加热反应炉的PLC控制-肖旭1341203018

课程设计(论文)题目名称加热反应炉的PLC控制课程名称PLC原理及应用学生姓名肖旭学号1341203018系、专业电气工程系测控技术与仪器指导教师黄强、、2015年11月27日邵阳学院课程设计（论文）任务书年级专业13测控技术与仪器学生姓名肖旭学号1341203018题目名称加热反应炉的PLC控制设计时间2015/11/16-2015/11/29课程名称PLC原理及应用课程编号121200107C设计地点数字控制与PLC实验室（306）一、课程设计（论文）目的PLC原理及应用课程设计是电气工程及其自动化专业领域重要的实践环节之一，主要以小型实用性PLC控制系统的软、硬件设计为主。课程设计的目的和任务：全面熟练掌握PLC的硬件组成以及各种指令的应用，使学生掌握小型PLC应用系统设计的步骤，熟悉和掌握PLC开发系统的应用和软件调试过程，通过设计过程中对故障的分析、判断、检修进一步锻炼和培养学生的动手能力。二、已知技术参数和条件1．送料控制①检测下液面SQ2、炉内温度ST、炉内压力SP是否都小于给定值(整定值均为逻辑量)。②若是小于给定值，则开启排气阀QVl和进料阀QV2。③当液位上升到上液面SQl时，应关闭排气阀QVl和进料阀QV2。④延时20s，开启氮气阀QV3，氮气进人反应炉，炉内压力上升。⑤当压力上升到给定值时，即SP=“1”时，关闭氮气阀。2．加热反应控制①交流接触器KM带电，接通加热炉发热器EH的电源。②当温度升高到给定值时(ST：“1”)，切断加热器电源，交流接触器KM失电o③延时10min加热过程结束。3．泄放控制①打开排气阀，使炉内压力降到预定的最低值(SP：“0”)。②打开泄气阀，当炉内溶液降到下液面(SQ2=“0”)时，关闭泄放阀和排气阀。系统恢复到原始状态，准备进入下一循环。4．根据上述加热反应炉加热工艺过程，编制PLC控制程序，并画出I／0电气接口图。5．调试程序，模拟运行。三、任务和要求1、设计系统的PLC外部接线图2、系统的操作面板3、设计好顺序功能图3、系统的T形图按照要求书写课程设计报告注：1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）实验室有EL型PLC实验系统4套，FX2N系列实验装置8台，以及相关的软件。FX2N系列、S7系列产品说明书；FX2N系列实验装置实验指导书；五、进度安排2015年11月16日-17日：收集和课程设计有关的资料，熟悉课题任务何要求2015年11月18日-19日：总体方案设计2015年11月20日-21日：外部接线图2015年11月22日-23日：T形图设计2015年11月24日-25日：系统调试改进2015年11月26日：整理书写设计说明书2015年11月27日：答辩六、教研室审批意见教研室主任（签字）：年月日七|、主管教学主任意见主管主任（签字）：年月日八、备注指导教师（签字）：学生（签字）：邵阳学院课程设计（论文）评阅表学生姓名肖旭学号1341203018系电气工程系专业班级13测控技术与仪器题目名称加热反应炉的PLC控制课程名称PLC原理及应用一、学生自我总结在为期两周的课程设计中，从对专业知识的几近不熟悉到后期的熟悉并运用是一个艰难的过程。毫无头绪的开始，然后开始设想方案，查阅了多本书籍外加组员相互讨论终于雏形颇具，但是在调试中又遇到各式各样细节性的问题使得调试无法继续，课题最有意义的地方便是这一个个细节故障的排除和程序设计的优化，使得设计具有了新的生命，对专业知识的领悟也随着上升一个等级。对于知识点和PLC控制器的运用已经更加娴熟，得心应手，对我而言是一个质的飞跃，是一个难得的成长。感谢老师，感谢同伴！学生签名：肖旭2015年11月25日二、指导教师评定评分项目平时成绩论文答辩综合成绩权重304030单项成绩指导教师评语：指导教师（签名）：年月日注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。摘要本课程设计为加热反应炉PLC的控制器，根据任务要求，以PLC实验室的实验台模拟整个加热反应炉的运行。试验台面板按钮模拟加热反应炉的传感信号，输出口灯模拟表示反应炉的各个阀门的运行情况，利用PLC控制器编程设计及I/O口的接线将各个部分连接，实现加热反应炉的PLC自动化控制。科技服务于生产，希望更多的设计和奇思妙想能够被创造出来并服务于全人类。关键词：PLC控制系统；按钮模拟传感信号；灯光模拟阀门；自动化控制；编程目录中文摘要1序言........................................................11.1设计目的与意义.............................................11.2研究的内容..................................................12设计任务及要求..............................................13设计方案....................................................23.1I／0地址..................................................23.2设备选择..................................................33.3对象和范围的确定..........................................53.4电路设计..................................................63.5系统硬件图设计............................................73.6控制系统的软件设计......