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PLC自动反应炉控制系统的硬件和软件系统设计案例

目录

TOC\o1-3\h\u23804PLC自动反应炉控制系统的硬件和软件系统设计案例 1

236181控制系统的硬件设计 1

81011.1系统主要元件选型 1

163951.1.1加热元件的选型 1

216601.1.2接触器的选型 2

218371.1.3启停控制旋钮SA1的选择 3

309761.1.4液面开关的选择 4

147891.1.5功能指示用信号灯HL1的选择 5

236231.1.6压力检测模块 5

197081.1.7进料阀的选择 6

77121.1.8排气阀、氮气阀与泄放阀的选择 7

320321.2系统I/O接线图的设计 9

297721.3系统主电路的设计 10

286602控制系统的软件的设计 12

164832.1系统流程图的设计 12

41082.2系统梯形图的设计 12

319072.3MCGS组态软件的介绍 15

22672.4系统程序仿真调试 18

1控制系统的硬件设计

1.1系统主要元件选型

由基于PLC的自动反应炉控制系统的主电路图和接线图可以看出，基于PLC的自动反应炉控制系统需要的一些主要输入控制件和输出控制件是由旋钮、液位检测开关、压力继电器、指示灯、接触器等组成，这里对这些元器件进行了具体选型，详细介绍如下：

1.1.1加热元件的选型

本系统的加热元件的额定功率是：10KW，发热元件的接线方法是三相电源所组成的星型连接形式，因为本系统加热的材料为溶液，所以这里选用发热管来进行加热。经过各种元件的对比，诺德朗是制作大型商用电热器的厂家，因此这里选用诺德朗10KW的三相发热元件组件，其外形如图3-1示：

图3-1基于PLC的自动反应炉控制系统发热器组件图

1.1.2接触器的选型

交流接触器的工作原理是通过利用电磁力和弹簧弹力互相配合，来实现触头的接通与分断的。它总共有两种工作状态:失电状态(释放状态)以及得电状态(动作状态)。当我们操作吸引线圈通电后，静铁芯就会产生电磁吸力，使得衔铁被吸合关闭，与衔铁相连的连杆就会带动触头动作，使常闭触头断接触器处在得电状态。当吸引线圈断电时，电磁吸力随即消失，衔铁也就断开，使得常开触头闭合，在位弹簧作用下释放，所有触头便随之复位，这时接触器就处在失电状态。

这里基于PLC的自动反应炉控制系统发热器组的通电和断电就由接触器KM1来进行控制，因此选择接触器就成为了控制主电路的关键。选择控制接触器的方法是先根据控制元器件的功率来计算出系统的线电流，这样就可以选择出系统接触器的主触点容量，这里需要先根据发热元件的功率来计算出线路中的电流值。三相有功功率的计算公式是：

(3-1)

这里把发热元件的有功功率P：10KW，额定电压U：0.38KV，发热元件的功率因数较高，这里取：cosφ=0.9；又因为加热反应炉炉体封闭极为严密，所以发热体的热利用率应该较高，这里效率值取：0.9。把这些值代入上述计算公式，可以求出系统主电路的额定工作电流I：21A。

由基于PLC的自动反应炉控制系统接线图可知，驱动接触器线圈的控制电压是220V的交流电，所以这里选择的是电压等级为220V的交流接触器，即交流线圈控制用接触器。实际选择接触器的额定电流一般只选择用比控制元器件的额定电流大出一定范围即可，本系统即选择40A的接触器，这里即指的是接触器的触点的可长期负荷电流值是40A。本接触器的品牌选：国产正泰公司的产品，因其线圈的控制电压是AC220V，所以其型号选NC1-4011,线圈电压是AC220V。在实际系统的控制当中，要求是一般先由PLC的输出Y点控制小型继电器的驱动线圈，再由小型继电器的5A控制用触点来控制主电路中的接触器的线圈。本系统主要是设计出反应炉自动控制系统，与实际的使用以及应用有一定条件的差异，主要是实现基于PLC的自动反应炉控制系统控制功能，因此要明白实际应用时如何实现控制。这里的接触器的主触点部分在上面，控制线圈在下面，本系统中所用接触器的外观图如下图3-2所示：

图3-2基于PLC的自动反应炉控制系统接触器外观图

1.1.3启停控制旋钮SA1的选择

系统的启动和停止所用的旋钮主要是用来控制PLC进而控制系统的启动和停止，旋钮向右侧旋转是为打开，即是控制X0动作，这时系统就会启动并且自动运行，系统启动指示灯也会亮起。正泰的NP2系列和施耐德XB2系列的按钮都适用于交流50Hz或者60Hz、额定工作电压至380V以及直流工作电压至220V的工业控制电路中，是作为电磁起动器、接触器、继电器还有其它电气线路的控制之用，另外，它们还带有指示灯式按钮，可以适用于灯光信号指