【導(dǎo)讀】系統(tǒng)；采用PID算法，運(yùn)用PLC梯形圖編程語言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)鍋爐溫度的自動(dòng)控制。件程序設(shè)計(jì)等幾方面進(jìn)行闡述。通過改造燃煤鍋爐的控制系統(tǒng)具有響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、可靠性高,控制精度好等特點(diǎn)，對(duì)工業(yè)控制有現(xiàn)實(shí)意義。

　　

【正文】 )由此確定 PLC 的 I／ O 點(diǎn)數(shù)。 3．選擇 PLC 選擇時(shí)主要包括 PLC 機(jī)型、容量、 I／ O 模塊、電源的選擇。 4．分配 PLC 的 I／ O 地址 根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)需要，確定控制按鈕，選擇開關(guān)、接觸器、電磁閥、信號(hào)指示燈等各種輸入輸出設(shè)備的型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量；根據(jù)所選的 PLC的型號(hào)列出輸入／輸出設(shè)備與 PLC 輸入輸出端子的對(duì)照表，以便繪制 PLC 外部 I／ O 接線圖和編制程序。 5．設(shè)計(jì)軟件及硬件進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)，進(jìn)行控制柜（臺(tái)）等硬件的設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工。由于程序與硬件設(shè)計(jì)可同時(shí)進(jìn)行，因此， PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期可大大縮短，而對(duì)于繼電器系統(tǒng)必須先設(shè)計(jì)出全部的電氣控制線路后才能進(jìn)行施工設(shè)計(jì)。 6．聯(lián)機(jī)調(diào)試 聯(lián)機(jī)調(diào)試是指將模擬調(diào)試通過的程序進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。 PLC 程序設(shè)計(jì)的一般步驟 1．繪制系統(tǒng)的功能圖。 2．設(shè)計(jì)梯形圖程序。 3．根據(jù)梯形圖編寫指令表程序。 4．對(duì)程序進(jìn)行模擬調(diào)試及修改，直到滿足控制要求為止。調(diào)試過程中，可采用分段調(diào)試的方法，并利用編程 器的監(jiān)控功能。、 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟可參考圖 ： 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 25 頁 共 38 頁 圖 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 評(píng)估任務(wù)控制 PLC 機(jī)型選擇 控制流程設(shè)計(jì) 控制柜設(shè)計(jì)及布線 程序設(shè)計(jì) 程序檢查、調(diào)試 模擬運(yùn)行 PLC 安裝 聯(lián)機(jī)調(diào)試 是否滿足要求 投入使用 程序備份 修改軟、硬件 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 26 頁 共 38 頁 PLC 的選型和硬件配置 PLC 型號(hào)的選擇 本次溫度控制選擇松下公司的 FP0 型 PLC。 FP0 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。 FP0 系列的強(qiáng)大功能使其無論在 獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此 FP0 系列具有極高的性價(jià)比。 溫度傳感器 溫度傳感器是一種將溫度變化轉(zhuǎn)化為電量變化的裝置。在各種溫度傳感器中，以將溫度量轉(zhuǎn)換為電勢(shì)和電阻的方法最為普遍。其中最為常用于測(cè)量溫度的是熱電偶和熱電阻，熱電偶是將溫度轉(zhuǎn)化為電勢(shì)變化，而熱電阻是將溫度變化轉(zhuǎn)化為電阻的變化。這兩種溫度傳感器目前在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。 該系統(tǒng)需要的傳感器是將溫度轉(zhuǎn)化為電流，且水溫最高是 100℃，所以選擇 Pt100鉑熱電阻傳感器。 P100 鉑熱電阻，簡(jiǎn)稱為： PT100 鉑電阻，其 阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變。 PT 后的 100 即表示它在 0℃時(shí)阻值為 100 歐姆，在 100℃時(shí)它的阻值約為 歐姆。它的工作原理：當(dāng) PT100 在 0 攝氏度的時(shí)候他的阻值為 100 歐姆，它的的阻值會(huì)隨著溫度上升它的阻值成勻速增長(zhǎng)。 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案與電氣接線圖 將檢測(cè)到的實(shí)際鍋爐水溫轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，如圖 送到 PLC 中進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)， PID控制器輸出轉(zhuǎn)化為 0～ 10mA 的電流信號(hào)輸入控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)風(fēng)扇降溫。 圖 整體設(shè)計(jì)圖 計(jì) 算 機(jī) P L C A 2 1 PT100 可控硅 鍋 爐 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 27 頁 共 38 頁 圖 電 氣接線圖 PLC 控制器的設(shè)計(jì) 控制器的設(shè)計(jì)是整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的一步。首先要根據(jù)受控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型和它的各特性以及設(shè)計(jì)要求，確定控制器的結(jié)構(gòu)以及和受控對(duì)象的連接方式。最后根據(jù)所要求的性能指標(biāo)確定控制器的參數(shù)值。 控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立 在本控制系統(tǒng)中， 圖 ， TT1(出口溫度傳感器 )將檢測(cè)到的出口水溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)送入 A21模塊的 A 路， TT2(爐膛溫度傳感器 )將檢測(cè)到的出口水溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)送入 A21模塊的 B 路。兩路模擬信號(hào)經(jīng)過 A21轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)送入 PLC， PLC再通過 PID 模塊進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)控制。