吕威俞琪帅设__计__说__明__书.doc

技师核心技术专题研修 设 计 说 明 书 课题名称 工业恒温水箱 专业班级 05技师 学生姓名 吕威 俞琪帅 学 号 052722 052807 指导教师 谢铿 宁波技师学院电气技术系 2011年3月 目 录 1 引言 1 2 总体设计 2 2.1设计要求： 2 2.2解决方案 3 2.3恒温箱的组成结构 3 3 硬件设计 6 3.1 电源电路 6 3.2 进水部分 6 3.3 加热器部分 6 3.4 搅拌部分 7 3.5 供水排水部分 7 3.6 输入输出模块 8 3.7 模拟量输入块 8 3.8 模拟量输出模块 9 3.9 温度输入模块 10 3.10 变频器的选择 10 3.11加热器和调压模块选择 10 3.12 传感器选择 10 3.13 水箱与水管 11 3.14 其他器件选择 12 3.15系统流程框图 13 4 软件设计 14 4.1 程序流程图 14 4.2 PID 14 4.2.1 PID的优缺点 15 4.2.2 PID控制用数据列表 15 4.2.3 PID I/O数据列表 16 4.2.4 PID控制用数据举例 17 4.3 触摸屏 18 1 引言 随着工业生产水平的日趋提高，新技术和先进设备的应用 ，恒温系统得到了发展的机遇。于是我们选择了一种符合各方面规范、卫生安全而又经济合理的工业恒温水箱做为课题。本系统采用PLC进行逻辑控制，采用PID功能进行温度控制。系统存在工作可靠，安全，使用方便，控制精度高等优点。 2 总体设计 2.1设计要求： 1、温度设置范围为0-60度，精度±1.5℃。 2、可设置水位（下限210mm，上限建议最高400mm）。 3、加热时进行搅拌使加温均匀。 4、水泵供水压力为1.5公斤。 5、能远程控制供水。 6、触摸屏显示温度值和温度的变化曲线。 7、触摸屏显示水泵的供水压力值。 8、触摸屏显示水位动态。 9、触摸屏显示变频器频率。 10、当触摸屏坏时，可使用外部手动按钮和仪表进行恒温。 11、变频器坏时，可以直接全压启动水泵进行供水。 设计主要为工业提供恒温，来保存一些化学用品进行一些工业生产必要的辅助作用（例如化工染料厂）。另外增加了一个排水口，当水箱内的水没用时不用松开出水口的水管可以通过排水口排除。 2.2解决方案 图2-1 设计主要采用PLC、变频器、温度传感器、压力传感器、A/D模块、D/A模块、热电偶输入模块、加热器、水泵等来组合完成。通过PLC、加热器、温度传感器、热点偶输入模块来实现恒温控制。触摸屏与PLC用网线进行连接，设备内部有足够水量情况下由温度传感器不断将水箱温度信号变成电信号送向PLC，温度传感器把采集到的模拟信号送入热点偶输入模块从而转换成数字信号，再由PLC进行PID运算，获得最佳控制参数，运算后的值通过D/A模块转换为模拟量在通过到全隔离单向交流调压模块控制加热器。供水时把A/D模块测得的值给PLC经过PID程序得到的操作值通过D/A模块输给频率器来使水泵输出压力恒定在1.5公斤。 2.3恒温箱的组成结构 恒温箱主要由进水、加热、搅拌与供水控制和显示部分组成，经过这些部分紧密的配合来使恒温箱达到正常工作的目的。设计将采用三菱Q系列PLC进行控制，并配备触摸屏来控制和显示动态。 图2-2 总体框图 图2-3 水箱表面手动按钮 图2-4 元器件布置图 3 硬件设计 3.1 电源电路 课题采用三相四线制供电，380V的电源来接变频器和水泵，220V输入到开关电源，并接PLC电源模块和触摸屏，开关电源输出直流24V为各种模块使用。 3.2 进水部分 进水部分是恒温箱的基础部分，主要是通过电磁阀的通断来控制进水量，如下图所示压力传感器（YL1)测得的水压经过AD模块转换到PLC里和设定的水压比较，当水位到达设定值时把电磁阀关闭停止进水。下图为压力传感器接线图：图中V+、V-为AD模块上端子，1、2为传感器上2个接点。 图3-1 压力传感器接线 3.3 加热器部分 课题中的加热部分主要由1个加热器、全隔离单向交流调压模块、组成，把温度传感器测到的值经过AD模块转换到PLC，再通过模拟量输出模块把PID计算得到的操作值经过DA模块转换送到调压模块，由调压模块来控制加热器从而调整温度。 图3-2 加热部分接线 3.4 搅拌部分 为了让加温均匀，由阀门和水泵组成搅拌部分，如下图所示需要搅拌时打开下图中的2个电磁阀让里面的水进行： 水箱 电磁阀 水泵 电磁阀