毕业设计（论文）中文摘要
毕业设计（论文）外文摘要
目录
1 绪论 (1)
2 FX2N系列PLC (3)
3 FX2N-4AD模块介绍 (4)
3.1 通道选择 (4)
3.2 程序实例 (6)
4 传感器简介 (7)
4.1 热电偶传感器应用 (9)
4.2 叶轮式流量传感器 (10)
4.3 光电开关 (11)
5 BCD译码器 (15)
6 搅拌部分 (16)
6.1搅拌过程分类 (16)
6.2搅拌桨叶分类 (17)
6.3 流体搅拌基本原理及参数 (18)
7 冷却器简介 (18)
8 程序设计 (19)
8.1恒温箱的工艺过程及控制要求 (19)
8.2控制方案分析 (20)
8.3系统的配置 (20)
8.4主要控制程序说明 (21)
8.5 恒温箱控制总梯形图 (25)
8.6 恒温箱控制语句表 (32)
结论 (38)
致谢 (39)
参考文献 (40)
1 绪论
可编程控制器简称PC（英文全称：Programmable Controller），它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC（英文全称：Programmable Logic Controller）和可编程序控制器PC 几个不同时期。为与个人计算机（PC）相区别，现在仍然沿用可编程逻辑控制器这个老名字。
1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC 标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。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运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”
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，使用情况大致可归纳为如下几类。
开关量的逻辑控制
这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
模拟量控制
在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。
运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
过程控制
过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节
是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
数据处理
现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
通信及联网
PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC 的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
2 FX2N系列PLC
FX2N系列是FX家族中功能最强、速度最高的微型PLC。它的基本指令执行时间高达0.08s。内置的用户存储器为8K步，最大可以扩展到256个I/O点，有多种特殊功能模块和功能扩展板，可以实现多轴定位控制。机内有时钟，PID指令用于模拟量闭环控制。有功能很强的数学指令集，例如浮点数运算、开平方和三角函数等。每个FX2N基本单元可以扩展8个特殊单元。
FX2N系列PLC具有丰富的元件资源，有3072点辅助继电器。提供了多种特殊功能模块，可实现过程控制位置控制。有多种RS—232C/RS—422/RS—485串行通信模块或功能扩展板支持网络通信。基本单元是构成PLC系统的核心部件，内有CPU、存储器、I/O模块、通信接口和扩展接口等。
FX2N基本单位有16/32/48/64/80/128点，六个基本FX2N单元中的每一个单元都可以通过I/O扩展单元扩充为256 I/O点，其基本单元如表所示。
表2-1 FX2N基本单元（继电器输出）
表2-2 FX2N基本单元（可控硅输出）
表2-3 FX2N基本单元（晶体管输出）
本设计中用到的是FX2N-60MT PLC一台,配合FX2N-4AD一台及FX2N-2DA一台构成控制系统。
FX2N-60MTPLC中数字及字母的含义如下：
60：60个输入输出触点。
M：单元类型为基本单元。
T：（输出形式）晶体管输出（无触点直流负载用）。
MT后面没有符号表示电源和输入输出类型等特性为AC100/200V电源，DC24V输入（内部供电）。
3 FX2N-4AD模块介绍
本系统使用了FX2N-4AD和FX2N-2DA特殊功能模块。这里只对FX2N-4AD模块做主要介绍。FX2N-4AD是一种具有4输入通道、接受模拟信号并将其转化为数字量的（A/D）模块，它可以接受的模拟量范围为电压DC -10 - +10V（分辨率为5mV）、电流+4 - +20mA、-20 - +20mA（分辨率为20μA）。它占用FX2N扩展总线的8个点，这8个点可以分配成输入或输出。它与主单元FX2N之间是通过缓冲存储器交换数据的。FX2N-4AD 共有32个缓冲存储器，每个16位。
3.1 通道的选择
FX2N-4AD要选择通道，对通道进行初始化。初始化由缓冲器BFM#0中4位十六进制数字H□□□□控制，从右到左第1位字符控制通道1（CH1），而第4位字符控制通道4等。字符的意义如下：
□=0，预设电压输入（-10 - +10V）；
□=1，预设电流输入（-20 - +20mA）；
□=2，预设电流输入（+4 - +20mA）；
□=3，通道关闭，OFF。
例如H3310，其意义为选择第一通道（CH1）做电压输入（-10 - +10V），
选择第2通道（CH2）为电流输入（+4 - +20mA），选择第3通道（CH3）及选择第4通道（CH4）关闭。
FX2N-4AD的输入电流、电压与输出数字之间的关系如下图所示。图a 对应于电压输入（-10 - +10V），其数字输出为（-2000 - +2000）；图b对应于电流输入（-20 - +20mA），其数字输出为（-1000 - +1000）；图c对应于电流输入（+4 - +20mA），其数字输出为（0 - +1000）。
a)预设0（-10 - + 10V） b）预设1（+4 - +20mA）
c）预设2（-20 - +20mA）
3.2 程序实例
如将FX2N-4AD模块连接在特殊功能模块的0号（K0）位置，编程如下图3.2。
图中第1行是读出FX2N-4AD的识别码，它的识别码为K2010，放在BFM#30中。执TO指令，将放在0号位置的特殊功能模块的BFM#30的内容写到D4中去。执行CMP指令；当K2010与FX2N-4AD的识别码相同时，M1置1.下一行，执行第一个TO指令，对通道进行初始化，将H3300写入到得BFM#0，建立模拟通道CH1及CH2。执行第二个TO指令，将K4写入BFM#1及#2，将CH1和CH2的平均采样设为4。执行FROM指令，将FX2N-4AD的操作状态由BFM#29中读出。并输入到FX2N-4AD的K4M10。当BFM#29的b0为OFF,表示无错，当b10为OFF，表示数字输入值正常。如果FX2N-4AD没有错误，将BFM#5和#6采样内容的平均值读入到FX2N 主单元的D0、D1中去。
图3.2 FX2N-4AD使用实例
4 传感器简介
在本设计中用到了温度传感器、液位传感器、流量传感器，所以在此对传感器做简要介绍。
国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
传感器的分类
目前对传感器尚无一个统一的分类方法，但比较常用的有如下三种：
1、按传感器的物理量分类，可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器
2、按传感器工作原理分类，可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。
3、按传感器输出信号的性质分类，可分为：输出为开关量（“1”和"0”或“开”和“关”）的开关型传感器；输出为模拟型传感器；输出为脉冲或代码的数字型传感器。
传感器的静态特性
