plc控制可调节阀流程图_基于plc的电机控制系统设计.doc

基于plc的电机控制系统设计.doc

华北电力大学成人教育毕业设计(论文)1摘要随着科学技术的不断发展，调节阀在工业生产的控制过程中得到了广泛的应用，同时对其性能和安全性等方面的要求也越来越高。众所周知，PLC自从问世以来就在自动控制各个行业发挥着难以取代的核心控制作用。PLC具有运行稳定可靠，控制功能强，网络化等优点，成为工业控制应用的主流。由于PLC的高稳定性和对环境较强的适应能力，使得PLC在调节阀电机的控制系统中的应用也日益广泛。本文是利用西门子S7200PLC为调节阀电机设计的一套自动控制系统。首先对该系统基本情况、设备工作原理和控制任务等进行了详细的介绍和分析，并在此基础上拟定了控制系统的设计方案。然后对该控制系统的控制电路进行了设计，对PLC的硬件部分和软件部分分别进行了设计，实现了调节阀由检测到开启、等待、关闭的过程，达到了调节阀稳定地控制下游区域介质压力的目的。在软硬件设计的基础上，按设计任务的要求，通过一系列的模拟试验，得出符合设计任务要求的实验结果。同时设计过程中给出的方法，对今后进行同样相关设计也有很大的指导意义和应用价值。关键词PLC调节阀电机S7200华北电力大学成人教育毕业设计论文华北电力大学成人教育毕业设计(论文)2目录摘要Ⅰ目录Ⅱ1绪论111系统概述1111概述1112系统工作原理112工程概况1121设备基本情况介绍1122设备控制要求1123设计要求华北电力大学成人教育毕业设计(论文)3213控制系统设计方案的拟定214PLC介绍2141什么是PLC2141PLC的特点315控制系统工作方式32控制电路设计421主电路设计422控制电路设计423保护电路设计5231短路保护设计5232过载保护设华北电力大学成人教育毕业设计(论文)4计53PLC控制系统设计631PLC控制系统设计基本原则632PLC控制系统的硬件配置6321控制要求分析6322PLC选型6323PLC的I/O地址分配7324I/O接线图设计7325元器件选择8326元器件布置9327控制柜板面布置10328电器互连图华北电力大学成人教育毕业设计(论文)51033PLC控制系统软件设计11331系统结构图12332系统设计流程图12333PLC程序设计124总结14致谢15参考文献16附录16华北电力大学成人教育毕业设计(论文)61绪论11系统概述111概述本次设计的调节阀控制系统采用可编程控制器PLC及文本显示器用于实现调节阀的自动控制。PLC将采集到的实际压力值与用户所给定的压力基值不断进行比较和判断，并根据比较结果判断是否启动电动机，是否启动电动机正转或启动电动机反转，也即是开启调节阀还是关闭调节阀，从而达到控制调节阀下游区域介质压力的目的。在该系统中文本显示器用于用户设定压力基值，同时也用于直观了解系统运行过程中的实际压力值和调节阀的开度值。112系统工作原理调节阀控制系统的主要作用就是根据调节阀下游区域介质所需要维持的某一压力值的要求，来自动调整调节阀的开度。用户通过文本显示器设定下游区域介质所需要维持的压力值，当实际压力值超出设定压力值的上限值时，控制系统启动电机关阀；当实际压力值低于设定的压力值的下限值时，控制系统启动电机开阀；当实际压力值在所给定的压力值范围内时，电机不运转。控制系统不停地采集实际压力数据，与基值进行比较，并根据比较结果适时调节阀门开度，最终使调节阀下游区域的介质压力维持稳定。12工程概况121设备基本情况介绍调节阀一台，调节阀的阀体在一台三相异步电机驱动下可前后移动，以此实现阀门的开启或关闭，调节流过阀体的介质流量，从而维持调节阀下游区域介质为某一稳定压力。文本显示器一台，用于设置调节阀下游区域介质的压力，也用于显示实际压力值和阀门的开度值。电机功率21KW，供电电源为380V，频率为50HZ。短时工作制。调节阀自配开、关限位及阀门开度传感器。华北电力大学成人教育毕业设计(论文)7122设备控制要求1、电机全压启动，正、反方向运转。2、有自动和手动两种控制方式。3、当介质压力超出或低于基值的上、下限范围时，系统启动电机运转，自动调节阀门开度，使介质压力维持在基值上、下限范围内。4、当开限位、关限位、过力矩限位动作时，均能使电机立即停止。5、电源、压力、开度信号和限位信号均有指示。6、用户能设置介质所需要维持的压力参数。7、有报警功能。8、有必要的短路、过载保护。123设计要求在了解和熟悉设备基本情况及设备控制要求的情况下，对本次设计提出了如下要求1对空开、接触器、过热继电器、指示灯等电器元件进行配置和选型；2对PLC硬件设备进行配置和选型；3绘制电气原理图，包括主回路图和控制回路图；4分配出I/O表和内存地址，绘制梯形图程序；5绘制安装接线图、电器互连图等。13控制系统设计方案的拟定最早期的调节阀控制系统多采用继电器控制方式。但是，由于继电器控制系统本身的局限性，如控制功能只限于逻辑控制、定时、计数等一些简单的控制，一旦动作顺序或生产工艺发生变化，就必须重新设计、布线、装配和调试，而且继电器控制系统布线繁琐混乱，接点众多，在出现故障时查找故障点非常困难；同时，强电和弱电导线绞接在一起，使信号相互干扰严重等，继电器控制系统已逐渐被替代。目前，调节阀的控制系统主要有单片机控制和PLC控制等两种控制系统。现时国内，大部分调节阀的控制系统引进国外控制系统，采用基于单片机的控制器控制，取得了较好的控制效果。但采用单片机控制软件编程复杂，对操作人员要求较高，硬件可靠性较低，而且价格较贵。本设计采用PLC控制系统，不仅简单方便而且可靠性大大提高。14PLC介绍141什么是PLC华北电力大学成人教育毕业设计(论文)8PLC是一种以计算机微处理器为核心的通用工业控制装置，目前已被广泛地应用于工业生产的各个领域。早期的PLC只能进行开关量的逻辑控制，被称为可编程序逻辑控制器(PROGRAMMABLELOGICCONGTROLLER)，简称PLC。现代PLC采用微处理器作为中央处理单元。其功能大大增强，它不仅具有逻辑控制功能，还具有算术运算、模拟量处理和通信联网等功能，PLC这一名称已不能准确地反映它的特性，于是，人们将其称为可编程序控制器(PROGRAMMABLECONTROLLER)，简称PC。但为了避免与后来出现的也简称PC的个人计算机(PERSONALCOMPUTER)相混淆，人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写1。国际电工委员会(IEC)对可编程序控制器定义如下可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字、模拟式的输入和输出，控制各种机械或生产过程13。142PLC的特点与继电器、单片机控制相比，PLC具有可靠性高、搞干扰能力强；编程简单、使用方便；设计、安装和接线简单，维护工作量少；功能完善、通用性强、体积小、重量轻、能耗低、性价比高等特点，PLC已成为实现工业自动化的一种强有力的工具，在自动控制系统的各个领域得到广泛的应用2。15控制系统工作方式本控制系统工作方式有手动和自动两种方式。1)手动方式当操作人员选择“手动”方式时，用户可根据实际需要进行介质压力的