學號：題目類型：報告(設計、論文、報告)過程控制工程實習報告學院：專業(方向)：班級：學生：2014年7月3日摘要隨著計算機技術的開展，可編程控制器作為通用的工業控制計算機，其功能日益強大，已經成為工業控制領域的主流控制設備。PLC通過用戶存儲的應用程序來控制生產過程，具有可靠性高、穩定性好和實時處理能力強的優點。它把計算機技術與繼電器控制技術有機地結合起來，為工業自動化提供幾乎完美的現代化自動控制的裝置。同時還能控制大量的過程參數，例如：溫度、流量、壓力、液位和速度。PID模塊使PLC具有閉環控制的功能，即一個具有PID控制能力的PLC可用于過程控制。當過程控制中某個變量出現偏差時，PID控制算法會計算出正確的輸出，把變量保持在設定值上。正因如此，本次實習要求熟悉掌握S7—300的過程溫度控制系統，該系統通過檢測溫度和壓力來到達水箱抽水和放水的目的。壓力檢測下水箱壓力大于設定值時，系統將壓力信號轉換成數字信號，再放大后輸出以實現加熱，溫度檢測值通過熱敏電阻將溫度信號轉換成數字信號，再放大輸出到水泵實現下水箱抽水至上水箱。上水箱光電傳感器檢測到液位高度，該信號傳到達CPU，經過CPU處理后輸出控制電磁閥以實現放水至下水箱，如此循環。關鍵字：溫控系統；控制原理；A/D轉換；硬件組態；S7-300ProcesscontrolengineeringpracticereportStudent:Teacher:Abstract:Withthedevelopmentofcomputertechnology,programmablecontrollerisageneralindustrialcontrolcomputer,itsincreasinglypowerful,hasbecomethemainstreamofindustrialcontrolfieldthecontrolequipment.UserapplicationsthatstorePLCtocontroltheproductionprocess,characterizedbyhighreliability,highstabilityandtheadvantagesofreal-timeprocessing.Relaycomputerandcontroltechnologiesarecombined,almostperfectmodernautomaticcontrolforindustrialautomationdevices.Canalsocontrolthenumberofprocessparameters,suchastemperature,liquidlevel,flow,pressure,andspeed.PIDclosed-loopcontrolmodulethePLChasthefeature,aPLCcanbeusedforprocesscontrolwithPIDcontrol.Whenadeviationofthevariablesisinprocesscontrol,PIDcontrolalgorithmwillcalculatethecorrectoutput,insettingthevaluesofvariables.Becauseofthis,thepracticerequiresfamiliaritywithS7-300temperaturecontrolsystem,bydetectingthetemperatureandpressureinthesystemtoachievethepurposeofpumpinganddrainageofthewatertank.Pressuretankpressuregreaterthanthesetvalue,thesystempressuresignalsintodigitalsignalsandamplifiedoutputtoheating,temperaturemeasurementsthroughthethermistortemperaturesignalsintodigitalsignals,andthenpumpedfirstwatertankthewatertankundertheamplifieroutputtothepumptoachieve.Tankonphotoelectricsensordetectsliquidheight,whichiscommunicatedtotheCPUafterCPUoutputcontrolsolenoidvalveforwaterafterthetreatmenttothenexttank,andsoon.Keywords:Temperaturecontrolsystem;controltheory;A/Dconversionhardwareconfiguration;S7-300目錄摘要………………………ⅠAbstract…………………Ⅱ第一章引言……………61.1系統簡述…………61.2系統工作原理及現象……………61.3系統工作簡易示意圖……………71.4系統設計目標……………………7第二章系統設計………………………72.1控制原理…………72.2控制原理流程圖…………………8第三章硬件介紹………………………83.1S7-300模塊簡介………………83.1.1.數字量輸入模塊………83.1.2.數字量輸出模塊………83.1.3.模擬量輸入模塊……………………93.1.4.模擬量輸出模塊……………………93.1.5.CPU模塊……………93.1.6.