传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。
传感器的动态特性
所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。
传感器的线性度
通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中，为使仪表具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实
际的特性曲线、线性度（非线性误差）就是这个近似程度的一个性能指标。
拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线；或将与特性曲线上各点偏差的平方和为最小的理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。
传感器的灵敏度
灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x 的比值。
它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度S是一个常数。否则，它将随输入量的变化而变化。
灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为200mV，则其灵敏度应表示为200mV/mm。
当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。
提高灵敏度，可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。
传感器的分辨力
分辨力是指传感器可能感受到的被测量的最小变化的能力。也就是说，如果输入量从某一非零值缓慢地变化。当输入变化值未超过某一数值时，传感器的输出不会发生变化，即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入量的变化超过分辨力时，其输出才会发生变化。
通常传感器在满量程范围内各点的分辨力并不相同，因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化的输入量中的最大变化值作为衡量分辨力的指标。上述指标若用满量程的百分比表示，则称为分辨率。
电阻式传感器
电阻式传感器是将被测量，如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量转换式成电阻值这样的一种器件。主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件。
电阻应变式传感器
传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力作用下产生机械形变，从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片主要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高（通常是丝式、箔式的几十倍）、横向效应小等优点。
压阻式传感器
压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生
变化，电桥就会产生相应的不平衡输出。
用作压阻式传感器的基片（或称膜片）材料主要为硅片和锗片，硅片为敏感材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视，尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。
热电阻传感器
热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃～+500℃范围内的温度。
传感器的迟滞特性
迟滞特性表征传感器在正向（输入量增大）和反向（输入量减小）行程间输出-一输入特性曲线不一致的程度，通常用这两条曲线之间的最大差值△MAX与满量程输出F·S的百分比表示。
迟滞可由传感器内部元件存在能量的吸收造成。
4.1 热电偶传感器应用
4.1.1 温度传感器热电偶测温基本原理
将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。温度传感器热电偶就是利用这一效应来工作的。
4.1.2 温度传感器热电偶的种类及结构形成
常用温度传感器热电偶可分为标准温度传感器热电偶和非标准温度传感器热电偶两大类。所调用标准温度传感器热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的温度传感器热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化温度传感器热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化温度传感器热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化温度传感器热电偶我国从1 988年1月1日起，温度传感器热电偶和温度传感器热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化温度传感器热电偶为我国统一设计型温度传感器热电偶。
温度传感器热电偶的结构形式为了保证温度传感器热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：
①组成温度传感器热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；
②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；
③补偿导线与温度传感器热电偶自由端的连接要方便可靠；
④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
4.1.3 温度传感器热电偶冷端的温度补偿
由于温度传感器热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把温度传感器热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，温度传感器热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使温度传感器热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。
在使用温度传感器热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与温度传感器热电偶连接端的温度不能超过100℃。
4.2 叶轮式流量传感器
叶轮式流量计是应用流体动量矩原理测量流量的装置。叶轮的旋转角速度与流量成线形关系，测得旋转角速度就可测得流量值。常用水表、煤气表均是按照这种原理工作的流量计。我国目前市场上供应的水表，流量测定范围3-1400m3/h，最大累计流量指示值达108m3。常用的叶轮式流量计有切线叶轮式流量计，轴流叶轮式流量计，子母式流量计等类型。
在恒温箱控制系统中用到的流量传感器为叶轮式流量传感器。
4.2 叶轮式微流量传感器图
该叶轮式流量传感器是利用电容的变化来进行流量检测的非热式微流量传感器，其工艺结构如上图所示。利用MEM技术将硅片制成可围绕转子进行转动的叶轮，作为电容的上下电极，在玻璃板上蒸发的金属作为电容的下电极，形状与叶轮相对应。其工作原理是利用流体造成叶轮转动，流量的
大小直接影响到叶轮的转动速度，当转速和流量大小之间的对应关系确定后，如果能检测出转速就能反映流量的大小。而转速的测量则是运用了传感器结构中电容的变化。作为上电极的叶轮转动时，下电极时钟不动，因此相对面积发生改变，在间距、介质材料都不变的情况下，电容跟着变，转的越快，检测电容变化越快。因此转速与电容的变化率之间有了一定得对应关系。检测电路设计中主要考虑电容的变化引起电路相应频率的变化，只要把频率的变化检测出来，就可以反应电容变化快慢，而电容的变化，反应了叶轮转速的变化，从而反应了流量的大小。
4.3 光电开关
