PLC在水电解制氢设备中的应用

论文摘要

随着可编程控制器技术的发展,由于其高可靠性、高性价比、广泛的工业现场适应性和方便的扩展性能,PLC在工业自动化过程中得到了越来越广泛的应用。论文首先对国内外水电解制氢设备控制系统现状进行了简要介绍,然后在分析设备工作原理及参数特点以及控制系统要求的基础上,对PLC硬件进行了对比分析,进行了充分的方案论证。文中着重陈述了热备冗余系统的原理和必要性,为关键部分选型提供了理论依据,也为本课题的硬件选择得出了较佳解决方案,增加了控制系统的可靠性和稳定性。论文利用开发软件STEP 7进行了PLC硬件组态和程序设计,开发了完整的控制程序,实现装置的自动启停、调节、报警、联锁、状态自动切换等功能。归纳总结了PLC在工业过程设计过程中的硬件组态、网络组态过程和软件设计方法,组建控制系统的总体方案。另外,论文还利用不同的监控软件开发平台,分别开发了触摸屏、上位机流程监控和数据管理界面。安装在控制柜上的触摸屏为现场操作提供了方便的人机对话接口,可以进行必要的人工干预。安装在远端控制室内的上位数据监控管理机,除完成对设备的监控、操作之外,还开发了具有运行数据归档、历史数据查询等功能界面。设计考虑了人机界面监控的及时性、完整性和互动性,具有一定的实际应用价值。监控界面由多个界面构成,可以集中显示工艺流程的所有状态信息和参数,便于了解系统全貌和各点的工作状况,操作简单、人机对话功能强,可实时调整系统参数,优化系统输出。最后通过设备测试和实际调试,系统运行安全、稳定、可靠,具有较高的测量准确度和较强的抗干扰能力。当主CPU出现故障时,热备CPU可进行毫秒级快速切换。同时控制程序逻辑正确、反应快速、及时、稳定,降低了操作人员的劳动强度,减少了故障率和停机成本,大大提高了设备可靠性和自动化程度。本套控制系统还具有良好的可扩展性,为单台主站自动控制多台成套系统提供了扩展平台,具有广泛的实际应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景、目的和意义
• 1.2 国内外制氢设备控制系统现状
• 1.3 PLC的基本概念
• 1.3.1 可编程控制器发展概况
• 1.3.2 可编程控制器的特点
• 1.3.3 可编程控制器的发展趋势
• 1.3.4 PLC的工作原理
• 1.4 论文内容
• 第2章 设备工作原理和 PLC基本概念
• 2.1 设备工作原理
• 2.1.1 水电解制氢设备工作原理
• 2.1.2 纯化设备工作原理
• 2.2 设备控制要求简介
• 2.3 本章小结
• 第3章 总体方案论证
• 3.1 控制方案论证
• 3.2 PLC选型
• 3.3 S7-400H型冗余控制 PLC工作原理
• 3.4 S7-400H编程和组态
• 3.5 PLC的程序设计语言
• 3.6 本章小结
• 第4章 PLC硬件功能描述
• 4.1 主站硬件组态
• 4.2 ET200M分布式I/O硬件组态
• 4.3 输入输出模块的选择
• 4.4 整体硬件组态
• 4.4.1 TP270触摸屏及组态软件
• 4.4.2 通讯网络
• 4.5 本章小结
• 第5章 控制系统软件设计
• 5.1 触摸屏组态步骤
• 5.1.1 PLC与触摸屏间的MPI通讯连接设置
• 5.1.2 触摸屏变量标签的建立
• 5.1.3 创建触摸屏操作画面
• 5.1.4 项目下载、测试和调试
• 5.2 PLC硬件组态及编程
• 5.2.1 STEP7项目组态步骤
• 5.2.2 网络组态
• 5.2.3 程序设计
• 5.2.4 程序模块功能
• 5.2.5 数字滤波
• C”实现连续PID控制'>5.2.6 功能块 FB 41“CONT_C”实现连续PID控制
• 5.2.7 程序流程图
• 5.3 上位机操作开发软件 WinCC
• 5.3.1 WinCC组态程序及监控界面
• 5.3.2 项目建立
• 5.3.3 通讯连接和组态变量
• 5.3.4 系统监控界面的组态设计
• 5.3.5 过程值和系统消息归档
• 5.3.6 指定 Win CC运行系统的属性
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 个人简历