РАЗРАБОТКА РЕГУЛЯТОРА ТЕМПЕРАТУРЫ НА БАЗЕ ПРОМЫШЛЕННОГО КОНТРОЛЛЕРА

АННОТАЦИЯ 3
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Знакомство с инструментами разработки 11
1.1 ПЛК и его модули, используемые в работе 11
1.2 Пропорционально-интегрально-дифференциальный закон
регулирования 15
1.4 Датчик температуры 19
1.5 Среда разработки Workbench ISaGRAF 6.5 22
2 Разработка терморегулятора 23
2.1 Конфигурация ПЛК и рабочей среды 23
2.2 Подключение электроприборов 26
2.3 Написание пользовательской программы для ПЛК 29
2.4 Определение ПИД коэффициентов 35
2.5 Настройка протокола связи Modbus TCP 37
2.6 Демонстрация и анализ итогового результата работы 42
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 44
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 46
ПРИЛОЖЕНИЕ А Схема Шкафа СУ-1 47
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Таблица кодов, функций чтения и записи регистров Modbus TCP 48

Купить

Программируемые логические контроллеры или ПЛК являются одним из важнейших инструментов автоматизации процессов в промышленности, энергетике, медицине и других отраслях. Они позволяют создавать сложные системы, которые обрабатывают большие объемы данных и могут принимать решения на их основе, и управлять ими. ПЛК состоит из следующих секций:
• входная;
• выходная;
• центральная.
Входная секция. Например, если мы хотим контролировать температуру в помещении, мы можем подключить датчик температуры к ПЛК и считывать эту информацию. Однако для того, чтобы ПЛК мог эффективно управлять процессом, вам необходимо выбрать правильные входные сигналы. Существует три основных типа входов ПЛК: дискретный, аналоговый и специальный входы.
1) Дискретные входы используются для получения информации о состоянии различных устройств или датчиков. Они могут принимать значение "0" или "1", что соответствует логическому состоянию "включено" или "выключено". Например, цифровой вход может использоваться для управления включением / выключением освещения, открытием / закрытием двери или переключением режима работы устройства.
2) Аналоговые входы используются для измерения температуры, содержит информацию о том, что является основным показателем физической активности, например, информацию о потоках, температуре воздуха, перепадах температур и других физических параметрах. Система управления аналого-цифровыми преобразователями (АЦП). Подвергается цифровому преобразованию. Аналогичную информацию можно получить из общей профессиональной информации, а также из отдельных источников.
Выходная часть логического программируемого контроллера (ПЛК) предназначена для управления исполнительными механизмами и устройствами. Он состоит из выходных портов, которые могут быть дискретными или аналоговыми. Дискретные порты используются для управления дискретными устройствами. Аналоговые разъемы позволяют управлять аналоговыми устройствами. Пускатели двигателей, освещение, клапаны, интеллектуальные устройства и так далее. Могут быть подключены в качестве выходных нагрузок. Выходная часть свободно программируемого ПЛК может быть реализована на различных типах микросхем, включая микроконтроллеры, специализированные микросхемы для управления двигателями или клапанами, а также программируемые драйверы для управления выключателями питания.
Для управления приводами используются специальные алгоритмы, которые определяют, какие выходы необходимо активировать для достижения желаемого результата. Эти алгоритмы могут быть написаны пользователем на языке программирования ПЛК или загружены из внешнего хранилища.
Центральная секция включает процессор, память и интерфейсы для связи с другими устройствами (Modbus TCP/RTU и так далее). Она отвечает за выполнение программы, написанной на языке программирования PLC. Микропроцессоры действуют как центральные процессоры в ПЛК. Они выполняют базовую обработку данных и системное администрирование. Микропроцессоры обладают высокой скоростью работы и способны обрабатывать большой объем информации. Они могут работать в режиме реального времени или в фоновом режиме. Микропроцессор обрабатывает данные, поступающие от датчиков и других устройств, в режиме реального времени и принимает решения на основе этих данных. В фоновом режиме микропроцессор может выполнять задачи, не связанные с управлением процессами, такие как обновление прошивки или диагностика системы.