光电液位传感器是利用光在两种不同介质界面发生反射折射原理测控液位的装置。本设计中主要应用为光电开关。
光电开关的定义：此种产品以光源为介质、应用光电效应，当光源受物体遮蔽或发生反射、辐射和遮光导致受光量变化来检测对象的有无、大小和明暗，而向产生接点和无接点输出信号的开关元件。光电开关包括几种类型，自身不具备光源，利用被测物体发射的光的变化量进行检测的；利用自然光对光电开关的照射，物体遮蔽自然光产生的关变化量；光电开关自身具备光源，发射的光源对被检测物体反射、吸收、和透射光的变化量进行检测。常用的光源为紫外光、可见光、红外光等波段的光源，光源的类型有灯泡、LED、激光管等；输出信号有开关量或模拟量和通讯数据信息等。
光电开关的叫法，主要是输出为开关量的开关元件。
光电传感器的叫法，涵盖了输出开关量、模拟量、通讯数据等。
4.3.1 光电开关原理与分类
（1）按检测形式的分类
对射式
①对射式是由一个发射器与一个接收器相对配置的，发射器发射出的光指向接收器，发射器与接收器之间组成一个闭合光路，通过对光路的光被遮断或光衰减来进行检测的一种检测形式。这种检测形式作用距离比较长，但需要一个发射器并需要配电；在某些应用场合比如空间狭小，不合适配电的运用上比较麻烦。如图4.3
图4.3对射式光电开关原理图
②发射器与接收器一体化，光传输为直流方式的非调制信号，主要小型缝隙光电开关，如U型、C型的槽型光电开关。
直接反射式：这种方式是把发射器与接收器构为一体，发射器发射的光直接照射到被检测物上，根据反射光的变化情况来进行检测的。可以说是近似人的眼睛的一种检测器。与对射式相比作用距离比较短，只需要单线配电即可，属于通用检测器。
图4.4直接反射式光电开关原理图
镜面反射式
①这种方式是把发射器与接收器构为一体，光电开关对置反角矩阵射镜，发射器的光被反射镜后反馈回接收器，光电开关与角矩阵反射镜（多棱镜）形成闭合光路，通过对光路的光被遮断或光衰减来进行检测的一种检测形式，这种检测形式作用距离比对射式短，比直接反射式较长。只需要单线配电即可，由于采用反射镜光轴的调整比对射式容易；反射镜由多棱镜角矩阵板或微晶玻璃颗粒反射膜等。
②具有M.S.R功能的反射器式光电开关，如果被检测物是平面而且有光泽，则会产生误动作，欲解决此问题，可采用M.S.R功能，它的主要工作原理是基于角矩阵反射器能使偏振光方向改变90°，采用互相垂直的偏振光膜片放在双镜头前，所以使用角矩阵反射器，光路闭合。如果是平面
镜或反光率比较的物体（如：玻璃瓶等）不能改变偏振方向，由它阻挡而产生的反射光不能进入受光器，因此它可以很容易被检测到，从而解决了由它表面反射而它引起的误动作问题。
辐射光检测形式
通过对被检测物体辐射出的光进行检测的形式。如用于钢铁行业的对加热的铁辐射出的红外线进行检测的光电开关。
限定反射式
这种方式是把发射器与接收器构为一体，发射器与接收器形成一个角度，发射光轴与接收光轴交叉区域灵敏度最佳。
夹角式
这种方式是把发射器与接收器构为一体，发射器与接收器形成一个角度，发射光聚焦点与接收光聚焦交叉区域检测物体，用于精细检测，如标记检测等。
同轴检测式（单镜头）
这种方式是把发射器与接收器构为一体，发射光通过镀膜的半透明镜片45°折射后通过镜头聚焦发射出去，接收光线通过聚焦镜头入射到接收器，主要用于标志检测。目前主流的颜色传感器、标志传感器大多采用这样方式。
（2）按检测方法的分类
光量法:目前大多数光电开关用来检测物体有无的均为光量方式，既光源受物体遮蔽或发生反射、辐射和遮光导致受光量变化来检测对象的有无。
三角测距法:光量方式容易受到物体表面的光洁度、粗糙度、颜色所影响，因此在一些要求比较高的场合就需要采用距离法检测。
激光测量法:由激光器对被测目标发射一个光信号，然后接受目标反射回来的光信号，通过测量光信号往返经过的时间，计算出目标的距离。
（3）按光源种类的分类
光源目前采用的大多是发光二极管（LED），根据不同使用目的的区别使用。
白炽灯式（可见光）:用于需要白光的标志检测器，由于寿命与抗震性能，现在使用比较少。
发光二极管（LED）式（可见光、近红外光）:具有调制容易、寿命长、小型、功耗小、抗震等优点是光电开关理想的光源，可用于各种用途。
荧光式（可见光）:主要用于需要长度的光电系统（图像传感器等）。
紫外光式（不可见光）:通过照射紫外线用于检测发生可见光的物体（荧光整理疵点、食品中的异物等）。
气体激光式（可见光）:光束比较强，用于探伤系统、条形码系统、及强光衰减大的场合，如蒸汽、烟雾、火焰等场合。
半导体激光式（红光、近红外光）:具有较强的透射率和容易调制的特性，用于如蒸汽、烟雾、火焰等场合钢铁行业与安防。
（4）按光源调制种类的分类
直流光式：使发射器的光线为不变的直流光，包括白炽灯和用直流驱动的发光二极管。这种方式有线路简单、响应速度快的特点，但是抗光干扰比较弱，目前仅在较短的距离检测中使用。
调制式
①脉冲调制式：使发射器发的出光线为具有一定频率的脉冲波，一般称为调制光，采用这种方式除了可以获得峰值很高的光脉冲功率外，还可以对接收器输出采用具有频率选择的交流放大器进行放大，从而减少周围光线和电气噪声的影响，这是目前国内外使用最广的一种方式。
②机械旋转调制式：对光源用棱镜或转盘孔旋转后，提取脉冲信号，如用于区域检测和热金属辐射的扫描检测等。
③扫描式：将多个发射器与接收器组合，通过同步信号逐一扫描，防止相互干扰。如用于光幕传感器。
（5）按供电种类的分类
直流式：采用直流电压供电的形式，一般大多采用12-24V（10-30V）的直流电压的供电。
交流式：采用交流电压供电，电压范围为90-240V交流电，满足110VAC与220VAC场合的供电。
直流交流混合式：直流电压与交流电压都可以直接接入同一个供电回路的形式，直流电压范围12-240V，交流电压范围24-240V，此形式适应性比较灵活，不需要考虑配电的问题。
（6）按结构种类的分类
内藏放大器式：即把发光、感光元件和放大电路、信号处理电路、开关驱动电路装配在一个壳体里，接通直流电源就可以获取ON-OFF开关输出，不需要专用放大器，抗噪音能力强，寿命长，电缆线可延长等优点，是主流的一种光电开关。
放大器分离式：这是种早期采用比较多的方式，发光、感光元件装在探头内，用屏蔽线与专用放大器（光电开关主体）连接。主要是探头可以安装在比较狭小的空间对比较小的物体进行检测，但是有抗噪声能力的问题。随着技术的发展，内藏放大器式的光电开关的体积越来越小；这种形式采用相对较少，尤其是光纤传感器的发展。
光纤式：这种光电开关是放大器分离式与内藏放大器式结合的产品，通过光纤才传输光信号，光电开关主体上套上光纤线，另一头光纤探头可以对被检测物体进行检测，其优点光纤探头比较小，可以检测比较微小的物体，光纤线传输的只是光信号，所以不用考虑放大器分离式那样需要考虑抗噪声能力的问题。
自控式：这种光电开关是具有一定功能性的。把发光、感光元件和放大电路、信号处理电路、开关驱动电路、电源、继电器等都装配在一起，接上交流或直流电源就可以工作。同时还具有其他一些功能如动作信号的延时、光电开关的信号灵敏度调节等。
5 BCD译码器简介
译码和编码的过程相反。编码是将某种信号或十进制的十个数码（输入）编成二进制代码（输出）。译码是将二进制代码（输入）按其编码时的原意译成对应的信号或十进制数码（输出）。
BCD七段译码器的输入是一位BCD码(以D、C、B、A表示)，输出是数码管各段的驱动信号(以Fa~Fg表示)，也称4—7译码器。
如果用BCD译码器来驱动共阴LED数码管，则输出应为高有效，即输出为高(1)时，相应显示段发光。例如，当输入8421码DCBA=0100时，应显示4，即要求同时点亮b、c、f、g段，熄灭a、d、e段，故译码器的输出应为Fa~Fg=0110011，这也是一组代码，常称为段码。同理，根据组成0~9这10个字形的要求可以列出8421BCD七段译码器的真值表，如下图5.1
5.1 BCD七段译码器真值表
BCD七段数码管显示译码器电路,发光二极管(LED)由特殊的半导体材料砷化镓、磷砷化镓等制成，可以单独使用，也可以组装成分段式或点阵式LED显示器件(半导体显示器)。分段式显示器(LED数码管)由7条线段围成8型，每一段包含一个发光二极管。外加正向电压时二极管导通，发出清晰的光，有红、黄、绿等色。只要按规律控制各发光段的亮、灭，就可以显示各种字形或符号。图5.2 (a)是共阴式LED数码管的原理图，图5.2 (b)是其表示符号。使用时，公共阴极接地，7个阳极a ~ g由相应的BCD七段译码器来驱动(控制)，如图5.2(c)所示。
