毕业设计（论文）：基于PLC的流量监控系统设计.docVIP

毕业设计论文 基于PLC的流量监控系统设计 xxxx大学 xxx.xx xxx 目录 1 选题背景 2 方案论证 3 开发设计过程 4 结果分析 5 总结 参考文献 致谢 附录A:MAIN主程序： 附录B:CPU技术规范 附录C :EM 235模拟量输入，输出和组合模块的技术规范 基于PLC的流量监控系统设计 1 选题背景 本毕业设计课题来自实验室建设。目的是利用PLC来实现过程控制。目前，PLC使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。MCGS即监视与控制通用系统，英文全称为Monitor and Control Generated System。MCGSMCGS工控组态软件是一套32位工控组态软件流程控制、数据采集、设备控制与输出数据与曲线等诸多强大功能于一身广泛应用于石油、电力、化工、钢铁、矿山、冶金、机械等多种工程领域。 3.2 工艺过程 随着PLC功能的不断提高和完善，PLC几乎可以完成工业控制领域的所有任务，但PLC还有它最适合的应用场合：工业环境较差，而对安全性、可靠性要求较高，系统工艺复杂，输入/输出以开关量为主的工业自控系统或装置，它对模拟量的处理能力也很强。所以在很多情况下，也可取代工业控制计算机作为主控制器，来完成复杂的工业自动控制任务。 控制对象及控制装置选定后，还要进一步确定PLC的控制范围。一般来说，能够反映生产过程的运行情况，能够用传感器进行直接测量的参数，控制逻辑复杂的部分都由PLC完成。另外，对主要控制对象还要加上手动控制功能。针对此次的控制任务，是利用PLC对液体流量（模拟量）进行控制。要求把管道中水流控制在一定的速度，要求用增量式PID控制算法进行控制。如图2所示： 3.3 系统控制要求 1、要求用PLC编写程序，采用单闭环控制，来控制电动调节阀开度，以达到控制管道内液体流量的目的。 2、用PLC编写程序，采用单回路控制，以采集的流量为反馈信号，与给定值进行比较，以达到控制液体流量的目的。 3、用MCGS组态软件对设计系统进行组态，对现场数据进行实时监控。 3.4 系统的I/O点及地址分配 输入/输出信号在PLC接线端子上的地址分配是进行PLC控制系统设计的基础。对软件设计来说，I/O地址分配以后才可进行编程；对控制柜及PLC的外围接线来说，只有I/O地址确定以后，才可以绘制电气接线图、装配图，分配地址时，要注意负载类型。 控制系统的输入/输出信号的名称、代码及地址编号如下表所示： 符号 地址 备注 Kz M0.0 控制方式 Ee VD136 偏差 e_1 VD140 偏差前值 e_2 VD144 偏差前前值 Mnp VD148 比例值 Mni VD152 积分值 Mnd VD156 微分值 dMn VD160 PID增量 Mn_1 VD164 输出前值 Mn VD168 输出值 Kc VD172 比例系数 Ti VD176 积分时间常数 Td VD180 微分时间常数 Ts VD184 采样周期 Pvn VD200 测量值 Spn VD208 给定值 max VW220 测量值最大值 表1 地址分配 3.5 PLC系统的选型 选择PLC一方面要注意容量，另一方面什么公司的。从上面的分析可以知道，系统需要模拟量输入点一个，模拟量输出点一个。可以选用西门子公司S7-200 CPU222PLC（8入/6继电器输出）一台，特点：体积小巧全面功能最适应于中小机器设备的控制适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7－200系列具有极高的性能/价格比极高的可靠性极丰富的指令集 易于掌握便捷的操作丰富的内置集成功能强劲的通讯能力丰富的扩展模块-时间控制系统中，PID控制器应用得非常广泛。其设计技术成熟，长期以来形成了典型的结构，参数整定方便，结构更改灵活，能满足一般的控制要求。 PID控制比连续PID控制更为优越，因为计算机程序的灵活性，很容易克服连续PID控制中存在的问题，经修正而得到更完善的数字PID算法。连续一时间PID控制系统如所示。图中，D（s）为控制器。在PID控制系统中，D（s）完成PID控制规律，称为PID控制器。 PID控制器是一种线性控制器，用输出量y（t）和给定量r（t）之间的误差的时间函数。e(t)=r(t)-y(t) 的比例，积分，微分的线性组合，构成控制量u（t）