当前位置：文档之家 › 基于PLC的压力过程控制系统设计（可编辑）

基于PLC的压力过程控制系统设计（可编辑）

  • 格式：pdf
  • 大小：387.85 KB
  • 文档页数：34

目录 第一章 绪论 - 1 -

1.1 PLC控制在国内外的发展近况 - 1 - 1.2 基于PLC的压力过程控制系统的发展前景 - 2 -

1.3 MCGS6.2软件 - 2 -

1.4 设计目的和要求 - 2 - 第二章 基于PLC的压力过程控制系统方案 - 4 -

2.1 设计方案 - 4 - 2.1.1 设计方案 - 4 -

2.1.2 控制阀的选择 - 5 -

2.1.3 控制方式的选择 - 6 - 2.2 控制算法 - 7 -

2.2.1 控制算法的选择 - 7 - 2.2.2 PID控制的原理和特点 - 8 -

2.2.3 PID控制器的参数整定 - 9 -

第三章 软件部分的实现 - 11 - 3.1 MCGS组态软件 - 11 -

3.1.1 组态软件的介绍 - 11 - 3.1.2 国内组态软件的比较与选择 - 11 -

3.2 组态软件的应用 - 13 -

3.2.1 MCGS软件编程 - 13 - 3.3.2 MCGS软件连接设置 - 15 -

3.3 FX2N编程软件的应用 - 21 - 3.3.1 PLC编程指令 - 21 -

3.3.2 控制程序的编写 - 22 - 第四章 硬件部分实现 - 26 -

4.1 PLC特点 - 26 -

4.2 FX2N特殊功能模块的应用 - 27 - 4.2.1 FX2N-4AD模拟量转换模块 - 27 -

4.2.2 FX2N-4DA 模拟特殊模块 - 32 - 4.2.3 PLC与计算机连接通讯 - 35 -

第五章 调试 - 36 -

5.1 调试步骤 - 36 - 5.2 调试结果与常见故障分析 - 36 -

5.2.1 调试 - 36 - 5.2.2 常见故障分析 - 36 -

第六章 结论 - 38 -

参考文献 - 39 - 谢辞 - 40 -

第一章 绪论 自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器

(Programmable Logic Controller,PLC)取代传统继电器控制装置以

来,PLC得到了快速发展,在世界各地得到了广泛应用。同时,PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术

的不断发展和用户需求的不断提高,PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制,

在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。 目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、

建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行

业。 同时,计算机监控系统是采用集中监测、集中控制、集中显示、

集中管理、集中保存的系统,融合了较先进的自动化技术、计算机技术、通讯技术、故障诊断技术和软件技术,广泛应用在化工、供暖、

机械、供水、水处理等多个领域,在工业生产中发挥越来越显著的作

用。 1.1 PLC控制在国内外的发展近况

20世纪末期,可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说,这个时期发展了大型机和超小型机;

从控制能力上来说,诞生了各种各样的特殊功能单元,用于压力、温

度、转速、位移等各式各样的控制场合;从产品的配套能力来说,生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程控制器的工业控制设

备的配套更加容易。目前,可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。

我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革

开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前,我国

自己已可以生产中小型可编程控制器。可以预期,随着我国现代化进程的深入,PLC在我国将有更广阔的应用天地。

1.2 基于PLC的压力过程控制系统的发展前景 近10年来,随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大,

越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制,PLC在我国的应用增长

十分迅速。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高,今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。 特别在那些对

