超出范圍,那么在編 譯期間, CPU將產(chǎn)生編譯錯誤,導(dǎo)致編譯失敗。 在許多控制系統(tǒng)中,有時只應(yīng)用一種或兩種環(huán)路控制的方法。為了達到無擾動切換,在轉(zhuǎn)變到自動控制前,必須把手動方式下的輸出值填入回路表中的 nM 欄。從這種意義上說, PID 運算存在一種“自動”運行方式。 PID 回路指令根據(jù)輸入和表( TAL)中的配置信息,對相應(yīng)的 LOOP 執(zhí)行 PID 回路計算。該指令有兩個操作數(shù) TBL 和LOOP,兩者均是 BYTE 型,限用 VB 區(qū)域。如果增益為負,那么是反作用回路。在每次計算出 nMI 之后都要用nMI 去更新 MX 。只需要保存積分項前值 MX 即可。微分環(huán)節(jié)則是與偏差的寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 21 變化有關(guān)系,偏差越大其控制作用越強,以抑制偏差的增大,如偏差的變化減小,其控制作用就減弱,以抑制偏差的減小。計算偏差要使用反饋信號,所以 PID 控制是閉環(huán)控制,由式( )可以看出, PID 控制算法由比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)和微分環(huán)節(jié)構(gòu)成。 PID 在控制非線性、時變、耦合及參數(shù)和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)式,效果不是太好。 PID 控制算法簡單易懂,使用時可以不必弄清楚系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,只要能檢測出偏差就可以對系統(tǒng)實現(xiàn)準確、無靜差的穩(wěn)定控制。 EM235 有 1路模擬量輸出,其輸出可以是電壓也可以是電流??蛇x擇西門子 S7200 系列 的 CPU224 和一個模擬量擴展 模塊 EM235 即可滿足要求。 根據(jù)上面的原則 選 擇 合適的機型 : 從工藝要求中可以看出,從控制方式選擇上需要 三個 按鈕 開關(guān) 、 和 ,用來控制 PID 手動( =0)、自動( =1)切換和電動開關(guān)閥的開合。 程序中的各條指令最后都是以機器語言的形式存放在內(nèi)存中的。有的手冊或產(chǎn)品目錄單上給出的最大輸入點數(shù)或最大輸出點數(shù),常意味著只插輸入模塊或只插入輸出模塊的容量,即實際給出的是輸入和輸出容量之和,有時也稱為掃描容量,需格 外注意。 ( 1) 對輸入 /輸出點數(shù)的估計 為了正確地估計輸入 /輸出點數(shù),需要了 解下面問題 :對開關(guān)量輸入需按參數(shù)等級分類統(tǒng)計;對開關(guān)量輸出需按輸出功率要求及其他參數(shù)分類統(tǒng)計;對模擬量輸出 /輸入需按點數(shù)進行粗估。 3) 根據(jù)控制對象選擇機型 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 18 對控制對象進行估計對確定機型十分重要。集散控制系統(tǒng)在設(shè)計、調(diào)試、擴展和維護等方面都有極大的優(yōu)越性。這類系統(tǒng)可以由一個上位機(可以是工業(yè)控制計算機或高檔 PLC)和多臺下位 PLC 構(gòu)成,其中每一臺下位 PLC 控制系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)。 一是設(shè)備集中,設(shè) 備的功率要求較小,如機床,這時需選用局部式結(jié)構(gòu),低電壓高密度輸入 /輸出模板??梢?預(yù)期,隨著我國現(xiàn)代化進程的深入, PLC 在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。目前,可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。 上世紀 80 年代至 90 年代中期,是 PLC 發(fā)展最快的時期,年增長率一直保持為30%~ 40% 。 國際工委員會( IEC)曾于 1982 年 11 月頒布了可編程控制器標準草案第一稿, 1985年 1月又發(fā)表了第二稿, 1987 年 2月頒布了第三稿。 20 世紀 80 年代初,可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。 擴展時原系統(tǒng)改變量小 用戶存儲器至少能擴展到 4KB(適應(yīng)當(dāng)時 汽車裝配過程的需要) 十項指標的核心要求是采用軟布線(編程)方式代替繼電控制的硬接線方式,實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)線的流程控制。但是繼電接觸器控制有明顯的缺陷,設(shè)備體積大,可靠性差,動作速度慢,功能少,難于實現(xiàn)復(fù)雜控制,特別是由于它是靠硬鏈接邏輯構(gòu)成系統(tǒng),接線復(fù)雜,當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r,原有的接線和控制盤就要更換,所以通用性和靈活性較差。 該產(chǎn)品具有極高的性價比,被廣泛應(yīng)用于電力、冶金 、石油、制藥、造紙等行業(yè),與我國推行的“ IBC”標準要求符合。 6) 對于正常工況下液體密度發(fā)生明顯變化介質(zhì) ,不宜選用差壓式液位變送器 。 2) 對于腐蝕性液體 ,粘稠性液體 ,易氣化液體 ,含懸浮物液體等 ,宜選用平法蘭式差壓變送器 。隨著科技發(fā)展,磁致伸縮式、超聲波式和射頻導(dǎo)納式液位計的用量將會迅速增加,壓力(差壓)式液位計比例會有所下降。高檔的現(xiàn)代新型儀表大多依賴進口,開發(fā)生產(chǎn)高檔先進的液位儀表仍然是國內(nèi)儀表行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。 終點 177。適用于對泄露量要求嚴格、閥前后壓差低及有一定粘度和含少量纖維寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 10 介質(zhì)的場合。 3. 系統(tǒng)設(shè)計的經(jīng)濟性 。 由第 第 2 項可以看出,當(dāng)控制閥安裝上閥門定位器之后,加大了輸出功率,提高了反應(yīng)速度,并且由于它與控制閥之間構(gòu)成了一個隨動系統(tǒng),能根據(jù)控制器來的信號準確定位,這就大大改善了控制
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