PLC温度控制Word文档格式.docx
- 文档编号:7928188
- 上传时间:2023-05-09
- 格式:DOCX
- 页数:58
- 大小:1.30MB
PLC温度控制Word文档格式.docx
《PLC温度控制Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《PLC温度控制Word文档格式.docx(58页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
ThisThesisintroducetheprinciple,design,applicationoftheeachsystemmoduleindetail,whichincludingthetypeselection,designandapplicationofthehardware,andtheselectionandwritingofthesoftware.ExperimentsprovethatthedesignsolutionwhichusingPLCascontrolcoretocontroltemperatureobject,configurationsoftwareasuppermonitortocontrolPLC,couldachieveadesirablecontrolsystemconveniently,quicklyandflexiblely.
Keywords:
MCGSconfigurationsoftware,PPIcommunication,PLC,temperaturecontrolsystem
中文摘要I
AbstractII
目录III
第1章绪论1
1.1温度控制系统研究背景1
1.2PLC概况2
1.2.1PLC的定义2
1.2.2PLC的特点2
1.2.3PLC的国内外状况3
1.2.4PLC未来展望3
1.3组态软件4
1.3.1组态软件背景4
1.3.2监控组态软件的最新发展情况4
1.3.3组态软件的未来6
1.4研究主要内容6
第2章硬件电路的设计8
2.1系统的组成8
2.1.1控制系统结构图8
2.1.2系统的硬件组成9
2.2硬件的连接10
第3章PLC程序设计12
3.1系统的控制要求12
3.2系统工作过程12
3.3系统开关量的分配14
3.4系统使用内存分配15
3.5S7-200PLC自带PID模块设定16
3.5.1PID简介16
3.5.2S7-200PLC自带PID的设置17
3.6PLC程序设计18
3.6.1程序流程图18
3.6.2主程序18
3.6.3子程序23
3.7S7-200PLCPPI通讯设置24
第4章MCGS组态软件设计26
4.1MCGS组态软件概述26
4.1.1MCGS嵌入版组态软件的主要功能26
4.1.2MCGS软件结构28
4.2监控系统功能设计29
4.2.1组态软件的设计要求29
4.2.2组态功能设计29
4.3MCGS组态界面设计30
4.4设备窗口34
4.5变量定义及连接36
4.5.1实时数据库定义36
4.5.2变量连接36
4.6运行策略37
第5章系统测试39
5.1组态测试39
5.2系统测试41
5.2.1各种参数的响应曲线图41
5.2.2曲线分析44
总结45
参考文献46
致谢47
第1章绪论
1.1温度控制系统研究背景
温度与人们的生存生活生产息息相关。
从古人类的烧火取暖,到今天的工业温度控制,处处都体现了温度控制。
随着生产力的发展,人们对温度控制精确度要求也越来越来高,温度控制的技术也得到迅速发展。
各种温度控制算法如:
PID温度控制,模糊控制算法,神经网络算法,遗传算法等都应用在温度控制系统中。
传统的温度控制器多由继电器组成的,但是继电器的触点的使用寿命有限,故障率偏高,稳定性差,无法满足现代的控制要求。
而随着计算机技术的发展,嵌入式微型计算机在工业中得到越来越多的应用。
将嵌入式系统应用在温度控制系统中,使得温度控制系统变得更小型,更智能。
随着国家的“节能减排”政策的提出,嵌入式温度控制系统能够降低能耗,节约成本这一优点使得其拥有更加广阔的市场前景,而PLC就是最具代表性的一员。
目前智能温度控制系统广泛应用于社会生活、工业生产的各个领域,适用于家电、汽车、材料、电力电子等行业,成为发展国民经济的重要热工设备之一。
在现代化的建设中,能源的需求非常大,然而我国的能源利用率极低,所以实现温度控制的智能化,有着极重要的实际意义[1]。
温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛,但从温度控制器来讲,总体发展水平仍然不高,同日本、美国、德国等先进国家相比有着较大差距。
目前,我国在这方面总体技术水平处于20世纪50年代中后期水平,成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主。
它只能适应一般温度系统控制,难以控制滞后、复杂、时变温度系统。
而适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表,国内技术还不十分成熟,形成商品化并在仪表控制参数的自整定方面,国外已有较多的成熟产品。
但由于国外技术保密及我国开发工作的滞后还没有开发出性能可靠的自整定软件。
控制参数大多靠人工经验及现场调试确定。
国外温度控制系统发展迅速,并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果。
日本、美国、德国、瑞典等技术领先的国家,都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表,并在各行业广泛应用。
它们主要具有如下的特点:
(1)是适应于大惯性、大滞后等复杂温度控制系统的控制;
(2)是能够适应于受控系统数学模型难以建立的温度控制系统的控制;
(3)是能够适应于受控系统过程复杂、参数时变的温度控制系统的控制;
(4)是温度控制系统普遍采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理论及计算机技术,运用先进的算法,适应的范围广泛;
(5)是温度控制器普遍具有参数自整定功能。
借助计算机软件技术,温度控制器具有对控制对象控制参数及特性进行自动整定的功能。
有的还具有自学习功能,能够根据历史经验及控制对象的变化情况,自动调整相关控制参数,以保证控效果的最优化;
(6)是具有控制精度高、抗干扰力强、鲁棒性好的特点[2]。
目前,国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方面快速发展。
1.2PLC概况
1.2.1PLC的定义
可编程控制器(ProgrammableController)是计算机家族中的一员,是为工业控制应用而设计制造的,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。
随着技术的发展,这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围,因此,今天这种装置称作可编程控制器,简称PLC。
