机电一体化--论文.docx

黑龙江农业经济职业学院
毕业论文

水箱加热系统的PLC位式温度控制设计

姓名：
指导教师：闫瑞涛
专业：机电一体化技术
班级：113

2009年12月8日
目录

摘要 1
前言 2
可编程序控制器的概述
FX2N系列PLC简介 2
特殊功能模块 2
调功器 2
温度变送器 2
1．系统设计要求 2
2．系统硬件设计 2
2.1．水箱温度自动调节系统 2
2.2．输入输出点数的分配表 2
2.3．相关元器件的选型 2
2.4．PLC的外部接线原理图 2
3．系统软件设计前言 2
3.1．模拟量与数字量的对应关系 2
3.2．系统流程图的设计 2
3.3．系统梯形图 2
3.4．系统指令表 2
3.5．系统实时监控图 2
结论 8
参考文献 9
致谢 1
前言

随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经广泛应用在所有的工业领域。现代社会要求制造业对市场这一需求迅速做出反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。可编程控制器就是顺应这一需要出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。编程控制器不仅可以按事先编好的程序进行各种逻辑控制，还具有随意编程、自动诊断、通用性好、体积小、可靠性高的特点。因此，可编程控制器正逐步取代着继电器－接触器控制系统。
FX2N系列PLC简介
本次设计中，我们将采用FX2n系列PLC,FX系列PLC为单元型，内含CPU、电源和固定搭配的输入/输出。Q4AR系列为双机热备系列，最大输入输出点数为8192点。A系列PLC的最大输入输出点数为2048点。F系列程控器的最大输入输出点数为256点。三菱小型FX2（N）系列程控器的输入输出点最大不超过256点。每台主机可连模入、模出、高速记数、定位等特殊功能模块，不超过8个。FX系列在日本三菱的姬路制作所生产。三菱姬路制作所累计已生产超过三百万台FX系列PLC。目前FX系列PLC为中国内地销量最多的小型PLC。FX2n系列PLC是该系列中功能最强、速度最快的微型PLC。有RAM,EPROM和EEPROMFX2N系列PLC的特点超高速的运算速度0.08微秒.比FX2的0.48微秒快六倍.容量极大8K步(最大16K步).比FX2大四倍.机体小型化比FX2小50%.兼容FX2的编程设计.备有多种不同的FX2N扩展单元及特殊模块.

特殊功能模块
在工业控制中，某些输入量（例如压力、温度、流量、转速等）是连续变化的模拟量，某些执行机构要求PLC输出模拟信号，而PLC的CPU只能处理数字量。模拟量首先被传感器和变送器转换成标准的电流和电压。其中，D/A转换器将PLC的数字输出量转换成模拟电压或电流，再去控制执行机构。模拟量I/O模块的主要任务就是完成A/D转换和D/A转换。根据设计要求，本次设计选用模拟量输入模块FX2N-4AD，该模块用4个12位模拟量输入通道，输入量程为DC-10V+10V和4—20MA，转换速度为15MS/通道或6MS/通道（高速）。
1设计要求
本系统的被控对象是1KW电加热管，被控制量是水箱的水温T，PLC的模拟量输出控制调功器的输出，由调功器控制电加热管的通断，被控对象为水箱中的单相电热管，被控制量为水箱水温。它由铂电阻PT100测定，输入到温度变送器上，量程为0~100℃。温度变送器变换为4~20mA传送给PLC的模拟量输入通道。根据给定值加上dF与测量的温度值相比较的结果，PLC模拟量输出通道向晶闸管调功器发出控制信号，从而达到控制水箱温度的目的
2系统硬件设计
根据对系统设计内容的分析，确定控制系统所需要的输入输出点数为1/3点。选用FX系列PLC,输入输出点数的分配如表2-1所示，由于系统必须对温度信号进行采集和控制，还必须使用到模拟量输入/输出模块FX-4AD模块、晶闸管跳功模块、温度变送器。
2.1水箱温度自动调节系统：
C（t）
温度设定值
PID调节器
D/A
调功器
单相电热管

__
温度变送器
A/D

图
该闭环系统的组成中，刮号中的部分即用FX系列的PLC和模拟量FX-4AD模块实现；用热电偶检测水箱温度，温度变送器将温度转换为标准量程的电流送给模拟量输入模块，经过PLC的内部处理将模拟量转化成可识别的数字量与设定值比较处理，在将控制信号作用于控制调功器上，以此来控制水箱中电热管的开关情况，实现对水箱温度的闭环控制。
2.2输入输出点数的分配表
表2-1输入和输出点分配表
功能键设定辅助继电器输出继电器开始加热控制M0Y0持续加热控制M1Y1停止加热控制M2Y2总停控制SB1(外部元件)X0(内部地址)
2.3PLC的外部接线原理图

图2-4PLC的外部接线原理图
3、系统软件设计
3.1模拟量与数字量的对应关系
转化时应综合考虑变送器的输出、出入