管道流量比值控制PLC系统设.doc

信息与电气工程学院 课程设计说明书 （2010/2011学年第一学期） 课程名称 ： 可编程控制器应用 题 目 ： 管道流量比值控制PLC系统设计 专业班级 ： 电气0701班 学生姓名 ： 张涛 学 号： 070060129 指导教师 ： 岑毅南、 李 兵等 设计周数 ： 两 周 设计成绩 ： 2011 年 1月 4日——2011 年 1月14日 一、PLC课程设计目的 2 二、原始数据及设计主要任务 2 三、技术要求 2 四、PLC控制系统组成 3 1.PLC概述 3 2. PLC工作原理 3 3.S7200—PLCCPU226简介 4 4.管道流量比值控制系统组成 4 4.1系统应用简介 4 4.2系统工作原理： 5 4.3、PID控制算法说明： 6 4.4 PID 算法在S7-200 中的实现： 6 4.5 调试PID 控制器： 7 4.6 PID算法: 8 4.7回路表： 11 五、PLC程序： 12 六、课程设计总结： 15 七、参考文献： 15 八、指导老师评语表： 15 一、PLC课程设计目的 1.掌握S7-200系列可编程控制器硬件电路的设计方法。 2.熟练使用S7-200系列可编程控制器的编程软件，掌握可编程控制器软件程序的设计思路和梯形图的设计方法。 3.掌握S7-200系列可编程控制器程序的应用系统的调试、监控、运行方法。 4.在完成可编程控制器为下位机的相关控制程序的基础上，用组态软件编程实现上位机的控制及其相关监控界面。 5.通过课程设计使学生能熟练掌握数据的查询（图书、网络），PLC课程所获知识在工程设计工作中综合地加以应用，使理论知识和实践结合起来。 二、原始数据及设计主要任务 1.了解管道流量比值控制系统的物理结构、闭环调节系统的数学结构和PID控制算法。 2.逐一明确各路检测信号到PLC的输入通道，包括传感器的原理、连接方法、信号种类、信号调理电路、引入PLC的接线以及PLC中的编址。 3.逐一明确从PLC到各执行机构的输出通道，包括各执行机构的种类和工作原理，驱动电路的构成，PLC输出信号的种类和地址。 4.绘制出流量控制系统的电路原理图，编制I/O地址分配表。 5.编制PLC程序，结合过程控制实验室现有设备进行调试，要求能在实验设备上演示控制过程。 三、技术要求 1．此系统有两路供水系统。第一路由异步电动机（不具备调速功能）和和水泵构成动力系统，由涡轮流量计检测流量，电动调节阀控制流量。第二路由变频器、电动机和水泵构成动力系统，依靠动力系统的变频调速控制流量，用电磁流量计检测流量。 2.流量比值控制就是由可编程控制器控制两路供水系统的流量保持设定的比例。本设计假设第一路的流量由其他系统控制或手动控制，本系统把第一路的流量（检测值）乘以设定的比例系数后的值作为流量给定值，控制第二路供水管道的流量。控制器采用PID算法决定变频器的给定值，从而实现两路流量的按比例控制。 3.流量比值控制是后续工艺的需要，如化学反应的需要，实际工业中两路是不同的液体或气体，这里为了能在实验室实现，两路管道都用同样的水。 四、PLC控制系统组成 1.PLC概述 可编程序控制器（Programmable Controller）通常也称为可编程控制器。它是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术而发展起来的一种通用的工业自动控制装置；具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等优点，本系统采用在工业领域有着广泛应用的西门子S7200系列PLC作为主控制器， S7-200系列小型PLC可以应用于各种自动化系统。如图1-1所示，S7200PLC由主机、输入/输出接口、电源、模块扩展接口和外部设备接口、计算机编程软件等几个主要部分组成。 2. PLC工作原理 PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。 PLC扫描一个周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。 PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入