氩气流量控制系统设计

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1、自动控制系统课程设计设计题目：氩气流量控制系统设计班级：学号：姓名：指导教师：设计时间：摘要氩气在金属冶炼、金属焊接、半导体工业、医疗器械、科学研究及国防工业上有着广泛应用，在这些应用中对氩气流量的控制有较高的要求。本文设计了一套以PLC可编程控制器为控制核心，由工业计算机、氩气流量计、电动调节阀等组成的氩气流量控制系统。系统采用PID负反馈控制，实现了对氩气流量精确、快速地控制。关键词：氩气流量控制；PLC；PID控制Ⅰ目录摘要……………………………………………………………I1概述……………………………………………………

2、………12课程设计任务及要求……………………………………………22.1设计任务…………………………………………………22.2设计要求…………………………………………………23理论设计…………………………………………………33.1方案论证…………………………………………………33.2系统设计…………………………………………………33.2.1结构框图及说明………………………………33.2.2系统原理图及工作原理……………………………43.3单元电路设计………………………………………………43.3.1单元电路工作原理………………

3、………………43.2.2元件参数选择……………………………………74系统设计…………………………………………………94.1软件设计…………………………………………………94.2编程过程…………………………………………………94.3编程结果…………………………………………………125安装调试…………………………………………………135.1安装调试过程…………………………………………………135.2故障分析…………………………………………………136结论…………………………………………………157使用仪器设备清单…………………

4、…………………188收获、体会和建议……………………………………199参考文献…………………………………………………20Ⅱ1概述氩气广泛应用于金属冶炼、飞机制造、原子能研究及国防研究等工业。它的性质十分不活泼，既不能燃烧，也不助燃。在对特殊金属（例如铝、镁、铜及其合金和不锈钢）进行焊接时，往往用氩气作为焊接保护气，防止焊接件被空气氧化或氮化。在金属冶炼方面，氧、氩吹炼是生产优质钢的重要措施，每炼1t钢的氩气消耗量为1～3m3。此外，对钛、锆、锗等特殊金属的冶炼，以及电子工业中也需要用氩气作保护气。随着生产工艺的提高，传统的

5、二次仪表已经无法满足现有的控制要求。为了实现在这些生产工艺中对氩气流量的精确控制，本文提出了一套基于PLC可编程控制器为核心的氩气流量控制系统。作为目前广泛应用的新一代工业控制装置，PLC采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，方便地与各种生产机械进行通信，控制各种类型的机械或生产过程。为此，使用PLC作为控制核心，气体电动调节阀器作为执行元件，对气体流量进行精确、快速、可靠的自动控制。202课程设计任务及要求2.1设计任务设计

6、氩气流量控制系统，控制对象为管径φ5㎜内的氩气流量。氩气流量可以在一定范围内由人工设定，实现自动控制，以保证氩气流量的准确。氩气工作压力为0.5MPa。2.2设计要求1.选择合适的传感器、执行器、控制器，设计控制方案。2.设计合适的控制算法及算法参数，达到以下要求：（1）流量设定范围10~100N㎡/Min，最小区分度为1N㎡/Min。（2）控制的静态误差≤0.1N㎡/Min。（3）实现氩气流量的温度、压力补偿。（4）操作界面的设计，包括（输入量的显示、设定参数的输入、控制参数的输入）203理论设计3.1方案论证氩气流量控

7、制系统由工业计算机、PLC可编程控制器、电动阀和氩气流量计等组成。氩气流量设定值由计算机输入界面人工给定。氩气流量计检测出管道内流量信号，通过变送装置反馈给PLC可编程控制器，与设定值进行比较。PLC可编程控制器作为PID控制器，控制电动阀调节器，实现氩气流量的快速、无静差控制。在氩气流量调节过程和正常生产过程中，可通过计算机的监视画面实时监控氩气流量。3.2系统设计3.2.1结构框图及说明整个控制系统由工业计算机、PLC可编程控制器、电动阀和氩气流量计等组成，结构如图3.1所示。氩气流量计变送器PLC计算机图3.1氩气控

8、制系统结构图1.工业计算机部分  采用国内最稳定的研华原装工业电脑型号：研华IPC-610H(2.4GHz/6006LV)配置如下：◆P42.4GCPU；512MDDR2内存；32M显卡；80G硬盘；软驱；光驱；4个USB2.0接口；双10/100M网卡；◆17英寸三星CRT显示器、联想天工工业键盘、鼠