大专毕业论文--基于PLC平台的液态混合装置设计.doc
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1、 【摘要】工业生产中需要良好的人机界面对现场的设备进行检测与控制,传统的方法是采用控制面板上的文字来表示操作按钮的功能,数字表或者模拟表来显示现场设备的数据,存在可读性差的问题。目前,在现代化的企业中,可编程控制器与组态软件结合提供了设计良好人机接口的方法。设备得到更好的监控本课题主要设计多种液体混合装置组态设计的组态控制系统,通过PLC和组态软件技术的应用,实现控制液体的流量、混合比例、以及对混合装置工作过程的监控。旨在培养我们解决实际工程问题的能力,实践动手能力及现场分析问题和解决问题的能力;设计使用的可编程控制器(PLC),功能强大,系统配置灵活,根据控制要求灵活方便地进行系统配置,组成
2、不同I/O点数和不同功能的控制系统。关键词: 可编程控制器、可读性、现场数据 ABSTRACTIndustrial production in the man-machine interface needs a good on-site equipment for testing and control, the traditional approach is the text on the control panel to indicate the function button operation, the digital or analog form table to display e
3、quipment at the data, there can be Reading bad problem. At present, the modernization of enterprises, the programmable controller and configuration software provides a well-designed combination of man-machine interface methods. Better monitoring equipment .The main design a variety of topics liquid
4、mixing device configuration design configuration control system, PLC and configuration through the application of software technology to achieve control of the flow of liquid, mixing ratio, as well as the mixing process monitoring devices. Aims to help us solve practical engineering problems the cap
5、acity and ability to practice hands-site analysis and problem-solving abilities; Design of programmable controller (PLC), a powerful, flexible system configuration, in accordance with requirements of flexibility and control for system configuration, composed of different I / O points and the differe
6、nt functions of the control system. 【KEY WORD】:PLC、Readability、Field data 目 录一、引言 1(一)选题依据 1(二)PLC系统设计方法 1(三)组态王软件特点及作用4二、基于PLC的液态混合装置硬件部分设计5(一)设计要求5(二)工艺分析6(三)PLC选型 6(四) PLC的输入输出端子分配表及接线图7三、PLC系统软件设计 8(一)PLC常用指令介绍 8(二)PLC控制梯形图设计 9(三)PLC系统指令表 9四、组态软件监控及测试 10五、结论 13六、致谢词 13七、参考文献 13一、 引言(一)选题依据随着微型计算
7、机技术和自动控制技术的不断进步与发展,许多领域中都引入了计算机自动检测与控制技术,而且随着各领域中研究内容的不断深入与发展,对计算机自动测控系统的要求也越来越高, PLC作为计算机的一员,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,而本文研究的液态混合装置也在冶炼,石油,化工,农业生产,食品生产等各个方面得以应用。通常传统液态混合采用落后的继电接触器或开关控制方式,人为因素多,且体积大,功能少,寿命短,线路复杂,接点多,造成故障多可靠性差,维修困难;而采用微电子技术由于集成电路(IC)的系统芯片种类繁多,体积大,设计周期长,费用低
8、,工艺复杂,抗干扰性差,可靠性差;而可编程控制器(PLC)是以微处理器为核心,综合了计算机技术、通信技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置,具有结构简单、性能优越、可靠性高、灵活通用、易于编程、使用方便等优点,近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到了广泛的应用。将PLC可编程控制器和组态软件结合,轻松实现人机界面对现场的设备进行检测与控制。(二)PLC系统设计方法 可编程序控制器,英文称Programmable Controller,简称PC。但由于PC容易和个人计算机(Personal Computer)混淆,故称之可编程逻辑控制器(Programmable Logi
9、c Controller)简称PLC。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置,专为在工业现场应用而设计,它采用可编程序的存储器,用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令,并通过数字式或模拟式的输入、输出接口,控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物,它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点,充分利用了微处理器的优点,又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯,特别是PLC的程序编制,不需要专门的计算机编程语言知识,而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式,
