基于PLC的压力过程控制系统设计（可编辑）

目录

第一章绪论- 1 -

1.1 PLC控制在国内外的发展近况- 1 -

1.2 基于PLC的压力过程控制系统的发展前景- 2 - 1.3 MCGS6.2软件- 2 -

1.4 设计目的和要求 - 2 -

第二章基于PLC的压力过程控制系统方案- 4 - 2.1 设计方案 - 4 -

2.1.1 设计方案- 4 -

2.1.2 控制阀的选择 - 5 -

2.1.3 控制方式的选择- 6 -

2.2 控制算法 - 7 -

2.2.1 控制算法的选择- 7 -

2.2.2 PID控制的原理和特点- 8 -

2.2.3 PID控制器的参数整定- 9 -

第三章软件部分的实现 - 11 -

3.1 MCGS组态软件- 11 -

3.1.1 组态软件的介绍- 11 -

3.1.2 国内组态软件的比较与选择 - 11 -

3.2 组态软件的应用 - 13 -

3.2.1 MCGS软件编程- 13 -

3.3.2 MCGS软件连接设置- 15 -

3.3 FX2N编程软件的应用- 21 -

3.3.1 PLC编程指令- 21 -

3.3.2 控制程序的编写- 22 -

第四章硬件部分实现- 26 -

4.1 PLC特点- 26 -

4.2 FX2N特殊功能模块的应用- 27 -

4.2.1 FX2N-4AD模拟量转换模块- 27 -

4.2.2 FX2N-4DA 模拟特殊模块 - 32 -

4.2.3 PLC与计算机连接通讯- 35 -

第五章调试- 36 -

5.1 调试步骤 - 36 -

5.2 调试结果与常见故障分析- 36 -

5.2.1 调试- 36 -

5.2.2 常见故障分析 - 36 -

第六章结论- 38 -

参考文献- 39 -

谢辞 - 40 -

第一章绪论

自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)取代传统继电器控制装置以来,PLC得到了快速发展,在世界各地得到了广泛应用。同时,PLC的功

能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高,PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制,在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。

目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。

同时,计算机监控系统是采用集中监测、集中控制、集中显示、集中管理、集中保存的系统,融合了较先进的自动化技术、计算机技术、通讯技术、故障诊断技术和软件技术,广泛应用在化工、供暖、机械、供水、水处理等多个领域,在工业生产中发挥越来越显著的作用。

1.1 PLC控制在国内外的发展近况

20世纪末期,可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说,这个时期发展了大型机和超小型机;从控制能力上来说,诞生了各种各样的特殊功能单元,用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合;从产品的配套能力来说,生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前,可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。

我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来

在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前,我国自己已可以生产中小型可编程控制器。可以预期,随着我国现代化进程的深入,PLC在我国将有更广阔的应用天地。

1.2 基于PLC的压力过程控制系统的发展前景

近10年来,随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大,越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制,PLC在我国的应用增长十分迅速。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高,今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。特别在那些对实时性要求高,对成本敏感,对尺寸敏感的场合,嵌入式PLC大有可为。

1.4 设计目的和要求基于PLC的压力过程控制系统要求首先辨识压力的数学模型,然后用PLC进行智能控制设计。

在众多生产领域中,经常需要对压力罐等容器中的液位进行监控,以往常采用传统的继电器接触控制,使用硬连接电器多,可靠性差,自动化程度不高。而本课题采用可编程控制器(PLC)对压力进行监控,其电路结构简单,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,可直接运用于锅炉压力控制中,也可用于恒压供水系统中。

第二章基于PLC的压力过程控制系统方案基于PLC的压力过程控制系统要求首先辨识压力的数学模型,然后用PLC进行智能控制设计。

在众多生产领域中,经常需要对压力罐等容器中的液位进行监控,以往常采用传统的继电器接触控制,使用硬连接电器多,可靠性差,自动化程度不高。而本课题采用可编程控制器(PLC)对压力进行监控,其电路结构简单,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,可直接运用于锅炉压力控制中,也可用于恒压供水系统中。可以根据需要构成不同阶(1或2阶)的被控对象。压缩空气经过两路进入压力容器中,经过两个流量调节阀,在单回路控制过程中,可以把一路作为主回路,另一路作为干扰回路。被控对象调节采用线性的理想特征,构成的控制系统为线性控制系统。

2.1 设计方案

2.1.1 设计方案

“基于PLC的压力过程控制系统”利用工业控制计算机 IPC 作为上位机,利用MCGS软件作为程序开发平台,下位机采用可编程序控制器三菱FX2N?16M PLC,组成一个压力过程控制监控系统(如图2.1)。

图2.1 压力过程监控系统

被控对象由上、下两个压力罐组成,其控制要求为:将压力罐 1 的压力值P1和压力罐 2 的压力值 P2 分别控制在某个范围内。两个个压力罐的压力信号分别由检测装置进行实时检测,然后将被测的标准信号经 A/ D 转换后输入计算机,根据采集到的信号情况,计算机将控制信号经 D/ A 转换后输出给执行机构,对气泵和控制阀进行通