图5.2
图5.2(c)是BCD七段译码器驱动LED数码管(共阴)的接法。图中，电阻是上拉电阻，也称限流电阻，当译码器内部带有上拉电阻时，则可省去。数字显示译码器的种类很多，现已有将计数器、锁存器、译码驱动电路集于一体的集成器件，还有连同数码显示器也集成在一起的电路可供选用。
6 搅拌部分
6.1 搅拌过程分类
从搅拌技术观点看，流体搅拌可分为五种基本搅拌应用，而每一种搅拌应用又可根据物理过程和化学过程分为两种类型。因此，总共有十种基本的搅拌应用。每一种基本搅拌应用都有各自的搅拌特点，过程要求和放大设计准则。实际应用时，每种搅拌应用往往会有几种基本搅拌应用组成，如絮凝搅拌过程由液液混合和固体悬浮两个基本搅拌应用组成。
6.2 搅拌桨叶分类
搅拌机主要有电机、减速装置、搅拌轴和桨叶等组成。搅拌桨叶的形式多种多样，
但无论何种桨叶形式，搅拌机在操作时，其轴功率消耗都产生两部分作用，一部分是桨叶产生的排液量，另一部分是桨叶产生的压头。桨叶产生的压头又可分成两部分，即静压头和剪切力；搅拌机桨叶在操作时，必须克服静压头，而剪切力使得物料分散、混合。因此，根据桨叶产生排液量，克服静压头和产生剪切力能力的大小，可将所有桨叶分成三种基本类型，即流动型、压头型和剪切型。每一种桨叶在提供某种基本作用的同时（如流动型桨叶的基本作用是产生排液量），也提供另外两种作用（产生剪切和克服静压头）。
根据不同的搅拌工程对搅拌要求的不同，选择一种合理的桨叶形式，使得搅拌桨叶提供的排液量，静压头和剪切之匹配能最大限度地满足搅拌过程的搅拌要求。如固体悬浮及互容液体的混合，要求桨叶能提供大排液量、低剪切。而气一液分散，要求桨叶能同时提供剪切、排液量和静压。
搅拌桨叶的分类，也可以按照桨叶对流体作用所产生的流动型态来分，可将桨叶分成两种类型-轴流式桨叶及径流式桨叶。所谓轴流式桨叶，是指桨叶的主要排液方向与搅拌轴平行，螺旋推进式桨叶即是一种典型的轴流式桨叶；所谓径流式桨叶，是指桨叶的主要排液方向与搅拌轴垂直。
带有“Sabre"形状叶片的搅拌桨，搅拌能耗量小，产生的流动为主导轴向型，确保非常有效的水泵效应，这种搅拌桨叶对大多数应用均非常理想，特别是那
编号： 毕业设计任务书 题目：恒温箱温度控制系统的设计 学院：机电工程学院 专业：电气工程及其自动化 学生姓名：孙卉 学号：1200120304 指导教师单位：机电工程学院 姓名：韦寿祺 职称：教授 题目类型：?理论研究?实验研究?工程设计?工程技术研究?软件开发 2015年12月28日
一、毕业设计（论文）的内容 恒温箱广泛应用在医疗、工业生产和食品加工等领域，其对温度稳定性要求较高，如何实现对温度的精确控制是恒温箱温度控制系统的关键。温度控制系统通常由被控对象、测量装置、调节器和执行机构等组成。目前，测量装置大多采用温度传感器采集温度，但是在常规的环境中，温度受其它因素影响较大，而且难以校准，因此，温度也是较难准确测量的一个参数，常规方法测量温度误差大、测量滞后时间长。当前，普遍使用单片机或者PLC实现恒温箱温度的智能控制，两种控制方式各有优势。本课题要求设计一种智能恒温控制系统，选择合适的控制方式实现温度的智能控制，具体任务如下： 1、收集有关恒温箱的文献资料，了解恒温箱的工作原理、工艺要求等，重点学习掌握恒温箱温度控制系统的构成、运行参数、控制特点等，选择合适的控制方式，制定恒温箱电热温度控制系统的控制方案。 2、建立恒温箱电热温度控制系统的数学模型，应用仿真软件进行仿真，选择调节器参数，分析系统稳态和动态控制性能指标。 3、完成恒温箱电热温度控制系统的硬件电路设计和相关控制软件程序的编写，绘制系统原理图，计算元器件参数，选择元器件型号。 4、制作演示模拟样机，进行软硬件联调。 二、毕业设计（论文）的要求与数据 1、收集恒温箱温度控制系统的工作原理和控制方法的相关文献资料15篇以上，其中英文文献不少于2篇。 2、恒温箱电热温度控制系统的输入电源为单相220V，电加热额定功率5kW，温度调节范围室温~200℃，温度控制精度在±1℃以内。 3、恒温箱对加热电源电流的传递函数为18.4 e ，采用PID调节器或九点 1.2s 控制器设计恒温箱电热温度控制系统，选择单片机或PLC作为控制器。 4、演示模拟样机采用单相220V供电，自行定义加热功率，最高温度100℃，温度控制精度在±1℃以内。 三、毕业设计（论文）应完成的工作 1、完成二万字左右的毕业设计说明书，要求原理正确，数据详实，文理通顺，格式规范；毕业设计说明书的英文摘要要求300个单词以上，内容与中文摘要一致，语句通顺，无语法错误；附15篇以上参考文献，其中英文文献不少于
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基于PLC的温度控制系统设计毕业论文 目录 1 绪论 (1) 1.1课题背景及设计目的和意义 (1) 1.2国外研究现状 (1) 1.3项目设计容 (2) 2 PLC和组态软件基础 (3) 2.1 plc基础 (3) 2.1.1 plc的产生和应用 (3) 2.1.2 plc的组成和工作原理 (3) 2.1.3 plc的分类及特点 (5) 2.2组态软件的基础 (5) 2.2.1组态的定义 (5) 2.2.2组态王软件的特点 (5) 2.2.3组态王软件仿真的基本方法 (6) 3 PLC控制系统的硬件设计 (7) 3.1 PLC控制系统设计的原则和步骤 (7) 3.1.1 PLC控制系统设计的原则 (7) 3.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤 (7) 3.1.3 PLC程序设计的一般步骤 (7) 3.2 PLC的选型和硬件配置 (8) 3.2.1 PLC型号的选择 (8) 3.2.2 S7-200CPU的选择 (9) 3.2.3 EM235模拟量输入/输出模块 (9) 3.2.4 热电式传感器 (9) 3.2.5 可控硅加热装置简介 (9) 3.3 系统整体设计方案和电气连接图 (10) 3.4 PLC控制器的设计 (10) 3.4.1 控制系统数学模型的建立 (11) 3.4.2 PID控制及参数整定 (11) 4 PLC控制系统的软件设计 (14) 4.1 PLC程序设计的方法 (14) 4.2 编程软件STEP7--Micro/WIN 概述 (14)
4.2.1 STEP7--Micro/WIN 简单介绍 (14) 4.2.2 计算机与PLC的通信 (15) 4.3 程序设计 (15) 4.3.1程序设计思路 (15) 4.3.2 PID指令向导 (16) 4.3.3 控制程序及分析 (20) 5 组态画面的设计 (24) 5.1组态变量的建立及设备连接 (24) 5.1.1新建项目 (24) 5.2创建组态画面 (27) 5.2.1新建主画面 (27) 5.2.2新建PID参数设定窗口 (27) 5.2.3新建数据报表 (28) 5.2.4新建实时曲线 (28) 5.2.5新建历史曲线 (29) 5.2.6新建报警窗口 (29) 6 系统测试 (31) 6.1启动组态王 (31) 6.2实时曲线观察 (31) 6.3分析历史趋势曲线 (32) 6.4查看数据报表 (34) 6.5系统稳定性测试 (34) 结论 (36) 致谢 (37) 参考文献 (38) 附录 (43)
毕业设计（论文）中文摘要
毕业设计（论文）外文摘要
目录 1 绪论 (1) 2 FX2N系列PLC (3) 3 FX2N-4AD模块介绍 (4) 3.1 通道选择 (4) 3.2 程序实例 (6) 4 传感器简介 (7) 4.1 热电偶传感器应用 (9) 4.2 叶轮式流量传感器 (10) 4.3 光电开关 (11) 5 BCD译码器 (15) 6 搅拌部分 (16) 6.1搅拌过程分类 (16) 6.2搅拌桨叶分类 (17) 6.3 流体搅拌基本原理及参数 (18) 7 冷却器简介 (18) 8 程序设计 (19) 8.1恒温箱的工艺过程及控制要求 (19) 8.2控制方案分析 (20) 8.3系统的配置 (20) 8.4主要控制程序说明 (21) 8.5 恒温箱控制总梯形图 (25) 8.6 恒温箱控制语句表 (32) 结论 (38) 致谢 (39) 参考文献 (40)
