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1、目录一、前言 11. 可编程序控制器的概述 12. FX2N系列PLC简介2 3特殊功能模块 24. 调功器 35. 温度变送器 3二、系统设计 41. 系统设计要求 42. 系统硬件设计 42.1 .水箱温度自动调节系统： 42.2 .输入输出点数的分配表 52.3 .相关元器件的选型 52.4 . PLC的外部接线原理图63. 系统软件设计 73.1 . 模拟量与数字量的对应关系 73.2. 系统流程图的设计 73.3 . 系统梯形图 83.4 . 系统指令表 93.5 . 系统实时监控图 10三、总结 12四、参考文献 13五、附录 135.1. 课题介绍 135.2. 控制要求 13第
2、一章 前言1.1 可编程序控制器的概述随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制 已经广泛应用在所有的工业领域。现代社会要求制造业对市场这 一需求迅速做出反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本 和高质量的产品。可编程控制器就是顺应这一需要出现的，它是 以微处理器为基础的通用工业控制装置。编程控制器不仅可以按 事先编好的程序进行各种逻辑控制，还具有随意编程、自动诊 断、通用性好、体积小、可靠性高的特点。因此，可编程控制器 正逐步取代着继电器接触器控制系统。国际电工委员会vIEC）于1982年11月和1985年1月对可 编程序控制器作了如下的定义：“可编程序控制器PLC是一种数字
3、运算操作的电子系统，专为在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命令，并通过数字式模拟式 的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制 器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易 于扩充功能的原则而设计”。可编程序控制器PLC主要由CPU模块、输出模块和编程器组成。 PLC 的特殊功能模块能完成某些 特殊的任务。从使用方式 PLC分为：1 ）整体式PLCV又称单元式 或箱体式）整体式 PLC是将电源、CPU I /0部件都集中装在一 个机箱内。一般小型 PLC采用这种结构；2）模块式PLC
4、,将PLC 各部分分成若干个单独的模块，模块式 PLC由框架和各种模块组 成。模块插在插座上。一般大、中型 PLC采用模块式结构3） PLC 将整体式和模块式结合起来，称为叠装式 PLC。2.2FX2N系列PLC简介本次设计中，我们将采用 FX2n系列PLC,FX系列PLC为单元型，内含CPU电源和固定搭配的输入/输出。Q4AR系列为双机 热备系列，最大输入输出点数为 8192点。A系列PLC的最大输 入输出点数为 2048 点。 F 系列程控器的最大输入输出点数为 256点。三菱小型FX 2N）系列程控器的输入输出点最大不超过 256 点。每台主机可连模入、模出、高速记数、定位等特殊功能 模
5、块，不超过 8 个。 FX 系列在日本三菱的姬路制作所生产。三 菱姬路制作所累计已生产超过三百万台 FX系列PLC。目前FX系 列PLC为中国内地销量最多的小型 PLG FX2n系列PLC是该系列 中功能最强、速度最快的微型PLCo有 RAM, EPROM和EEPROMFX2N系列PLC的特点超高速的运算速度0.08微秒.比FX2的 0.48微秒快六倍.容量极大8K步（最大16K步.比FX2大四倍.机 体小型化 比FX2小50% .兼容FX2的编程设计.备有多种不同的 FX2NT展单元及特殊模块.2.3 特殊功能模块在工业控制中，某些输入量例如压力、温度、流量、转速等）是连续变化的模拟量，某些
6、执行机构要求 PLC 输出模拟信 号，而PLC的CPU只能处理数字量。模拟量首先被传感器和变送 器转换成标准的电流和电压。其中，D/A转换器将PLC的数字输 出量转换成模拟电压或电流，再去控制执行机构。模拟量I/O模块的主要任务就是完成 A/D转换和D/A转换。根据设计要求，本 次设计选用模拟量输入模块 FX2N-4AD该模块用4个12位模拟 量输入通道，输入量程为 DC-10V+10V和420MA转换速度为 15MS通道或6MS通道 高速）。2.4 调功器调功器是应用晶闸管 又称可控硅）及其触发控制电路用于调整 负载功率的盘装功率调整单元。在电子设备中起重要作用的晶闸管也称可控硅，英文缩写S