实时性要求高,对成本敏感,对尺寸敏感的场合,嵌入式PLC大有可为。

1.4 设计目的和要求 基于PLC的压力过程控制系统要求首先

辨识压力的数学模型,然后用PLC进行智能控制设计。 在众多生产领域中,经常需要对压力罐等容器中的液位进行监

控,以往常采用传统的继电器接触控制,使用硬连接电器多,可靠性差,自动化程度不高。而本课题采用可编程控制器(PLC)对压力进行监控,

其电路结构简单,投资少,监控系统不仅自动化程度高,还具有在线修

改功能,灵活性强,可直接运用于锅炉压力控制中,也可用于恒压供水系统中。

第二章 基于PLC的压力过程控制系统方案 基于PLC的压力过

程控制系统要求首先辨识压力的数学模型,然后用PLC进行智能控制

设计。 在众多生产领域中,经常需要对压力罐等容器中的液位进行监

控,以往常采用传统的继电器接触控制,使用硬连接电器多,可靠性差,自动化程度不高。而本课题采用可编程控制器(PLC)对压力进行监控,

其电路结构简单,投资少,监控系统不仅自动化程度高,还具有在线修改功能,灵活性强,可直接运用于锅炉压力控制中,也可用于恒压供水

系统中。 可以根据需要构成不同阶(1或2阶)的被控对象。压缩空

气经过两路进入压力容器中,经过两个流量调节阀,在单回路控制过程中,可以把一路作为主回路,另一路作为干扰回路。被控对象调节采

用线性的理想特征,构成的控制系统为线性控制系统。 2.1 设计方案

2.1.1 设计方案

“基于PLC的压力过程控制系统”利用工业控制计算机 IPC 作为上位机,利用MCGS软件作为程序开发平台,下位机采用可编程序

控制器 三菱FX2N?16M PLC,组成一个压力过程控制监控系统(如图2.1)。

图2.1 压力过程监控系统 被控对象由上、下两个压力罐组成,其控制要求为:将压力罐 1

的压力值P1和压力罐 2 的压力值 P2 分别控制在某个范围内。两个个压力罐的压力信号分别由检测装置进行实时检测,然后将被测的标

准信号经 A/ D 转换后输入计算机,根据采集到的信号情况,计算机

将控制信号经 D/ A 转换后输出给执行机构,对气泵和控制阀进行通断控制,从而形成计算机控制的闭环控制方案。

系统采用气泵恒压供气,通过安装在出压力罐上的压力变送器,把压力信号变成4~20mA的标准信号送入PLC(可编程控制器),PLC通

过PID程序运算后,输出转速信号送给电气转换器,由电气转换器控制阀的开度,调节气压,使压力罐内的压力保持在给定的压力值上。当

气压大于或小于压力罐的气压范围时,通过PLC控制阀以达到减压或

者加压的目的,实现压力罐内气压保持在恒定范围内。 2.1.2 控制阀的选择

1.主、副调节器:三菱FX2N PLC 2.压力变送器:2台DBYG-300A压力变送器

3.调节阀:2台ZMAP-100B小流量调节阀

4.电气转换器:2台QZD-1000电气转换器 5.减压器:3台QFH-221型空气过滤减压器

6.24VDC电源 所有仪表所需的接线端子都全部拉到接线板上,也就是面板上的接线端子都是跟仪表的对应接线端子相并联的,所以可

以直接在接线板上通过合理的连线组成所需要的控制系统。

气动调节阀动作分气开型和气关型两种。气开型是当膜头上空气压力增加时,阀门向增加开度方向动作,当达到输入气压上限时,

阀门处于全开状态。反过来,当空气压力减小时,阀门向关闭方向动作,在没有输入空气时,阀门全闭。气关型动作方向正好与气开型相反。

当空气压力增加时,阀门向关闭方向动作;空气压力减小或没有时,阀

门向开启方向或全开为止。气动调节阀的气开或气关,通常是通过执行机构的正反作用和阀态结构的不同组装方式实现。

气开气关的选择是根据工艺生产的安全角度出发来考虑。即当气源切断时,调节阀是处于关闭位置安全还是开启位置安全。比如:

一个加热炉的燃烧控制,调节阀安装在燃料气管道上,根据炉膛的温度或被加热物料在加热炉出口的温度来控制燃料的供应。这时,宜选

用气开阀更安全些,因为一旦气源停止供给,阀门处于关闭比阀门处

于全开更合适。如果气源中断,燃料阀全开,会使加热过量发生危险。又如一个用冷却水冷却的换热设备,热物料在换热器内与冷却水进行

热交换被冷却,调节阀安装在冷却水管上,用换热后的物料温度来控制冷却水量,在气源中断时,调节阀应处于开启位置更安全些,宜选用

气关式调节阀。

压力罐控制阀采用气关型。考虑原因是,当压力信号中断时应保证设备和工作人员的安全。在事故状态下保持阀门全开。当压力罐

内正常工作时,可保持气体不外泄。总体而言,用气关型比较安全。 2.1.3 控制方式的选择

在控制系统中,串级控制系统对改善控制过程的品质极为有

效,它改善了单回路系统时间常数大、容易受到干扰等缺点,因此在生产过程中得到了广泛的应用。鉴于其能够提高系统的放大系数、抗干

扰能力以及有一定的自适应能力等优点。“基于PLC的压力过程控制系统”采用串级控制系统。

1.串级系统的组成 SP1SP2 dF1dF2 + + + + _ _ PV PV

图2.2 串级过程控制系统 2.采用串级控制系统

串级系统由主、副两个控制回路组成,主、副调节其相串联工作。以一阶回路为外环,二阶回路为内环设计串级控制系统

3.串级系统的优点 ①改善被控对象的特性

由负反馈原理可知,副回路不仅能改变副对象的结构,而且还

能使副对象的放大系数减小,频带变宽,从而使系统的响应速度变快,动态性能得到改善。

②能及时克服进入副回路的各种二次扰动,提高了系统的抗扰动能力

串级控制系统由于比单回路控制系统多了一个副回路,当二次

扰动进入副回路,由于主对象的时间常数大于副对象的时间常数,因而当扰动还没有影响到主控参数时,副调节器就开始动作,及时减小

或消除扰动对主参数的影响。基于这个特点,在设计串级控制系统时尽可能把可能产生的扰动都纳入到副回路中,以确保主参数的控制质

量。至于作用在主对象上的一次扰动对主参数的影响,一般通过主回

路的控制来消除。 ③提高了系统的鲁棒性

“鲁棒性”又称“强壮性”,系统地控制品质对对象特性变化不灵敏,则系统的“鲁棒性”越好。由于副回路的存在,它对副对象(包

括执行机构)特性变化的灵敏度降低,即系统地鲁棒性得到提高。

④具有一定的自适应能力

合集下载

plc四级传送带控制系统设计

plc四级传送带控制系统设计

I 摘 要

传送带系统最大特点是它的综合性和系统性，综合性主要涉及机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术有机地结合，并综合应用到生产设备中；而系统性指的是生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。本系统完成一个基于plc的四级传送带的设计。系统的控制方式采用每一工作单元由一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过实现互连的分布式控制方式。所以，本设计综合应用了多种技术知识，如传感器应用技术、PLC控制和组网、步进电机位置控制和变频器技术等。

关键字： 组态 自动化 PLC 电机

II Abstract

The biggest characteristic of the automatic production line is a comprehensive system and

its comprehensive, mainly involved in mechanical technology, microelectronics technology,

electrical and electronic technology, sensing technology, interface technology and information

transformation technology, network communication technology and other technology organically,

and applied to production equipment and systems; means the production line of the sensor

detection, transmission and processing, control, execution and driving mechanism in the control

PLC毕业论文完整版液体自动混合装置的PLC控制系统设计

PLC毕业论文完整版液体自动混合装置的PLC控制系统设计

洛阳理工学院毕业设计（论文）

I 液体自动混合装置的PLC控制系统设计

摘 要

PLC是以计算机技术为核心的通用自动控制装置，也可以说它是一种用程序来改变控制功能的计算机。随着微处理器、计算机和通信技术的飞速发展，可编程序控制器PLC已在工业控制中得到广泛应用，而且所占比重在迅速的上升。PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程装置组成。它应用于工业混合搅拌设备，使得搅拌过程实现了自动化控制、并且提升了搅拌设备工作的稳定性，为搅拌机械顺利、有序、准确的工作创造了有力的保障。本文所介绍的多种液体混合的PLC控制程序可进行单周期或连续工作，具有断电记忆功能，复电后可以继续运行。另外，PLC还有通信联网功能，再通过组态，可直接对现场监控、更方便工作和管理。