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 28 頁 共 38 頁 圖 串級(jí)控制系統(tǒng)框圖 主調(diào)節(jié) 副調(diào)節(jié)器 可控硅 爐膛 鍋爐出口 副變送器 主變送器 + — + — 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 29 頁 共 38 頁 4 PLC 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) PLC 程序設(shè)計(jì)常用方法 PLC 程序設(shè)計(jì)常用的方法主要有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法、順序控制設(shè)計(jì)法、邏輯設(shè)計(jì)法等。 ：經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法即在一些典型的控制電路程序的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控制對(duì)象的具體要求，進(jìn)行選擇組合，并多次反復(fù)調(diào)試和修改梯形圖，有時(shí)需增加一些輔助觸點(diǎn)和 中間編程環(huán)節(jié)，才能達(dá)到控制要求。這種方法沒有規(guī)律可遵循，設(shè)計(jì)所用的時(shí)間和設(shè)計(jì)質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系，故稱為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。 ：用 PLC 的外部硬件接線和梯形圖軟件來實(shí)現(xiàn)繼電器控制系統(tǒng)的功能。 ：根據(jù)功能流程圖，以步為核心，從起始步開始一步一步地設(shè)計(jì)下去，直至完成。此法的關(guān)鍵是畫出功能流程圖。 4. 邏輯設(shè)計(jì)法：通過中間量把輸入和輸出聯(lián)系起來。實(shí)際上就找到輸出和輸入的關(guān)系，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。 編程軟件 FPWINGR 概述 FPWINGR 編程軟件是基于 Windows 的應(yīng)用軟件，由松下公司專為松下 FP 系列可編程控制器設(shè)計(jì)開發(fā)，它功能強(qiáng)大，主要為用戶開發(fā)控制程序使用，同時(shí)也可以實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。 梯形圖 圖 至圖 為程序梯形圖。此程序?yàn)楹銣乜刂疲瑴囟仍O(shè)置的范圍為 0 到 400度。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 30 頁 共 38 頁 圖 梯形圖（ 1） 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 31 頁 共 38 頁 圖 梯形圖（ 2） 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 32 頁 共 38 頁 圖 梯形 圖（ 3） 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 33 頁 共 38 頁 圖 梯形圖（ 4） 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 34 頁 共 38 頁 圖 梯形圖（ 5） 文本顯示圖 設(shè)置溫度為 123 度。圖 至圖 為顯示示例。 圖 顯示圖（ 1） 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 35 頁 共 38 頁 圖 顯示圖（ 2） 圖 顯示圖（ 3） 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 36 頁 共 38 頁 參考文獻(xiàn) [1]王阿根 .電氣可編程控制原理與應(yīng)用 [M].清華大學(xué)出版社 , [2]張鳳珊，祖龍起 .電氣控制及可編程序控制器 [M].中國(guó)輕工業(yè)出版社， [3]邵裕森 ,戴先中 . 過程控制工程 [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社 , [5]謝克明 .現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ) [M].北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社， [6]李朝青 .鍋爐手冊(cè) [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， [7]王榮揚(yáng)．基于電氣可編程的自動(dòng)控制方法 [J]．北京：中國(guó)科學(xué)院 , [8]宋章軍 ,陳懇 ,楊向東 .監(jiān) 控組態(tài)軟件及其應(yīng)用 [J]. 制造業(yè)自動(dòng)化， [9]王慧娟 ,袁全波 .工業(yè)數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡(luò) [M].北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)， [10]姜仲秋等 .C 語言程序設(shè)計(jì) [M]，南京：南京大學(xué)出版社， [11]趙曉安 .三菱 FX2N型 PLC的基本認(rèn)識(shí)原理與應(yīng)用 [M]. 天津：天津大學(xué)出版， [12]陳青 . 自動(dòng)控制理論 [M]. 中國(guó)電力出版社， [13]廖常初 . 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[22] KOH K C,CHOI H J,KIM J S,KO K W,CHO H navigation of airduct inspection mobile robots[A].Proceeding of SPIEThe international Society for Optical Engineering[C].2020,4190:202211. 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 37 頁 共 38 頁 致謝 通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文終于完成了，這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。在大學(xué)階段，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)是分不開的。 在本論文的寫作過程中，我的導(dǎo)師沈老師傾注了大量的心血，從選題到開題報(bào)告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時(shí)我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給 我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友。 寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開始。在今后的工作中把嚴(yán)密謹(jǐn)慎的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚(yáng)光大。感謝各位老師的批評(píng)指導(dǎo)。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 38 頁 共 38 頁 附錄：中英文文獻(xiàn)翻譯名稱 —— 在計(jì)算機(jī)建模和仿真方面的國(guó)際進(jìn)步會(huì)議遠(yuǎn)程 PLC 實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)