基于组态的苯基苯酚甲醛树脂中式反应装置的自动控制毕业设计论文(编辑修改稿)

基于组态的苯基苯酚甲醛树脂中式反应装置的自动控制毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

的抗干扰能力。 直流输入的接口电路如图 32 图 32 直流输入的接口电路 输出接口电路 输出接口电路通常有 3种类型：继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。 继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型的输出电路类似，只是晶体管或晶闸管代替继电器来控制外部负载。 扩展接口和通信接口 PLC 的扩展接口的作用是将 扩展单元 和功能模块与基本单元相连，使 PLC 的配置更加灵活，以满足不同控制系统的需要；通信接口的功能是通过这些通信接口可以和监视器、打印机、其他的 PLC 或是计算机相连，从而实现“人 机”或“机 机”之间的对话。 电源 PLC 一般使用 220V 交流电源或 24V 直流电源，内部的开关电源为 PLC 的 中央处理器 、 存储器 等电路提供 5V、 12V、 24V 直流电源，使 PLC 能正常工作。 的特点 （一）可靠性高，抗干扰能力强 PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器控制系统的 1/10~1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。 高可靠性是电气控制设备的关键性能。 PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。 例如三菱公司生产的 F系列 PLC平均无故障时间高达 30万小时。 一些使用冗余 CPU的 PLC的平均无故障工作时间则更长。 从 PLC的机外电路来说，使用 PLC构成控 制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少 5 到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。 此外， PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。 在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除 PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。 这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 （二）硬件配套齐全，功能完善，适用性强 PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方 便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。 PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。 PLC有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器，可以用于各种规模的工业控制场合。 除了逻辑处理功能以外，现代 PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。 近年来 PLC的功能单元大量涌现，使 PLC渗透到了位置控制、温度控制、 CNC等各种工业控制中。 加上 PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用 PLC组成各种控制系统变得非常容易。 （三）易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC作为通用 工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。 它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。 梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用 PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。 为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 （四）容易改造 系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造。 PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。 这种编程方法很有规律，很容易掌握。 对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。 PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。 更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。 这很适合多品种、小批量的生产场合。 （五）体积小，重量轻，能耗低 以超小型 PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于 100mm，仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的 1/2~1/10。 它的重量小于 150g，功耗仅数瓦。 由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制器。 PLC 的工作方式 输入采 样阶段。 在此阶段，顺序读入所有输入端子通断状态，并将读入的信息存入内存，接着进入程序执行阶段，在程序执行时，即使输入信号发生变化，内存中输入信息也不变化，只有在下一个扫描周期的输入采样阶段才能读入信息。 程序执行阶段。 PLC对用户程序进行扫描。 输出刷新阶段。 当所有指令执行完毕通过隔离电路，驱动功率放大器，电路是输出端子向外界输出控制信号驱动外部负载。 PLC工作流程图如图 33： 6 PLC 工作过程流程 图 33 PLC 选型 对控制器的基本要求是，能够实时显示采集阀门状态信息，并加以分 析、判断，控制电动阀门的正确运行，实时显示电动阀门的开度，同时保持与控制中心的通信。 考虑开关量输入输出的数量，模拟量输入精度及连锁等各方面情况，选用三菱 PLC系列 FX2n48MR，本机带有 24个输入点和 24个输出点， FN2N是 FX2N系列中功能最强速度最高的微型 PLC，内置用户存储器 8K步，可扩展到 16K步，最大可扩展到 256个 I/O点，可有多种特殊功能扩展，实现多种特殊控制功能（ PID、高速计数、 A/D、 D/A、等）。 有功能很强的数学指令集。 