关键词：PLC，液位传感器，定时器洛阳理工学院毕业设计（论文）

II Automatic Liquid Mixing Device The of PLC Control

System Design

ABSTRACT

PLC is a general-purpose computer technology as the core of the

automatic control device, you can also say that it is an application to change

the control computer. With the microprocessor, computer and communications

technology, the rapid development of programmable logic controller PLC is

widely used in industrial control, and the rapid rise in the proportion. Mainly

基于PLC的模糊控制设计

基于PLC的模糊控制设计

中北大学2013届毕业设计说明书

第 1 页 共 37 页

1 概述

1。1 研究背景及意义

随着时代的不断发展,PLC在现代工业的地位上越来越重要。在工业应用中其具备许多优点，如：编程方便，现场可修改程序；维修方便,采用模块化结构；可靠性高于继电器控制装置；体积小于继电器控制装置；数据可直接送入计算机；成本可与继电器控制装置竞争；可直接用115V交流输入；输出为115v，2A以上，能直接驱动；电磁阀、 接触器等;通用性强，要能扩展；用户程序存储器容量可扩展到4KB[1].

PLC，即可编程序控制器，可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，可编程逻辑控制器其硬件结构基本上与微型计算机相同.其结构包括：电源，中央处理单元(CPU) ,存储器 ,输入输出接口电路,功能模块，通信模块。最早出现于上世纪60年代，是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运作的电子装置[2］.它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑、顺序运算，计时、计数和算术运算等操作指令，并能通过数字式或模拟式输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。

具备着这些独特优点，PLC在工业中广泛适用。例如对水箱液位控制.水箱液位是流程工业中极为常见的参数，水箱液位控制技术是工业生产领域中常用的技术。在工业生产过程中，液位变量是最常见、最广泛的过程参数之一.在石油工业、化工生产、电力工程、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类流体的液位高度进行监测和控制.液位是过程控制中重要的控制形式之一，它对生产的影响不容忽视。为了保证安全生产以及产品的质量和数量,对液位进行及时有效的控制是非常必要的。各种控制方式在液位控制系统中也层出不穷,如较常用的浮子式、磁电式和接近开关式。液位控制系统的检测及计算机控制已成为工业生产自动化的一个重要方面。由于其具有工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点,它对控制器要求较高[3]。水箱液位控制是是液位控制中的一个主要问题，它在工业过程中普遍存在，具有代表性，而且非常典型、实用。

过程控制系统方案设计

过程控制系统方案设计

过程控制系统方案设计(总7页)

--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可--

--内页可以根据需求调整合适字体及大小--

过程控制仪表与系统

题目：

工业含硫废气控制系统方案设计

学 院： 信息科学与工程学院

专 业 班 级： 测控技术与仪器1503班

学 号： 7

学 生 姓 名： 王哲

教 师： 李飞

工业含硫废气控制系统方案设计

摘 要：许多化工厂在厂区内燃料燃烧和生产工艺过程中都会产生各种含有污染的有害气体，其中含硫的气体对环境造成的污染尤为严重。因此对含硫废气正确合理的处理至关重要。在我国工业含硫废气一般多采用焚烧工艺，经焚烧炉焚烧，使污染性气体转换成安全物质。经方案论证后，本设计采用双闭环串级控制系统，控制目标温度在600-800℃设定尾气焚烧炉炉温波动范围不超过±30℃。该控制系统中运用PID算法，传感器将检测到的模拟信号送到变送器，变送器输出4～20mA的电流信号。将变送器输出的标准信号送入控制器中，控制器通过分析比较所测参数与预设参数之后输出控制信号，执行器根据传送过来的信号进行变化，最终达到对系统温度的控制。

关键词：双闭环串级控制系统；炉温控制；流量控制；变送器

1 引言

含硫废气与加氢反应器出口过程器被加热至270-320℃左右与外补富氢气混合后进入加氢反应器在加氢催化剂的作用下转化为H2S。加氢反应为放热反应，离开反应器的尾气-换热器换冷却后进入冷凝塔。

废气在冷凝塔中利用循环机冷水来降温。70℃冷凝水自冷凝塔底部流出，经济冷泵加压后经急冷水冷却器用循环水冷却至40℃，循环至冷却塔顶。部分急冷水经急冷水过滤器过滤后返回急冷水泵入口。尾气中的水蒸气被冷凝，产生的酸性水由急冷水泵送至酸性水处理处。为防止酸性水对设备的腐蚀，需向急冷水中注入氨根据ph值大小决定注入氨的量。