顺序控制设计法在PLC编程中的应用
现代科学技术的不断更新和进步，为工业生产工作提供了良好的前提条件。自动控制技术取得良好的发展成果，其中PLC在现代工业控制工作中有着十分明显的优势。PLC程序设计工作，已经逐渐受到自动控制技术人员的关注。将顺序控制设计法积极应用在PLC编程工作之中，能够起到良好的效果，促进工程生产顺利进行。
【Abstract】The continuous updating and progress of modern science and technology provide a good prerequisite for industrial production. The automatic control technology has achieved good development results，among which PLC has obvious advantages in modern industrial control work. PLC programming has gradually attracted the attention of automatic control technicians. The sequential control design method is applied to the PLC programming，which can achieve good results and promote the smooth progress of the project.
标签：控制设计法；PLC；编程；应用
1 引言
现阶段，在开展PLC程序编制工作的过程中，主要是积极采用了逻辑设计法、继电器控制电路转换为梯形图法、经验设计法以及顺序控制设计法等，这些方法在实际应用过程中，都有着不同的优势和不足，并且适用范围也是不尽相同的。针对顺序控制设计法来说，这种方法在实际应用的时候，设计较为容易，并且工作效率较高，在当前社会的应用程度较高。积极采用顺序控制设计法，开展PLC编程工作，能够起到良好效果。
2 顺序控制设计法的基本原理分析
在开展PLC编程工作的过程中，使用顺序控制设计法，能够起到良好的效果。顺序控制设计法，在实际应用的过程中，需要从系统本身的工艺过程情况出发，针对顺序功能流程图进行设计，并以此为根据设计出具体的梯形图程序。在顺序功能流程图之中，主要是应用通用的技术语言，这种语言在不同专业人员之间都能够开展交流活动。
2.1 顺序功能流程图的相关情况
针对控制系统的具体控制过程、特性以及功能情况进行描述，是顺序功能流程图的主要作用，它是PLC顺序控制程序之中使用的重点工具。针对顺序功能流程图进行全面分析，能够发现其主要是由转换条件、转换、步、有向连线以及动作组成的。
2.1.1 转换和转换条件
成都理工大学工程技术学院《过程控制系统课程设计实验报告》 名称：单容水箱液位过程控制 班级：2011级自动化过程控制方向 姓名： 学号：
目录 前言 一．过程控制概述 (2) 二．THJ-2型高级过程控制实验装置 (3) 三．系统组成与工作原理 (5) （一）外部组成 (5) （二）输入模块ICP-7033和ICP-7024模块 (5) （三）其它模块和功能 (8) 四．调试过程 (9) （一）P调节 (9) （二）PI调节 (10) （三）PID调节 (11) 五．心得体会 (13)
前言 现代高等教育对高校大学生的实际动手能力、创新能力以及专业技能等方面提出了很高的要求，工程实训中心的建设应紧紧围绕这一思想进行。 首先工程实训首先应面向学生主体群，建设一个有较宽适应面的基础训练基地。通过对基础训练设施的 集中投入，面向全校相关专业，形成一定的规模优势，建立科学规范的训练和管理方法，使训练对象获得机械、 电子基本生产过程和生产工艺的认识，并具备一定的实践动手能力。 其次，工程实训的内容应一定程度地体现技术发展的时代特征。为了适应现代化工业技术综合性和多学科交叉的特点，工程实训的内容应充分体现机与电结合、技术与非技术因素结合，贯穿计算机技术应用，以适应科学技术高速发展的要求。应以一定的专项投入，建设多层次的综合训练基地，使不同的训练对象在获得对现代工业生产方式认识的同时，熟悉综合技术内容，初步建立起“大工程”的意识，受到工业工程和环境保护方面的训练，并具备一定的实用技能。 第三，以创新训练计划为主线，依靠必要的软硬件环境，建设创新教育基地。以产品的设计、制造、控制乃至管理为载体，把对学生的创新意识和创新能力的培养，贯穿于问题的观测和判断、创造和评价、建模和设计、仿真和建造的整个过程中。
上一节介绍的PLC控制程序的设计过程，是在确定了输入、输出关系后，根据设计人员的直觉和经验直接进行梯形图设计，这种方法称为经验设计法。对于一些简单的控制任务，经验设计法确实是一种简洁有效的方法，而面对复杂的控制要求，用经验设计法就显得非常困难，并存在着以下的问题： （1）设计方法很难掌握，设计周期长 用经验法设计系统的梯形图时，没有一套固定的方法和步骤可以遵循，具有很大的试探性和随意性。对于各种不同的控制系统，没有一种通用的容易掌握的设计方法。在设计复杂系统的梯形图时，用大量的中间单元来完成记忆、联锁、互锁等功能。由于需要考虑的因素很多，它们往往又交织在一起，分析起来非常困难，并且很容易遗漏一些应该加以考虑的问题。修改某一局部电路时，很可能会“牵一发而动全身”，对系统的其它部分产生意想不到的影响。因此梯形图的修改也很麻烦。往往花了很长的时间还得不到一个满意的结果。 （2）装置交付使用后维修困难 用经验法设计出的梯形图往往看上去非常复杂。对于其中某些复杂的逻辑关系，即使是设计者的同行，分析起来都很困难，更不用说维修人员了。这给PC控制系统的维修和改进带来了很大的困难。 