7、CR被广泛用于各类生产部门，正在成为自动化、高效化不可 缺少的装置。在最新的温度控制中晶闸管的利用明显的普及起 来。但在国内对其有不同的叫法，如晶闸管调整器、可控硅调 整器、晶闸管控制器、可控硅控制器、晶闸管调压器、可控硅 调压器、晶闸管调功器、可控硅调功器、调压器、调功器、晶 闸管交流电力控制器、可控硅交流电力控制器、电力调整器、电力控制器、电压调整器、电压控制器等。2.5温度变送器温度变送器，专应于热电阻或热点偶，讲温度转换成4-20MA的电流信号。至于要不要加模块，要看接受的控制器对于输入信号是0-10V还是4-20MA 般现在的控制器，都直接配有相应的温度变送器 模拟量输入模块，如温控
8、器，PLC的热电阻模拟量模块等 温度变送器的作用是与热电偶或热电阻配合，将温度或温差信号 转换成4 20毫安的统一的直流电信号，并将这些信号输送给调 节器或显示仪表。PT10 0的热电阻输出的是电阻信号，变送器输 出的是毫安信号，温度变送器 0-100度与0-150度最大值时输出电流均为 20MA所以当温度同为100度时，0-100度的变送器输出电流为 20MA而0-150度的变送器输出电流为14-15MA左右。所以在不 改变接收装置参数的情况下它们不可以互换。第二章系统设计2.1系统设计要求本系统的被控对象是1KW电加热管，被控制量是水箱的水温T，PLC的模拟量输出控制调功器的输出，由调功器
9、控制电加热管的通断，被控对象为水箱中的单相电热管，被控制量为水箱水 温。它由铂电阻PT100测定，输入到温度变送器上，量程为0100C。温度变送器变换为420mA传送给PLC的模拟量输入通 道。根据给定值加上dF与测量的温度值相比较的结果，PLC模拟 量输出通道向晶闸管调功器发出控制信号，从而达到控制水箱温 度的目的2.2系统硬件设计根据对系统设计内容的分析，确定控制系统所需要的输入输出点数为1/3点。选用FX系列PLC,输入输出点数的分配如表2-1所示，因为系统必须对温度信号进行采集和控制，还必须使 用到模拟量输入/输出模块FX-4AD模块、晶闸管跳功模块、温度变送器。；*2.2. /水箱温
10、度自动调节系统:温度设定值厂_PID调节器A/DD/A温度变送器调功器单相电热管CC=的数0Q-u A0M3.3系统梯形图10 = mio m 0 LDMS0Q2(TOP KDtO删iH759UU102410KO42e：9i1)20 irKiOlt M1M2N102D1Qmo皿N0K30-FPCWKOB4K3O2010V4Kl:fTnpKOrnHSUOi/irTnMKOKSOKLTfh&KOH?aooKl-popKOKlK4KE(DK1K1K2K1D皿血灯:阳：Dt313DO舄训DOS13 珈DIlli JrHOCOl 顋nuFH0100獗inur鄭l 册S5D瓏戲DS04lK?DH60:I(
11、NOSli 257K(l调试运行阶段。在这个阶段中，对系统的需求分析和如何采用模-忙块化设计思想是设计方案主要解决的问题。在这一周遇到最大的 问题就是如何实现闭环方法来实现温度控制，在没有任何有价值 的参考资料的情况下，通过不断地设计尝试和反复地设计调试初 步解决了问题。但是也存在了设计上的不足之处。需要用到模拟 量的输入 / 输出模块，而且所编程序也和课堂上老师所讲完全不 一样，给我们的课题制作带来了很大的困难。但是我们还是通过 查阅资料，询问老师按时完成了我们的课题。两周的PLC编程及应用的课程设计，发现自己在这方面的学习还需要不断的加深。通过这段时间的学习认识，对温控闭环的 系统有了一个整体的认识，熟悉各种器件和软件应用。在这里，本次设计中感谢两位指导老师对我的帮助。4、参考文献【1】可编程序控制器的编程方法与项目应用廖常初 重庆大学出版社【 2】可编程序控制器及其应用 【3】毕业设计指导 【4】新旧图形符号对照读本 【5】电力拖动与控制 【6】工厂常用电气设备手册 【7】电气控制技术实验指导书 5、附录万太福 重庆大学出版社 刘祖润 机械工业出版社 兵器工业出版社 谢桂林 中国矿业大学出版社 、中、下） 水利电力出版社 刘星平 湖南项目学院5.1. 课题