1.2.2PLC的特点
(1)可靠性高,抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。
PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。
(2)配套齐全,功能完善,适用性强
PLC发展到今天,已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。
可以用于各种规模的工业控制场合。
除了逻辑处理功能以外,现代PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。
近年来PLC的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中,加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
(3)易学易用,深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机,是面向工矿企业的工控设备。
它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。
梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。
为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
(4)系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时维护也变得容易起来。
更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。
这很适合多品种、小批量的生产场合。
(5)体积小,重量轻,能耗低
以超小型PLC为例,新近出产的品种底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗仅数瓦。
由于体积小很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备[3][4]。
1.2.3PLC的国内外状况
世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司(DEC)研制的。
限于当时的元器件条件及计算机发展水平,早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成,可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。
20世纪70年代初出现了微处理器。
人们很快将其引入可编程控制器,使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。
为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用,可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言,并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。
此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。
20世纪70年代中末期,可编程控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。
更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。
20世纪80年代初,可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。
这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。
这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。
这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。
20世纪末期,可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。
从控制规模上来说,这个时期发展了大型机和超小型机。
从控制能力上来说,诞生了各种各样的特殊功能单元,用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合;
从产品的配套能力来说,生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。
目前,可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。
我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。
最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。
接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。
目前,我国自己已可以生产中小型可编程控制器。
上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。
此外,无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。
可以预期,随着我国现代化进程的深入,PLC在我国将有更广阔的应用天地。
1.2.4PLC未来展望
21世纪,PLC会有更大的发展。
从技术上看,计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上,会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现;
从产品规模上看,会进一步向超小型及超大型方向发展;
从产品的配套性上看,产品的品种会更丰富、规格更齐全,完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求;
从市场上看,各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破,会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面,会出现国际通用的编程语言;
从网络的发展情况来看,可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。
目前的计算机集散控制系统DCS(DistributedControlSystem)中已有大量的可编程控制器应用。
