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PLC液位控制设计
日期:2013-5-9 14:17:02人气:  标签:常州plc 常州plc编程

在应用PLC系统设计时,应遵循以下的基本原则,才能保证系统工作的稳定。

(1)最大限度地满足被控对象的控制要求;

(2)系统结构力求简单;

(3)系统工作要稳定、可靠;

(4)控制系统能方便的进行功能扩展、升级;

(5)人机界面友好。

本系统中,为了实现能源的充分利用和生产的需要,需要对电机进行转速调节,考虑到电机的启动、运行、调速和制动的特性,采用ABB公司的ABB ACS800变频器,系统中由S7-200系列PLC完成数据的采集和对变频器、电机等设备的控制任务。基于S7-200 PLC的编程软件,采用模块化的程序设计方法,大量采用代码重用,减少软件的开发和维护。系统利用对PLC软件的设计,实现变频器的参数设置、故障诊断和电机的启动和停止。

1 本设计的控制要求:

1)系统要求用户能够的直观了解现场设备的工作状态及水位的变化;

2)要求用户能够远程控制变频器的启动和停止;

3)用户可自行设置水位的高低,以控制变频器的起停;

4)变频器及其他设备的故障信息能够及时反映在远程PLC上;

5)具有水位过高、过低报警和提示用户功能;

2 本设计控制结构:

由于现场有一台电机作为被控对象,可以使用单台PLC进行单个对象的控制,只要适当的选用高性能的PLC,完全能够胜任此功能。系统控制结构如图1所示。

常州plc所画

PLC采集传感器、监控电机及变频器等有关的各类对象的信息。本系统中,对电机采用一台变频器来进行频率的调节控制。采用PLC输出的模拟量信号作为变频器的控制端输入信号,从而控制电机转速大小,并且向PLC反馈自身的工作状态信号,当发生故障时,能够向PLC发出报警信号。由于变频调速是通过改变电动机定子供电频率以改变同步转速来实现的,故在调速过程中从高速到低速都可以保持有限的转差功率,因此具有高效率、宽范围、高精度的调速性能。

3 设备的选型

(1)PLC及其扩展模块的选型:

目前,存在着种类繁多的大、中、小型PLC,小到作为少量的继电器装置的替代品,大到作为分布式系统中的上位机,几乎可以满足各种工业控制的需要。另外,新的PLC产品还在不断的涌现,那么,如何选择一个合适PLC?

本系统有一台电机、一个液位传感器、一个变频器、五个继电器,共有十八个I/O点,它们构成被控对象。综合分析各类PLC的特点,最终选西门子公司的S7系列PLC。 由于CPU226集成24输入/16输出共40个数字量I/O 点,完全能满足控制要求。此PLC可连接7个扩展模块,最大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。26K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器,2路独立的20kHz高速脉冲输出,具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统,具有更多的输入/输出点,更强的模块扩展能力,更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。

根据上述分析,参照西门子S7-200产品目录,选用主机为CPU226 PLC一台、另加上一台模拟量扩展模块EM235。

(2)变频器模块的选型:

目前,市场上存在各种各样的变频器,本设计采用ABB公司的ABB ACS800变频器。ACS800系列传动产品最大的优点就是在全功率范围内统一使用了相同的控制技术,例如启动向导,自定义编程,DTC控制,通用备件,通用的接口技术,以及用于选型、调试和维护的通用软件工具。内含启动引导程序,令您调试易如反掌;自定义编程:内置可编程模块,犹如PLC令您发挥自如;体积小巧:内置滤波器,斩波器及电抗器、性能卓越。

4 系统的控制流程:

(1)程序设计前准备工作:了解系统概况,形成整体概念,熟悉被控对象、编制出高质量的程序,充分利用手头的硬件和软件工具。

(2)程序框图设计:这步的主要工作是根据软件设计规格书的总体要求和控制系统具体要求,确定应用程序的基本结构、按程序设计标准绘制出程序结构框图,然后在根据工艺要求,绘制出各功能单元的详细功能框图。

(3)编写程序:编写程序就是根据设计出的框图逐条地编写控制程序,这是整个程序设计工作的核心部分。

(4)程序测试和调试:程序测试和调试不同,软件测试的目的是尽可能多地发现软件中的错误,软件调试的任务是进一步诊断和改正软件中的错误。

(5)编写程序说明书:程序说明书是对程序的综合说明,是整个程序设计工作的总结。

5 程序结构:

本程序分为三部分:主程序、各个子程序、和中断程序(见第四章)。逻辑运算及报警处理等放在主程序中。系统初始化的一些工作及液位显示放在子程序中完成,用以节省时间。利用定时中断功能实现PID控制的定时采样及输出控制。在本系统中,只用比例积分控制,确定增益和时间常数为:增益Kc=0.25;采样时间Ts=0.1S;积分时间Ti=30S;微分时间Td=0S。

6 PLC编程软件。

本设计使用的是软件是STEP7-Micro/WIN,该软件主要协助用户开发应用程序,除了具有创建程序的相关功能,还有一些文档管理等工具性功能,还可直接通过软件设置PLC的工作方式、参数和运行监控等。

该软件可以工作于联机和离线两种工作方式,所谓联机是指直接与PLC连接,允许两者之间进行通信,如上装或下载用户程序和组态数据等。离线则是指不直接与PLC联系,所有程序及参数暂时存入磁盘,联机后再下载至PLC。
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