事实上，对于PLC所擅长的离散型控制场合，不管控制任务有多复杂，通过细心分析就会发现，所谓的控制过程就是在PLC的指挥下，系统状态发生变化的过程。所以，只要把系统的状态从工艺要求中分离出来，控制问题也就迎刃而解了。系统状态的变化是有规律的，一般是按顺序一步一步地进行的，在此基础上，人们总结形成了一种科学有效的程序设计方法，称为顺序设计法或步进梯形图设计。 7.7.1 顺序功能图基本概念 顺序设计法或步进梯形图设计的概念是在继电器控制系统中形成的，步进梯形图是用有触点的步进式选线器（或鼓形控制器）来实现的。但是由于触点的磨损和接触不良，工作很不可靠。上世纪70年代出现的控制器主要由分立元件和中小规模集成电路组成。因为其功能有限，可靠性不高，已经基本上被PC替代。可编程序控制器的设计者们继承了前者的思想，为控制程序的编制提供了大量通用和专用的编程元件和指令，开发了供编制步进控制程序用的功能表图语言，使这种先进的设计方法成为当前PC梯形图设计的主要方法。 这种设计方法很容易被初学者接受。对于有经验的工程师，也会提高设计的效率。程序的调试、修改和阅读也很容易。 顺序功能图的设计步骤 （1）首先根据系统的工作过程中状态的变化，将控制过程划分为若干个阶段。这些阶段称为步（Step）。步是根据PC输出量的状态划分的。只要系统的输出量的通/断状态发生了变化，系统就从原来的步进入新的步。在各步内，各输出量的状态应保持不变，如图7.48所示。 图7．48状态步的划分 （2）各相邻步之间的转换条件。转换条件使系统从当前步进入下一步。常见的转换条件有限位开关的通/断，定时器、计数器常开触点的接通等。转换条件也可能是若干个信号的与、或逻辑组合。 （3）画出顺序功能图或列出状态表。 （4）根据顺序功能图或状态表，采用某种编程方式，设计出系统的梯形图程序。 顺序功能图又称为功能表图，它是一种描述顺序控制系统的图解表示方法，是专用于工业顺序控制程序设计的一种功能说明性语言。它能形象、直观、完整地描述控制系统的工作过程、功能和特性，是分析、设计电气控制系统控制程序的重要工具。 功能图主要由“状态”、“转移”及有向线段等元素组成。如果适当运用组成元素，就可得到控制系统的静态
PLC常用程序设计语言简介 可编程操纵器程序设计语言: 在可编程操纵器中有多种程序设计语言,它们是梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。梯形图语言和布尔助记符语言是差不多程序设计语言，它通常由一系列指令组成，用这些指令能够完成大多数简单的操纵功能，例如，代替继电器、计数器、计时器完成顺序操纵和逻辑操纵等，通过扩展或增强指令集，它们也能执行其它的差不多操作。功能表图语言和语句描述语言是高级的程序设计
语言，它可依照需要去执行更有效的操作，例如，模拟量的操纵，数据的操纵，报表的报印和其他差不多程序设计语言无法完成的功能。功能模块图语言采纳功能模块图的形式，通过软连接的方式完成所要求的操纵功能，它不仅在可编程序操纵器中得到了广泛的应用，在集散操纵系统的编程和组态时也常常被采纳，由于它具有连接方便、操作简单、易于掌握等特点，为宽敞工程设计和应用人员所喜爱。 依照可编程器应用范围，程序设计语言能够组合使用，常用的程序设计语言是： 梯形图程序设计语言 布尔助记符程序设计语言（语句表） 功能表图程序设计语言 功能模块图程序设计语言 结构化语句描述程序设计语言 梯形图与结构化语句描述程序设计语言 布尔助记符与功能表图程序设计语言
布尔助记符与结构化语句描述程序设计语言 １、梯形图（Ladder Diagram）程序设计语言 梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程 序的一种程序设计语言。采纳梯形图程序设计语言，程序采纳梯形图的形式描述。这种程序设计语言采纳因果关系来描述事件发生的条件和结果。每个梯级是一个因果关系。在梯级中，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在后面。 梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。它来源于继电器逻辑操纵系统的描述。在工业过程操纵领域，电气技术人员对继电器逻辑操纵技术较为熟悉，因此，由这种逻辑操纵技术进展而来的梯形图受到了欢迎，并得到了广泛的应用。 梯形图程序设计语言的特点是： （１）与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性； （２）与原有继电器逻辑操纵技术相一致，对电气技术人员来讲，易于撑握和学习； （３）与原有的继电器逻辑操纵技术的不同点是，梯形 3 / 9
过程控制系统论文关于过程控制的论文 高炉TRT过程控制系统的研究与应用 摘要：TRT为高炉煤气余压能量回收透平发电装置的简称，它是把高炉出口煤气中所蕴含的压力能和热能，通过透平膨胀机作功，驱动发电机发电的一种能量回收装置。从而达到节能、降噪、环保的目的，具有很好的经济效益和社会效益，是目前现代国际、国内钢铁企业公的节能环保装置。TRT机组运行的关键是：在任何时刻，都不能影响高炉的炉顶压力。 关键词：PLC；可靠性；PID；自动控制 1 概述 TRT为高炉煤气余压能量回收透平发电装置的简称，它是把高炉出口煤气中所蕴含的压力能和热能，通过透平膨胀机作功，驱动发电机发电的一种能量回收装置。从而达到节能、降噪、环保的目的，具有很好的经济效益和社会效益，是目前现代国际、国内钢铁企业公认的节能环保装置。 2 高炉TRT过程控制系统工艺简介 目前，作为我国高炉节能、降噪、环保的能量回收装置TRT，不可避免在运行过程中出现紧急停机现象。