伴随着计算机网络的发展,可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分,将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。
1.3组态软件
在工业自动控制时,为了更加直观地观察监控工业流程的各个环节,PLC常与一些工控软件配合,即使用工控软件作为上位机,监控下位机PLC。
使用各种工控软件中,我们经常提到组态一词,组态英文是“Configuration”,其意义简单的讲,组态就是用应用软件中提供的工具、方法,完成工程中某一具体任务的过程。
与硬件生产相对照,组态与组装类似。
当然软件中的组态要比硬件的组装有更大的发挥空间,因为它一般要比硬件中的“部件”更多,而且每个“部件”都很灵活,因为软部件都有内部属性,通过改变属性可以改变其规格(如大小、性状、颜色等)。
1.3.1组态软件背景
自2000年以来,国内监控组态软件产品、技术、市场都取得了飞快的发展,应用领域日益拓展,用户和应用工程师数量不断增多。
充分体现了“工业技术民用化”的发展趋势。
监控组态软件是工业应用软件的重要组成部分,其发展受到很多因素的制约,归根结底,是应用的作用对其发展起着最为关键的推动作用。
监控组态软件是在信息化社会的大背景下,随着工业IT技术的不断发展而诞生、发展起来的。
在整个工业自动化软件大家庭中,监控组态软件属于基础型工具平台。
监控组态软件给工业自动化、信息化、及社会信息化带来的影响是深远的,它带动着整个社会生产、生活方式的变化,这种变化仍在继续发展。
因此组态软件作为新生事物尚处于高速发展时期,目前还没有专门的研究机构就它的理论与实践进行研究、总结和探讨,更没有形成独立、专门的理论研究机构。
近5年来,一些与监控组态软件密切相关的技术如OPC、OPC-XML、现场总线等技术也取得了飞速的发展,是监控组态软件发展的有力支撑。
1.3.2监控组态软件的最新发展情况
(1)监控组态软件日益成为自动化硬件厂商争夺的重点
整个自动化系统中,软件所占比重逐渐提高,虽然组态软件只是其中一部分,但因其渗透能力强、扩展性强,近年来蚕食了很多专用软件的市场。
因此,监控组态软件具有很高的产业关联度,是自动化系统进入高端应用、扩大市场占有率的重要桥梁。
在这种思路的驱使下,西门子的WinCC在市场上取得巨大成功。
目前,国际知名的工业自动化厂商如Rockwell、GEFanuc、Honeywell、西门子、ABB、施耐德、英维思等均开发了自己的组态软件。
监控组态软件在DCS操作站软件中所占比重日益提高
继FOXBORO之后,Eurotherm(欧陆)、DeltaV、PCS7等DCS系统纷纷使用通用监控组态软件作为操作站。
同时,国内的DCS厂家也开始尝试使用监控组态软件作为操作站。
在大学和科研机构,越来越多的人开始从事监控组态软件的相关技术研究
从国内自动化行业学术期刊来看,以组态软件及与其密切相关的新技术为核心的研究课题呈上升趋势,众多研究人员的存在,是组态软件技术发展及创新的重要活跃因素,也一定能够积累很多技术成果。
无论是技术成果还是研究人员,都会遵循金字塔的规律,由基础向高端形成过渡。
这些研究人员和他们的研究成果为监控组态软件厂商开发新产品提供了有益的经验借鉴,并开拓他们的思路。
基于Linux的监控组态软件及相关技术正在迅速发展之中,很多厂商都相继推出成熟的商品,对组态软件业的格局将产生深远的影响。
(2)从软件规模上看,大多数监控组态软件的代码规模超过100万行,已经不属于小型软件的范畴了。
从其功能来看,数据的加工与处理、数据管理、统计分析等功能越来越强。
监控组态软件作为通用软件平台,具有很大的使用灵活性。
但实际上很多用户需要“傻瓜”式的应用软件,即需要很少的定制工作量即可完成工程应用。
为了既照顾“通用”又兼顾“专用”,监控组态软件拓展了大量的组件,用于完成特定的功能,如批次管理、事故追忆、温控曲线、油井示功图组件、协议转发组件、ODBCRouter、ADO曲线、专家报表、万能报表组件、事件管理、GPRS透明传输组件等。
(3)纵向功能,向上向下延伸
组态软件处于监控系统的中间位置,向上、向下均具有比较完整的接口,因此对上、下应用系统的渗透能力也是组态软件的一种本能,具体表现为:
向上,其管理功能日渐强大,在实时数据库及其管理系统的配合下,具有部分MIS、MES或调度功能。
尤以报警管理与检索、历史数据检索、操作日志管理、复杂报表等功能较为常见。
向下,日益具备网络管理(或节点管理)功能:
在安装有同一种组态软件的不同节点上,在设定完地址或计算机名称后,互相间能够自动访问对方的数据库。
组态软件的这一功能,与OPC规范以及IEC61850规约、BACNet等现场总线的功能类似,反映出其网络管理能力日趋完善的发展趋势。
(4)横向,监控、管理范围及应用领域扩大
只要同时涉及实时数据通讯(无论是双向还是单向)、实时动态图形界面显示、必要的数据处理、历史数据存储及显示,就存在对组态软件的潜在需求。
1.3.3组态软件的未来
作为通用型工具软件,组态软件在自动化系统中始终处于“承上启下”的地位。
组态软件几乎应用于所有的工业信息化项目当中。
应用的多样性,给组态软件的性能指标、使用方式、接口方式都提出了很多新的要求,也存在一些挑战。
这些需求对组态软件系统结构带来的冲击是巨大的,对组态软件的发展起到关键的促进作用,体现在:
(1)功能变迁:
仍以人机界面为主,数据采集、历史数据库、报警管理、操作日志管理、权限管理、数据通讯转发成为其基础功能;
功能组件呈分化、集成化、功能细分的发展趋势,以适应不同行业、不同用户层次的多方面需求。
(2)新技术的采用:
组态软件的IT化趋势明显,大量的最新计算技术、通讯技术、多媒体技术被用来提高其性能,扩充其功能。
(3)注重效率:
实际上,有的“组态”工作非常繁琐,用户希望通过模板快速生成自己的项目应用。
图形模板、数据库模板、设备模板可以让用户以“复制”方式快速生成目标程序。
(4)组态软件注重数据处理能力和数据吞吐能力的提高:
组态软件除了常规的实时数据通讯、人机界面功能外,1万点以上的实时数据历史存储与检索、100个以上C/S或B/S客户端对历史数据库系统的并发访问,对组态软件的性能都是严峻的考验。
随着应用深度的提高,这种要求会变得越来越普遍。
(5)与控制系统硬件捆绑:
组态软件与自动控制设备实现无缝集成,为硬件“量身定做”。
这表明组态软件的渗透能力逐渐加强,自动化系统从来就离不开软件的支持,而整体解决方案利于硬件产品的销售,也利于厂商控制销售价格。
软件是自动化系统的核心与灵魂,组态软件又具有很高的渗透能力和产业关联度。
不管从横向还是纵向看,一个自动化系统中,组态软件日益渗透到每个角落,占据越来越多的份额。
组态软件越来越多地体现着自动化系统的价值。
虽然软件是自动化系统的核心与灵,但是组态软件还远未承担起这一角色。
组态软件的内涵和外延在不断变化,其在自动化系统中所扮演的角色会逐渐接近这一标准。
1.4研究主要内容
本设计的主要流程为使用组态软件
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- PLC 温度 控制