10、使用户程序编制形象、直观、方便易学;调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后,只需按说明书的提示,做少量的接线和简易的用户程序编制工作,就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。1PLC的基本结构 PLC实质是一种专用于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同,(1)中央处理单元中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时,首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区,然后从用户程序存储器中逐条
11、读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后,最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行。 为了进一步提高PLC的可靠性,近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统,或采用三CPU的表决式系统。这样,即使某个CPU出现故障,整个系统仍能正常运行。 (2)存储器 存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 (3)电源 PLC 的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的可靠得电源系统是无法正常工作的,因此
12、PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分重视,一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内可以不采取其它措施,而将PLC 直接连接到交流电网上去。基本结构如图1-1所示:编程器 输出单元,电路输入单元中央处理单元(CPU)系统程序存储器电源用户程序存储器图1-1 PLC的基本结构图2. PLC的主要特点(1)可靠性高,PLC的MTBF一般在4000050000h以上,有的在1020万h,且均有完善的自诊断功能。 (2)结构形式多样,模块化组合灵活。有固定式适于小型系统或机床,组合式适于集控制系统。 (3)功能强大。 (4)编程方便,控制具有极大灵活性。 (5)适应工业环境,适应高温、振动、冲击
13、和粉尘等恶劣环境以及电磁干扰环境。 (6)安装、维修简单。 (7)与DCS相比,价格低。 (8)当前PLC产品紧跟现场总线的发展潮流。 3. PLC的功能 (1)数据采集与输出。 (2)控制功能,包括顺序控制、逻辑控制、定时、计数等。 (3)数据处理功能,包括基本数学运算、比较、对字节的运算、PID运算、滤波等。 (4)输入/输出接口调理功能,具有A/D、D/A转换功能,通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节,具有温度、运动等测量接口。 (5)通信、联网功能,现代PLC大多数都采用了通信、网络技术,有RS232或RS485接口,可进行远程I/O控制,多台 PLC可彼此间联网、通信,外部器件与一
14、台或多台可编程控制器的信号处理单元之间,实现程序和数据交换,如程序转移、数据文档转移、监视和诊断。在系统构成时,可由一台计算机与多台PLC构成集中管理、分散控制的分布式控制网络,以便完成较大规模的复杂控制。通常所说的SCADA系统,现场端和远程端也可以采用PLC作现场机。 (6)支持人机界面功能,提供操作者以监视机器/过程工作必需的信息。允许操作者和PC系统与其应用程序相互作用,以便作决策和调整,实现工业计算机的分散和集中操作与监视系统。 (7)编程、调试等,并且大部分支持在线编程。 4. PLC可编程控制器实现控制的方式 用这种不断地重复运行程序实现控制称扫描方式。是用计算机进行实时控制的一
15、种方式。此外,计算机用于控制还有中断方式。在中断方式下,需处理的控制先申请中断,被响应后正运行的程序停止运行,转而去处理中断工作(运行有关中断服务程序)。待处理完中断,又返回运行原来程序。哪个控制需要处理,哪个就去申请中断。哪个不需处理,将不被理睬。显然,中断方式与扫描方式是不同的。 在中断方式下,计算机能得到充分利用,紧急的任务也能得到及时处理。但是,如果同时来了几个都要处理的任务该怎么办呢?优先级高的还好办,低的呢?可能会出现照顾不到之处。所以,中断方式不大适合于工作现场的日常使用。 但是,PLC在用扫描方式为主的情况下,也不排斥中断方式。即,大量控制都用扫描方式,个别急需的处理,允许中断
16、这个扫描运行的程序,转而去处理它。这样,可做到所有的控制都能照顾到,个别应急的也能进行处理。 PLC的实际工作过程比这里讲的还要复杂一些,分析其基本原理,也还有一些理论问题。有关人员如果能把上面介绍的入出变换、物理实现-信息处理、I/O电路-空间、时间关系-扫描方式并辅以中断方式,作为一种思路加以研究,弄清了它,也就好理解PLC是怎样去实现控制的,也就好把握住PLC基本原理的要点了。(三)组态王软件特点及作用组态王软件可运行在Windows98/NT/ME/2000上,组态王软件作为一种工业控制组态软件在国内已得到了非常广泛的应用。其具有强大的硬件支持能力,对国内外绝大多数PLC、变频器、板卡
17、、模块、仪器仪表都编写了相应的驱动程序,使用起来相当方便快捷用户可快速构造生成上位机监控系统的工程文件,在任何需要的时候把现场的信息实时地传送到控制室,保证信息在人与现场之间的畅通。使现场操作人员和工厂管理人员可看到各种数据。管理人员不需深入生产现场,就可获得实时和历史数据,优化控制现场作业,提高劳动生产效率。组态王软件为用户提供了从设备驱动、数据采集到数据处理、流程控制、动画显示、报表输出等组态工作的操作平台。具有多任务、多线程功能,其系统框架采用VC+编程,提供丰富的设备驱动构件及丰富的图库组件,用户可随时根据自己的需求扩充系统的功能。 1.组态的特点:随着工业自动化水平的迅速提高,计算机
18、在工业领域的广泛应用,人们对工业自动化的要求越来越高,种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用,使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。在开发传统的工业控制软件时,当工业被控对象一旦有变动,就必须修改其控制系统的源程序,导致其开发周期长;已开发成功的工控软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低,导致它的价格非常昂贵;在修改工控软件的源程序时,倘若原来的编程人员因工作变动而离去时,则必须同其他人员或新手进行源程序的修改,因而更是相当困难。通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法,因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题,使用户能根据
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