................................104加热反应炉控制系统的抗干扰措施.............................144.1采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰...................144.2正确选择电缆的和实施敷设.................................144.3硬件滤波及软件抗干扰措施................................144.4正确选择接地点，完善接地系统............................145结论.......................................................156心得体会...................................................157谢辞.......................................................17参考文献......................................................18-1-1.序言1.1设计目的与意义加热反应炉作为工业生产中的重要设备，在以前通常采用工人手工控制的方法进行控制，它作为一项要求精细的工作，常常会由于工人的经验不足以及其他的因素，而常常会造成产品质量不稳定甚至出现次品的问题，而造成原料的浪费，最终会给企业带来经济损失。而当PLC技术的出现,其所具有的可靠性高、功能强、控制灵活等特点，使成为目前工业现场环境的首选控制装置。使用PLC来控制系统能有效的提高生产的安全性，大大降低了事故的发生率，并能提高生产效率，使原材料的使用率达到最大。而其发展趋势表明从长远来看，用PLC进行控制能大大的节约企业的成本。1.2研究的内容本课题主要研究通过可编程控制器对加热反应炉工作过程的控制，通过使用PLC软件，并结合现场的通用I/O设备（传感器和板卡），对加热反应炉进行进料和排料、进气和排气、加热等自动控制，主要分为三个阶段送料控制，加热反应控制和泄放控制。2.设计任务及要求1．送料控制①检测下液面SQ2、炉内温度ST、炉内压力SP是否都小于给定值(整定值均为逻辑量)。②若是小于给定值，则开启排气阀QVl和进料阀QV2。③当液位上升到上液面SQl时，应关闭排气阀QVl和进料阀QV2。④延时20s，开启氮气阀QV3，氮气进人反应炉，炉内压力上升。⑤当压力上升到给定值时，即SP=“1”时，关闭氮气阀。2．加热反应控制①交流接触器KM带电，接通加热炉发热器EH的电源。②当温度升高到给定值时(ST：“1”)，切断加热器电源，交流接触器KM失电o③延时10min加热过程结束。-2-3．泄放控制①打开排气阀，使炉内压力降到预定的最低值(SP：“0”)。②打开泄气阀，当炉内溶液降到下液面(SQ2=“0”)时，关闭泄放阀和排气阀。系统恢复到原始状态，准备进入下一循环。4．根据上述加热反应炉加热工艺过程，编制PLC控制程序，并画出I／0电气接口图。5．调试程序，模拟运行。3.设计方案3.1I／0地址输入输出I0.0：启动开关Q0.1：排气阀QVlI0.1：上液面传感器SQlQ0.2：进料阀QV2I0.2：下液面传感器SQ2Q0.3：氮气阀QV3I0.3：压力传感器SPQ0.4：泄放阀QV4I0.4：温度传感器STQ0.5：控制加热装置EH的接触器KMI/O地址分配：根据控制要求可知，该系统需要5个输入点和5个输出点，其地址分配如下：-3-IN输入点编号OUT输出点编号启动开关X0排气阀YV1Y1上液面SQ1X1进料阀YV2Y2下液面SQ2X2氮气阀YV3Y3压力SPX3泄放阀YV4Y4温度STX4加热器Y53.2．设备选择首先，选择机型。目前PLC产品种类繁多，同一个公司生产出来的PLC也常常推出系列产品，这需要用户去选择最适合自己要求的产品。正确选择产品中，首要的是选定机型。只有选好机型，我们才能成功的做出产品，其选择方法有两种：3.2.1根据系统类型选择机型从选机型的角度看，控制系统可以分成单体控制小系统、慢过程大系统和快速控制大系统。这些系统在PLC的选择上是有区别的。1）单体控制的小系统：这种系统一般使用一台PLC就能完成控制要求，控制对象常常是一台设备或多台设备中的一个功能。这种系统对PLC间的通信问题要求不高，甚至没有要求。但有时功能要求全面，容量要求变化大，有些还要与设备系统的其他机器连接。2）慢过程大系统：对运行速度要求不高，但设备间有连锁关系，设备距离远，控制动作多，如大型料场、高炉、码头、大型车站信号控制；也有的设备本身对运行速度要求不高，如大型连续轧钢厂、冷连续轧钢厂中的辅助生产机组和共有系统、供风系统等。对这一类型对象，一般不选用大型机，因为它编程调试都不方便，一旦发生故障，影响面也大。一般都采用多台中小型和低速网相连接。由于现在生产的控制器多为插件式模板结构，它的价格是随输入输出模板数和智能模板数的多少决定的，同一种机型输入输出点数少，则价格便宜，反之则贵。所以一般使用网络相连后就不必要选用大机型。这样选用每一台中小型PLC控制一台单体设备，功能简单，程序好编，调试容易，运行中一旦发生故障影响面小，且容易查找。3）快速控制大系统：随着PLC在工业领域应用中的不断扩大，在中小型的快速系统中，PLC不仅能完成逻辑控制和主令控制，并已逐步进入了设备控制级，如高速线材、中低速热连轧等速度控制系统。在这样的系统中，即使使用输入输出容量大、运行速度-4-快、计算功能强的一台大型PLC也难以满足控制要求。如多台PLC，则有互相间信息交换与系统响应要求快的矛盾。采用可靠的高速网能满足系统信息快速交换的要求。高速网一般价格都很贵，适用于有大量信息交换的系统。对信息交换的速度要求高，但交换的信息又不太多的系统，也可以采用P