【導(dǎo)讀】系統(tǒng)；采用PID算法，運用PLC梯形圖編程語言進(jìn)行編程，實現(xiàn)鍋爐溫度的自動控制。件程序設(shè)計等幾方面進(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，對工業(yè)控制有現(xiàn)實意義。

　　

【正文】 )由此確定 PLC 的 I／ O 點數(shù)。 3．選擇 PLC 選擇時主要包括 PLC 機型、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)場需要，確定控制按鈕，選擇開關(guān)、接觸器、電磁閥、信號指示燈等各種輸入輸出設(shè)備的型號、規(guī)格、數(shù)量；根據(jù)所選的 PLC的型號列出輸入／輸出設(shè)備與 PLC 輸入輸出端子的對照表，以便繪制 PLC 外部 I／ O 接線圖和編制程序。 5．設(shè)計軟件及硬件進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計，進(jìn)行控制柜（臺）等硬件的設(shè)計及現(xiàn)場施工。由于程序與硬件設(shè)計可同時進(jìn)行，因此， PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計周期可大大縮短，而對于繼電器系統(tǒng)必須先設(shè)計出全部的電氣控制線路后才能進(jìn)行施工設(shè)計。 6．聯(lián)機調(diào)試 聯(lián)機調(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)計的一般步驟 1．繪制系統(tǒng)的功能圖。 2．設(shè)計梯形圖程序。 3．根據(jù)梯形圖編寫指令表程序。 4．對程序進(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)計步驟可參考圖 ： 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 25 頁 共 38 頁 圖 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟 評估任務(wù)控制 PLC 機型選擇 控制流程設(shè)計 控制柜設(shè)計及布線 程序設(shè)計 程序檢查、調(diào)試 模擬運行 PLC 安裝 聯(lián)機調(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)計說明書 第 26 頁 共 38 頁 PLC 的選型和硬件配置 PLC 型號的選擇 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)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。 FP0 系列的強大功能使其無論在 獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此 FP0 系列具有極高的性價比。 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)換為電勢和電阻的方法最為普遍。其中最為常用于測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，簡稱為： PT100 鉑電阻，其 阻值會隨著溫度的變化而改變。 PT 后的 100 即表示它在 0℃時阻值為 100 歐姆，在 100℃時它的阻值約為 歐姆。它的工作原理：當(dāng) PT100 在 0 攝氏度的時候他的阻值為 100 歐姆，它的的阻值會隨著溫度上升它的阻值成勻速增長。 系統(tǒng)整體設(shè)計方案與電氣接線圖 將檢測到的實際鍋爐水溫轉(zhuǎn)化為電流信號，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)計圖 計 算 機 P L C A 2 1 PT100 可控硅 鍋 爐 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 27 頁 共 38 頁 圖 電 氣接線圖 PLC 控制器的設(shè)計 控制器的設(shè)計是整個控制系統(tǒng)設(shè)計中最重要的一步。首先要根據(jù)受控對象的數(shù)學(xué)模型和它的各特性以及設(shè)計要求，確定控制器的結(jié)構(gòu)以及和受控對象的連接方式。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 )將檢測到的出口水溫度信號轉(zhuǎn)化為電流信號送入 A21模塊的 A 路， TT2(爐膛溫度傳感器 )將檢測到的出口水溫度信號轉(zhuǎn)化為電流信號送入 A21模塊的 B 路。兩路模擬信號經(jīng)過 A21轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號送入 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)計說明書 第 28 頁 共 38 頁 圖 串級控制系統(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)計說明書 第 29 頁 共 38 頁 4 PLC 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 PLC 程序設(shè)計常用方法 PLC 程序設(shè)計常用的方法主要有經(jīng)驗設(shè)計法、繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法、順序控制設(shè)計法、邏輯設(shè)計法等。 ：經(jīng)驗設(shè)計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，有時需增加一些輔助觸點和 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)計所用的時間和設(shè)計質(zhì)量與設(shè)計者的經(jīng)驗有很大的關(guān)系，故稱為經(jīng)驗設(shè)計法。 ：用 PLC 的外部硬件接線和梯形圖軟件來實現(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)計法：通過中間量把輸入和輸出聯(lián)系起來。實際上就找到輸出和輸入的關(guān)系，完成設(shè)計任務(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)計開發(fā)，它功能強大，主要為用戶開發(fā)控制程序使用，同時也可以實時監(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。此程序為恒溫控制，溫度設(shè)置的范圍為 0 到 400度。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 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].中國輕工業(yè)出版社， [3]邵裕森 ,戴先中 . 過程控制工程 [M]. 機械工業(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 [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， [7]王榮揚．基于電氣可編程的自動控制方法 [J]．北京：中國科學(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， [10]姜仲秋等 .C 語言程序設(shè)計 [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)識原理與應(yīng)用 [M]. 天津：天津大學(xué)出版， [12]陳青 . 自動控制理論 [M]. 中國電力出版社， [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)揚光大。感謝各位老師的批評指導(dǎo)。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 38 頁 共 38 頁 附錄：中英文文獻(xiàn)翻譯名稱 —— 在計算機建模和仿真方面的國際進(jìn)步會議遠(yuǎn)程 PLC 實驗室的設(shè)計和實現(xiàn)