桂林理工大学过程控制实习论文.docx
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桂林理工大学过程控制实习论文
学号：
题目类型：
报告
（设计、论文、报告）
过程控制工程实习报告
学院：
专业（方向）：
班级：
学生：
2014年7月3日
摘要
随着计算机技术的发展，可编程控制器作为通用的工业控制计算机，其功能日益强大，已经成为工业控制领域的主流控制设备。
PLC通过用户存储的应用程序来控制生产过程，具有可靠性高、稳定性好和实时处理能力强的优点。
它把计算机技术与继电器控制技术有机地结合起来，为工业自动化提供几乎完美的现代化自动控制的装置。
同时还能控制大量的过程参数，例如：
温度、流量、压力、液位和速度。
PID模块使PLC具有闭环控制的功能，即一个具有PID控制能力的PLC可用于过程控制。
当过程控制中某个变量出现偏差时，PID控制算法会计算出正确的输出，把变量保持在设定值上。
正因如此，本次实习要求熟悉掌握S7—300的过程温度控制系统，该系统通过检测温度和压力来达到水箱抽水和放水的目的。
压力检测下水箱压力大于设定值时，系统将压力信号转换成数字信号，再放大后输出以实现加热，温度检测值通过热敏电阻将温度信号转换成数字信号，再放大输出到水泵实现下水箱抽水至上水箱。
上水箱光电传感器检测到液位高度，该信号传达到CPU，经过CPU处理后输出控制电磁阀以实现放水至下水箱，如此循环。
关键字：
温控系统；控制原理；A/D转换；硬件组态；S7-300
Processcontrolengineeringpracticereport
Student:
Teacher:
Abstract:
Withthedevelopmentofcomputertechnology,programmablecontrollerisageneralindustrialcontrolcomputer,itsincreasinglypowerful,hasbecomethemainstreamofindustrialcontrolfieldthecontrolequipment.
UserapplicationsthatstorePLCtocontroltheproductionprocess,characterizedbyhighreliability,highstabilityandtheadvantagesofreal-timeprocessing.Relaycomputerandcontroltechnologiesarecombined,almostperfectmodernautomaticcontrolforindustrialautomationdevices.Canalsocontrolthenumberofprocessparameters,suchastemperature,liquidlevel,flow,pressure,andspeed.PIDclosed-loopcontrolmodulethePLChasthefeature,aPLCcanbeusedforprocesscontrolwithPIDcontrol.Whenadeviationofthevariablesisinprocesscontrol,PIDcontrolalgorithmwillcalculatethecorrectoutput,insettingthevaluesofvariables.
Becauseofthis,thepracticerequiresfamiliaritywithS7-300temperaturecontrolsystem,bydetectingthetemperatureandpressureinthesystemtoachievethepurposeofpumpinganddrainageofthewatertank.Pressuretankpressuregreaterthanthesetvalue,thesystempressuresignalsintodigitalsignalsandamplifiedoutputtoheating,temperature
measurementsthroughthethermistortemperaturesignalsintodigitalsignals,andthenpumpedfirstwatertankthewatertankundertheamplifieroutputtothepumptoachieve.Tankonphotoelectricsensordetectsliquidheight,whichiscommunicatedtotheCPUafterCPUoutputcontrolsolenoidvalveforwaterafterthetreatmenttothenexttank,andsoon.