特别是目前高炉普遍的塌料现象，如果对于系统的过程控制方案采取不当，将会导致高炉炉顶压力迅间增大，以至“憋压”。当压力超上限，就迫使TRT紧急跳车，使机组及时的退出静叶对高炉顶压的自动调节。当快切阀门关闭以后，调节高炉顶压的控制权就交给两个液压伺服控制的旁通阀（快开阀）。在国内TRT的发展历史上，由于所选择的控制系统方案不当而导致了多次事故的发生，一般情况下很容易将透平止推瓦损坏，更为严重的是由于炉顶压力的迅间增大，给高炉造成了极大的危险和危害，以至被迫停炉，影响了生产。 3 关键技术 通过参照TRT工艺的要求，对机组紧急停机时的高炉顶压调节采取了前馈-反馈（FFC-FBC）控制方案。该控制方案综合了前馈控制与反馈控制的优点，将反馈控制不易克服的干扰（高炉煤气流量）进行前馈控制，快速打开旁通阀，使高炉煤气形成畅通。但是由于前馈控制属于开环控制，尽管可以消除这一不安全因素，但不能完全保证顶压稳定，如果顶压波动较大，势必影响高炉生产，因此就对该过程采取了前馈-反馈控制（也称为复合控制）。机组发电运行阶段，高炉顶压的控制权交给了透平静叶，具有一定的干扰。如果不选择合适的控制方案，则也将影响高炉炉顶压力。为了提高系统的抗干扰能力，我们对这一过程采取了串级控制通过静叶来调节高炉顶压，目前，在国内很多公司TRT控制设备通常在TRT自动投入的时候，通常采取顶压功率复合控制，他们把功率PID调节器输出与顶压PID调节器输出的最小值作为顶压功率复合调节的输出。这种控制方案的实施在抗干扰能力方面稍逊于串级控制思想方案的调节。因为一般在设备运行过程中，高炉煤气发生量随时变化，除此之外，煤气的温度及透平入口的压力也时刻在发生变化，这将会造成静叶的开度时刻的改变，这就是调节过程中产生的干扰因素。为此要克服对高炉顶压调节的干扰，采取串级控制回路调节是山东莱钢银前1000m3高炉TRT系统控制的一大亮点。这种调节方案的实施稳定的调节高炉的炉顶压力，设备运行稳定，也给操作人员带来了便利。从高炉TRT串级调节系统方框途中可以看出，该系统有两个环路，一个内环（副环）和一个外环（主环）。PID调节器是主调节器，伺服控制器是副调节器。主被控变量为高炉炉顶压力，透平静叶的开度为副变量。主控制器的输出是副控制器的给定，而副控制器的输出直接送到电液伺服阀。在该串级控制系统中，主环是一个定值控制系统，而副回路是一个随动系统。对于本系统采取串级控制思路有如下好处：首先，从TRT系统的串级调节方框图上可以看出，由于副回路的存在，改善了对象（高炉炉
过程控制仪表与系统 题目：工业含硫废气控制系统方案设计 学院：信息科学与工程学院 专业班级：测控技术与仪器1503班 学号： 7 学生姓名：王哲 教师：李飞
工业含硫废气控制系统方案设计 摘要：许多化工厂在厂区内燃料燃烧和生产工艺过程中都会产生各种含有污染的有害气体，其中含硫的气体对环境造成的污染尤为严重。因此对含硫废气正确合理的处理至关重要。在我国工业含硫废气一般多采用焚烧工艺，经焚烧炉焚烧，使污染性气体转换成安全物质。经方案论证后，本设计采用双闭环串级控制系统，控制目标温度在600-800℃设定尾气焚烧炉炉温波动范围不超过±30℃。该控制系统中运用PID算法，传感器将检测到的模拟信号送到变送器，变送器输出4～20mA的电流信号。将变送器输出的标准信号送入控制器中，控制器通过分析比较所测参数与预设参数之后输出控制信号，执行器根据传送过来的信号进行变化，最终达到对系统温度的控制。 关键词：双闭环串级控制系统；炉温控制；流量控制；变送器 1 引言 含硫废气与加氢反应器出口过程器被加热至270-320℃左右与外补富氢气混合后进入加氢反应器在加氢催化剂的作用下转化为H2S。加氢反应为放热反应，离开反应器的尾气-换热器换冷却后进入冷凝塔。 废气在冷凝塔中利用循环机冷水来降温。70℃冷凝水自冷凝塔底部流出，经济冷泵加压后经急冷水冷却器用循环水冷却至40℃，循环至冷却塔顶。部分急冷水经急冷水过滤器过滤后返回急冷水泵入口。尾气中的水蒸气被冷凝，产生的酸性水由急冷水泵送至酸性水处理处。为防止酸性水对设备的腐蚀，需向急冷水中注入氨根据ph值大小决定注入氨的量。 冷凝后的尾气离开冷凝塔进入回收塔，用30%的甲基二乙醇胺溶液吸收废气中的硫化氢，同时吸收部分二氧化碳。吸收塔底富液用富液泵送至溶剂再生部分统一处理。从塔顶出来的净化气经尾气分液罐分液后进入焚烧炉燃烧，有燃料气流量控制炉膛温度；废气中残留的硫化氢几乎全转化成二氧化硫，最后再对二氧化硫进行处理。 焚烧炉要控制温度在600-800℃，保证尾气可以充分燃烧，对环境和人的健康都没有危害。 温度控制系统可采用的方法有双闭环串级控制系统、前馈控制系统、比值控制系统、前馈-反馈控制系统、分程控制系统等。
课程设计任务书
前言 动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境
中解放出来并大大提高控制效率。自动控制是工程科学的一个分支。它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们想要的值。从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支。 喷泉是人工环境中最富有生命力的喷泉,它具有分隔空间、增加层次、净化空气美化环境的作用, 具有美化环境的功能，常常博得观赏者的喜爱。喷泉水景首次在我国兴建是18世纪中期，北京圆明园(又名长春园)中的“西洋楼”建筑提升到高处的蓄水池里，然后通过管道供给喷泉。近代，国内外随着城市和工业的发展，改善城市环境，兴建自然景观日益增多。因而水景的艺术形式和规模都有很大发展。当今喷泉工程和高新技术的结合正是历史发展的必然趋势，由于喷泉工程中采用了大量的高新技术，从而使喷泉效果更加绚丽多彩，婀娜多姿，令人赏心悦目、流连忘返。 本次课程设计的目的是掌握机电传动控制系统的基本原理、PLC 控制电路的设计方法以及继电器—接触器控制电路的PLC改造方法。掌握机电传动控制系统中继电器—接触器控制和PLC控制的基本原理、设计方法及两者的关系。掌握常用电器元件的选择方法。具备一定的控制电路的分析能力与设计能力。PLC即可编程控制器，是以计算机计数为基础的新型工业控制器。其特点是：可靠性高、抗干扰能力强、功能完善、实用性强、易学易用、维护方便、体积小、能耗低。而且广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。
