基于PLC的发酵过程控制系统设计( 控制对象 转速)

分析系统要求
• 性能与任务相适应 对于小型单台、仅需要数字量控 制的设备，一般的小型PLC。 • 结构上合理、安装要方便、机型上应统一 按照物理 结构，PLC分为整体式和模块式。
• 是否满足响应时间的要求（由于现代PLC有足够高 的速度处理大量的I/O数据和解算梯形图逻辑，因 此对于大多数应用场合来说，PLC的响应时间并不 是主要的问题。）
控制转速的实际操作图
CPU的选择
CPU的选择 IO的选择
开关多种控制
PID 模块 IO 引脚
设置开关变量
模块选择
给PID变量设置初始值
运行模块
开关量正常工作
开启积分环节
PID输出状态
添加积分量
改变积分量
消除余差
消除余差
谢谢大家 请提问
硬件选型
• 1、PLC及其模块选型：
• PLC可选用s7-300（CPU314IFM）,314IFM自身 带有4路模拟量输入和2路模拟量输出。
2、变频器选型：
•
为了能调节电子转速从而调节搅拌转速，特 选择西门子G110的变频器
S7-300 PLC 电源选型
• PLC系统电源选择
• PLC系统电源总功率=CPU+模块+系统外部供 电
（一般用PLC系统电源对外部供电有一定风险， 所以外部供电使用单独电源，功率另算。）
PLC的安全回路的设计
编程器 计算机
设备通讯接口交流电源
其他设备
按钮 继电器触点
BUS
I/O扩展接口
I/O扩展单元
传感器
输 入 单 元
系统程序存储器
RAM
输 出 单 元
接触器 电磁阀
基于PLC的发酵过程控制系统设计
过程控制对象 →（转速控制）
wangyuan
发酵过程的基本工艺流程图
发酵生产的实际工艺流程
• 1. 选取培养基 • 2. 总过滤器灭菌与分过滤器灭菌，接种实验 室的种子 • 3. 发酵罐空消，发酵罐实消 • 4. 种子罐接种或培养罐接种 • 5. 发酵罐培养控制 • 6. 取样与放罐 • 7. 发酵生产流程记录
PLC
+ -
指示灯
PLC系统软件设计
对转速的处理方式
• PLC组态的实现 • Stp7软件的实现
PLC的组态设定
PLC的组态设定
硬件配置图
硬件参数的设定
硬件参数的设定
发酵控制系统的各变量
单个搅拌1控制转速
处理时的图像描述
对转速的高低值设定
各转速相关值设定
罐转速控制回路说明 ： （ 1）转速测量值（PV） SV 按钮 制 方式下会显示出来。 （2）（控制状态 手动（或关闭）/自动 ） 自动控制方式下的控制状态：正常/顺序控 手动输出：0-100% （3）转速限制：高限，自动方式下起作用，如此值为800， 实际转速只能以600运转。 低限，自动方式下起作用，如此 值200，实际转速只能以300运转。
设计任务书
• 学习发酵的工艺流程
• 学习发酵的转速控制环节 • 学习把PLC应用到发酵过程中 • 学习stp7中PID的控制环节
CPU的选型
1. 通常，PLC的存储器容量以字为单位，如64k字等，应用 程序所需存储器容量可以预先进行估算。
2. 选择和计算的第一种方法是 （1）根据编程使用的节点数精确计算存储器的实际使用容 量。
（2）第二种为估算法，用户可根据控制规模和应用目的， 按照附表的公式来估算。
存储时所需的容量估算
控制思路
• 1. 把检测器检测到的转速信号4~20mA送入 至S7-300PLC中 • 2. 在PLC中对设定值与检测值的偏差进行 PID运算 • 3. 运算结果输出去调节电机的转速，从而 调节搅拌速率。电机的转速可以由变频器 来进行调节。