1 绪论 可编程控制器简称PC（英文全称：Programmable Controller），它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC（英文全称：Programmable Logic Controller）和可编程序控制器PC 几个不同时期。为与个人计算机（PC）相区别，现在仍然沿用可编程逻辑控制器这个老名字。 1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC 标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。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运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。” 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，使用情况大致可归纳为如下几类。 开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。 运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节
1设计方案的确定 1.1 各控制方案的比较 根据任务设计要求,恒温水箱的水温需要运用PID控制。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID 调节。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。 首先， PID 应用范围广。虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过对其简化可以变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，这样 PID 就可控制了。 其次，PID 参数较易整定。也就是PID 参数 Kp ，Ki 和 Kd 可以根据过程的动态特性及时整定。如果过程的动态特性变化，例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化， PID 参数就可以重新整定。 第三，PID 控制器在实践中也不断的得到改进，PID 参数自整定就是为了处理 PID 参数整定这个问题而产生的。 许多自身整定参数的PID控制器经常工作在自动整定模式而不是连续的自身整定模式。自动整定通常是指根据开环状态确定的简单过程模型自动计算 PID 参数。 1.1.1 纯模拟电路控制 传统的温度控制较多地使用纯模拟电路并采用继电器一接触器或者双向晶闸管进行模拟部分驱动制冷器件。纯模拟电路温度控制有很多不足之处，比如:模拟电路复杂、控制精度不高、控制参数的调整要依靠经验数据，很难做到动态调节、系统操作复杂，不利于远程控制、实时控制以及数据的实时采集等等。本
摘要 可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。其中，温度是一个非常重要的过程变量。例如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行控制[1]。这方面的应用大多是基于单片机进行PID控制,然而单片机控制的DDC系统软硬件设计较为复杂,特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处,然而PLC在这方面却是公认的最佳选择。随着PLC功能的扩充在许多PLC控制器中都扩充了PID控制功能,因此在逻辑控制与PID控制混合的应用场所中采用PLC控制是较为合理的，通过采用PLC来对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，PLC对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。这也正是本课题所重点研究的内容。本PLC温度控制系统的具体指标要求是：对加热器加热温度调整范围为0℃—150℃，温度控制精度小于3℃，系统的超调量须小于15%。软件设计须能进行人机对话，考虑到本系统控制对象为电炉，是一个大延迟环节，且温度调节范围较宽，所以本系统对过渡过程时间不予要求。被控对象为炉内温度，温度传感器检测炉内的温度信号，经温度变送器将温度值转换成0～10V的电压信号送入PLC模块。PLC把这个测量信号与设定值比较得到偏差，经PID运算后，发出控制信号，经调压装置输出交流电压用来控制电加热器的端电压，从而实现炉温的连续控制。随着自动化水平不断提高，人们对自动化的要求也不断提高。近几年，飞速发展的计算机技术在各行各业得到广泛应用。但是，以之相对应，传统的工业控制软件有开发周期长，重复使用率低，价格高，修改难等缺点。随着越来越多的自动化设备不断得到应用，人们对工业控制软件的要求也不断提高，传统的工业控制软件已无法满足用户的要求。如何方便快捷的使用工业控制软件设计出灵活有效的自动控制系统已成为一个很重要的课题。 本设计以S7-200 PLC为核心，向上，通过PPI通信和上位机通讯；向下，通过模拟量输入输出模块EM235，对温度对象采样与输出控制。在上位机，使用组态软件MCGS 绘出工艺流程、动画效果等所需的组态界面；通过变量与动画对象的连接，使动画效果
你如果认识从前的我，也许会原谅现在的我。 **化工学院信息与控制工程学院 毕业设计开题报告 基于PLC的恒温控制系统 The teperature control systmem based on PLC 学生**： 09540235 学生**：蒋青民 专业班级：测控0902 指导教师：赵明丽 职称：副教授 吉林化工学院 Jilin Institute of Chemical Technology 1．课题来源及选题的目的和意义 课题的来源：结合工程实践 选题的目的及意义： 温度是工业控制对象主要被控参数之一 在温度控制中 由于受到温度控制对象特性〔如惯性大、滞后大、非线性等〕的影响 使得控制性能难以提高 有些工业过程温度控制的不好直接影响着产品的质量 因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的 温度控制器开展初期是机械式的温度控制器 但总体来讲机械式温度控制器缺点十清楚显：1.机械式温度控制器外观陈旧呆板；2.机械式温度控制器控温精度差；3.容易打火；4.极易在一个极小温差*围内频繁开关；5.功能比拟单一 鉴于这些 智能电子式温度控制器全面取代机械式温度控制器将是不可逆转的潮流 PLC作为一种通用的工业控制器 其拥有可靠性高、使用方便灵活、控制功能完善、控制精度较高等特点 因此基于PLC技术 研究、设计较为通用的温度控制系统具有重要意义 控制系统的具体参数或元器件可根据各行业的要求不同来进展选择 2．本课题所涉及的内容国内外研究现状综述 随着现代工业的开展 人们需要对工业生产中有关温度系统进展控制 如钢铁冶炼过程需要对刚出炉的钢铁进展热处理 塑料的定型及各种加热炉、热处理炉、反响炉和锅炉中温度进展实时监测和准确控制温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到的一个物理量 而且 很多领域的温度可能较高或较低 现场也会较复杂 有时人无法靠近或现场无需人力来监控 如加热炉大都采用简单的温控仪表和温控电路进展控制
基于PLC的恒温控制系统
本科生毕业论文（设计） 题目：基于PLC的恒温控制 系统 院系： 专业： 学生姓名： 学号： 指导教师： 二〇一四年五月
摘要 在工业控制领域，基于运行稳定性考虑，要对生产过程中的各种物理量进行详细的检测和控制。这在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。其中温度控制又以其较为复杂的工艺过程而备受人们关注。所以各种加热炉、热处理炉、反应炉等得到了广泛应用。这些都对温度控制系统的设计提出了更高的要求。 本设计采用S7-200PLC对加热炉温度进行控制。随着自动控制技术的迅速发展，PLC对温度的控制技术应用越来越广泛。本文采用PLC对温度进行控制，通过合理的设计，提高温度控制水平，进而改善温度运行的稳定性，使其更加精确。本文主要介绍了温度控制的PLC控制系统总体方案设计、设计过程、组成、梯形图，并给出了系统组成框图，分析流量逻辑关系，提出PLC的编程方法。 本系统分析了加热炉温度控制的PID控制原理，设计了系统的数学控制模型以及系统控制框图，用组态王软件组态配置工业控制监控系统，对数据进行实时监控。通过对单回路控制系统的参数整定以及组态王的PID控制程序，实现了加热炉温度的精确控制。通过对PLC程序的仿真调试以及对组态的系统仿真，验证了本加热炉温度控制系统的设计合理性，系统动态响应符合了最初的设计要求，也具有一定的实用价值。 关键词：温度控制，可编程控制器，PID，组态王