目录 前言 (2) 1 课程设计的任务和要求 (5) 1.1 设计内容 (5) 1.2 设计要求 (6) 2 总体设计 (7) 2.1 PLC选型 (7) 2.2PLC端子分配 (10) 2.3 I/O分配图 (11) 3 程序设计 (13) 3.1 设计思想 (13) 3.2喷泉控制台 (15) 3.3 顺序功能图 (16) 3.4 PLC梯形图 (17) 4 程序调试说明及改进方法 (36) 4.1 程序说明 (36)
硬件课程设计实践报告顺序控制系统设计 学院： 班级： 姓名： 学号： 小组成员： 指导老师：
目录 一.设计任务与要求 (3) 1.1设计任务 (3) 1.2要求 (3) 二.总体设计与说明 (4) 三.硬件框图与说明 (4) 3.1设备器材 (4) 3.2 8255原理及接线图 (4) 3.3 8253原理及接线图 (8) 四.电路原理图 (10) 五软件主要模块流程图 (12) 六源程序清单与注释……………………………………………………错误！未定义书签。 七问题分析与解决方案…………………………………………………….错误！未定义书签。5 八结论与体会 (16) 8.1 实验现象 (16) 8.1. 1 LED灯顺序亮起显示 (16) 8.1.2 LED灯出现故障显示 (18) 8.2 实验体会…………………………………………………..………… .20
九参考资料 (20) 一、设计任务与要求 1.1设计任务 顺序控制系统 顺序控制系统是一种按照一定顺序实现的微机系统，它是实现大型机组自动化，保证安全经济运行的重要措施。在影响系统完好率和投入率的诸多因素中，合理划分设计界面及人－机界面的设计是两个最重要的因素。顺序控制是自动控制领域中最基本应用又最广泛的一个方面,进入21世纪以来，它发展的非常迅速，在多个行业都有应用，备受人们的青睐。 随着社会经济的发展和科学技术水平的提高，顺序控制在社会日常生活中的作用越来越受到人们的重视，经过前一阶段的学习和认识，我们做出了一个简单的顺序控制系统，用来模拟一些机器生产等，以及生产过程中出现安全隐患的排查情况等。 我们学习了微机原理与接口技术这门课程，课上我们学到了一些计算机硬件工作的基本原理，汇编语言程序设计方法，微型计算机接口技术，建立微型计算机系统的整体概念，初步形成微机系统软硬件开发的能力，我们决定通过这次大作业来指导督促自己的学习，培养学习的兴趣，使我们的学习更有针对性。根据课程设计的要求，我们用微机原理与接口实验仪来模拟机器的工作过程，用到了8253、8255、LED灯、开关等等，利用这些器件的工作原理可以模仿正常工作等一系列过程。在实现运行的过程中，我们利用汇编语言，利用上述几种芯片，增加对计算机硬件系统的了解和熟悉，培养创新能力和动手能力。 1.2 要求： 当电路正常时，整个电路中的灯顺序亮起，当遇到故障时，使灯顺序熄灭。
步进式加热炉控制系统设计 一、步进式加热炉工艺流程 1. 步进式加热炉简介 ⑴步进式加热炉步进式加热炉是一种靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作 把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。 炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁。前者叫做步进底式炉，后者叫做步进梁式炉。轧钢用加热炉的步进梁通常由水冷管组成。步进梁式炉可对料坯实现上下双面加热。 （2）步进式炉的几种类型 步进式炉从炉子构造上分目前有：单面供热步进式炉、两面供热步进式炉、钢料可以翻转的步进式炉、交替步进式炉、炉底分段的步进式炉等等。 单面供热步进式炉也称步进底式炉，钢料放置在耐火材料炉底或铺设在炉底上的钢枕上。钢坯吸热主要来自上部炉膛，由于一面受热，这种炉子的炉底强度较低。它适用于加热薄板坯、小断面方坯或有特殊要求的场合。 两面供热步进式炉也称步进梁式炉，活动梁和固定梁上都安设有能将钢坏架空的炉底水管。在钢坯的上部炉膛和下部炉膛都设置烧嘴，因此炉底强度较高，适用于产量很高的板坯或带钢轧前加热。 钢坯可以翻转的步进式炉是每走一步炉内钢料可以翻转某一角度，步进梁和固定梁都带有锯齿形耐热钢钢枕，这是加热钢管的步进式炉，每走一步钢管可以在锯齿形钢枕上滚动一小段距离，使受热条件较差的底面逐步翻转到上面，以求加热均匀。 交替步进式炉则有两套步进机构交替动作。运送过程中，钢坯不必上升和下降，振动较小，底面不会被划伤，表面质量较好 炉底分段的步进式炉的加热段和预热段可以分开动作。例如预热段每走一步，加热段可以
