聚合釜溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計-在線瀏覽
2024-08-17 15:31本頁面
【正文】 .......................8 PID 算法的數(shù)字化處理 ..............................................................9 I/O 分配 ...........................................................................................13 PLC 外部接線 ....................................................................................14第 5 章 設(shè)計總結(jié) .......................................................................................15參考文獻 .....................................................................................................16本科生課程設(shè)計（論文）第 1 章 緒論溫度測量和控制對人類日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、氣象預(yù)報、物資倉儲等都起著極其重要的作用。隨著現(xiàn)代工業(yè)的逐步發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度、壓力、流量和液位是四種最常見的過程變量。例如：在冶金工業(yè)、化工工業(yè)、電力工業(yè)、機械加工和食品加工等許多領(lǐng)域，都需要對各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐的溫度進行控制。例如冶金、機械、食品、化工等各類工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等；燃料有煤氣、天然氣、油、電等。這方面的應(yīng)用大多是基于單片機進行 PID 控制，然而單片機控制的 DDC 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計較為復(fù)雜,特別是涉及到邏輯控制方面更不是其長處，PLC 在這方面卻是公認的最佳選擇。因此，PLC 對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的控制問題。這也正是本課題所重點研究的內(nèi)容。溫度控制系統(tǒng)是人類供熱、取暖的主要設(shè)備的驅(qū)動來源，它的出現(xiàn)迄今已有兩百余年的歷史。當(dāng)前比較流行的溫度控制系統(tǒng)有基于單片機的溫度控制系統(tǒng)，基于 PLC 的溫度控制系統(tǒng)，基于工控機（IPC）的溫度控制系統(tǒng)，集散型溫度控制系統(tǒng)（DCS），現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）等。單片機已經(jīng)由開始的 4 位機發(fā)展到32 位機，其性能進一步得到改善。但相對其他溫度系統(tǒng)而言，單片機響應(yīng)速度慢、中斷源少，不利于在復(fù)雜的，高要求的系統(tǒng)中使用。日本、美國、德國、瑞典等技術(shù)領(lǐng)先的國家，都生產(chǎn)出了一批商品化的、性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表，并在各行業(yè)廣泛應(yīng)用。工控機（IPC）即工業(yè)用個人計算機。它能夠適應(yīng)多種工業(yè)惡劣環(huán)境，抗振動、抗高溫、防灰塵，防電磁輻射。影響燃燒的因素十分復(fù)雜，較正確的數(shù)學(xué)模型不易建立，以經(jīng)典的 PID 為基礎(chǔ)的常規(guī)儀表控制，已很難達到最佳狀態(tài)。參數(shù)自整定等各種靈活算法，以及“模糊判斷”功能，是常規(guī)儀表和人力難以實現(xiàn)或無法實現(xiàn)的。但如果單獨采用工控機作為控制系統(tǒng)，又有易干擾和可靠性差的缺點。本系統(tǒng)的給定值（目標(biāo)值）可以預(yù)先設(shè)定后直接輸入到回路中；過程變量由在冷卻水中的一體化溫度變送器和一體化流量變送器測量并經(jīng)變送器給出，為雙極性模擬量；用以控制冷水閥門的開度，可以在 0 到 100%間變化。整個控制系統(tǒng)分為硬件電路設(shè)計和軟件程序設(shè)計兩部分。當(dāng)被控對象為聚合釜內(nèi)溫度，溫度傳感器檢測聚合釜內(nèi)的溫度信號，經(jīng)變送器將溫度值轉(zhuǎn)換成電壓信號送入 PLC 模塊。如圖 所示。PLC 把這個測量信號與設(shè)定值比較得到偏差，經(jīng) PID 運算后，發(fā)出控制信號，經(jīng)可控閥門調(diào)控，從而實現(xiàn)聚合釜溫度的控制。圖 冷卻水流量檢測控制硬件框圖當(dāng)被控對象為冷卻水的溫度，流量傳感器檢測燃燒冷卻水輸送管道內(nèi)的溫度信號，經(jīng)變送器將流量值轉(zhuǎn)換成電壓信號送入 PLC 模塊。如圖 所示。由于它具有極強的通信功能，在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮作用。并可以將這些模塊安裝在同一機架上。CPU 負責(zé)執(zhí)行程序,輸入部分從現(xiàn)場設(shè)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(jié)構(gòu)配置 CPU 單元：①CPU221 它有 6 輸入/4 輸出,I/0 共計 10 ,程序和數(shù)據(jù)存 儲容量較小,有一定的高速計數(shù)處理能力,非常適合于少點數(shù)的控制系統(tǒng)。③CPU224 它有 14 輸入/10 輸出，I/0 共計 24 點，和前兩者相比,存儲容量擴大了一倍,它可以有 7 個擴展模塊,有內(nèi)置時鐘,它有更強的模擬量和高速計數(shù)的處理能力,是使用得最多 S7200 產(chǎn)品。它可用于點數(shù)較多,要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。 (2)開關(guān)量 I/O 擴展模塊 當(dāng) CPU 的 I/0 點數(shù)不夠用或需要進行特殊功能的控制時,就要進行 I/O 擴 展,I/O 擴展包括 I/O 點數(shù)的擴展和功能模塊的擴展。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(shù)措施。由于 PLC 要控制的對象有多種,因此輸出模塊也應(yīng)根據(jù)負載進行本科生課程設(shè)計（論文）選擇,有直流輸出模塊, 交流輸出模塊和交直流輸出模塊。這三種輸出方式中,從輸出響應(yīng)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。 由于本系統(tǒng)是單回路的反饋系統(tǒng)，選用 CPU224 使電路控制簡單、經(jīng)濟。系統(tǒng)需要檢測一路溫度，一路流量，故選擇模擬量輸入模塊 EM231。 傳感器的選擇一體化溫度變送器（以下簡稱溫度變送器）由溫度傳感器和信號轉(zhuǎn)換器組成、信號轉(zhuǎn)換器安裝在溫度傳感器的冷端接線盒內(nèi)，把溫度傳感器檢測到的電壓、電阻信號直接轉(zhuǎn)換成 4～20mA 電流輸出。目前已廣泛用于石油、化工、冶金、電站、輕工等部門，與調(diào)節(jié)器、記錄儀表、計算機等配套使用，組成各種測量控制系統(tǒng)。JWB 一體化溫度變送器是在裝配式溫度傳感器的防水或隔爆接線盒內(nèi)裝入放大變送模塊，與傳感器連接形成一體化，標(biāo)準輸出 4～20mA DC（兩線制）。因此本系統(tǒng)選用JWB 一體化溫度變送器作為溫度的檢測器件。本設(shè)計系統(tǒng)選用的流量一體化變送器的型號是 AYG，具有長期穩(wěn)定性，高可靠性，使用方便，測量精度高等優(yōu)點。 二、加減速設(shè)定 按“MODE”鍵，將面板上“b00”改為“b07”按“ENTER”進入，這時面板上顯示是加速時間，一般時間大于 160 秒，設(shè)定完以后按“ENTER”確認；在按“上、下”鍵到“b08”，按“ENTER”進入，這時顯示的是減速時間，一般大于 220 秒。
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