PLC闭环控制系统及模拟量转换.doc
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1、PLC闭环控制系统及模拟量转换 作者: 日期:2 个人收集整理 勿做商业用途包头钢铁职业技术学院毕业论文论文题目:PLC闭环控制系统及模拟量转换 学号:_作 者:_专 业 名 称:_2009年03月29日3 PLC闭环控制系统及模拟量转换论文题目: 作者:_ 指 导 教 师: 单位: 单位: 论文提交日期:2009年 03月 29日目 录摘 要3第一章 概述41.1 选题背景41.2 控制系统的选择 4第二章 PLC的基本概念8PLC的编程语言52。1 梯形图(Ladder Diagram)52.2布尔助记符(Boolean Mnemonic) 62.3功能表图(Sepuential Func
2、tion Chart)62.4结构化语句(Structured Text)6第三章 PLC闭环控制系统中PID控制器的实现8第四张 PLC模拟量(工程量)转化的方法13 结束语14参 考 文 献15摘 要(1)采用可编程序控制器(PLC)对消防泵组进行控制,实现泵组在备用时定期试运行,扑救火灾时自动启动,从而有效地杜绝消防水泵关键时刻不能用的局面。 目录 一、问题提出二、解决方法三、结论 原文 一、问题提出 1、 目前高层建筑在各类城市中比比皆是.然而,高层建筑专用消防水泵不能做到定期试机运行,(2)本文阐述了应用西门子公司生产的具有高性能价格比的微型可编程控制器S7-200系列PLC和EM2
3、35模拟量模块,设计实现污水处理系统。该系统充分利用了培训中讲述的可编程控制器(PLC)的多方面设计知识和方法,使得该系统可靠稳定,使其应用范围得到扩展。关键词:可编程控制器 PLC 污水处理系统 第一章 概述1。1选题背景 随着我国经济的高速发展和工业化程度的不断提高,工业污水日益增多,尤其是冶金企业中冷却水在工业污水中占很大一部分,为此每天要消耗大量的水资源,由于冷却水中含有大量的氧化铁杂质,不宜多次循环使用,也不能直接排放,所以为维持经济的持续、健康增长和生态环境的良性循环,必须对工业污水加以处理,循环再利用.目前,在我国主要城市和经济发达地区的大型企业均已有各自的污水处理设备,但大部分
4、经济欠发达地区的县市和小城镇没有对各类污水采取处理措施,而是直接排入附近河流.随着环保要求的不断提高,未采取污水处理措施的小城镇小企业在未来若干年内必然会拥有自己的污水处理设备。小城镇量大面广,小型冶金企业分布众多,这些企业对污水处理设施的需求量很大.同时,受投资额的限制,这些小型冶金企业更愿意采用经济、实用的产品。本文介绍的污水处理系统在处理冷却水方面满足污水处理设备安全、高效运行的同时具有很好的性价比,具有良好的经济、社会效益和推广前景。1.2 控制系统的选择 从满足配料自动控制系统的安全性、扩展性和可靠性方面考虑,目前常见的配料自动控制系统,主要有单片机控制、PLC控制、工业控制计算机集
5、中控制等类型。 随着集成芯片技术的不断提高,特别是高档8位单片机的普及,单片机配料系统由单片计算机及其外围芯片构成配料系统。其特点是单片机本身小巧、功耗低,实时控制功能强,但是其软、硬件的开发必须借助于开发工具,系统调试困难,不具有自开发能力。 工业控制计算机配料系统是利用通用计算机的扩展槽或扩展区,设计应用系统硬件模板,如通讯板、I/O扩展板等测控功能板,与通用计算机构成一个用于完成预定测控功能的配料系统.其特点是系统有较强的软、硬件支持。利用通用计算机的软、硬件资源来支持配料系统进行工作,具有自开发能力,有较强的可视能力和数据处理能力,更适合于计算机集中控制系统应用。 PLC是一种新型的具
6、有极高可靠性的通用工业自动化控制装置。它以微处理器为核心,有机地将微型计算机技术、自动化控制技术及通信技术融为一体。其特点如下: 抗干扰能力强,可靠性极高.PLC是专为工业控制设计的,采取了精选元器件及多层次抗干扰等措施,能适应工业现场的恶劣环境。第二章 PLC的基本概念8 PLC的编程语言在PLC中有多种程序设计语言,它们是梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。梯形图语言和布尔助记符语言是基本程序设计语言,它通常由一系列指令组成,用这些指令可以完成大多数简单的控制功能,例如,代替继电器、计数器、计时器完成顺序控制和逻辑控制等,通过扩展或增强指令集,它
7、们也能执行其它的基本操作.功能表图语言和语句描述语言是高级的程序设计语言,它可根据需要去执行更有效的操作,例如,模拟量的控制,数据的操纵,报表的报印和其他基本程序设计语言无法完成的功能。功能模块图语言采用功能模块图的形式,通过软连接的方式完成所要求的控制功能,它不仅在PLC中得到了广泛的应用,在集散控制系统的编程和组态时也常常被采用,由于它具有连接方便、操作简单、易于掌握等特点,为广大工程设计和应用人员所喜爱。根据PLC应用范围,程序设计语言可以组合使用,常用的程序设计语言是:梯形图程序设计语言;布尔助记符程序设计语言(语句表);功能表图程序设计语言;功能模块图程序设计语言;结构化语句描述程序
8、设计语言;梯形图与结构化语句描述程序设计语言;布尔助记符与功能表图程序设计语言;布尔助记符与结构化语句描述程序设计语言。2。1梯形图(Ladder Diagram) 程序设计语言梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。采用梯形图程序设计语言,程序采用梯形图的形式描述.这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果。每个梯级是一个因果关系。在梯级中,描述事件发生的条件表示在左面,事件发生的结果表示在后面。梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。它来源于继电器逻辑控制系统的描述。在工业过程控制领域,电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉,因此,由这种逻辑
