信息与电气工程学院（2011/2012学年第一学期）课程名称管道流量比值控制PLC系统设计专业班级

信息与电气工程学院（2011/2012学年第一学期）课程名称管道流量比例控制PLC系统设计专业班1、课程设计目的******* ******* ************************************32、课程设计文本** ********* ****************************************** **3 2.1.2 设计主要任务********************************* ***************3 2.1 设计题目 管道流量比例控制PLC系统设计********************* *3 2.2 PLC控制系统组成*** *********************************** ***** 2.3 管道流量比例控制系统的组成 ******************************** ****4 2.4 系统的物理组成***** ***************************** ***********6 2.5PLC硬件设计及组成*************************** *************9 2.6 编写的PLC梯形图程序************************** ******************10 3、@ >程序设计总结或结论** ************************************************ ****14 4、参考资料****************************************** ********* ***********15 1、PLC课程设计目的1.1掌握S7-200系列可编程控制器硬件电路的设计方法。

1.2 熟练使用S7-200系列可编程控制器编程软件，掌握可编程控制器软件程序的设计思想和梯形图设计方法。 1.3 掌握S7-200系列可编程控制器程序应用系统的调试、监控和运行方法。 1.4 在完成可编程控制器作为下位机的相关控制程序的基础上，利用组态软件进行编程，实现对上位机及其相关监控接口的控制。 1.5 通过课程设计，学生可以熟练掌握数据查询（书籍、网络），将PLC课程所学知识综合应用于工程设计工作，理论知识与实践相结合。 2、课程设计课文2.1设计题目管道流量比例控制PLC系统设计2.1.2设计主要任务1.了解管道流量比例控制的物理原理系统结构、闭环调节系统的数学结构和PID控制算法。 2. 定义每个检测信号到PLC 的输入通道和PLC 到每个执行器的输出通道。 3.画出流控系统的电路原理图，算出I/O地址分配。 4.编译PLC程序，用实验装置调试。 2.1.2 技术要求 1．该系统有两个供水系统。第一条路线是异步电动机（无调速功能）和水泵组成动力系统。第二条路线由变频器、电动机和水泵组成电力系统。流量由电力系统变频调速控制，流量由电磁流量计检测。

2.本系统以第一通道的流量（检测值）乘以设定的比例系数作为流量给定值，控制第二条供水管道的流量。控制器采用PID算法确定逆变器的给定值，从而实现双向流量的比例控制。 2.2 PLC控制系统组成2.2.1 PLC概述可编程控制器（Programmable Controller）通常也称为可编程控制器。它是以微处理器为基础流量控制系统课程设计，集计算机技术和自动控制技术于一体的通用型工业自动控制装置。系统采用广泛应用于工业领域的西门子S7200系列PLC作为主控制器，S7-200系列小型PLC可应用于各种自动化系统。如图1-1所示，S7200PLC由输入/输出接口、电源、模块扩展接口和外部设备接口、计算机编程软件等几个主要部分组成。 2.2.2 PLC工作原理 PLC以“顺序扫描、连续循环”的方式工作。即在PLC运行时，CPU根据用户的控制要求对存储在用户内存中的程序进行编译，并根据指令步号（或地址号）进行周期性的循环扫描。如果没有跳转指令，则从第一条指令开始。依次一一执行用户程序流量控制系统课程设计，直到程序结束。

然后返回第一条指令开始下一次扫描。在每个扫描过程中，还完成了输入信号的采样和输出状态的刷新。一个 PLC 扫描周期必须经过三个阶段：输入采样、程序执行和输出刷新。在PLC的输入采样阶段：首先通过扫描顺序读取暂存在输入锁存器中的所有输入端的通断状态或输入数据，并写入各个对应的输入状态寄存器，即刷新输入 。然后关闭输入端口，进入程序执行阶段。 PLC处于程序执行阶段：按照用户程序指令的存储顺序扫描并执行每条指令。经过相应的运算处理后，将结果写入输出状态寄存器，输出状态寄存器中的所有内容都跟随程序的执行。和改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器的开关状态送入输出刷新阶段的输出锁存器，通过一定的方法（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应的输出设备工作2.2.3S7200—PLCCPU226简介 CPU226模块的I/O点总数为40点（24/16内置6个带PID控制功能的高速计数器；1个高速-速度脉冲输出端子和2路RS-485通讯 具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由端口协议的通讯能力。2.3管道流量比例控制系统组成2.3.1 系统应用介绍 在各种生产过程中，两种物料的流量保持严格的比例关系是很常见的，例如在锅炉的燃烧系统中，需要保持一定的比例燃料和空气以确保 ec燃烧规律。

