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1、目录第一章 课题的 提出.11.1 选题背景.11.2 方案论证.11.2.1 纸机上浆系统. 11.2.2 绝干浆量的调节.1第二章 系统的理论分析及控制方案确定.52.1 控制方案的比较和确定.52.2 纸机上浆系统绝干浆量控制系统的组成及原理图.52.3 纸机上浆系统绝干浆量控制系统控制流程.7第三章 系统的硬件设计.83.1 系统主要设备的选型.83.1.1 PLC 及其扩展模块的选型 .83.1.2 变频器的选型.113.1.3 水泵电机的选型.123.1.4 流量变送器的选型.123.2 系统主电路分析及其设计.123.3 系统控制电路分析及其设计.14第四章 系统的软件设计.16
2、4.1 PLC 程序设计 .164.1.1 流量 PID 控制逻辑图 .174.1.2 编程.184.1.3 运行.224.2 PID 控制 .22第五章 实物制作及调试.24第六章 结束语.26致 谢.27参考文献.281第一章 课题的提出1.1 选题背景本课程设计目的是利用 PLC 来实现纸机上浆系统的绝干浆量的控制。目前，PLC 使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。1.2方案论证1.2.1 纸机上浆系统纸机上浆系统的范围是从纸机贮浆槽到流浆
3、箱堰板，流送系统的术语中专指冲浆泵循环回路，在这一循环回路中队纸浆进行计量，稀释，必需的抄纸助剂混入及在纸浆最后上成形网前进行筛选与净化。纸机上浆系统向流浆箱供浆的方式有：1） 由高位箱向流浆箱供送纸浆1） 用冲浆泵向流浆箱供送纸浆冲浆泵是专用于向造纸机流浆箱输送纸浆的离心式浆泵，1.2.2 绝干浆量的调节纸浆流量的测量，从生产工艺角度的要求，最终的目的是想要知道纸浆的实际绝干量。当纸浆浓度经常在变化的情况下，测量这个纸浆的体积流量，其使用价值就不是很大。因此，在一般情况下，这个流量测量系统中另外还配有纸浆浓度调节器以保证被测量纸浆浓度的一致。对于这个浓度调节系统如果选用刀式纸浆浓度调节器时，
4、要求被测量保持在一定的范围内，因此为了使浓度变送器获得准确的信号，又要求对纸浆流量进行自动调节，这样在流量调节与测量系统中，常同时存在纸浆浓度与流量两个自动调节系统，调节方案见图 1。2第二章 系统的理论分析及控制方案确定2.1 控制方案的比较和确定纸机上浆系统绝干浆量控制系统主要有流量变送器、浓度计、变频器、调节阀、电动机组成。系统主要的任务是利用变频器控制一台电动机，实现绝干浆量的恒定，同时还要能对运行数据进行传输和监控。根据系统的设计任务要求，有以下两种方案可供选择：(1) 通用变频器 +单片机( 包括变频控制、调节器控制 ) +流量传感器这种方式控制精度高、控制算法灵活、参数调整方便，
5、具有较高的性价比，但开发周期长，程序一旦固化，修改较为麻烦，因此现场调试的灵活性差，同时变频器在运行时，将产生干扰，变频器的功率越大，产生的干扰越大，所以必须采取相应的抗干扰措施来保证系统的可靠性。该系统适用于某一特定领域的小容量的变频恒压供水中。(2) 通用变频器 +PLC(包括变频控制、调节器控制)+流量传感器这种控制方式灵活方便。具有良好的通信接口，可以方便地与其他的系统进行数据交换，通用性强；由于 PLC 产品的系列化和模块化，用户可灵活组成各种规模和要求不同控制系统。在硬件设计上，只需确定 PLC 的硬件配置和 I/O 的外部接线，当控制要求发生改变时，可以方便地通过 PC 机来改变
6、存贮器中的控制程序，所以现场调试方便。同时由于 PLC 的抗干扰能力强、可靠性高，因此系统的可靠性大大提高。该系统能适用于各类不同要求的恒压供水场合，并且与供水机组的容量大小无关。通过对以上两种方案的比较和分析，可以看出第二种控制方案更适合于本系统。这种控制方案既有扩展功能灵活方便、便于数据传输的优点，又能达到系统稳定性及控制精度的要求。2.2 纸机上浆系统绝干浆量控制系统的组成及原理图基于 PLC 的纸机上浆系统绝干浆量控制系统主要有变频器、可编程控制器、流量变送器、浓度计和水泵电机一起组成一个完整的闭环调节系统，该系统的控制流程图如图 2-1 所示：3图 2-1 绝干浆量控制系统流程图从图
7、中可看出，系统可分为：执行机构、信号检测机构、控制机构三大部分，具体为：(l) 执行机构：执行机构是由一个水泵电机组成，它用于将水供入管道，通过变频器改变电机的转速，以达到控制管道水流量的目的。(2) 信号检测机构：在系统控制过程中，需要检测的信号包括管道水流量信号和浓度信号，其中水流量信号是本控制系统的主要反馈信号。此信号是模拟信号，读入PLC 时，需进行 A/D 转换。(3) 控制机构：本系统的控制机构包括控制器(PLC)和变频器两个部分。控制器是整个流量控制系统的核心。控制器直接对系统中的流量信号进行采集，对来自人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法，得出对执行机构的控制方案，通过变频调速器和接触器对执行机构(即水泵电机)进行控制；变频器是对水泵电机进行转速控制的单元，其跟踪控制器送来的控制信号改变水泵电机的转速控制。绝干浆量控制系统通过安装在管道上的流量变送器实时地测量参考点的水流量，检测管道出水流量，并将其转换为 420mA 的电信号，此检测信号是实现