В зависимости от конкретных задач необходимо выбрать ПЛК с соответствующими системными характеристиками микропроцессора (ЦП, ОЗУ, ПЗУ, RTC и т. Д.). В зависимости от конкретных задач необходимо выбрать ПЛК с соответствующими характеристиками системы микропроцессора (ЦП, ОЗУ, ПЗУ, RTC и т. Д.). В зависимости от конкретных задач необходимо выбрать ПЛК с соответствующими системными характеристиками микропроцессора (ЦП, ОЗУ, ПЗУ, RTC и т. Д.). В зависимости от конкретных задач необходимо выбрать ПЛК с соответствующими характеристиками системы микропроцессора (ЦП, ОЗУ, ПЗУ, RTC и т. Д.).
В зависимости от конкретных задач необходимо подбирать ПЛК с соответствующими системными характеристиками микропроцессора (CPU, RAM, ROM, RTC и так далее).
Принцип работы PLC (Programmable Logic Controller).
Принцип работы свободно программируемых контроллеров ПЛК заключается в обработке входных сигналов, выполнении заданной программы и управлении выходами. Рабочий цикл ПЛК состоит из четырех основных фаз:
1) Опрос входов - на этой фазе ПЛК опрашивает все входные сигналы, которые были переданы на его входы. Это может быть информация от датчиков, кнопок, переключателей и других устройств.
2) Выполнение пользовательской программы - на этой фазе программа, написанная пользователем, выполняется на ПЛК. Программа может быть написана на специальном языке программирования.
3) Установка значений выходов - после выполнения программы ПЛК устанавливает значения на своих выходах. Выходы могут быть различными устройствами, такими как насосы, освещение, электродвигатели и т.д.
4) Некоторые вспомогательные операции - на этой фазе могут выполняться дополнительные операции, такие как проверка состояния функционирования входов/выходов, обновление программного обеспечения, визуализация и так далее.
Таким образом, принцип работы ПЛК основан на обработке входных данных, выполнении пользовательской программы и управлении выходными сигналами. Рабочий цикл ПЛК состоит из 4 фаз, которые обеспечивают его эффективную работу в различных производственных процессах [1].
Точное и надежное регулирование температуры имеет решающее значение во многих промышленных процессах, включая производство продуктов питания и напитков, фармацевтическое производство, химическую и нефтехимическую промышленность, а также металлургию. Традиционные методы регулирования температуры, основанные на механических устройствах, имеют ряд ограничений, таких как низкая точность, медленное время отклика и подверженность износу.
Закон позиционного регулирования температуры является самым простым методом, при котором нагреватель работает на полной мощности до достижения заданной температуры, а затем отключается. Однако этот метод имеет недостаток: нагретый нагреватель продолжает выделять тепло, приводя к перегреву и последующему охлаждению, что приводит к колебаниям температуры вокруг заданного значения.
Для устранения этого недостатка применяется ПИД-регулирование (пропорционально-интегрально-дифференциальное). ПИД-регулятор
изменяет мощность нагревателя пропорционально отклонению температуры от заданной, интегрирует ошибку и дифференцирует ее, что позволяет более точно поддерживать заданную температуру.
ПИД-регулирование обеспечивает значительно более высокую точность поддержания температуры, чем двухпозиционное регулирование. [2].
Актуальность: Изучение ПЛК важно и актуально для специалистов в области автоматизации промышленных процессов, так как обеспечивает понимание принципов управления системами автоматики, повышает квалификацию и открывает новые возможности для работы в современной промышленности. Внедрение регуляторов температуры на базе промышленных контроллеров становится все более актуальным в связи с растущим спросом на автоматизацию и цифровизацию промышленных процессов. Поскольку промышленные контроллеры становятся более доступными и простыми в использовании, их применение в системах регулирования температуры будет продолжать расширяться в различных отраслях промышленности.
Цель работы: Разработка алгоритма работы регулятора температуры на основе программируемого логического контроллера.
Задачи: Изучение ПЛК, запуск тестовых программ на контроллере, описание регулятора температуры на нижнем (программном уровне), вывод графиков работы датчика температуры, отладка программ упр
Купить