基于PLC的流量监控系统设计.doc

毕业设计论文

基于PLC的流量监控系统设计

xxxx大学

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目录
1选题背景
2方案论证
3开发设计过程
4结果分析
5总结
参考文献
致谢
附录A:MAIN主程序：
附录B:CPU技术规范
附录C:EM235模拟量输入，输出和组合模块的技术规范

基于PLC的流量监控系统设计
1选题背景
本毕业设计课题来自实验室建设。目的是利用PLC来实现过程控制。目前，PLC使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。PLC通过模拟量I/O模块，实现模拟量与数字量之间的 A/D、D/A转换，并对模拟量进行闭环PID控制。用MCGS组态软件组态配置工业控制监控系统，对数据进行实时监控。

2方案论证
本毕业设计原理是利用扩展模块EM235（AI4/AQ1*12位）进行数据采集，然后把采集到的数据利用程序进行工程量转换，给定量与输入量相减得出偏换，送到执行器，从而构成的是单闭环控制。
采用增量式PID，具有以下优点：（1）增量算法控制误动作影响小。（2）增量算法控制易于实现手动/自动无扰动切换。（3）不产生积分失控，易获得较好的调节品质。在实际应用中，在以步进电机或多圈电位器作执行器件的系统中，则采用增量式PID算法。
MCGS即"监视与控制通用系统"，英文全称为MonitorandControlGeneratedSystem。MCGS是为工业过程控制和实时监测领域服务的通用计算机系统软件，具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。MCGS工控组态软件是一套32位工控组态软件，集流程控制、数据采集、设备控制与输出数据与曲线等诸多强大功能于一身，广泛应用于石油、电力、化工、钢铁、矿山、冶金、机械等多种工程领域。所以用MCGS作为本次毕业设计的开发软件是很有必要的。

3开发设计过程
3.1总体分析
学习了PLC的硬件系统、指令系统和编程方法以后，对设计一个较大的PLC系统时，要全面考虑许多因素，不管所设计的控制系统的大小，要按照下列设计步骤进行系统设计。如图1：
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分析评估控制任务

PLC机型选择，I/O设备选择

I/O地址分配

电气系统安装

程序调试
程序设计
满足要求？

设计硬件系统接线图和控制柜

N

Y

连机调试

N
N
满足要求？

使用

图1PLC控制系统设计步

3.2工艺过程
随着PLC功能的不断提高和完善，PLC几乎可以完成工业控制领域的所有任务，但PLC还有它最适合的应用场合：工业环境较差，而对安全性、可靠性要求较高，系统工艺复杂，输入/输出以开关量为主的工业自控系统或装置，它对模拟量的处理能力也很强。所以在很多情况下，也可取代工业控制计算机作为主控制器，来完成复杂的工业自动控制任务。
控制对象及控制装置选定后，还要进一步确定PLC的控制范围。一般来说，能够反映生产过程的运行情况，能够用传感器进行直接测量的参数，控制逻辑复杂的部分都由PLC完成。另外，对主要控制对象还要加上手动控制功能。针对此次的控制任务，是利用PLC对液体流量（模拟量）进行控制。要求把管道中水流控制在一定的速度，要求用增量式PID控制算法进行控制。如图2所示：
水箱
水泵
流量计
电动调节阀

出水口

图2过程流程图

3.3系统控制要求
1、要求用PLC编写程序，采用单闭环控制，来控制电动调节阀开度，以达到控制管道内液体流量的目的。
2、用PLC编写程序，采用单回路控制，以采集的流量为反馈信号，与给定值进行比较，以达到控制液体流量的目的。
3、用MCGS组态软件对设计系统进行组态，对现场数据进行实时监控。
3.4系统的I/O点及地址分配
输入/输出信号在PLC接线端子上的地址分配是进行PLC控制系统设计的基础。对软件设计来说，I/O地址分配以后才可进行编程；对控制柜及PLC的外围接线来说，只有I/O地址确定以后，才可以绘制电气接线图、装配图，分配地址时，要注意负载类型。
控制系统的输入/输出信号的名称、代码及地址编号如下表所示：
符号地址备注KzM0.0控制方式EeVD136偏差e_1VD140偏差前值e_2VD144偏差前前值MnpVD148比例值MniVD152积分值MndVD156微分值dMnVD160PID增量Mn_1VD164输出前值MnVD168输出值KcVD172比例系数TiVD176积分时间常数T