基于PLC的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-2

摘要摘要青海大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院青海大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院PLC應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）題目：基于PLC的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)院（系）：電氣工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：測(cè)控092班學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：起止時(shí)間：2012.6.20～2012.7.3

摘要可編程控制器(PLC)作為傳統(tǒng)繼電器控制裝置的替代產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小，組裝靈活，編程簡(jiǎn)單抗干擾能力強(qiáng)及可靠性高等特點(diǎn)，因此它非常適合于在惡劣的工業(yè)環(huán)境下使用。本次硬件設(shè)計(jì)采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和GEFANUC90-30PLC并配合PT100溫度傳感器對(duì)控制現(xiàn)場(chǎng)的溫度采樣，溫度采樣后處理數(shù)據(jù)采用ProficyMachineEdition6.0編制梯形圖程序，并采用MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)溫度控制的實(shí)時(shí)操控界面，即在組態(tài)軟件MCGS的控制界面上實(shí)時(shí)顯示通道溫度值，并可通過控制界面對(duì)程序所設(shè)定的通道溫度上下限值進(jìn)行改變，實(shí)現(xiàn)了對(duì)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。關(guān)鍵詞：PLC,PT100溫度傳感器，溫度控制，MCGS組態(tài)軟件，青海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)：基于PLC的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件和MCGS監(jiān)控界面設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)STYLEREF"標(biāo)題1"緒論結(jié)論P(yáng)AGE16青海大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院PAGE33青海大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院MCGS監(jiān)控界面設(shè)計(jì)4.1MCGS組態(tài)軟件簡(jiǎn)介MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem)是一套基于Windows平臺(tái)的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，他為用戶提供了解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺(tái)，能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫顯示、趨勢(shì)曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。4.2MCGS軟件組成部分MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。圖4.1MCGS的組成4.3組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)要求本系統(tǒng)由工控機(jī)和GEFANUC90-30PLC構(gòu)成上下位機(jī)系統(tǒng)，在組態(tài)界面中實(shí)現(xiàn)如下功能：(1)工藝流程顯示：通過組態(tài)軟件窗口可以形象顯示溫度控制系統(tǒng)的工藝流程；(2)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能：運(yùn)行時(shí)溫度變化實(shí)時(shí)曲線和溫度顯示；(3)故障報(bào)警顯示：溫度高限報(bào)警、低限報(bào)警。4.4組態(tài)功能設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是通過串行通信，上位機(jī)監(jiān)視工藝流程的各個(gè)環(huán)節(jié)的情況，并根據(jù)要求隨時(shí)提供控制信號(hào)。其主要功能有實(shí)時(shí)處理、繪出實(shí)時(shí)溫度曲線、記錄溫度歷史曲線、記錄及顯示報(bào)警和參數(shù)修改，具體如下：(1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)運(yùn)行期間，要求系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)控流程且有時(shí)會(huì)根據(jù)工藝需要，修改控制參數(shù)，或是由于突發(fā)事件，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行必要的操作，這要求組態(tài)軟件必須可以隨時(shí)發(fā)出各種控制信號(hào)控制和監(jiān)視工藝流程。(2)動(dòng)畫顯示為了讓工作人員能跟形象跟直觀的觀察系統(tǒng)的各個(gè)工藝流程，組態(tài)軟件必須能夠以豐富形象的圖片動(dòng)畫實(shí)時(shí)跟蹤體現(xiàn)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，讓工作人員清晰地了解系統(tǒng)工作狀態(tài)。4.5MCGS組態(tài)界面設(shè)計(jì)主窗口如圖4.1，在系統(tǒng)運(yùn)行窗口中，使用MCGS組態(tài)軟件的圖元及圖符，根據(jù)具體的工藝流程繪制出了友好的人機(jī)界面。以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制的各通道上下限值修改、溫度的實(shí)時(shí)顯示、報(bào)警提示和顯示系統(tǒng)時(shí)間等功能。