通信模塊……………93.1.7.現場總線通信模塊………………9第四章軟件設計……………………94.1STEP7編程軟件使用簡介…………………94.1.1硬件組態的建立及參數設置………94.1.1.1.系統I/O分配表………………104.1.1.2.硬件組態的建立步驟…………104.2.程序代碼……………………13致謝……………………16參考文獻………………16附錄……………………17第一章引言1.1系統簡述實習設備為一套過程溫度控制系統，控制臺分上下兩局部。上局部由上下兩水箱及S7-300的現場總線通信模塊，模擬量輸入SM331、輸出SM332模塊組成。上水箱連接有自動控制放水的電磁閥和手動控制的手動閥以及檢測上、下液位的傳感器；下水箱連接有加熱器，壓力傳感器和溫度傳感器；總線通信模塊，模擬量輸入、輸出模塊通過總線與控制臺下方的S7-300CPU模塊連接。控制臺下局部由S7-300模塊組成，包括CPU315-2DP、數字量輸入SM321、輸出322及通訊模塊CP。在熟悉每一模塊的詳細型號信息和I/O分配之后，通過SIMATICManager建立硬件組態，才可進行編程。1.2系統工作原理及現象使用SIMATICMANAGER構造好硬件組態，編寫好對應程序并將組態和程序下載進CPU，按下啟動按鈕，指示燈亮，檢測下水箱水壓，大于設定值時，開始加熱〔低于設定值時，上水箱先放水〕，溫度到達設定值時，水泵開始抽水，同時停止加熱，報警燈閃爍，蜂鳴器報警，當上水箱水位到達下限位時，停止抽水，報警燈滅，蜂鳴器停止報警。下水箱壓力低于設定值，上水箱放水，如此循環。1.3系統工作簡易示意圖1.4系統設計目標先對下水箱進行壓力檢測，到達預設值后〔未到達那么上水箱先放水〕，啟動加熱器加熱，到達預設溫度后，水泵抽水至上水箱并停止加熱，下水箱水壓低于設定值后，上水箱開始放水，如此循環。系統設計2.1控制原理按下運行按鈕，運行指示燈亮，壓力傳感器檢測到下水箱壓力值，并通過模擬量輸入模塊將其轉換為數字量，由CPU處理后，將信號傳到模擬量輸出模塊，控制加熱器工作或者控制電磁閥工作。溫度傳感器將檢測到的溫度值通過模擬量輸入模塊將其轉換為數字量，由CPU處理后，控制水泵工作。2.2控制原理流程圖圖硬件介紹3.1S7-300模塊簡介3.1.1.數字量輸入模塊SM321數字量輸入模塊用于接收數字信號。SM321DI16×24V,16點輸入，額定負載電壓24V。3.1.2.數字量輸出模塊SM322數字量輸出模塊用于將數字信號送達執行部件，控制相應部件工作。SM322DO16×DC24V/0.5A,16點輸出。每組8個電氣隔離，輸出電流為0.5A，額定負載電壓24V。3.1.3.模擬量輸入模塊SM331模擬量輸入模塊用于將模擬信號轉換為CPU內部處理的數字信號，其主要組成局部是A/D轉換器。SM331AI2×12bit為2路，12位精度，規格為4-20mA.3.1.4.模擬量輸出模塊SM332模擬量輸出模塊用于將數字信號轉換為模擬信號輸出，其主要組成局部是A/D轉換器。SM332AI4×12bit為4路，12位精度，規格為4-20mA.3.1.5.CPU模塊315-2DPCPU模塊式控制系統的核心，負責系統的中央控制責任，存儲并執行程序，實現通信功能，為U形總線提供5V電源。CPU有4種工作模式：STOP(停機)，START(啟動)，RUN〔運行〕和HOLD〔保持〕。所有模式都可以通過MPI接口與其他設備通信。CPU315-2DP有兩個通信接口分別為DP和MPI接口。3.1.6通信模塊CP通過TCP/IP和UDP的工業以太網連接。3.1.7現場總線模塊ET200MET200M是高密度配置的模塊化I/O站，是PROFIBUS-DP上的從站，包含IM153接口，用于與PROBUS-DP現場總線的連接。軟件設計4.1STEP7編程軟件使用簡介4.1.1.硬件組態的建立及參數設置4.1.1.1.系統I/O分配表名稱地址名稱地址啟動I0.0運行指示燈Q4.0停止I0.1停止Q4.1切除/停止I0.2報警燈Q4.2溫度檢測PIW258蜂鳴器Q4.3壓力檢測PIW256水泵Q4.4加熱器PQW256電磁閥Q4.54.1.1.2.硬件組態的建立步驟現場機架上各個模塊間是物理上的連接，必須進行硬件組態上的連接，以實現邏輯上的連接，在這根底之上才能執行編程器傳輸來的程序信息。〔1〕雙擊“SIMATICManager”。翻開STEP7主畫面，點擊“新建圖標”，輸入文件名和文件夾地址，然后點擊“OK”，系統自動生成工程。〔2〕選中上一步新建的工程，點擊右鍵，選中“插入新對象，點擊“SIMATIC300站點”，系統自動生成工程。〔3〕點擊新建的工程前面的“+”號，雙擊“SIMATIC300”，在選中右邊的“硬件”,雙擊翻開，進入硬件組態畫面。〔4〕點擊“SIMATIC300”前面的“+”號，從展開的“RACK—300”中找到“Rail”,拖到左上邊空白。(5)展開“CPU-300”，再翻開“CPU315-2DP”，把“6ES7315-2AF03-0A0B”，選擇V1.2，拉到機架的第二行。新建，選擇默認值，點擊確定，就可以生成一個PROFIBUS-DP網絡了。〔6)把數字量輸入模塊DI16×DC24V拖到主機架的第四個槽。(7)把數字量輸出模塊DO16×DC24V/0.5A拖到主機架的第五個槽。(8)把通訊模塊CP343-1EX11-OXEO拖到主機架的第六個槽。(9)點擊右側的“PROFIBUSDP”,在展開的項中點擊“ET200M”,再在展開項中點擊“IM153-1”,拖到左面“PRO