基于mcgs的鍋爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(已改無錯(cuò)字)
2023-07-19 16:48:46 本頁面
【正文】 4個(gè)I/O接口，其中有14個(gè)輸入端、10個(gè)輸出端，輸入端口外接開始按鈕、停止按鈕、急停按鈕，輸出端口外接工作指示燈、報(bào)警指示燈、正在加熱指示燈，模擬量模塊EM235有4路模擬量輸入端口、1路模擬量輸出端口，其中模擬量輸入端口根據(jù)外接電路的接法不同可以分為1—5V電壓型和4—20mA電流型，模擬量輸出端可選擇V或者I來確定需要電流輸出還是電壓輸出。本設(shè)計(jì)選擇3路數(shù)字量輸入、2路數(shù)字量輸出、1路模擬量標(biāo)準(zhǔn)電流輸入、1路數(shù)字量標(biāo)準(zhǔn)電流輸出，其具體分配情況見表4。表4 PLC硬件連接情況及I/O分配名稱類型地址備注開始按鈕數(shù)字量（BOOL）停止按鈕數(shù)字量（BOOL）常閉急停按鈕數(shù)字量（BOOL）常閉工作指示數(shù)字量（BOOL）中間繼電器/輸出繼電器報(bào)警指示數(shù)字量（BOOL）中間繼電器/輸出繼電器加熱指示數(shù)字量（BOOL）中間繼電器/輸出繼電器溫度采集模擬量（4—20mA）AIW0電流接法可控硅輸出模擬量（4—20mA）AQW0電流接法溫度實(shí)時(shí)值VD14比例參數(shù)設(shè)定VD132積分參數(shù)設(shè)定VD140微分參數(shù)設(shè)定VD144溫度設(shè)定值VD250可控硅端電壓VD320硬件連線主要有溫度變送器的接線與PLC的接線、可控硅與PLC的接線。溫度變送器PT100與PLC的接線如圖3。圖3 溫度變送器與PLC連接可控硅與電加熱棒構(gòu)成一個(gè)電壓可調(diào)的模塊，通過調(diào)節(jié)給到電熱棒兩端的電壓大小來改變電加熱棒對鍋爐內(nèi)液體供熱的大小，從而達(dá)到加熱的目的，單相SCR可調(diào)壓裝置與PLC的接線如圖4。圖4 單相SCR可調(diào)壓裝置與PLC接線圖 輸入、輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換由于采集的數(shù)據(jù)都為工程中的實(shí)際數(shù)據(jù)，單位、幅值和范圍也不同，必須將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)形式才能被控制器PLC接受執(zhí)行。轉(zhuǎn)換的第一步是將給定值或A/D轉(zhuǎn)換后得到整數(shù)值由16位轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)換后的下一步是將實(shí)數(shù)進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)數(shù)，鍋爐溫度測量范圍是0～100℃，模擬量的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)是420mA，A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)值為640032000，設(shè)T為轉(zhuǎn)換后的溫度值，則其轉(zhuǎn)換公式如下： (1) 對于輸出信號(hào)亦是同樣的設(shè)計(jì)公式，設(shè)U為輸出電壓，其轉(zhuǎn)換公式如下： (2) 系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)鍋爐溫度的閉環(huán)控制回路，其具體框圖如圖5。 圖5 鍋爐溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖 控制對象模型 本設(shè)計(jì)的鍋爐水溫控制系統(tǒng)科理解為一介滯后系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為： （3）5 設(shè)計(jì)結(jié)果及分析 水箱水位檢測。因?yàn)镻ID只能針對浮點(diǎn)型實(shí)數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，因此要先把溫度變送器輸出的值轉(zhuǎn)換成16位的整型存儲(chǔ)在累加寄存器AC0中，再將AC0中的值轉(zhuǎn)化為32位的雙整型繼續(xù)存放于AC0中，接著把AC0中的數(shù)由雙整型轉(zhuǎn)化為實(shí)型，仍然存放到AC0中。鑒于實(shí)型數(shù)的小數(shù)點(diǎn)有6位，所以其相對來說還是比較精確的。~。其具體程序見附錄。 輸出到可控硅電壓經(jīng)過PID運(yùn)算后從AQW0輸出的信號(hào)為6400—32000的標(biāo)準(zhǔn)值，可以直接加到可控硅模塊控制電壓大小，但是我們亦需要將其轉(zhuǎn)換為可以識(shí)別的電壓大小，其具體程序見附錄。 PID算法在S7200PLC中的實(shí)現(xiàn)S7200的編程軟件Micro/WIN提供了PID指令向?qū)?，PID控制程序可以通過指令向?qū)ё詣?dòng)生成，但是PID指令也能夠被程序自動(dòng)調(diào)用。首先選擇運(yùn)用PID算法的回路，本系統(tǒng)就一個(gè)回路，故選擇回路0，如圖6所示。圖6 回路選擇第二步選擇好回路后設(shè)定回路的參數(shù)，由于本設(shè)計(jì)采用水作為加熱液體，而選擇的PT100也是0—100℃的測溫，因此給定范圍的低限和高限分別為0和100，回路的參數(shù)暫時(shí)先不設(shè)定，如圖7所示。圖7 給定值范圍的設(shè)定第三步設(shè)置回路輸入輸出項(xiàng)，輸入和輸出量都是單級性的模擬量，全部選擇“使用20%偏移量”，因?yàn)镾7200的單極性模擬量輸入輸出信號(hào)的數(shù)值范圍是6400—32000，所以輸入項(xiàng)的量程為6400—32000。如圖8所示。 圖8 回路輸入輸出
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