目录 第一章前言 0 1.1恒温控制的现状与意义 0 1.2系统设计要求 (1) 1.3设计主要内容 (2) 第二章恒温控制系统硬件设计 (4) 2.1总体分析 (4) 2.2PLC控制系统设计的基本原则和步骤 (5) 2.2.1PLC控制系统设计的基本原则 (5) 2.2.2PLC控制系统设计的一般步骤 (6) 2.3PLC的选型与硬件配置 (7) 2.3.1PLC型号的选择 (7) 2.3.2S7-200 CPU的选择 (8) 2.3.3EM231模拟量输入模块 (8) 2.3.4热电偶温度传感器 (10) 2.4I/O地址分配及电气连接图 (11) 2.5PLC硬件接线图 (12) 第三章PLC控制系统软件设计 (14) 3.1PLC程序设计方法 (14) 3.2编程软件STEP7--M ICRO/WIN概述 (15) 3.2.1STEP7-Micro/WIN简单介绍 (15) 3.2.2STEP7-Micro/WIN参数设置（通讯设置） (16) 3.3基于S7200的PID控制 (18) 3.3.1控制系统数学模型的建立 (18) 3.3.2P ID在PLC中的回路指令 (19) 3.4内存地址分配与PID指令回路表 (20) 3.5程序设计梯形图 (23) 3.5.1初次上电 (23) 3.5.2启动/停止阶段 (24) 3.5.3子程序0 (25) 3.5.4中断程序、PID的计算 (26) 第四章基于组态软件恒温监控系统设计 (28) 4.1组态王软件介绍 (28) 4.2组态软件开发过程 (29) 4.2.1工程整体规划 (29) 4.2.2工程建立 (29) 4.2.3构造数据词典 (30) 4.2.4组态用户窗口 (32) 4.2.5组态王设备连接 (32)
基于PLC的控制系统毕业设计 1. 引言 在工业自动化领域，PLC（可编程逻辑控制器）是一种广泛应用的控制设备。它通过编程控制输入输出（I/O）模块的状态，实现自动化的逻辑控制。本毕业设计将基于PLC开发一个控制系统，旨在展示PLC在实际工程中的应用。 2. 毕业设计背景 在工业自动化领域，控制系统的设计和实施对于提高生产效率、降低能源消耗和减少人为错误等方面都具有重要意义。PLC作为一种可靠稳定的控制设备，广泛应用于各种自动化系统中。本毕业设计将基于PLC开发一个控制系统，以解决某个具体工业过程中的控制问题。 3. 设计目标 本毕业设计的主要目标是设计一个基于PLC的控制系统，能够实现对某个工业过程的自动化控制。具体设计目标如下： - 实现对输入输出设备的控制和监测； - 实现对工业过程的逻辑控制； - 实现人机界面，方便操作和监测； - 提高系统的稳定性和可靠性； - 实现故障诊断和状态监测。 4. 设计方案 4.1 系统硬件设计 本系统将采用以下硬件设备: - 基于PLC的控制器：选用某款主流PLC控制器，具备足够的输入输出接口，支持编程和通信功能； - 输入输出（I/O）模块：选择适应工业过程需求的I/O模块，用于与外部设备的接口； - 传感器和执行器：根据实际需求选择合适的传感器和执行器，用于检测和控制工业过程中的状态； - 人机界面：采用触摸屏或其它交互设备，方便操作和监测工业过程； - 通信设备：可选配通信模块，实现与上位机或其它设备的数据交互。
4.2 系统软件设计 本系统将采用以下软件技术: - 编程语言：选择常用的PLC编程语言，如 ladder diagram (LD) 或 function block diagram (FBD)； - 编程编辑软件：根据所选PLC型号选择合适的编程编辑软件； - 数据库管理系统：可选配数据库管理系统，用于存储和管理工业过程中的数据； - 数据通信协议：根据实际需求选择合适的 通信协议，实现与其它设备的数据交互。 4.3 系统功能设计 本系统将实现以下功能: - 输入输出控制和监测：通过PLC控制器和I/O模块实现对输入输出设备的控制和状态监测； - 工业过程逻辑控制：根据工业过程的需求，设计逻辑控制程序，实现工业过程的自动化控制； - 人机界面设计：设计人机界面，方便操作员进行工业过程的监测和操作； - 系统稳定性和可靠性提升：设计 故障诊断和状态监测功能，提高系统的稳定性和可靠性； - 数据交互：通过通信 模块实现系统与上位机或其它设备的数据交互。 5. 实施计划 本毕业设计的实施计划如下： - 第一阶段（2周）：调研和需求分析，确定系统 设计要求和功能需求； - 第二阶段（2周）：选型和采购硬件设备，搭建实验环境； - 第三阶段（4周）：进行系统硬件设计和软件编程，实现系统功能； - 第 四阶段（2周）：系统测试和调试，确保系统稳定可靠； - 第五阶段（2周）：系统性能评估和改进，完善系统功能； - 第六阶段（2周）：撰写毕业设计报告， 准备答辩。 6. 结论 本毕业设计基于PLC开发了一个控制系统，能够实现对某个工业过程的自动化控制。通过硬件设备的选型和软件编程的实施，成功实现了输入输出控制和监测、工业过程逻辑控制、人机界面设计、系统稳定性和可靠性提升、数据交互等功能。该系统能够提高生产效率、降低能源消耗和减少人为错误，具有广泛的应用前景。通过本毕业设计的实施，加深了对PLC控制系统的理解和应用能力。
---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印 --- 摘要： 在工业生产过程中，温度控制被大规模的应用于工业控制领域，如钢铁厂、化工厂、火电厂等锅炉的温度控制系统、电焊机的温度控制系统等。锅炉的温度控制系统是一个大惯性的系统，一般采用PID调节进行控制。针对化工厂过程的特殊性，本文采用PID控制算法，达到对生产过程温度控制要求。本设计的PLC 控制系统的主要控制是温度恒温值闭环自动调节系统，PLC模块将数据信号传送到功能模块使之转换成模拟信号使温度传感器工作，温度传感器检测当前系统温度，然后通过FX2N-4AD模块将温度信号转化成数据信号，从而达到控制水温的目的。 关键词：PID PLC 传感器温度控制
第一章序言 1．1课题背景 1．2 市场需求 1．3 系统开发需求 1．4 设计功能要求 1．5 设计课题意义 一、课题背景 继改革开放以来我国工业一直保持迅速成长的趋势，工业自动化成了当代工业生产不可或缺的组成部分。为了使工业生产变得更加合理化、科学化，就需要用现代化的技术手段来代替低效，复杂的传统生产方式。因此，对生产过程进行自动化操作已经势在必行。 伴随网络技术和微型计算机的广泛应用，工业生产的自动化技术正在进行翻天覆地的变化。可编程序控制器(Program rnable Logtc Corltroller)简称PLC，是以微处理器为核心的工业自动控制通用装置。它具有应用灵活、可靠性高、抗干扰能力强、编程方便、易于安装、扩展、适用性强、体积小，能耗低等一系列优点，不仅可以取代继电器控制系统，还可以进行复杂的生产过程控制和应用于工厂自动化网络，被誉为现代工业生产自动化的三大支柱之一。 二、市场需求 就目前看来，随着工业高速增长，自动控制的需求也在不断增长，PLC优秀的抗干扰能力和人性化的适应能力等可靠的性能使得其使用范围越来越广泛，由于PLC需要使用强电，因此基于 PLC控制的恒温系统在工业上的应用价值远超过单片机，比其更适应工业应用的需求，其中该系统使用到的阿里斯顿Z8加热管还具有抗振动、耐高压等诸多优点，这是单片机控制不能实现的。 三、系统开发需求 a）硬件需求： 1）所选元件：FX2N-60MT，FX2N-4AD及FX2N-4DA数/模转换模块、LED显示等。 2）万用表：检测制作的分压电路板有没有出现断路的情况；检验电子元件运行情况，调节变位器调整分压电路零点，检测电路板通电后的部分的具体电压电流值等。 3）PC机：用来安装FXGP/WIN-C、Protel 99SE 及 Proteus 软件 b）软件需求: 1）Protel 99 SE 软件：用来设计电路原理图和PCB图.
