hasuploaded基于西门子plc的液位水槽控制装置.docx

《hasuploaded基于西门子plc的液位水槽控制装置.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《hasuploaded基于西门子plc的液位水槽控制装置.docx（28页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、hasup1oaded基于西门子p1c的液位水槽控制装置第1.1节水槽装置的概述液位操纵常使用PID操纵，该操纵方法具有响应迅速、稳态误差小等优点。但当系统内部参数发生变化或者受到外界干扰时，参数整定就比较困难，给学生实验带来很大的不便。为了满足自动化、冶金、化工等专业的实验室水槽液位操纵的要求,我们对其进行了深入研究，设计了水槽装置P1C操纵系统，该系统具有较强的习惯内部参数变化与克服外界干扰的能力，具有一定的应用价值。第12节西门子P1C简介1.2.1可编程操纵器概述可编程操纵器(PrOgrammab1eCOntrO1Ier)简称PC,个人计算机(PerSOna1Computer)也简称P

2、C,为了避免混在一起，人们将最初用于逻辑操纵的可编程器叫做P1C(Programmab1e1ogicContro11er),通常也称之可编程操纵器。它是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动操纵技术而进展起来的一种通用的工业自动操纵装置；具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、保护方便等优点，本系统使用在工业领域有着广泛应用的西门子S7200系列P1C作为主操纵器,完成一套过程操纵实验系统，涵盖了可编程操纵器、信号与信息处理、传感技术、工程检测、模式识别、操纵理论、自动化技术、智能操纵、过程操纵、自动化仪表、计算机应用与操纵、计算机操纵系统等课程的教学实验与研究。国际电工委员会(IEC)

3、曾于1982年11月颁发了可编程操纵器标准草案第一搞，1985年1月发表了第二稿，1987年2月颁发了第三稿。该草案中对可编程操纵器的定义是：“可编程操纵器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。它使用了可编程序的存储器，用来在其内部存储器执行逻辑运算、顺序操纵、定时、计数与算术运算等操作的指令，并通过数字式与模拟式的输入与输出，操纵各类类型机械的生产过程。而有关的外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”1.2.2P1C的指导思想P1C是使用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在P1C运行时，CPU根据用户按操纵要求编制好并存于用户存储器中的程序

4、，按指令步序号(或者地址号)作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样与对输出状态的刷新等工作。P1C扫描一个周期必经输入采样、程序执行与输出刷新三个阶段。P1C在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或者输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。P1C在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算与处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状

5、态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式(继电器、晶体管或者晶闸管)输出，驱动相应输出设备工作。1.2.3P1C的历史与进展过程世界上公认的第一台P1C是1969年美国数字设备公司(DEC)研制的。限于当时的元件条件及计算机进展水平,早期的P1C要紧由分立元件与中小规模集成电路构成,能够完成简单的逻辑操纵及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程操纵器，使P1C增加了运算、数据传送及处理等功能，成为真正具有计算机特征的工业操纵装置。为了方便熟悉继电器、接触

6、器系统的工程技术人员使用，可编程操纵器使用与继电器电路图类似的梯形图作为要紧编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储单元都以继电器命名。因而人们称可编程操纵器为微机技术与继电器常规操纵概念相结合的产物。P1C的进展与计算机技术、半导体集成技术、操纵技术、数字技术、通讯网络技术等高新技术的进展是分不开的，他们推动了P1C的进展，而P1C的进展又对这些高新技术提出了更高更新的要求。P1C的进展经历了下列四个阶段：(D初始阶段：第一台P1C的问世到70年代中期。产品要紧用于逻辑运算与计时、计数运算，CPU由中小规模的集成电路构成，操纵功能较简单。由于它能完成逻辑运算功能，又被称之可编程序逻辑操纵器(

7、P1Oo典型的产品：MODICoN公司的084A11en-Bad1ey公司的pdqiiDEC公司的PDP-14日本日立公司的SCY-O22(2)扩展阶段：70年代中期到70年代末期。产品要紧在操纵功能上得到较大的进展，来自两个方面：从可编程序操纵器进展的操纵器一完成的是逻辑运算及扩展了其它运算功能，称之为可编程序操纵器(PrOgran1mab1econtro1)即PC(P1C)；从模拟仪表进展的操纵器一完成的是模拟运算及扩展其它逻辑运算功能，称之为单回路或者多回路操纵器(数字调节仪表)。典型的产品：MODICON公司的184,284与384西门子公司的S1MAT1CS3系列日本立石公司(OMR

8、oN)的SYSMAC-C系列等日本三菱公司的FXI系列与FX2系列等(3)通讯阶段：70年代末期到80年代中期。与计算机通讯的进展相联系，初步形成了分布式的通讯网络体系，但各制造厂各自为政，通讯系统自成体系，产品的功能得到进展，可靠性也大大提高。典型的产品：西门子公司的S1MATICS6系列GOU1D公司的M84,884等(4)开放阶段：80年代中期开始至现在。开放系统的提出，使P1C得到了较大的进展，要紧表现在通讯系统的开放，通讯协议的标准化使各厂家的产品能够通讯。这期间产品的规模增大功能不断的完善，大中型产品多数有CRT显示功能，使用标准软件，增加高级编程语言等。典型的产品：西门子公司的S