Keywords:
Temperaturecontrolsystem;controltheory;A/Dconversionhardwareconfiguration;S7-300
摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract…………………………………………………………………………………Ⅱ
第一章引言……………………………………………………………………………6
1.1系统简述…………………………………………………………………………6
1.2系统工作原理及现象……………………………………………………………6
1.3系统工作简易示意图……………………………………………………………7
1.4系统设计目标……………………………………………………………………7
第二章系统设计………………………………………………………………………7
2.1控制原理…………………………………………………………………………7
2.2控制原理流程图…………………………………………………………………8
第三章硬件介绍………………………………………………………………………8
3.1S7-300模块简介………………………………………………………………8
3.1.1.数字量输入模块………………………………………………………8
3.1.2.数字量输出模块………………………………………………………8
3.1.3.模拟量输入模块……………………………………………………9
3.1.4.模拟量输出模块……………………………………………………9
3.1.5.CPU模块……………………………………………………………9
3.1.6.通信模块……………………………………………………………9
3.1.7.现场总线通信模块………………………………………………9
第四章软件设计……………………………………………………………………9
4.1STEP7编程软件使用简介…………………………………………………9
4.1.1硬件组态的建立及参数设置………………………………………9
4.1.1.1.系统I/O分配表………………………………………………10
4.1.1.2.硬件组态的建立步骤…………………………………………10
4.2.程序代码……………………………………………………………………13
致谢……………………………………………………………………………………16
参考文献………………………………………………………………………………16
附录……………………………………………………………………………………17
第一章引言
1.1系统简述
实习设备为一套过程温度控制系统，控制台分上下两部分。
上部分由上下两水箱及S7-300的现场总线通信模块，模拟量输入SM331、输出SM332模块组成。
上水箱连接有自动控制放水的电磁阀和手动控制的手动阀以及检测上、下液位的传感器；下水箱连接有加热器，压力传感器和温度传感器；总线通信模块，模拟量输入、输出模块通过总线与控制台下方的S7-300CPU模块连接。
控制台下部分由S7-300模块组成，包括CPU315-2DP、数字量输入SM321、输出322及通讯模块CP。
在熟悉每一模块的详细型号信息和I/O分配之后，通过SIMATICManager建立硬件组态，才可进行编程。
1.2系统工作原理及现象
使用SIMATICMANAGER构造好硬件组态，编写好对应程序并将组态和程序下载进CPU，按下启动按钮，指示灯亮，检测下水箱水压，大于设定值时，开始加热（低于设定值时，上水箱先放水），温度达到设定值时，水泵开始抽水，同时停止加热，报警灯闪烁，蜂鸣器报警，当上水箱水位达到下限位时，停止抽水，报警灯灭，蜂鸣器停止报警。
下水箱压力低于设定值，上水箱放水，如此循环。
1.3系统工作简易示意图
1.4系统设计目标
先对下水箱进行压力检测，达到预设值后（未达到则上水箱先放水），启动加热器加热，达到预设温度后，水泵抽水至上水箱并停止加热，下水箱水压低于设定值后，上水箱开始放水，如此循环。
第2章系统设计
2.1控制原理
按下运行按钮，运行指示灯亮，压力传感器检测到下水箱压力值，并通过模拟量输入模块将其转换为数字量，由CPU处理后，将信号传到模拟量输出模块，控制加热器工作或者控制电磁阀工作。
温度传感器将检测到的温度值通过模拟量输入模块将其转换为数字量，由CPU处理后，控制水泵工作。
2.2控制原理流程图图
第3章硬件介绍
3.1S7-300模块简介
3.1.1.数字量输入模块SM321
数字量输入模块用于接收数字信号。
SM321DI16×24V,16点输入，额定负载电压24V。
3.1.2.数字量输出模块SM322
数字量输出模块用于将数字信号送达执行部件，控制相应部件工作。
SM322DO16×DC24V/0.5A,16点输出。
每组8个电气隔离，输出电流为0.5A，额定负载电压24V。
3.1.3.模拟量输入模块SM331
模拟量输入模块用于将模拟信号转换为CPU内部处理的数字信号，其主要组成部分是A/D转换器。
SM331AI2×12bit为2路，12位精度，规格为4-20mA.
3.1.4.模拟量输出模块SM332
模拟量输出模块用于将数字信号转换为模拟信号输出，其主要组成部分是A/D转换器。
SM332AI4×12bit为4路，12位精度，规格为4-20mA.