9、控制技术发展而来的梯形图受到了欢迎,并得到了广泛的应用.梯形图程序设计语言的特点是:(1)与电气操作原理图相对应,具有直观性和对应性;(2)与原有继电器逻辑控制技术相一致,对电气技术人员来说,易于撑握和学习;(3)与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是,梯形图中的能流(Power FLow)不是实际意义的电流,内部的继电器也不是实际存在的继电器,因此,应用时,需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待;(4)与布尔助记符程序设计语言有一一对应关系,便于相互的转换和程序的检查。2。2布尔助记符(Boolean Mnemonic)程序设计语言布尔助记符程序设计语言是用布尔助记符来描述程序的一种程序
10、设计语言。布尔助记符程序设计语言与计算机中的汇编语言非常相似,采用布尔助记符来表示操作功能。尔助记符程序设计语言具有下列特点: (1)采用助记符来表示操作功能,具有容易记忆,便于撑握的特点;(2)在编程器的键盘上采用助记符表示,具有便于操作的特点,可在无计算机的场合进行编程设计;(3)与梯形图有一一对应关系。其特点与梯形图语言基本类同。2。3功能表图(Sepuential Function Chart)程序设计语言功能表图程序设计语言是用功能表图来描述程序的一种程序设计语言。它是近年来发展起来的一种程序设计语言。采用功能表图的描述,控制系统被分为若干个子系统,从功能入手,使系统的操作具有明确的
11、含义,便于设计人员和操作人员设计思想的沟通,便于程序的分工设计和检查调试。功能表图程序设计语言的特点是:(1)以功能为主线,条理清楚,便于对程序操作的理解和沟通;(2)对大型的程序,可分工设计,采用较为灵活的程序结构,可节省程序设计时间和调试时间;(3)常用于系统的规模校大,程序关系较复杂的场合;(4)只有在活动步的命令和操作被执行,对活动步后的转换进行扫描,因此,整个程序的扫描时间较其他程序编制的程序扫描时间要大大缩短。功能表图来源于佩特利(Petri)网,由于它具有图形表达方式,能较简单和清楚地描述并发系统和复杂系统的所有现象,并能对系统中存有的象死锁、不安全等反常现象进行分析和建模,在模
12、型的基础上能直接编程,所以,得到了文泛的应用.近几年推出的PLC和小型集散控制系统中也已提供了采用功能表图描述语言进行编程的软件。关于佩特利(Petri)网的一些基本概念,我在以后有机会时再介绍给各位,以有助于对功能表图的进一步理解。2。4结构化语句(Structured Text) 描述程序设计语言结构化语句描述程序设计语言是用结构化的描述语句来描述程序的一种程序设计语言。它是一种类似于高级语言的程序设计语言。在大中型的PLC系统中,常采用结构化语句描述程序设计语言来描述控制系统中各个变量的关系。它也被用于集散控制系统的编程和组态.结构化语句描述程序设计语言采用计算机的描述语句来描述系统中各
13、种变量之间的各种运算关系,完成所需的功能或操作。大多数制造厂商采用的语句描述程序设计语言与BASIC语言、PASCAL语言或C语言等高级语言相类似,但为了应用方便,在语句的表达方法及语句的种类等方面都进行了简化。结构化程序设计语言具有下列特点:(1)采用高级语言进行编程,可以完成较复杂的控制运算;(2)需要有一定的计算机高级程序设计语言的知识和编程技巧,对编程人员的技能要求较高,普通电气人员无法完成。(3)直观性和易操作性等性能较差;(4)常被用于采用功能模块等其他语言较难实现的一些控制功能的实施.部分PLC的制造厂商为用户提供了简单的结构化程序设计语言,它与助记符程序设计语言相似,对程序的步
14、数有一定的限制,同时,提供了与PLC间的接口或通信连接程序的编制方式,为用户的应用程序提供了扩展余地。第三章 PLC闭环控制系统中PID控制器的实现1 引言 在工业生产中,常需要用闭环控制方式来实现温度、压力、流量等连续变化的模拟量控制。无论使用模拟控制器的模拟控制系统,还是使用计算机(包括PLC)的数字控制系统,PID控制都得到了广泛的应用。PID控制器是比例积分微分控制的简称,具有(1) 不需要精确的控制系统数学模型;(2) 有较强的灵活性和适应性; 结构典型、程序设计简单,工程上易于实现,参数调整方便等优点.积分控制可以消除系统的静差,微分控制可以改善系统的动态相应速度,比例、积分、微分
15、三者有效地结合可以满足不同的控制要求。 2 PLC实现PID的控制方式2.1 PID过程控制模块2.2 这种模块的PID控制程序是PLC生产厂家设计的,并存放在模块中,用户使用时序要设置一些参数,使用起来非常方便,一个模块可以控制几路甚至几十路闭环回路。2.2 PID功能指令2 PLC实现PID的控制方式2.1PID过程控制模块2.2这种模块的PID控制程序是PLC生产厂家设计的,并存放在模块中,用户使用时序要设置一些参数,使用起来非常方便,一个模块可以控制几路甚至几十路闭环回路。2.2 PID功能指令现在很多PLC都有供PID控制用的功能指令,如S7200的PID指令。它们实际上是用于PID
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