走两步或两步以上。这种构造是专门为易脱碳钢的加热而设计的。钢坯在预热段放置较密，可以得到正常的预热作用，在加热段钢坯前进较快，达到快速加热，以减少脱碳。 （3）步进式炉的优缺点 步进式炉是借机械将炉内钢坯托着一步一步前进，因此钢坯与钢坯还不必紧挨着，其间距可根据需要加以改变。 原始的步进式炉只用于加热推钢机无法推进的落板坯或异形坯，随着轧机的大型化和连续化，推钢式炉已不能满足轧机产量和质量的要求。在这种情况下，近十年来造价较高的步进式炉得到了快速发展，其结构也日趋完善。 步进式炉具有以下特点：（1）炉子长度不受钢坯厚度的限制，不会拱钢，炉子可以建得很长，目前有些炉子已接近60 米长，一个步进式炉可以代替1.5—2 个推钢式炉。（2）操作上灵活性较大，可以通过改变装料间隙调节钢坯加热时间，且更换品种方便。（3）炉内钢料易于清空，减少停炉时清除炉内钢料的时间。（4）钢坯在炉内不与水管摩擦，不会造成通过轧制还不能消除的伤痕。（5）水管黑印小，即能得到尺寸准确的轧材。（6）两面加热步进式炉可以不要实底均热段，因此加热能力比推钢式炉稍大。（7）没有出料滑坡，减少了由于滑坡高差作用而吸入炉内的冷空气。（8）钢坯有侧面加热，这样可实现三面或四面加热，因此加热时间短，钢坯氧化少。（ 9）生产能耗大幅度降低,从炼钢连铸后开始全连续的直接生产。（ 10）产量大幅度提高,在100* 104t/a 以上。（ 11）生产自动化水平非常高，原加热炉的控制系统大都是单回路仪表和继电器逻辑控制系统，传动系统也大多是模拟量控制式供电装置，现在的加热炉的控制系统大多数都具有二级过程控制系统和三级生产管理系统，传动系统都是全数字化的直流或交流供电装置。 步进式炉的缺点是炉底机械设备庞大，维护和检修都较复杂，炉子造价太高。两面供热的步进式炉炉底水管较多，热损失大。单面供热的步进式炉虽然无水冷热损失，但产量较低。因此，尽管步进式炉有很多优点，仅由于它造价太高，目前在中小型厂全面推广还不适宜。
谈谈顺序控制设计法及编程 严俊高 (苏州市职业大学,215104) 摘要:本文讨论了针对开关量顺序控制的五种方法,指出了每种编程方法的结构特点和适用的场合,分析和比较,对从事P LC顺序控制设计会有一定帮助。 关键词:P LC;顺序功能图;顺序控制设计法 中图分类号:T M571.6+1 文献标识码:B 文章编号:1004-0420(2009)03-0035-02 0 引言 现在P LC的应用已遍布国民经济的各个领域,并几乎涉及到工业界所有领域的中、大型设备的自动控制中,形成了满足各种需要的P LC应用系统。包括先进的DCS或FCS系统。但开关量的顺序控制仍然是P LC应用的主流。近年国际电工协会(I EC)大力推广的新编程标准-顺序功能图,其设计方法也称顺序控制设计法。就顺序控制设计法而言,笔者认为顺序功能图是顺序控制设计法的一种。下面谈谈顺序控制设计法中的几种编程方法。 1 顺序控制设计法可以利用SET指令的编程来实现 图1是利用SET指令的编程实现顺序控制设计法的一个实例。它是对输出元件Y0、Y1、Y2、Y3进行顺序接通控制。由Y0转换到Y1、由Y1转换到Y2、由Y2转换到Y3都是由换接开关对应的输入元件X1、X2、X3、X4完成的。因此顺序控制的转换条件是按“行程原则”进行的。这种编程方法清晰直观,编程很有规律,阅读通俗易懂,比较适合单序列形式按“行程原则”进行顺控的方案。 但对于复杂序列的顺控方案编程也不很简单,程序阅读起来也不够明了。 2 顺序控制设计法可以利用定时指令的编程来实现 图2是利用定时指令的编程实现顺序控制设计法的一个实例。它是对输出元件Y0、Y1、Y2进行顺序接通控制。由Y0转换到Y1、由Y1转换到Y2是由定时器T0、T1完成的。因此顺控的转换条件是按“时间原则”进行的。这种编程方法方便直观,编程也很有规律,阅读通俗易懂,比较适合按“时间原则”进行的顺控方案。利用定时指令的顺控编程有时也可插入按“行程原则”的转换条件 。 图1 利用SET指令的编程 实现顺序控制设计法 图2 利用定时指令的编程 实现顺序控制设计法 3 顺序控制设计法还可以利用移位指令的编程来实现 图3是利用移位指令的编程实现顺控的方案,它也是对输出元件Y0、Y1、Y2进行顺序接通控制。它使用了一条移位指令SFTR,其控制原理是:当输入元件X1闭合后X0的1信号移到M0中,控制Y0接通,做相应的工作;当代表行程元件的输入元件X2、X3……相继闭合,1信号分别移向M1、M2……之中,Y1、Y2……相继接通,达到顺序控制的目的。在利用移位指令编程实现顺序控制时,其转换条件可以按“行程原则”进行,也可以按“时间原则”进行。这种编程方法不很直观,程序的调试、修改和阅读不很方便。 用以上三种指令编程实现顺序控制可以看出没有—套固定的方法和步骤可以遵循具有很大的试探性,对于不同的控制系统,没有一种通用的易于掌握的设计方法。在设计复杂系统的梯形图时需用大量的中间单元来完成记忆、联锁等功能,而且需要考虑的因素很多,分析起来非常困难,梯形图的编制和修改也很麻烦,往往花了很长的时间还得不到一个满意的结果。 — 5 3 — 计算机?P LC应用———谈谈顺序控制设计法及编程机床电器200913
过程控制系统设计 仿真实验报告 实验名称：单回路控制系统PID控制器仿真实验 姓名：罗一弘 学号：20091593 班级：2009034
一、实验目的 1. 熟悉简单控制系统响应曲线法和临界比例度法整定PID 参数过程。 2. 掌握采用Matlab 仿真工具进行PID 参数整定的方法和过程。 3. 掌握PID 控制器中不同参数对控制系统性能的影响。 二、实验步骤 （一）、响应曲线法求PI 和PID 控制器的参数 1、PI 控制参数 1681)(3000+= +=--s e s T e k s G s s τ P 0= %5.12%1001 =?k P=1.1 00 P T τ=4.4% T i =3.30τ=9.9s 2、PID 控制参数 P=0.85 00 P T τ=3.4% T i =20τ=6s T d =0.50τ=1.5s 图1-系统simulink 模型 （二）、稳定边界法求PI 和PID 控制器的参数 1、PI 控制参数 首先取T i =∞,T d =0,根据广义对象特性选择一个较大的P 值，待系统运行平稳后，逐渐减小P ，直至系统出现等幅震荡（图2）。