3.1.5.CPU模块315-2DP
CPU模块式控制系统的核心，负责系统的中央控制责任，存储并执行程序，实现通信功能，为U形总线提供5V电源。
CPU有4种工作模式：
STOP（停机），START（启动），RUN（运行）和HOLD（保持）。
所有模式都可以通过MPI接口与其他设备通信。
CPU315-2DP有两个通信接口分别为DP和MPI接口。
3.1.6通信模块CP
通过TCP/IP和UDP的工业以太网连接。
3.1.7现场总线模块ET200M
ET200M是高密度配置的模块化I/O站，是PROFIBUS-DP上的从站，包含IM153接口，用于与PROBUS-DP现场总线的连接。
第4章软件设计
4.1STEP7编程软件使用简介
4.1.1.硬件组态的建立及参数设置
4.1.1.1.系统I/O分配表
名称
地址
名称
地址
启动
I0.0
运行指示灯
Q4.0
停止
I0.1
停止
Q4.1
切除/停止
I0.2
报警灯
Q4.2
温度检测
PIW258
蜂鸣器
Q4.3
压力检测
PIW256
水泵
Q4.4
加热器
PQW256
电磁阀
Q4.5
4.1.1.2.硬件组态的建立步骤
现场机架上各个模块间是物理上的连接，必须进行硬件组态上
的连接，以实现逻辑上的连接，在这基础之上才能执行编程器传输来的程
序信息。
（1）双击“SIMATICManager”。
打开STEP7主画面，点击“新建图标”，输入文件名和文件夹地址，然后点击“OK”，系统自动生成项目。
（2）选中上一步新建的项目，点击右键，选中“插入新对象，点击“SIMATIC300站点”，系统自动生成项目。
（3）点击新建的项目前面的“+”号，双击“SIMATIC300”，在选中右边的“硬件”,双击打开，进入硬件组态画面。
（4）点击“SIMATIC300”前面的“+”号，从展开的“RACK—300”中找到“Rail”,拖到左上边空白。
（5）展开“CPU-300”，再打开“CPU315-2DP”，把“6ES7315-2AF03-0A0B”，选择V1.2，拉到机架的第二行。
新建，选择默认值，点击确定，就可以生成一个PROFIBUS-DP网络了。
（6）把数字量输入模块DI16×DC24V拖到主机架的第四个槽。
（7）把数字量输出模块DO16×DC24V/0.5A拖到主机架的第五个槽。
（8）把通讯模块CP343-1EX11-OXEO拖到主机架的第六个槽。
（9）点击右侧的“PROFIBUSDP”,在展开的项中点击“ET200M”,再在展开项中点击“IM153-1”,拖到左面“PROFIBUS-DP”上，在弹出的对话框中选择默认值，确定。
（10）点击“IM153-1”，点击“AI-300”，展开选择“SM331AI2×12Bit”，并将其拖到左侧ET200M的第五槽中。
（11）双击该模块，弹出对话框，点击“输入”，设置参数，如图所示：
（12）找到AO4×12Bit拖到ET200M的第四槽。
双击设置参数，如图所示：
（13）检查组态，得到的最后硬件组态如图所示：
4.2.程序代码
致谢
丰富精彩的实习已经结束，本次实习不仅巩固拓宽了我的知识面，还让我认识到了自身的很多不足，着实受益匪浅。
本次实习让我对工业过程控制有了更加深入的了解，熟悉掌握了工控组态的创建及过程控制的应用方法和分析，自己的实践操作能力也有了很大的提高，对硬件的型号、功能有了更加广泛的了解。
在老师耐心细致地指导之下，我得以迅速地进入实习状态，通过不断地实践操作，让我认识到其它自己所欠缺的知识并通过查找各种资料来弥补自己的不足，这个过程使我学到了很多课堂上学不到的知识，更加丰富了我的阅历和知识面。
实习紧张而精彩，感谢我的团队给予我的帮助，让我深刻地体会到团队精神的重要性，以及老师、学校为我们提供的一次很好的实习机会，让我在未来的就业竞争中打下了坚实的基础。
参考文献
[1]何献忠，李卫萍，刘颖慧，彭华夏.可编程控制器应用技术.北京：
清华大学出版
社.2007
[2]孙洪程，李大宇，翁维勤.过程控制工程.北京：
高等教育出版社.2006.2
.附录1程序代码
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