电气工程课程设计.
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东北石油大学
课程设计
课程电气工程课程设计
题目基于PLC的多种液体混合控制的设计院系电气信息工程学院电气工程系
专业班级电气11-2班
学生姓名王禹栋
学生学号110603140222
指导教师任爽姚建红
2014年12 月5日
东北石油大学课程设计任务书
课程电气工程课程设计
题目基于PLC的多种液体混合控制的设计
专业电气工程及其自动化姓名王禹栋学号110603140222 主要内容:
1.设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等;
2.系统有启动、停止功能;
3.运用功能指令进行PLC控制程序设计,并有主程序、子程序和中断程序;
4.用组态王监控组态软件,设计出上位监控系统;
5.程序结构与控制功能自行创新设计;
6.进行系统调试,实现自动旋转检测的控制要求。
基本要求:
设计由软PLC控制器、多种液体混合模拟对象、自动化控制软件平台等组成的系统,设计出三种液体混合加热,四种液体混合自动计数自动清零、手动清零的控制程序。
参考资料:
[1]肖峰,贺哲荣编著.PLC编程100例[M].北京:中国电力出版社,2009.
[2]何献忠,李卫平等编著.可编程序控制器应用技术[M].北京:清华大学出版社,2007.
[3]许翏编编著.电机与电气控制技术[M].北京:机械工业出版社,2005.
完成期限2014.11.24至2014.12.5
指导教师
专业负责人
2014年11 月20 日
目录
1 设计要求: (1)
2 多种液体混合控制系统 (1)
2.1 工程背景及说明 (1)
2.2 方案的介绍 (2)
3 控制系统总体方案设计 (3)
3.1 系统选型 (3)
3.2 控制要求 (9)
3.3 输入/输出分配 (10)
3.4 接线图设计 (11)
4 软件电路设计 (11)
4.1程序框图设计 (11)
4.2根据控制要求和I/O地址编制的控制梯形图 (12)
4.3 系统工作过程 (14)
5 PLC与监控系统设计 (15)
5.1 上位监控软件 (15)
5.1.1 概述 (15)
5.1.2 工作原理 (15)
5.2 系统组态设计 (16)
5.3 实现的效果 (17)
6 系统常见故障分析及维护 (18)
6.1 系统故障调试分析及处理 (18)
6.2 结果分析 (19)
7 结论 (20)
参考文献 (22)
附录 (23)
1 设计要求:
本系统由软PLC控制器、多种液体混合模拟对象、自动化控制软件平台等组成,实现电磁阀的开关以及电动机启动的控制。设计出三种液体混合加热,四种液体混合自动计数自动清零、手动清零的控制程序。系统在保证安全、可靠、稳定、快速的前提下,尽量做到经济、合理、合用、减小设备成本。在方案的选择、元器件的选型时更多的考虑新技术、新产品。控制由人工控制到自动控制,由模拟控制到微机控制,使功能的实现由一到多而且更加趋于完善。
2 多种液体混合控制系统
2.1 工程背景及说明
当前国内许多地方的此类控制系统主要是采用DCS, 这是由于液位控制系统
的仪表信号较多, 采用此系统性价比相对较好, 但随着电子技术的不断发展, PLC 在仪表控制方面的功能已经不断强化。用于回路调节和组态画面的功能不断完善, 而且PLC 的抗干扰的能力也非常强, 对电源的质量要求比较低。目前已有许多企业采用先进控制器对传统接触控制进行改造, 大大提高了控制系统的可靠性和自
控程度, 为企业提供了更可靠的生产保障, 所以PLC 在工业控制系统中得到了良好的应用。采用PLC 对容器中的液位进行监控控制, 其电路结构简单, 设备投资少, 监控系统不仅自动化程度高, 还具有在线修改功能, 灵活性强等优点, 适用于多段液位控制的监控场合。为此, 我们设计了以德国西门子公司生产的S7-200 CPU 226CN 型PLC 为主控制器, PPI 通信协议下的多种液体混合监控系统。整个设计过程是按思想工艺流程设计,为设备安装、运行和保护检修服务。设计的编写按照国家关于电气自动化工程设计中的电气设备常用基本图形符号(GB4728)及其他相关标准和规范编写。设计原则主要包括:工程对电气控制线路提供的具体资料。系统在保证安全、可靠、稳定、快速的前提下,尽量做到经济、合理、合用、减小设备成本。在方案的选择、元器件的选型时更多的考虑新技术、新产品。控制由人工控制到自动控制,由模拟控制到微机控制,使功能的实现由一到多而且更加趋于完善。
对于本课题来说,如果液体混合系统部分是一个较大规模工业控制系统的改造升级,新控制装置需要根据企业设备和工艺现状来构成并需尽可能的利用旧系
统中的元器件。对于人机交互方式改造后系统的操作模式应尽量和改造前的相类似,以便于操作人员迅速掌握。从企业的改造要求可以看出在新控制系统中既需要处理模拟量也需要处理大量的开关量,系统的可靠性要高,人机交互界面友好,应具备数据储存和分析汇总的能力。要实现整个液体混合控制系统的设计,需要从怎样实现电磁阀的开关以及电动机启动的控制这个角度去考虑,现状就这个问题的如何实现以及选择怎样的方法来确定系统方案。
2.2 方案的介绍
控制功能是用硬件继电器实现的。继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速、时间及温度等参数变化而动作,以实现电力拖动装置的自动控制及保护。系统复杂,在控制过程中,如果某个继电器损坏,都会影响整个系统的正常工作,查找和排除故障往往非常困难,虽然继电器本身价格不太贵,但是控制柜的安装接线工作量大,因此整个控制系统价格非常高,灵活性差,响应速度慢。
单片机作为一个超大规模的集成电路,结构上包括CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路。其低功耗、低电压和很强的控制功能,成为功控领域、尖端武器、日常生活中最广泛的计算机之一。但是,单片机是一个集成电路,不能直接将它与外部I/O信号连接,要将它用于工业控制还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路,硬件设计、控制和程序设计的工作量相当大。
可编程控制器(PLC)从上世纪70年代发展起来的一种新型工业控制系统,起初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置,可以取代中间继电器、时间继电器等构成开关量控制系统,随着30多年来微电子技术的不断发展,PLC也通过不断的升级换代大大增强了其功能。现状PLC已经发展成不但具有逻辑控制功能、还具有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、连网通讯功能等多种功能,是名副其实的多功能控制器。由PLC为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点,是目前工业自动化的首选控制装置。
设计的编写按照国家关于电气自动化工程设计中的电气设备常用基本图形符号(GB4728)及其他相关标准和规范编写。设计原则主要包括:工作条件;工程对电气控制线路提供的具体资料。系统在保证安全、可靠、稳定、快速的前提下,尽量做到经济、合理、合用、减小设备成本。在方案的选择、元器件的选型时更多的考虑新技术、新产品。控制由人工控制到自动控制,由模拟控制到微机控制,使功能的实现由一到多而且更加趋于完善。
控制系统简单、经济、使用和维护方便。物料混合设备要节能、安全、高效