基于PLC的双液体分层控制系统设计.pdf

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1、—自动控制系统与装置皇里兰竺：兰竺!AutomaticControlSystems＆Equipments基于PLC的双液体分层控制系统设计秦海瑞，毛亦存，郑治(上海市东方海事工程技术有限公司，上海200011)摘要：介绍了一种基于PLC的双液体分层控制系统。通过西门子CPU224XP可编程控制器，配以变频器、电动阀和流量计实现双液体的分层控制。重点介绍系统的硬件结构设计及系统的控制方法。可促进系统在工业生产中的广泛应用。关键词：PLC；MM420；电动调节阀；流量计；工控机；液位_i1‘DOI：10．3969／j·issn．1000—3886．2015．02．032[中图分类号]TP

2、273／278[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2015)02—0095—02DesignOfaPLC-basedDual—liquidHierachicaIControlSystemQINHai．rui，MA0Yi．cun，ZHENGZhi(ShanghaiOrientalMaritimeEngineeringTechnologyCo．，Ltd．，Shanghai200011，China)Abstract：ThisarticleintroducesaPLC—baseddual—liquidhierachicalcontrolsystem，realizedthrough

3、SIEMENSCPU224XPProgrammableLogicControllerincombinationwitha~equencyconve~er，anelectricallyoperatedvalveandaflowmeter，withemphasisonthedesignofthehardwarestructureaswellassystemcontrolmethod．Thisresearchprojectcanpromotewideapplicationofthesysteminindustrialproduction．Keywords：PLC，MM420；electri

4、callyoperatedvalve；flowmeter；industrialpersonalcomputer；contentgauge0引言bus通讯，PLC输出4mA～20mA信号控制电动调节阀的开角，流量计将测量值转化为4mA一20mA信号输出至PLC。控制随着化工、海工行业的发展，越来越多的场合需要进行两种系统框图如图2所示。液体的分层控制，本文所述系统涉及的硬件均为工业领域常用的成熟产品，两种液体的分层控制方式分别为：跃变分层和线性分层。l系统总体概述整个系统由上位机(研华工控机)、可编程控制器PIC(CPU224XP)、变频器、水泵、电动调节阀、流量计、液位汁、液体A箱、

5、液体B箱和试验箱组成。分层系统示意图如图1所示。图2控制系统框图2．1硬件设计本系统选用的是西门子CPU224XP，该CPU内置：14个DI和10个DO，6个HSC输入，2个脉冲输出(100kHz)，2个AI和1个AO，程序存储器12288B，数据存储器10240B，2个通讯接口RS485。变频器MM420供电电压为三相交流(或单相交流)，具有现场总线接口选件，可以用于传送带，材料运输机，泵类，风图1分层系统示意图机和机床的驱动一。2系统实现2．2控制方法2．2．1跃变分层上位机用于人机对话⋯；可编程控制器PLC为系统控制核跃变分层分为两层，一层为液体A层，另一层为液体B层(A心；水

6、泵、电动调节阀作为系统执行机构；流量计作为信号反馈装层的浓度大于B层的浓度)。跃变分层开始时，首先注液体B，将置；PLC和上位机之间采用MPI通讯，PLC和变频器间采用Mod一电动调节阀B全开，变频器控制水泵启动，以一定转速运行(转速可设定)，此时液体B的瞬时流量为Q。(t)，Q：。(t)以ls为周定稿日期：2014—06—17期进行累加得到液体B的总体积，当液体B的总体积等于ElectricaIAutomation95《电气自动化)2015年第37卷第2期一自动控制系统与装置AutomaticControISystems＆Equipmen液体B的体积设定值时，跃变分层液体B注人过程

7、结束，此时关当分层时间到或者试验箱内水位达到要求高度后，系统就自闭水泵，然后关闭电动调节阀B。动完成了线性分层过程。跃变分层液体A注入过程原理同液体B注入过程。2．3消除随机干扰的措施2．2．2线性分层2．3．1硬件处理线性分层过程与跃变分层过程相比较为复杂，液体的总体积(1)所有模拟量电缆均采用屏蔽双绞线并可靠接地。为V，总液体流量设定值为Q(￡)，总液体流量实际值为Q。(t)，液(2)控制电源经三重滤波。体A的流量设定值为Q(t)，液体的实际流量值为Q