基于PLC实现的水温控制 XXX （陕西理工学院电气工程系自动化专业，2007级2班，陕西汉中723003） 指导教师：XXX [摘要]针对工农业生产中现有的水温控制系统可靠性低、控制精度差、成本高等缺点。我们利用三菱FX0N60-MR型PLC构建了一个水温控制系统对这一问题进行了研究。在整个控制系统中以电阻炉作为被控对象，以水温为被控变量，以三菱FX0N60-MR型PLC为控制器，输入部分外加光电耦合器，并用按键和数码管构建了人机接口设置目标温度；控制算法的选择经过对模糊控制和PID算法的实验对比，最终选择采用PID。PLC程序利用梯形图编程语言进行编写。在系统搭建完成后我们利用试凑法，通过大量实验对PID控制器的参数进行了优化，进过测试系统能够达到设计要求。除此之外该系统还具有硬件结构简单、系统可靠性高、制作成本低廉、控制器参数易于调试等优点。能够利用小型PLC实现对水温较高精度的控制。 [关键词]PLC 温度控制PID
PLC-based temperature control to achieve Liao zhong lin (Grade 07,Class2,Major Automation，Department of Electrical Engineering，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723003，Shaanxi) Tutor: Liu pei [Abstract] According to the existing water temperature in the industry and agriculture production control system reliability, low cost, high control precision poor shortcomings. We use mitsubishi FX0N60-MR type PLC has constructed a water temperature control system for this problem is studied. In the whole control system to resistance furnace as controlled object to water temperature as controlled variables, the mitsubishi FX0N60-MR type PLC as the controller, input part plus photoelectric couplers, buttons and digital tube and constructing the man-machine interface set target temperature; The choice of control algorithm based on fuzzy control and PID algorithm experimental, finally choosing PID. PLC program use ladder diagram programming language to write. After the completion of the structures in the system we use trail-and-error, through a large number of experiments of PID controller parameters are optimized, the test system can meet the design requirements. Besides this system also has the hardware structure is simple, system reliability high, production cost is low, and the controller parameters is easy to debug, etc. Can use small PLC to control the water temperature higher accuracy. [Key words] PLC temperature control PID
基于PLC S7—200温度控制系统设计与实现 文章讲述了以PLC为核心的温度控制系统的设计，通过对S7-200的程序编辑和PID算法原理的运用给出了系统的硬件设计和软件设计过程，实现了对温度的闭环控制。 标签：PLC；加热器；温度控制；PID 引言 PLC以其自有的可靠性高，适应性强等优点已经被越来越多的应用于生活以及工业的各个领域，其中S7-200编程软件STEP7Micro/WIN编程简单且功能强大。其强大的通信功能以及丰富的CPU模块，让设计者可以方便的选取所需功能的CPU和对应的通訊协议。灵活的控制和强大的指令集使PLC能够控制各种设备以满足自动化控制要求。PLC通过模拟量I/O模块实现A/D和D/A之间的转换，以便PLC用PID指令实现系统的闭环控制。 1 系统工作原理及温度控制的基本思路 本设计是由PLC控制变频器调速装置与传感器、加热器以及恒温箱组成闭环控制系统如图1所示。通过对温度值进行PID调节来进行恒温控制，由于加热器不能接收模拟量调节，所以温控主要采用PLC对其工作的占空比来控制，PID运算结果控制接通加热器。 温度传感器检测到温度信息，交由PLC处理，经PID运算得到一个0-1的实数，再经比例换算为0-100的整数，把这个整数当作一个0-10s的时间t。设计一个周期为10s的脉冲，脉冲宽度为t，把这个脉冲加给电加热器达到控制温度的目的。 系统工作原理如图1所示。 2 系统的硬件选型及连接 PLC的选型及参数设定：采用S7-200系列的CPU266，规格是：供电120-240V AC；CPU输入：24*24VDC；CPU输出：16*继电器。 温度传感器：温度传感器采用热电阻作为测温元件，带变送器。测量范围是0-100℃，输出4-20mA，串接电阻把电流信号转换成1-5V电压信号，送入PLC 的模拟量输入通信。 系统的硬件连接：计算机和PLC之间通讯协议为PPI协议，用PC/PPI电缆将二者连接；在温度控制控制部分采用PLC的一个继电器输出口串接到加热回路中。
毕业设计(论文) 题目：恒温箱PLC系统控制设计姓名： 指导教师： 专业： 层次：
成绩评定表
毕业论文（设计）任务书
目录 前言 (1) 1系统简介 (2) 1.1程序联动 (2) 1.2原理及应用 (2) 2 PLC的选型及设置 (4) 2.1PLC软件设计 (4) 2.2PLC的选型 (4) 3控制功能及其性能 (6) 3.1恒温箱主要参数 (6) 3.2强大的功能 (7) 4控制方案 (8) 4.1方案选择 (8) 4.2器件选择 (8) 4.3系统的设计和应用总结 (9) 结论 (10) 致谢 (11) 参考文献 (12)
摘要 本文以单片机80C552为核心，设计了恒温箱的微机控制系统。本系统采用集成温度传感器AD590进行温度检测和处理，利用单片机中的八路十位逐次比较型A/D转换器进行信号采集。本系统还设计了越限报警功能，并用键盘设定温度值，控制电热丝进行加热，使工作间的温度稳定在某一设定值。本系统还采用了时钟芯片MC146818 显示当前的时间。当电源断电后，可以靠蓄电池供电，进行时钟计时功能及保留其内部RAM的数据。 可编程控制器由于其在工业控制方面的应用意义日趋明显，并在发电、化工、电子等行业工艺设备的电气控制方面得到了广泛的应用。它具有功能强大、使用可靠、维修简单等许多优点，并且在很多地方已逐步取代了继电器电路的逻辑控制。与此同时,恒温箱也正被广泛地应用,在将其俩双双结合的情况下,不仅促进了科技的发展,也提高了人民活水平。 关键词：PLC 控制系统恒温箱温度传感器；
前言 恒温箱控制是其温度不随其他影响的变化而变化，本次作品的恒温箱控制系统是为家庭和工农业而设计的。家庭中温度对人体重要尤其对老人和婴儿，这时不得不需要恒温箱控制室内温度。这就迫切需要一种恒温箱控制器，而本设计恰恰满足了这点。它由检测端的传感器将温度信号转换成电信号，经模数转换器把数据传给单片机，由单片机来控制执行部件对温度控制设备供电，是能对温度进行预置、测量、显示及自动控制的简单恒温箱控制器。 随着我国经济的不断发展，社会高度信息化，新的高科技技术不断应用到各个方面中，使得智能化已成为一种发展的必然趋势。智能化也往往是从设备自动化系统开始。本文主要针对我们本次的毕业设计《智能化小型恒温箱》阐述PLC 控制设计与智能化恒温箱系统的关系。
四川师范大学成都学院电子工程系课程设计基于S7—200型PLC的PID恒温箱控制 学生姓名范永林 学号********** 所在系电子工程系 专业名称自动化 班级2008级1班 指导教师程诚段纯爽 成绩 四川师范大学成都学院 二○一一年六月
