PLC的恒温箱控制系统设计.docx

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1、应用PLC的恒温箱控制系统设计摘 要：PLC的恒温箱控制系统应用了温度传感器，流量传感器，液位传感器。通过拨码开关输入设定温度。设定温度与所测温度进行比较，通过PLC的控制使恒温箱温度恒定。恒温控制系统要求控制恒温箱水温在20-80之间的某设定数值。当水温低于设定值时，采用电加热升温。当水温高于设定值时，放出部分热水，启动冷却风扇使水流经冷却器向恒温箱供水。本系统以PLC控制器为核心，设计控制系统的硬件电路和软件程序，完成要求的控制任务。本系统设计还对PLC特殊功能扩展模块和BCD译码器做了简单介绍。关键词：PLC；恒温箱；传感器淮海工学院二OO九届本科毕业设计（论文）第19页共40页毕业设计

2、（论文）外文摘要Using PLC thermostat control system designAbstract: The PLC thermostat control system has applied the temperature sensor, theflow sensor, the fluid position sensor. Through dials the code switching inputhypothesis temperature. The hypothesis temperature with measured that thetemperature carr

3、ies on the comparison,causes the thermostat temperature through thePLC control to be constant. Constant temperature control system request controlthermostat water temperature in 20-80 between some hypothesis value. When thewater temperature is lower than the setting value, uses the electric heating

4、elevation oftemperature. When the water temperature is higher than the setting value, emits thepartial hot water, the start cooling fan causes the current of water after the chiller tothe thermostat water supply. This system take the PLC controller as the core,designing control systems hardware circ

5、uit and the software routine, completes therequest the control duty. This system design also has made the simple introduction tothe PLC special function expansion module and the BCD decoder.Keywords: PLC； Thermostat； Sensor目 录1 绪论12 FX2N 系歹ij PLC33 FX2N-4AD 模块介绍43.1 通道选择43.2 程序实例64传感器简介74.1 热电偶传感器应用

6、94.2 叶轮式流量传感器104.3 光电开关115 BCD译码器156搅拌部分166.1 搅拌过程分类166.2 搅拌桨叶分类176.3 流体搅拌基本原理及参数187 冷却器简介188程序设计198.1 恒温箱的工艺过程及控制要求198.2 控制方案分析208.3 系统的配置208.4 主要控制程序说明218.5 恒温箱控制总梯形图258.6 恒温箱控制语句表32结论38致谢39参考文献401绪论可编程控制器简称PC （英文全称：Programmable Controller）,它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC （英文全称：Programm

7、able Logic Controller）和可编程序控制器PC几个不同时期。为与个人计算机（PC）相区别，现在仍然沿用可编程逻辑控制器这个老名字。1987 年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的 PLC标准草案中对PLC做了如下定义：PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其

8、功能的原则而设计。”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，使用情况大致可归纳为如下几类。开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A

9、转换。PLC P家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小

10、型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展

11、，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。2 FX2N 系列 PLCFX2N系列是FX家族中功能最强、速度最高的微型PLC o它的基本指令执行时间高达0.08s。内置的用户存储器为8K步，最大可以扩展到256个I/O点，有多种特殊功能模块和功能扩展板，可以实现多轴定位控制。机内有时钟，PID指令用于模拟量闭环控制。有功能很强的数学指令集，例如浮点数运算、开平方和三角函数等。每个FX2N基本单元可以扩展8个特殊单元。FX2N系列PLC具有丰富的元件资源，有3072点辅助继电器。提供了多种特殊功能模块，

12、可实现过程控制位置控制。有多种RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模块或功能扩展板支持网络通信。基本单元是构成PLC系统的核心部件，内有CPU、存储器、I/O模块、通信接口和扩展接口等。FX2N基本单位有16/32/48/64/80/128点，六个基本FX2N单元中的每一个单元都可以通过I/O扩展单元扩充为256 I/O点，其基本单元如表所示。表2-1 FX2N基本单元（继电器输出）继电器输出输入点数输出点数扩展模块可用点数FX2n-16MR-001882432FX2n-32MR-00116162432FX2n-48MR-001242448 64FX2n-64MR-0013232

13、48 64FX2n-80MR-001404048 64FX2n-128MR-001646448 64表2-2 FX2N基本单元（可控硅输出 ）可控硅输出输入点数输出点数扩展模块可用点数FX2n-16MS882432FX2n-32MS16162432FX2n-48MS24244864FX2n-64MS323248 64FX2n-80MS404048 64表2-3 FX2N基本单元（晶体管输出）晶体管输出输入点数输出点数扩展模块可用点数FX2n-16MT882432FX2n-32MT16162432FX2n-48MT24244864FX2n-64MT323248 64FX2n-80MT404048

14、 64FX2n-128MT646448 64本设计中用到的是 FX2N-60MT PLC 一台，配合 FX2N-4AD 一台及FX2N-2DA 一台构成控制系统。FX2N-60MTPLC中数字及字母的含义如下：60： 60个输入输出触点。M：单元类型为基本单元。T：（输出形式）晶体管输出（无触点直流负载用）。MT后面没有符号表示电源和输入输出类型等特性为AC100/200V电源，DC24V输入（内部供电）。3 FX2N-4AD模块介绍本系统使用了 FX2N-4AD和FX2N-2DA特殊功能模块。这里只对FX2N-4AD模块做主要介绍。FX2N-4AD是一种具有4输入通道、接受模拟信号并将其转化为数字量的（A/D）模块，它可以接受的模拟量范围为电压DC10+10V （分辨率为5mV）、电流+4+20mA、-20+20mA （分辨率为20 口 A）。它占用FX2N扩展总线的8个点，这8个点可以分配成输入或输出。它与主单元FX2N之间是通过缓冲存储器交换数据的。FX2N-4AD共有32个缓冲存储器，每个16位。3.1 通道的选择FX2N-4AD要选择通道，对通道进行初始化。初始化由缓冲器BFM#0中4位十六进制数字H口口口控制，从右到左第1位字符控制通道1（CH1）,而第4位字符控制通道4等。字符的意义如下： =0,预设电压输入（-10 - +10V）；口 =