基于PLC的温度控制系统Word格式文档下载.docx

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3.4、系统指令表9

三、总结10

四、参考文献11

五、附录11

1.课题介绍11

2.控制要求11

一、前言

1、可编程序控制器的历史与发展

1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号不断更新的需要，提出了十条技术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工业控制装置

在机床工业的发展过程中，提高机床的加工速度和加工精度，始终是人们努力解决的相互制约的两大课题，也是推动机床电气控制系统发展的动力。

电力拖动控制、电力电子、检测、计算机和控制理论的发展，为机床电气控制系统不断发展提供了物质和科技条件。

20世纪40年代以前，机床的电气控制主要采用交流电动机拖动的继电器-接触器控制。

由于当时的交流电动机难以实现调速，只能通过皮带、齿轮等机械机构来实现有级变速，因而机床的机械结构比较复杂，同时还限制了加工精度的提高。

继电器-接触器控制系统可以实现机床的各种运动控制（如启动、制动、反转、变速等），并可实现逻辑控制、联锁控制、异地控制等，因而大大提高了机床的自动化水平，有助于减轻工人的劳动强度。

这种控制系统技术简单、易于掌握，至今仍被广泛采用。

继电器-接触器控制系统是由各种电器组成的，而这些电器的机械动作寿命是有限的，必须按时更换损坏的电器，以免影响系统的可靠性。

另外，根据加工工艺的要求，需要改变控制逻辑关系时，必须修改线路，重新安装配线，这对现代机床的控制要求是很不适应的。

20世纪40年代后，发电机-电动机、交磁放大机-电动机等直流调速系统，以其优良的调速性能，被广泛用于大型机床的主拖动和进给拖动系统中。

不仅提高了机床的加工性能，还简化了机床的传动机构。

近年来，由于电力电子器件及其变换技术的发展和矢量控制技术的应用，交流调速系统有了很大的发展，在调速性能上完全可以与直流调速系统相媲美，加之性能可靠、维护方便，因而在星带机床中逐步取代着直流调速系统。

在机床的控制方面，今年出现的可编程控制器（PLC）已广泛用于电气控制系统中。

可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。

可以预料，随着科学季度的发展，机床PLC电气控制系统将继续向更高的方向发展，以不断提高机床的加工精度、生产效率和自动化水平。

2、PLC的定义

国际电工委员会（IEC）于1982年11月和1985年1月对可编程序控制器作了如下的定义：

“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用可编程序的存储器，用来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的命令，并通过数字式模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计”。

PLC按结构可以分为一下几类：

•整体式PLC：

又称单元式或箱体式。

整体式PLC是将电源、CPU、I／0部件都集中装在一个机箱内。

一般小型PLC采用这种结构。

•模块式PLC：

将PLC各部分分成若干个单独的模块，如CPU模块、I／0模块、电源模块和各种功能模块。

模块式PLC由框架和各种模块组成。

模块插在插座上。

一般大、中型PLC采用模块式结构，有的小型PLC也采用这种结构。

•有的PLC将整体式和模块式结合起来，称为叠装式PLC。

3、FX系列PLC简介

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。

FX系列PLC根据输入输出点数不同及功能分为多个不同的系列：

输入出点数在30点以內可使用FX1S系列输入出点数在128点以內可使用FX1N系列输入出点数在256点以內可使用FX2N系列FX2N系列PLC的特点FX2N是FX2的持续,基本单元（16~128点）有继电器或晶体管输出,最多可扩展到256点.內置有8K步RAM（最多可扩展到16K步）可选用存储卡盒,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.

通讯功能扩展模块低成本模板化FX2N-xxxBD更多通讯/网络功能,RS232,RS422,RS485.更便宜的配置.

兼用FX0N的扩展单元及特殊模块.可增加多一个通道,如:

连接一台人机界面显示单元DU，另外一个连接编程器；

或连接二台DU.丰富的软元件辅助继电器（M）:

3072点+256点状态继电器（S）:

1000点计数器（C）:

235点定时器（T）:

256点（積算定时器1ms4点，10ms6点）数据寄存器（D）:

200点+7800点（按需设置）变址寄存器（V，Z）：

16点堆栈指針（P）:

128点中断指針（I）:

15点內附高速计数器单向计数器:

60KHz2点,10KHz4点双向计数器:

30KHz1点,5KHz1点。

二、系统设计

1、系统介绍

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

根据对工艺动作的分析，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，PLC的外部接线原理图如图2-1所示。

信号名称

外部元件

内部地址

总停按钮

SB1

X0

辅助继电器

输出继电器

加热控制

M0

Y0

持续加热控制

M1

Y1

停止加热控制

M2

Y2

如表2-1、输入输出点数的分配

如图2-1、PLC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、出入量程和模拟量输入模块的量程，找出被测物理量的=与A/D转换后的数据之间的关系。

根据系统要求，所要测量的温度量程为0-100C,所对应的数据量为0-2000，由此可根据公式：

测量温度=（100*D0/2000）C=0.05D0C

其中，D0为PLC转换出来的数字量

3.2、系统顺序功能图

3.3、系统梯形图

3.4、系统指令表

三、总结

四、参考文献

1.可编程序控制器的编程方法与工程应用廖常初重庆大学出版社

2.可编程序控制器及其应用万太福重庆大学出版社

3.毕业设计指导刘祖润机械工业出版社

4.新旧图形符号对照读本兵器工业出版社

5.电力拖动与控制谢桂林中国矿业大学出版社

6.工厂常用电气设备手册（上、中、下）水利电力出版社

7.电气控制技术实验指导书刘星平湖南工程学院

五、附录

1.课题介绍

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.控制要求

设计PLC模拟量输入输出的闭环控制系统，实现水箱的自动

调节和控制。