編制程序成功后進(jìn)行調(diào)試，步驟如下：圖4.1控制界面做好后，我們總結(jié)一下需要定義哪些變量，以便在控制界面上能夠?qū)崿F(xiàn)元件的仿真運(yùn)行，指示燈的亮滅，以及溫度值大小的顯示，在這個(gè)系統(tǒng)的控制界面上我們用到了9個(gè)燈的亮滅以及三個(gè)鍋爐中火的亮滅，所以變量須定義9個(gè)開關(guān)型變量；實(shí)時(shí)曲線圖和溫度顯示中我們用到了3個(gè)溫度值大小以及3個(gè)溫度上下限值的大小，所以須定義9個(gè)數(shù)值型變量如圖4.2。圖4.2在定義好變量后，我們應(yīng)該定義插入的各個(gè)元件的屬性，將他們與定義的變量相連，以便通過腳本或變量的輸入使得我們之前所做的工藝流程畫面動(dòng)起來。例如下圖中我們定義溫度2的屬性時(shí)，應(yīng)為此定義的作用是在控制界面上顯示溫度2的溫度值，所以我們將它的輸出類型選擇為數(shù)值型，表達(dá)式為我們從外部輸入的溫度2的數(shù)據(jù)。在圖框的左邊顯示選擇向左對(duì)齊如圖4.3示。圖4.3定義好控制界面的各個(gè)元件的屬性后，我們下一步的工作是如何將外界的輸入信號(hào)送入我們所設(shè)計(jì)的控制界面，從而達(dá)到外界數(shù)據(jù)與控制界面數(shù)據(jù)的交互，在控制界面中圖元圖符的變化是通過我們之前定義的變量值的變化來實(shí)現(xiàn)的，而外界信號(hào)的變化則是PLC程序中各個(gè)變量的值的變化。所以我們必須在這兩個(gè)部分的變量間建立一種聯(lián)系，他是通過通道屬性的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)的。在通道屬性設(shè)置中，我們首先定義通道的類型與地址如圖4.4，他其實(shí)就是與PLC程序中相對(duì)應(yīng)的地址通過它MCGS可以從相應(yīng)的PLC地址中讀取程序中對(duì)應(yīng)變量的實(shí)時(shí)值，然后再到通道連接中將實(shí)際系統(tǒng)和仿真系統(tǒng)中的變量一一對(duì)應(yīng)地連接如圖4.5示，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互，達(dá)到反饋和控制的目的。圖4.4圖4.54.6調(diào)試運(yùn)行①將程序下載到PLC柜中運(yùn)行程序；②在MCGS中打開監(jiān)控界面進(jìn)入運(yùn)行，監(jiān)控界面顯示各通道的實(shí)際溫度和工作狀態(tài)以及實(shí)時(shí)曲線；③在控制界面中改變溫度上下限值，工作狀態(tài)發(fā)生改變并且對(duì)應(yīng)的示燈亮。PAGE20青海大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院結(jié)論溫度控制一直是工業(yè)控制中的一個(gè)最重要最常見的被控變量，隨著PLC、單片機(jī)等嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，種類繁多的控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使用組態(tài)軟件來設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的方法得到廣泛的應(yīng)用，以適應(yīng)溫控系統(tǒng)非線性，干擾多，大時(shí)延，時(shí)變和分布變化的特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)該根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)合、不同的加熱對(duì)象和所要求的控制曲線和控制精度，選擇不同的系統(tǒng)方法。本文通過使用GEFANUC90-30PLC設(shè)計(jì)出了溫度控制系統(tǒng)，并結(jié)合通用組態(tài)軟件MCGS，通過串行通訊，使用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)的上位機(jī)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集與處理、畫面顯示、報(bào)警處理以及流程控制等功能，對(duì)整個(gè)溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，主要完成的工作有：(1)使用組態(tài)軟件MCGS繪制出了系統(tǒng)工藝流程圖，實(shí)現(xiàn)了溫度控制的動(dòng)畫模擬并且能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控溫度的變化。(2)系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線，溫度和模塊錯(cuò)誤的報(bào)警動(dòng)畫，報(bào)警記錄等組態(tài)，使我們能在組態(tài)界面上實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)的工作狀態(tài)，報(bào)警發(fā)生的時(shí)間和類型，以便讓我們更好更快地處理故障。(3)能夠在控制界面中修改溫度的上下限值，增加了PLC控制的靈活性，能夠根據(jù)實(shí)際需要隨時(shí)對(duì)溫度上下限進(jìn)行改變。，通過本次設(shè)計(jì)，使我的專業(yè)知識(shí)得到了綜合應(yīng)用，理論和實(shí)踐有了進(jìn)一步的提高，同時(shí)，對(duì)整個(gè)溫度控制系統(tǒng)包括組態(tài)軟件、GEFANUC90-30PLC等有了更深刻的理解和體會(huì)，受益匪淺。參考文獻(xiàn)[1]樊軍慶,張寶珍.溫度控制理論的發(fā)展概況.工業(yè)爐,30(6):12-14,2008[2]郁漢琪.可編程控制器原理及應(yīng)用.北京：中國(guó)電力出版社，2004[3]周萬(wàn)珍.PLC分析與應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2004[4]齊劍玲,曾玉紅.工控機(jī)在工業(yè)鍋爐溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用.微計(jì)算機(jī)信息,19(9):36-37,2003[5]張愛筠,張琳琳,賀楠.溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與市場(chǎng)研究.商業(yè)經(jīng)濟(jì),2:57-58,2008[6]胡軍.可編程控制器原理應(yīng)用與事例解析.北京：清華大學(xué)出版社.2003[7]嚴(yán)盈富.觸摸屏與PLC入門.人民郵電出版社，2006[8]高欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例.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