管道流量比值控制PLC系统设计

信息与电气工程学院

课程设计说明书

（2011/2012学年第一学期）

课程名称 ： 可编程控制器应用 题 目 ： 管道流量比值控制PLC系统设计 专业班级 ：

学生姓名 ： 学 号：

指导教师 ： 刘增环等 设计周数 ： 两 周

设计成绩 ：

2012年 6月 21日

目 录

1、课程设计目的 2、课程设计正文

2.1设计主要任务

2.2设计题目 管道流量比值控制PLC系统设计 2.3硬件系统设计 2.4软件系统设计 2.5程序分析及框图 2.6编写PLC梯形图程序 3、程设计总结或结论 4、参考文献

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系列可编程控制器的编程软件，掌握可编程控制器软件程序的设计思路和梯形图的设计方法。

1.3掌握S7-200系列可编程控制器程序的应用系统的调试、监控、运行方法。

1.4在完成可编程控制器为下位机的相关控制程序的基础上，用组态软件编程实现上位机的控制及其相关监控界面。

1.5通过课程设计使学生能熟练掌握数据的查询（图书、网络），PLC课程所获知识在工程设计工作中综合地加以应用，使理论知识和实践结合起来

2、课程设计正文 2.1设计主要任务

1.了解管道流量比值控制系统的物理结构、闭环调节系统的数学结构和PID控制算法。

2.明确各路检测信号到PLC的输入通道和明确PLC到各执行机构的输出通道。

3.绘制出流量控制系统的电路原理图，编制I/O地址分配。 4.编制PLC程序，结合实验装置进行调试。

2.2设计题目 管道流量比值控制PLC系统设计 技术要求：

1．此系统有两路供水系统。第一路由异步电动机（不具备调速功能）和和水泵构成动力系统。第二路由变频器、电动机和水泵构成动力系统，依靠动力系统的变频调速控制流量，用电磁流量计检测流量。

2.本系统把第一路的流量（检测值）乘以设定的比例系数后的值作为流量给定值，控制第二供水管道的流量。控制器采用PID算法决定变频器的给定值，从而实现两路流量的按比例控制。

2.3硬件系统设计

模拟量输入有涡流流量传感器和电磁流量传感器组成，PLC选西门子S7—200系列中的226，上位机和下位机的电缆采用RS—458通讯电缆。第一路由异步电动机和水泵构成动力系统，第二路由变频器、电动机和水泵构成动力系统。

端口分配表 输入端子号 输出端子地址号 号 1 AIW0 第一路供水系统涡流流量传感16位 器输入 2 AIW2 第二路供水系统电磁流量传感16位 器输入 1 2 AQW0 AQW4 输出控制电动调节阀 输出控制变频器 16位 16位 信号名称 说明 2.4软件系统。

内存变量分配表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 名称 涡流流量传感器 电磁流量传感器 电动调节阀 变频器 PID表地址 过程变量PV 设定值SP 输出M 增益K 采样时间Ts 地址 AIW0 AIW2 AQW0 AQW4 VB100/VB200 VD100/VD200 VD104/VD204 VD108/VD208 VD112/VD212 VD116/VD216 说明 16位 16位 16位 16位 8位 32位 32位 32位 32位，设定为0.75 32位，设定为0.25秒

11 12 13 14 15 积分时间Ti 微分时间Td 积分前项 过程变量前值 VD120/VD220 VD124/VD224 VD128/VD228 VD132/VD232 32位，设定为0.5分 32位，设定为0分 32位 32位 8位，设定为250毫秒 定时中断0时间间隔 SMB34/SMB35 2.5程序分析及框图

在系统中有两路供水系统，要求控制第二路流量跟随第一路流量，并保持设定的比例，控制系统采用PID控制算法，把第一路的流量乘以设定的比例系数后的值作为流量给定值，控制第二路供水管道的流量。主程序OB1功能是PLC首次运行时利用SM0.1调用初始化子程序，使子程序只执行一次，子程序SBR0为初始化程序，形成PID回路表，建立100毫秒的定时中断，并开中断。

中断系统的功能是把第一路的流量AIW0乘以设定的比例系数后的值作为流量给定值送入PID回路表，将第一路的流量AIW2的值作为过程变量送入PID回路表，把PID运算的输出值送到AQW0 泵的速度。

中，从而控制第二路水

控制原理图1(控制主回路)

给定值（0.0——1.0） PI运算 电动调节阀 异步电机 水泵 涡流流量传感器

涡流流量传感器乘以比例 PI运算 变频器 异步电机 水泵 电磁流量传感器 控制

原理图2（控制副回路）

程序框图1（控制主回路）

主程序 主子程序 建立PID回路表 主子中断首次运行时调用 主子程序 建立250毫秒的定时中断 给定值数送入回路表作为设定值 连接定时中断与主中断子程序 AIW0输入回路表作为过程值 允许中断 PID运算 运算输出到AQW0，控制电动调节阀

程序框图2（控制副回路跟随主回路）

主子中断副子程序 副子中断调用副子程序 建立PID回路表 建立250毫秒的定时中断 VD100乘以比例系数送入回路表作为设定值 连接定时中断与副中断子程序 AIW2输入回路表作为过程值 允许中断 PID运算 运算输出到AQW4，控制副回路跟随 2.6程序梯形图

3.总结

由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不知道怎么做。但通过各方面的查资料并学习。我们基本学会了PLC设

计的步聚和基本方法。分组工作的方式给了我与同学合作的机会，提高了与人合作的意识与能力。

通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。

通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人负责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。能过比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表达能力。

在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。做事要学思结合。

最后要对各位辛勤指导的各位老师表示忠心的感谢

4参考文献

[1] 殷洪义.可编程控制器选择设计与维护.北京：机械工业出版社，1994 [2] 张万忠.可编程控制器应用技术.北京：化学工业出版社，2001.12 [3]曾庆波、孙华、周卫宏.监控组态软件及其应用技术.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社.2005

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指导教师 （签字） 年 月 日