图2-系统等幅震荡曲线 由结果记录下P m=2.062,T m=10.406s。 P=2.2P m=4.54% T i=0.85T m=8.85s 2、PID控制参数 P=1.7P m=3.51%T i=0.50T m=5.2s T d=0.125 T m=1.3s （三）、实际微分算法实现PID控制 采用经验法进行参数整定，并使用实际微分算法（图3） 图3-采用实际微分算法的系统模型 1、先置T i=∞,T d=0，不断调节K p，使过渡过程达到4:1至10:1的衰减比。 2、将获得的K p缩小10%-20%，T i由大至小逐步增加，直至获得衰减比为4:1至10:1的过程。 3、将K p增大10%-20%，T i适当缩短后，逐步调节T d的值，直至获得满意的过渡过程。
知识拓展 —— 顺序功能图语言S7 Graph的使用 S7 Graph语言是S7-300用于顺序控制程序设计的一种语言，遵从IEC 61131-3标准中的顺序控制语言的规定。下面给大家介绍一下该软件的使用。 1．S7 Graph的安装： S7 Graph软件属于可选的软件包，需要单独安装。安装步骤如下： （1） 双击setup.exe安装文件，安装开始。 （2） 弹出“安装语言”对话框。选择“English”，如图？？所示。 图选择安装语言 后面弹出的对话框，点击“下一步”或“是”即可。 （3）安装过程，要求安装授权。如图？？所示。
图安装授权 （4）最后，弹出下面对话框，点击“Finish”，完成安装。 图完成安装 2．S7 Graph的结构： 用S7 Graph编写的顺序功能图程序以功能块（FB）的形式被主程序OB1调用。S7 Graph FB包含许多系统定义的参数，通过参数设置对整个系统进行控制，从而实现系统的初始化和工作方式的转换等功能。 对于一个顺序控制项目至少需要3个块： 1）一个调用S7 Graph FB的块，可以是组织块（OB）、功能（FC）和功能块（FB）。 2）一个S7 Graph FB块，用来描述顺序控制系统的任务及相互关系。 3）一个DB块，作为背景数据块，保存顺序控制的参数。
其中，一个S7 Graph FB最多包含250步和250个转换。 3．S7 Graph编辑器： 图？？中是S7 Graph的编辑器界面，左边的窗口是浏览窗口，右边的是程序编辑区。浏览窗口有三个选项：“Graphic”（图形）选项卡、“Sequencer”（顺序控制器）和“Variables”（变量选项卡）。“Graphic”（图形）选项卡的中间是顺序控制器，其上下是永久性指令；“Sequencer”（顺序控制器）可以方便的浏览总体结构；“Variables”（变量选项卡）中的变量是编程时可能用到的各种基本元素。 图 S7 Graph编辑器 4．应用实例： 还是以锅炉的鼓风机和引风机的控制要求为例，其工作过程是：按下起动按钮I0.0后，引风机开始工作，5s后鼓风机开始工作，按下停止按钮I0.1后，鼓风机停止工作，5s后引风机再停止工作。根据要求，我们画出其顺序功能图，如图所示。
简单顺序控制系统的设计 一、实验目的 1.进一步熟悉PLC编程器的使用、程序设计与调试方法。 2.掌握PLC的I/O点数的选择原则。 3.掌握PLC硬件接线方法。 4.通过PLC对红绿交通灯的控制，掌握简单顺序控制系统的设计方法。 二、仪器设备 1、FX2N可编程序控制器 1台 2、PLC实验接口转换盒 1只 3、微型计算机(含虚拟对象) 1台 三、实验内容 利用实验室提供的PLC虚拟控制对象，完成十字路口交通信号灯PLC控制程序的设计与调试。 1、控制要求 1) 当启动开关Q合上时，信号灯控制系统开始工作，设此時南北向红灯亮，东西向绿灯亮。当Q断开时，所有信号灯都熄灭。 2) 南北红灯维持亮60s。同时东西绿灯持续亮54s，到54s时东西绿灯闪亮3s后熄灭，接着东西黄灯持续亮3s后熄灭。而后，东西红灯亮，南北绿灯亮。 3）东西红灯持续亮36s。南北绿灯持续亮30s，然后闪亮3s后熄灭。接着南北黄灯持续亮3s后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。 4）上述工作过程周而复始。 5）东西绿灯和南北绿灯不能同时亮，否则关闭信号灯系统并报警。 2、虚拟对象的输入/输出定义（即已定义与接线盒的哪个接线柱相连）东西向红灯=di1 东西向黄灯=di2 东西向绿灯=di3 南北向红灯=di4 南北向黄灯=di5
南北向绿灯=di6 屏幕右下角的开关=do1（可作为总启控制）。关于虚拟对象的使用见咐录：实验虚拟对象的介绍。 二、实验要求 1、根据虚拟对象的输入/输出定义，进行PLC的输入/输出端口与实验接口转换盒的正确连接。 2、在FX-PCS-WIN3.0环境下进行控制程序的编辑与调试。 3、记录在调试程序过程中出现的问题，并分析产生的原因。 三、思考题 1、实现指示灯的闪烁通常有哪些编程方式？举例之。 2、东西绿灯和南北绿灯不能同时亮，其互锁环节如何设置？ 六、实验报告要求 1、实现对红绿交通灯的控制的PLC控制系统的I/O分配表。 2、实现对红绿交通灯的控制的PLC控制系统的硬件接线图、 3、采用PLC实现对红绿交通灯的控制的程序设计流程和程序清单。 4、记录实验中发现得问题、错误、故障及解决方法。