通过通信扩展板或特殊适配器可实现多种通信和数据链接。 Fx2N4AD 特殊功能模块简介 [3] 、简介 Fx2N4AD模块特殊模块有四个输入通道。 输入通道接收模拟信号并将其转化成数字量，这成为 A/D转换。 Fx2N4AD最大分辨率是 12位。 基于电压或电流的输入 /输出的选择通过用户配线来完成，可选用的模拟值范围是 10V到 10VDC(分辨率 5mV),并且 /或者 4到 20mA， 20到 20mA（分辨率： 20uA） Fx2N4AD和 FX2n主单元之间通过缓冲存储器交换数据， Fx2N4AD消耗 FX2n主单元或有源扩展单元 5V电源槽 30mA的 电流。 7 、外形尺寸 图 34 ． 3 配线 配线图如图 35： 图 35 8 安装使用说明 环境指标 项目 说明 环境指标（除下面一项之外） 与 FX2n 主单元的相同 耐压绝缘电压 5000VAC,1 分钟（在所有端子和地之间） 表 31 电源指标 项目 说明 模拟电路 24DC177。 10%,55mA (源于主单元的外部电源 ) 数字电路 5VDC,30mA（源于主单元的内部电源） 表 32 性能指 标 模拟输出 表 33 模拟输入继续 ...... 9 图 36 注：预设范围根据模拟模块缓冲存储器的适当设置进行选择。 所选电流 /电压输入必须和正确的输入端子连接相匹配。 缓冲存储器（ BFM）的分配 表 34 10 续表 34 带 *号的缓存器（ BFMS）可以使用 TO指令从 PLC 写入。 不带 *号的缓冲存储器的数据可以使用 FROM 指令读入 PLC 在从模拟特殊功能模块读出数据之前，确保这些设置已经送入模拟特殊功能模块中。 否则，将使用模块里面以前保存的数值。 缓冲存储器提供了利用软件调整偏移和 增益值的手段。 偏移（截距）：当数字输出为 0时的模拟输入值。 增益（斜率）：当数字输出为 +1000 时的模拟输入值。 通道选择 通道的初始化由缓冲存储器 BFM0中的 4位十六进制数字 H0000控制。 第一位字符控制通道 1，而第四个字符控制通道 4。 设置每一个字符的方式如下： O=0：预设范围（ 10V到 10V） O=2：预设范围（ 20mA到 20mA） O=1：预设范围 (+4mA到 +20mA) O=3:通道关闭 OFF 模拟到数字转换速度的改变 在 FX2n的 BFM15中写入 0或 1，就可以改变 A/D转换的速度。 不过要注意下列几点： 为保持高速转换率，尽可能少地使用 FROM/TO指令。 注：当改变了转换速度后， BFM14将立即设置到缺省值，这一操作将不考虑他们原有的数值。 如果速度改变作为正常程序执行的一部分时，请记住此点。 Fx2N4DA 特殊功能模块简介 [4] Fx2N4DA模块特殊模块有四个输出通道。 输出通道接收数字信号并转化成等价的模拟信号，这成为 D/A转换。 Fx2N4DA最大分辨率是 12位。 基于输入 /输出的电压电流选择通过用户配线来完成，可选用的模拟值范围是 10V到 10VDC(分辨率 5mV),并且 /或者 0到 20mA，（分辨率： 20uA），可被每个通道分别选择。 Fx2N4DA和 FX2n主单元之间通过缓冲存储器交换数据， Fx2N4DA共有 32个缓冲存储器（每个是 16位）。 Fx2N4DA占用 FX2n扩展总线的 8个点。 这 8个点可以分配成输入或输出。 Fx2N4DA消耗 FX2n主单元或有源扩展单元 5V电源槽 30mA的电流。 11 表 35 缓冲存储器 (BFM)的分配 FX2n4DA和 MPU之间通过缓冲存储器（ 16位 32点 RAM）传输数据 [BFM0]输出模式选择： BFM0的值使每个通道的模拟输出和电流输出之间切换。 采用 4位十六进制数的形式，第一位数字是通道 1（ CH1）的命令，而第二位数字则是通道 2的（ CH2） ,以此类推，这四个数字值分别代表下列项目： O=0：设置电压输出模式（ 10V到 10V） O=1：设置电流输出模式（ +4mA到 +20mA） O=2：设置电流输出模式（ 0mA到 +20mA） . 8Fx2N4ADPT 特殊功能模块 Fx2N4ADPT特殊功能模块将来自四个箔温度传感器（ PT100， 3线， 100Ω）的输入信号放大，并将 数据转换成 12位的可读数据，存储在主处理单元（ MPU）中，摄氏度和华氏度数据都可读取，读分辨率是 176。 C到 176。 C/176。 F到176。 F，所有的数据传输和参数设置都可以通过 Fx2N4ADPT占用 Fx2N扩展总线的 8个点。 这 8个点可以分配成输入或输出。 Fx2N4ADPT消耗 FX2n主单元或有源 12 扩展单元 5V电源槽 30mA的电流。 ． 1 外形尺寸 图 37 环境指标 项目 说明 环境指标（除下面一项之外） 与 FX2n 主单元的相同 耐压绝缘电压 5000VAC,1 分钟（在所有端子和地之间） 表 36 . 电源指标 项目 说明 模拟电路 24V177。 10%,50mA 数据电路 50VDC,30mA（源于主单元的内部电源） 表 37 性能指标 项目 摄氏度 华氏度 通过读取适当的缓冲区 ,可以得到 ℃和176。 F两种数据 模拟输入信号 箔温度 PT100 传感器（ 100Ω）， 3线，4 通道（ CH1， CH2， CH3， CH4），3850PPM/℃ ,DIN43760,JISC16041989 传感器电流 1mA 传感器 100Ω PT100 补偿范 围 100℃ 到+600℃ 148 到+1112 数字输出 1000 到6000 1480 到+11120 12 位转换 11 数据位 +1符号位 13 最小可测温度 ℃ 到℃ 176。 F 到176。 F 总精度 全范围的177。 1%（补偿范围）参考 节的特殊 EMC 考虑 转换速度 4通道 15ms 表 38 模拟输入继续 ...... 图 38 缓冲存储器（ BFM）的分配 BEM 内容 *14 将被平均的 CH1到 CH4的平均温度可读值（ 1到 4,096）缺省值 =8 *58 CH1到 CH4在 ℃ 单位下的平均温度 *912 CH1到 CH4在 ℃ 单位下的当前温度 *13*16 CH1到 CH4在 176。 F单位下的平均温度 *17*20 CH1到 CH4在 176。 F单位下的当前温度 *21*27 保留 *28 数字范围错误锁存 29 错误状态 30 识别号 K2040 31 保留 表 39 各模块接线图如下： 14 15 16 17 、电动执行机构 电动执行机构的分类 根据控制模式的不同，电动执行机构又可以 分为两大类： （ 1）开关型电动执行机构：执行机构只能接受“开”、“关”或“停”信号，启动次数达 600次 /小时。 （ 2）调节型电动执行机构：可以接受“开”“关”或“停”信号和模拟控制信号，甚至可以组成总线控制网络，启动次数可达 1200次 /小时以上。 电动调节阀的选型 本项目中，有用到模拟量的电动伺服阀，也用到了开关量的电动阀。 （ 1）模拟量电动执行机构 依据工艺条件控制要求，电动执行器的作用是能够控制其阀门开和大小，从而控制甲醛和乙醇的量。 比例为 1:~。 为保证工作安全，本项目选用 QS智能 型电动。