南京邮电大学优秀毕业设计(论文)摘要

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1、基于PLC的防砂模拟试验控制系统设计作者：姜新强专业：电气工程及其口动化指导教师：张腾飞指导单位：南京邮电人学摘要:PLC是ProgrammableLogicalController的简称是目前一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制器广泛应用于冶金、石汕、化工、交通运输、轻工、电力、汽车、通用机械、智能建筑等各个领域本课题研究石油开采过程中油井机械防砂装置基于SIMATICS7-300PLC的模拟控制系统设计要求模拟控制系统中计量泵、加砂电机、加砂搅拌以及泥浆泵等设备的启/停以及联动控制的在STEP7编程环境下的实现设计过程中充分考虑了

2、控制要求设计传感器信号动态采集PLC动态处理信号并动态产生控制信号输出动态控制信号输出到变频器动态调节对应电机速度这样的思路在具体硬件配置组态编程实现和S7-PLCSIM模拟器仿真屮获得了很好的效果关键词:PLC；石油开釆;防砂；联动控制；SIMATICS7-300；STEP7；S7-PLCSIM模拟器一、绪论在整个采汕防砂模拟系统屮从原汕加水加砂到经过除砂除水装置净化然后再进入原汕储备罐这一循环在密闭的的管道和容器中进行全流程以一些电机作为动力的泵和绞龙驱动然而密闭循环系统的参数是实时变化的其中压力、温度或者容器液位超出了正常范围就会影响

3、系统的正常循环压力、温度值超过某个临界点其至会引起系统设备损坏系统各种参数需要运行在一个正常范围并保持鉴于这些情况本课题使用SIEMENS的SIMATICS7-300PLC控制技术模拟实现了机械防砂装置的各种计量泵、电机等设备的启/停以及联动控制课题最终实现的功能如下：•根据配液罐液位和加砂搅拌罐液位动态调节计量泵2的电机速度使配液罐液位和加砂搅拌罐液位维持在正常范围•根据配液罐液位动态调节绞龙电机速度使汕和砂成一定比例•根据加砂搅拌罐液位和泵出管道的压力值动态调节泥浆泵电机的速度使加砂搅拌罐液位和泵出管道的压力值维持在正常范围・根据管道的

4、温度值动态调节林塞泵加速抽水速度使管道温度值维持在正常范围・根据管道的压力值动态调节针阀阀门使管道压力值维持在正常范围・管道的压力值温度值如果超过危险临界点关断所有传动电机转为手动调节二、防砂模拟试验控制系统设计方案本课题的设计方案涉及到三个部分：1系统参数信号采集；2采集信号处理；3信号处理反馈调节系统状态三个部分是依次完成并不间断重复进行系统需要调节的温度、压力和液位值通过温度、压力和液位传感器转换成模拟电信号输1110-10VDC信号到SM331模拟量输入模板SM331模板将该信号转换成0-27648的整形数然后经过算法处理获得新整形

5、数0-27648作为调节反馈值经SM332模拟量输出模板输出0-10VDC信号到调节执行机构变频器变频器根据不同输入电压信号调节对应电机转速使除砂系统的温度压力各容器的液位值保持在正常范围另外为了使模拟系统更贴近实际化添加了危险状态处理模块产生报警信号并停止所有传动电机还考虑了系统小断恢复正常后重新启动的处理模块图1是防砂模拟试验装登流程图图1防砂模拟试验装置流程图图2是木系统设计的功能模型及流程三、便件设计硕件设计分三部分：信号采集传感器信号处理PLC控制屮心变频器处理PLC产生的回馈信号：1、传感器选型和接线（1）传感器是信号检测的主要

6、装置用于检测温度、压力、流量信号（2）考虑灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、精确度、测量方式等方面的问题结合控制系统需要选择合适的传感器类型连接电源线（3）连接信号线至PLC模拟量输入模块2、信号处理PLC控制中心（1）对控制对象和控制任务进行分析根据控制要求确定系统盂要配置的不同性质的I/O点的种类和数忖选择Siemens的模块化屮小型PLC系统S7-300（2）根据I/O点数及其特性配置电源模块、中央处理单元（CPU）、传感器采集信号模拟量输入模块、PLC处理所得控制信号模拟量输岀模块、控制信号数字量输入/输出模块表1是单机架信号模块

7、面向槽位的起始地址（每个机架最多有8个信号模块）表1信号模块的起始地址1234567891011数字量模块PSCPUTM0481216202428模拟量模块2562722883043203363523683、变频器（1）变频器接收PLC处理所得控制信号模拟量控制对应电机启/停和速度变化实现系统调节控制四、软件设计1、硬件组态整个设计使用STEP7v5.4编程软件和PLC模拟软件PLC-SIMv5.4完成在STEP7屮生成项目后插入站然后组态硬件借助模板样本根据系统的输入、输出信号的性质和点数以及对控制系统的功能要求确定系统的駛件配置在STE

8、P7中生成一个少实际的硬件系统完全相同的系统确定PLC输入、输出变量的地址为设计程序打下基础2、选择LAD编程语言进行编程其重点实现了以下几个功能模块：1.组织块0B1它实现以下