过程控制系统课程设计题目 要求： （一）采用MATLAB 仿真；所有仿真，都需要做出以下结果： （1） 超调量 （2） 峰值时间 （3） 过渡过程时间 （4） 余差 （5） 第一个波峰值 （6） 第二个波峰值 （7） 衰减比 （8） 衰减率 （9） 振荡频率 （10） 全部P 、I 、D 的参数 （11） PID 的模型 （二）每人一个题目，自己完成课程设计报告，报告的格式如图论文格式 一． 液氨的水温控制系统设计 液氨蒸发器主、副对象的传递函数分别为： 011()(201)(301)G s s s = ++， 0.1021 ()0.21 s G s e s -=+ 主、副扰动通道的传递函数分别为： 11 ()0.21 f G s s = +， 2()1f G s = 试分别采用单回路控制和串级控制设计温度控制系统，具体要求如下：
（1） 分别进行控制方案设计，包括调节阀的选择、控制器参数整定，给出相应的闭 环系统原理图； （2） 进行仿真实验，分别给出系统的跟踪性能和抗干扰性能（包括一次扰动和二次 扰动）； （3） 说明不同控制方案对系统的影响。 二．炉温控制系统设计 设计任务：某加热炉的数学模型为1507 ()3201 s G s e s -=+，试设计大时延控制系统，具体要求 如下： （1） 仿真分析以下控制方案对系统性能的影响：PID 、微分先行、中间微分、 Smith 预估、增益自适应预估；给出相应的闭环控制系统原理图； （2） 在不同控制方式下进行仿真实验，比较系统的跟踪性能和抗干扰性能； 选择一种较为理想的控制方案进行设计，包括调节阀的选择、控制器参数整定。 三．锅炉夹套与被加热介质的温度控制 1.设计任务（可2人选此题） 了解、熟悉锅炉夹套与内胆温度控制系统的工艺流程和生产过程的静态、动态特性，根据生产过程对控制系统所提出的安全性、经济性和稳定性要求，结合所学知识实现温度的控制。 2.设计要求 （1） 从组成、工作原理上对工业型传感器、执行机构有一定的了解和认识。 （2） 分析控制系统各环节动态特性，建立被控对象的数学模型，选定被控规律、正定调 节器参数。 （3） 在Matlab 上进行仿真，调节控制器参数，获得最佳控制效果。
" 成都理工大学工程技术学院 《过程控制系统课程设计实验报告》 、 名称：单容水箱液位过程控制 班级：2011级自动化过程控制方向 ~ 姓名： 学号： `
前言 一．过程控制概述 (2) 二．THJ-2型高级过程控制实验装置 (3) 三．系统组成与工作原理 (5) （一）外部组成 (5) （二）输入模块ICP-7033和ICP-7024模块 (5) （三）其它模块和功能 (8) 四．调试过程 (9) （一）P调节 (9) （二）PI调节 (10) （三）PID调节 (11) 五．心得体会 (13)
现代高等教育对高校大学生的实际动手能力、创新能力以及专业技能等方面提出了很高的要求，工程实训中心的建设应紧紧围绕这一思想进行。 首先工程实训首先应面向学生主体群，建设一个有较宽适应面的基础训练基地。通过对基础训练设施的 集中投入，面向全校相关专业，形成一定的规模优势，建立科学规范的训练和管理方法，使训练对象获得机械、 电子基本生产过程和生产工艺的认识，并具备一定的实践动手能力。 其次，工程实训的内容应一定程度地体现技术发展的时代特征。为了适应现代化工业技术综合性和多学科交叉的特点，工程实训的内容应充分体现机与电结合、技术与非技术因素结合，贯穿计算机技术应用，以适应科学技术高速发展的要求。应以一定的专项投入，建设多层次的综合训练基地，使不同的训练对象在获得对现代工业生产方式认识的同时，熟悉综合技术内容，初步建立起“大工程”的意识，受到工业工程和环境保护方面的训练，并具备一定的实用技能。 第三，以创新训练计划为主线，依靠必要的软硬件环境，建设创新教育基地。以产品的设计、制造、控制乃至管理为载体，把对学生的创新意识和创新能力的培养，贯穿于问题的观测和判断、创造和评价、建模和设计、仿真和建造的整个过程中。 本次工程实践就是针对单容水箱液位进行恒高度控制通过调试，来熟悉 THJ-2型高级过程控制实验装置。通过本次工程实践，来熟悉工业过程控制的 工作流程以及其控制原理。
过程控制系统课程设计题目 要求： （一）采用MATLAB仿真；所有仿真，都需要做出以下结果: (1) 超调里 (2) 峰值时间 (3) 过渡过程时间 (4) 余差 (5) 第一个波峰值 (6) 第二个波峰值 (7) 衰减比 (8) 衰减率 (9) 振荡频率 (10) 全部P、1、D的参数 (11) PID的模型 （二）每人一个题目，自己完成课程设计报告，报告的格式如图论文格式 液氨的水温控制系统设计
液氨蒸发器主、副对象的传递函数分别为: 主、副扰动通道的传递函数分别为: 试分别采用单回路控制和串级控制设计温度控制系统，具体要求如下: (1) 分别进行控制方案设计，包括调节阀的选择、控制器参数整定，给出相应的闭 环系统原理图； (2) 进行仿真实验，分别给出系统的跟踪性能和抗干扰性能(包括一次扰动和二次 扰动)； (3) 说明不同控制方案对系统的影响。 二?炉温控制系统设计 设计任务：某加热炉的数学模型为 G(s) 7 e 」50s ，试设计大时延控制系统，具体要求 320s +1 如下： (1 ) 仿真分析以下控制方案对系统性能的影响： PID 、微分先行、中间微分、 Smith 预估、增益自适应预估；给出相应的闭环控制系统原理图； (2 ) 在不同控制方式下进行仿真实验，比较系统的跟踪性能和抗干扰性能； 选择一种较为理想的控制方案进行设计，包括调节阀的选择、控制器参数整定。 .锅炉夹套与被加热介质的温度控制 1. 设计任务(可2人选此题) G 01 (s) 1 (20 s -1)(30s -1) G 02(S ^ O.2s 1 0.1 s e_ G.(s) 1 0.2s 1 G f 2 (s) =1
P L C程序设计常用的方 法 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