摘要：本论文阐述了利用PLC模块通过数模转换模块和温度检测模块等，并运用梯形图编写程序，实现对液体加热及对温度的保持.本系统的适用性很强,稳定性、精确性良好，程序开发通俗易懂，可以适应农业和工业生产中恒温系统的需求。本文主要介绍了恒温系统的硬件及软件设计方案。 关键字：PLC，数模转换，恒温系统 Abstract:This paper discusses how to use the PLC module through the analog—to—digital conversion module and temperature detection module，and used the ladder-diagram programming，realize the liquid heating and temperature is maintained. This system applicability is very strong，stability, accuracy, good program development understandable，can adapt to the agricultural production constant temperature that required by the system. This article mainly introduced the constant temperature and the hardware and software of the system design。 Key words：PLC、Analog—to—digital、The constant temperature
【摘要】 本文研究的是可编程控制器在水箱恒温控制系统中的应用，水箱恒温控制装置主要用来完成对水箱中液体的液位和温度检测，并对温度参数进行调节。系统中温度控制是一个非常重要的部分。通过铂热电阻对温度进行测量，将测量到的温度传到PLC中。PLC 对采集到的温度值与给定值进行比较，经过PID运算后，调节双向晶闸管在设定周期通断时间的比例，改变加热丝中电流大小及加热时间，以完成对温度的控制要求。 本系统硬件部分主要由CPU224、EM235、双向晶闸管等组成；软件部分主要由PID 控制来完成。 关键词：PLC CPU224 EM235 双向晶闸管PID控制 Abstract:In this paper, is the programmable controller in the water tank temperature control system application, water tank temperature control system is mainly used to plete the tank liquid level and temperature detection, and adjust the temperature parameters. System, temperature control is a very important part. By platinum RTD temperature measurement will be measured in the temperature reached the PLC. PLC on the collected temperature values pared with a given value, after a PID operation, the regulator Triac off the set period of time the ratio of change in heating wire in the current size and heating time to plete the right temperature control requirements. The system hardware mainly by the CPU224, EM235, bi-directional thyristor etc.; software, some of the major by the PID control to plete. Key words:PLC CPU224 EM235 Triac PID Control
基于PLC温度与湿度控制系统的设计 摘要： 可编程控制器（PLC）是以自动控制技术、微计算机技术和通信技术为基础发展起来的新一代工业控制装置。它的功能性强,可靠性高,编程简单,使用方便,体积小巧,近年来在工业生产中得到广泛的应用,被誉为当代工业自动化主要支柱之一。 本论文主要讲述了基于西门子S7-200系列可编程控制器（PLC）为主要控制元件，实现对环境温度和湿度的实时检测和显示。传感器部分采用集成温度和湿度传感器，集成传感器具有功能强、精度高、响应速度快、体积小、微功耗、价格低、适合远距离传输信号等特点。集成传感器的外围电路简单，具有较高的性价比。经过选择集成温度传感器采用电压输出式单片精密集成温度传感器LM35系列产品；集成湿度传感器选择线性电压输出式集成湿度传感器HM1500，它的主要特点是采用恒压供电、内置放大电路、能输出与相对湿度呈比例关系的伏特级电压信号、响应速度快、重复性好、抗污染能力强。显示部分采用LED七段码进行显示，能够显示当时环境的温度和湿度，并能实现当环境的温湿度超过一定范围时进行报警的功能。 关键词：PLC 温度传感器湿度传感器LED显示装
目录 摘要 (2) 目录 (3) 第一章引言 (5) 1.1课题的背景和意义 (5) 第二章系统简介及方案论证 (5) 2.1系统设计主要技术指标和参数 (5) 2.2 设计方案的论证 (5) 第三章可编程控制器概述 (7) 3.1PLC的系统组成和工作原理 (7) 3.1.1PLC的组成结构 (7) 3.1.2PLC的扫描工作原理 (8) 3.2 PLC的发展趋势 (8) 第四章系统的硬件方案与设计 (9) 4.1传感器的选型和设计 (9) 4.1.1集成温度传感器介绍及选型 (9) 4.1.2集成湿度传感器介绍及选型 (12) 4.2PLC的选型和模块配置 (15) 4.2.1PLC的选型原则 (15) 4.2.2本系统中可编程控制器的选取及其特点 (16) 4.3显示方案的设计 (19) 4.3.1与LED显示相关的知识 (19) 4.3.2显示方案的设计 (20) 4.4 工作电源部分 (21) 第五章系统软件设计 (22) 5.1显示系统主程序 (22) 5.1.1温度读入子程序 (22) 5.1.2湿度读入子程序 (23) 5.1.3显示子程序 (25) 5.1.4实时时钟指令 (27) 5.2程序清单 (27) 结论 (28)
word 毕业设计〔论文〕 题目PLC温度程序控制器设计 院〔系〕 专业班级 学生某某学号 指导教师职称 评阅教师职称 2014年 6 月 6日
注意事项 1.设计〔论文〕的内容包括： 1〕封面〔按教务处制定的标准封面格式制作〕 2〕原创性声明 3〕中文摘要〔300字左右〕、关键词 4〕外文摘要、关键词 5〕目次页〔附件不统一编入〕 6〕论文主体局部：引言〔或绪论〕、正文、结论 7〕参考文献 8〕致谢 9〕附录〔对论文支持必要时〕 2.论文字数要求：理工类设计〔论文〕正文字数不少于1万字〔不包括图纸、程序清单等〕，文科类论文正文字数不少于1.2万字。 3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文〔复印件〕。 4.文字、图表要求： 1〕文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体与大小符合要求，无错别字，不准请他人代写 2〕工程设计类题目的图纸，要求局部用尺规绘制，局部用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规X。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画 3〕毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印 4〕图表应绘制于无格子的页面上 5〕软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 1〕设计〔论文〕 2〕附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文〔复印件〕次序装订 3〕其它
学生毕业设计〔论文〕原创性声明 本人以信誉声明：所呈交的毕业设计〔论文〕是在导师的指导下进展的设计〔研究〕工作与取得的成果，设计〔论文〕中引用他〔她〕人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果与为获得某某科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计〔研究〕所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 毕业设计〔论文〕作者〔签字〕： 2014 年 6月 6日