9、TMATICS5系列A11EN-BRAD1EY公司的P1C-5等第13节要紧任务为使工科学生在校期间就受到良好的工程实践锻炼，建设具有实际工程环境的实验室与实训基地一直是自动化实验室建设的重要目标。工业自动化可分为机械自动化与过程自动化，过程操纵系统是指对连续性工业生产过程如化工石油石化冶金电站轻工等工业生产过程中以流体为主的有关的物理量(温度、压力、流量及液位等四个参数）的自动调节操纵。过程操纵实验装置是根据自动化专业及有关专业教学特点，基于过程操纵基础上集P1C技术、网络技术与计算机监控为一体的先进的实验装置。本实验装置建成后，能够形成一套特殊的真实工业对象过程操纵系统全仿真工业现场的实验

10、装置。成果形式提供水槽装置可编程操纵器操纵系统实验装置。.本设计要紧基本要求包含：（1）正确懂得系统应用的目的与要求、掌握工程应用的通常程序。（2）熟悉某一种类型P1C的特点、使用及程序编制。（3）具有使用仪表使用手册、查阅相应资料的能力。（4）熟悉计算机辅助设计软件的基本使用方法。（5）具有根据调研、收集与查阅到的资料来分析推断确定论文/设计方案的能力。（6）初步具备运用自动化装置选型的能力。（7）具有归纳、整理技术资料，撰写技术论文的能力。（8）具有阐述论证论文/设计成果的能力，并通过答辩。第2章基本知识介绍第2.1节液位水槽装置的基本原理2.1.1 液位水槽装置简单介绍在本设计中，用水槽

11、1与水槽2构成液位11与液位12的串级操纵系统。水槽1的液位11为副变量，水槽2的液位12为主变量。其主调节器2同意主参数信号，它的输出作为副调节器1的外给定信号。而副调节器1则是根据副参数与主调节器来的给定信号去调节阀，达到操纵的目的。串级操纵系统是比较常见的一种复杂操纵系统。由于它具有主、副两台调节器，且有一个副环，它具有许多简单操纵系统所不具有的优点，通常来说，串级操纵系统的调节质量要比简单调节系统的调节质量高。当操纵精度要求较高，简单调节系统不能满足要求时，串级调节系统往往会取得比较满意的结果，调节质量会大大提高。但是，如何更好地发挥串级调节系统的特点，以提高质量，这就与副参数的选择，

12、或者者说与副回路的构成有着密切的关系。由于串级操纵系统具有主、副两台调节器，因此它的投运与整定比简单调节系统要复杂一些。2.1.2 图2-1水槽液位串级操纵系统工艺流程图2.1.3 液位水槽装置各设备的选型表21液位水槽装置设备选型名称型号规格精度数量制造厂家中央处理器模块(CPU)CPU312IFM内存RAM扩展到64K1模拟量输入模块(AI)SM331处理2点输入信号。2模拟量输出模块(AO)SM332处理1点输出信号1电源模块PS-3075A,24VDC1PC适配器RS232串行通信接口6ES7972-0CA23-0XAO1电容式差压变送器1151DP-5E22M1B3D2量程：031.

13、1kPa一186.8kPa工作电源：24VDC输出电流：420mADC线制0.52北京市新大云传感技术公司精制自吸泵25ZDB-40-0.55电压：220V功率：0.55KW流量:2.83m3h口径：25吸程：8.10扬程：4045m转速：2860rmin1台州喷龙机电有限公司单相自吸水泵DBZ650-4.6-50功率：650W转速：290转/分扬程：50m温升:75*C流量：4.6m3h吸程:9m频率50HZ1中外合资台州谊聚机电有限公司电气转换器QZD-IO(X)A输入信号:420mA输出压力:0.02-0.IMPa气源压力：0.14MPa2江苏常熟仪表厂气动薄膜调节阀ZMBP-IOOk公

14、称直径：8mm公称压力IOMPa阀开关型式：气开式介质温度：一4025C信号压力：20-100KP行程：10mm2空气过滤减压器QFH-6U输出：0.6kgf7cm2流量：3M3h2上海自动化仪表厂第2.2节P1C的结构与原理第2.2.1节P1C操纵组件S7-300P1C操纵系统：S7-300是使用模块化结构的中小型P1C,包含一个CPU315-2DP主机模块、一个SM331模拟量输入模块与一个SM332模拟量输出模块，与一块西门子CP5611专用网卡与一根MP1网线。其中SM331为8路模拟量输入模块，SM332为4路模拟量输出模块。图1-8所示为S7-300P1C、操纵系统结构图。第2.2

15、.2节P1C的功能、特点P1C是面向用户专为在工作环境下应用而设计的专用计算机。它具有下列几个显著特点。(1)可靠性高，抗干扰能力强P1C是专为工业操纵而设计的，要能习惯这样一个具有很强的电噪声、电磁干扰、机械振动、极端温度与湿度很大的工业环境中，那么，在P1C硬件设计方面，首先应对器件严格筛选与优化，而且在电路结构及工艺上采取了一些特殊的方式。比如，在输入/输出(I/O)电路中使用了光电隔离措施，做到电浮空，既方便接地，又提高了抗干扰性能；各个I/O端口除使用了常规模拟滤波以外，还加上数字滤波；内容使用了电磁屏蔽措施，防止辐射干扰；使用了较先进的电源电路，以防止由电源回路串入的干扰信号；使用了合理的电路程序，对模块可进行在线插拔，调试时不可能影响各机的正常运行，其平均无故障运行时间大(3-5)*(10*10*10)h以上。(2)编程简单、直观P1C是面向现场,考虑到大多数电气技术人员熟悉继电器操纵线路的特点,在P1C的设计上，没有使用微机操纵中常用的汇编语言，而是使用一种面