而且往往其中一个流量随外接负载的需要而变化，而另一个流量则应由调节器控制，使其按比例变化，以保证两者的比值不变。否则，如果比例严重失衡，可能会造成生产事故或危险。又如以重油为原料生产合成氨时，在产气段应保持一定的氧与重油比，在合成段应保持一定的氢与氮比。这些比率调整的目的是使生产能够在最佳工作条件下进行。差值与流量的平方成正比，即 PQ2 对于图 13-1 中的单闭环比例调节系统，ΔPB=KBQB2 在 A 和 B 两条管道上，其中 KA 和 KB 为放大因子。变送器发出的信号为4-20mA电流信号，则F1、FA有如下关系： F1-4=CAΔPA FA-4=CBΔPB CA、CB为变送器的放大系数，F1、FA为设备的传输输出信号电流。变比器的输出关系为： F2-4=KC( F1-4) KC为变比器的放大倍数。则有： F2-4=KCCA KAQA2 FA-4=CBKBQB2 由于调节器是比例积分调节，在稳态下可以保持FA = F2，所以有KC CA KAQA2 CBKBQB2 (QA/QB) 2 = KCCBKB/CA KA 从上式可以看出，为了使流量QA和QB的比值满足工艺要求，只要适当调整比值放大器的放大倍数KC就足够了。

2.4 系统物理结构本设计采用RTGK-2过程控制实验装置，结合我国工业自动化及相关专业的教学特点，吸收了我国工业自动化及相关专业的特点和优势。与国外同类实验装置紧密结合，与当前大型工业自动化领域紧密相连，采用应用广泛、领先的AI智能仪表及组态软件控制系统DCS（分布式分布式控制系统），经过精心设计，多次实验并反复论证，推出了一套基于本科和研究生教学和学科基地建设的实验设备。 2.4.1 RTGK-2系统主要特点 1．调整后的参数包括流量、压力、液位和温度四个热参数。 2、执行器既包括电动调节阀（或气动调节阀）、三相可控硅移相调压等仪表式执行器，也包括变频器等动力驱动的执行器。 3、除调节器设定值的阶跃扰动外，调节系统还通过另一个电源支路或电磁阀和手操阀对物体产生各种扰动。 4、一个调整后的参数可以在不同的电源、不同的执行机构、不同的工艺线下演变成各种调整回路，便于讨论和比较各种调整方案的优缺点。 5、有些检测信号和执行器在这个物体上相互干扰，它们同时需要重新调整原独立调整系统的调整参数才能工作，也可以比较复杂调整系统的优缺点。 6、在开放式组态实验软件平台上可实现多种控制算法和调节规律。

7。实验数据和图表可永久保存，并可随时在MCGS组态软件中调用，以便实验者在实验后进行对比分析。 2.4.2 RTGK-2型实验对象组成流量计（涡轮流量计，电磁流量计）（1）.涡轮流量计：输出信号：频率，测量范围：0~< @0.6m3/h 如图： 接线说明：传感器供电由24VDC开关电源提供，负载为流量积算变送器 注：使用涡轮流量计时，24VDC开关电源必须打开（2)，电磁流量计：输出信号：4~20mA，测量范围：0~<@0.4 m3/h 接线说明：转换器为交流220V电源，X ,Y为传感器和转换器 输出信号线直接接控制台上电磁流量计的信号输出端 电动调节阀QSVP20-15N 智能电动单座调节阀主要技术参数： 执行器类型：智能线性执行器输入信号：0~10mA/4~20mADC/0~5VDC/1~5VDC 输入阻抗e：250Ω/500Ω 输出信号：4~20mADC 输出最大负载：