PLC程序设计常用的方法 PLC程序设计常用的方法主要有经验设计法、继电器控制电路转换为梯形图法、逻辑设计法、顺序控制设计法等。 1. 经验设计法 经验设计法即在一些典型的控制电路程序的基础上，根据被控制对象的具体要求，进行选择组合，并多次反复调试和修改梯形图，有时需增加一些辅助触点和中间编程环节，才能达到控制要求。这种方法没有规律可遵循，设计所用的时间和设计质量与设计者的经验有很大的关系，所以称为经验设计法。经验设计法用于较简单的梯形图设计。应用经验设计法必须熟记一些典型的控制电路，如起保停电路、脉冲发生电路等 2. 继电器控制电路转换为梯形图法 继电器接触器控制系统经过长期的使用，已有一套能完成系统要求的控制功能并经过验证的控制电路图，而PLC控制的梯形图和继电器接触器控制电路图很相似，因此可以直接将经过验证的继电器接触器控制电路图转换成梯形图。主要步骤如下： （1）熟悉现有的继电器控制线路。 （2）对照PLC的I/O端子接线图，将继电器电路图上的被控器件（如接触器线圈、指示灯、电磁阀等）换成接线图上对应的输出点的编号，将电路图上的输入装置（如传感器、按钮开关、行程开关等）触点都换成对应的输入点的编号。 （3）将继电器电路图中的中间继电器、定时器，用PLC的辅助继电器、定时器来代替。 （4）画出全部梯形图，并予以简化和修改。 这种方法对简单的控制系统是可行的，比较方便，但较复杂的控制电路，就不适用了。
3. 逻辑设计法 逻辑设计法是以布尔代数为理论基础，根据生产过程中各工步之间的各个检测元件（如行程开关、传感器等）状态的变化，列出检测元件的状态表，确定所需的中间记忆元件，再列出各执行元件的工序表，然后写出检测元件、中间记忆元件和执行元件的逻辑表达式，再转换成梯形图。该方法在单一的条件控制系统中，非常好用，相当于组合逻辑电路，但和时间有关的控制系统中，就很复杂。 4. 顺序控制设计法 根据功能流程图，以步为核心，从起始步开始一步一步地设计下去，直至完成。此法的关键是画出功能流程图。首先将被控制对象的工作过程按输出状态的变化分为若干步，并指出工步之间的转换条件和每个工步的控制对象。这种工艺流程图集中了工作的全部信息。在进行程序设计时，可以用中间继电器M来记忆工步，一步一步地顺序进行，也可以用顺序控制指令来实现。 （1）单流程及编程方法 图7-7 单流程结构 功能流程图的单流程结构形式简单，如图7-7所示，其特点是：每一步后面只有一个转换，每个转换后面只有一步。各个工步按顺序执行，上一工步执行结束，转换条件成立，立即开通下一工步，同时关断上一工步。用顺序控制指令来实现功能流程图的编程方法，在前面的章节已经介绍过了，在这里将重点介绍用中间继电器M来记忆工步的编程方法。 1使用起保停电路模式的编程方法 在梯形图中，为了实现前级步为活动步且转换条件成立时，才能进行步的转换，总是将代表前级步的中间继电器的常开接点与转换条件对应的接点串联，作为代表后续步的中间继电器得电的条件。当后续步被激活，应将前级步关断，所以用代表后续步的中间继电器常闭接点串在前级步的电路中。
目录 第一章概述 (1) 1.1 设计目的 (1) 1.2 具体任务 (1) 1.3 氧化铝生产的意义 (2) 第二章氧化铝高压溶出工序介绍 (3) 2.1 铝工业的国内外现状 (3) 2.2 氧化铝生产过程 (4) 2.3 高压溶出工序 (9) 第三章氧化铝高压溶出工序生产设备及控制要求 (12) 3.1 双程预热器 (12) 3.2 溶出器 (12) 3.3 自蒸发器 (13) 3.4 蒸汽缓冲器 (14) 第四章氧化铝高压溶出工序3#溶出器温度控制系统设计 (16) 4.1 方案论证 (16) 4.2 硬件设计 (17) 4.3 控制算法 (20) 4.4 软件设计 (21) 第五章总结 (24) 5.1 方案评价及改进方向 (24) 5.2 收获及体会 (24) 参考文献 (26)
第一章概述 现代工业生产过程，随着生产规模的不断扩大，生产过程的强化，对产品质量的严格要求，以及各公司的激烈竞争，人工操作与控制已远远不能满足现代化生产的要求，工业过程控制系统已成为工业生产过程必不可少的设备，因为，它是保证现代企业安全、优化、低功耗和高效益生产的主要技术手段。 由于工业生产过程各种各样而且非常复杂，工业生产过程可分连续的生产过程和离散的生产过程。因此，在设计工业生产过程控制系统时，必须花大量的时间和精力了解该工业生产过程的基本原理、操作过程和过程特性，这是设计和实现一个工业生产过程控制系统的首要条件。工业生产过程由简单到复杂，规模由小到大。至今，已有各种各样的生产工业过程，生产出各种各样的产品满足人们的生活需要。作为工业生产过程的一部分的工业过程控制系统也在不断发展和提高。在工业生产过程中，通常需要测量和控制变量有：温度、压力、流量、物位（液位）、物质成分和物性（PH值）等。 1.1 设计目的 经过一个学期的过程控制系统课程的学习，对过程控制有了一个基本的了解。然而仅仅在理论方面是远远不够的，需要将所学的应用于实际生产过程中，只有这样才能真正的对过程控制有一个比较深入的认识，为以后的学习和工作打下一个良好的基础。通过这次课程设计，我们可以了解具体生产工业过程控制系统设计的基本步骤和方法。同时也对氧化铝的生产工艺有一个大概的认识，只有弄清楚生产工艺对控制的具体要求，才能去设计一个过程控制系统。 1.2 具体任务 由于氧化铝的生产工序相当复杂，相关的控制系统也很复杂。因此在此次的课程设计中所做的是氧化铝生产中的高压溶出工序，其具体生产设备源自于郑州铝厂。本次课程设计的具体任务是设计氧化铝高压溶出工序中的3#溶出器温度控制系统。3#溶出器需要将其温度控制在工艺要求的溶出温度245摄氏度左右，精度控制在+0.5摄氏度。溶出器的温度是溶出温度，对氧化铝的溶出率影响很大，保持溶出温度稳定，是提高溶出率的关键之一。