西門子PLC溫度控制示例.doc

一、控制要求將被控系統(tǒng)的溫度控制在某一范圍之間，當(dāng)溫度低于下限或高于上限時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，如果調(diào)整一定時(shí)間后仍不能脫離不正常狀態(tài)，則采用聲光報(bào)警，來提醒操作人員注意，排除故障。系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)啟動(dòng)按鈕來啟動(dòng)控制程序，設(shè)置綠、紅、黃三臺指示燈來指示溫度狀態(tài)。當(dāng)被控系統(tǒng)的溫度在要求范圍內(nèi)，則綠燈亮，表示系統(tǒng)運(yùn)行正常；當(dāng)被控系統(tǒng)的溫度超過上限或低于下限時(shí)，經(jīng)調(diào)整且在設(shè)定時(shí)間內(nèi)仍不能回到正常范圍，則紅燈或黃燈亮，并伴有聲音報(bào)警，表示溫度超過上限或低于下限。該系統(tǒng)充分利用電氣智能平臺現(xiàn)有設(shè)備，引入PLC和變頻器于系統(tǒng)中，將硬件模擬和軟件仿真有機(jī)結(jié)合，有效的運(yùn)用了平臺資源。本文通過對該系統(tǒng)的闡述，詳細(xì)介紹了PLC和變頻器在模擬量信號監(jiān)控中的運(yùn)用。 二、控制系統(tǒng)原理及框圖該系統(tǒng)共涉及四大部分，包括溫度傳感器、變送器、PLC溫度監(jiān)控系統(tǒng)和外部溫度調(diào)節(jié)設(shè)備。首先，選取監(jiān)控對象，在其內(nèi)部（比如孵坊）選取四個(gè)采樣點(diǎn)，利用四個(gè)溫度傳感器分別采集這四點(diǎn)溫度后；通過變送器將采集到的四點(diǎn)溫度的采樣值轉(zhuǎn)換為模擬量電壓信號，從而得到四個(gè)采樣點(diǎn)所對應(yīng)的電壓值，輸入到PLC的四個(gè)模擬量輸入端口；PLC溫度監(jiān)控系統(tǒng)將這四點(diǎn)溫度讀入后，取其平均值，作為被控系統(tǒng)的實(shí)際溫度值，將其與預(yù)先設(shè)定的正常溫度范圍上下限相比較，得出系統(tǒng)所處狀態(tài)，并向外部溫度調(diào)節(jié)設(shè)備輸出模擬量控制信號；外部溫度調(diào)節(jié)設(shè)備根據(jù)輸出的模擬量的大小來調(diào)節(jié)溫度的上升與下降或保持恒溫狀態(tài)。本文以010V來對應(yīng)溫度0100，設(shè)置4060為系統(tǒng)的正常溫度范圍，對應(yīng)的模擬量電壓為46V，也即40（4V）為下限，60（6V）為上限，調(diào)節(jié)時(shí)間設(shè)定為20S。其中，50（5V）為我們的溫度（電壓）基準(zhǔn)值。這樣，我們就將PLC溫度控制系統(tǒng)對溫度的監(jiān)測與控制轉(zhuǎn)變成了PLC對模擬量電壓的輸入與輸出的控制。當(dāng)被控系統(tǒng)的實(shí)際溫度低于設(shè)定的下限（40）時(shí)，PLC溫度監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過比較運(yùn)算后，通過其模擬量輸出端口向外部溫度調(diào)節(jié)設(shè)備輸出5-10V的電壓，而且輸出的電壓會(huì)根據(jù)被控系統(tǒng)實(shí)際溫度值的降低而升高，從而改變外部溫度調(diào)節(jié)設(shè)備，調(diào)節(jié)溫度的幅度。同理，當(dāng)被控系統(tǒng)的實(shí)際溫度高于設(shè)定的上限（60）時(shí)，PLC溫度監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過比較運(yùn)算后，通過其模擬量輸出端口向外部溫度調(diào)節(jié)設(shè)備輸出05V的電壓，而且輸出的電壓會(huì)根據(jù)被控系統(tǒng)實(shí)際溫度值的升高而降低，從而改變外部溫度調(diào)節(jié)設(shè)備，調(diào)節(jié)溫度的幅度。而當(dāng)被控系統(tǒng)的實(shí)際溫度處于設(shè)定的溫度正常范圍（4060）時(shí)，PLC溫度監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過比較后，通過其模擬量輸出端口向外部溫度調(diào)節(jié)設(shè)備輸出5V恒定的電壓，即輸出電壓的調(diào)節(jié)基準(zhǔn)量，使溫度調(diào)節(jié)設(shè)備保持恒溫狀態(tài)。三、控制算法的原理及流程圖PLC溫度控制系統(tǒng)規(guī)定模擬量輸入端取值范圍為010V，本文設(shè)定其對應(yīng)于溫度0100。要求被控系統(tǒng)的溫度控制在4060C之間，也就是對應(yīng)模擬量輸入端口的電壓范圍是46V。同時(shí)，根據(jù)控制的需要，首先設(shè)定50（對應(yīng)模擬量輸入端口的電壓為5V）作為被控系統(tǒng)溫度的基準(zhǔn)值，對應(yīng)設(shè)定一個(gè)輸出的電壓調(diào)節(jié)基準(zhǔn)量5V。PLC順序掃描梯形圖程序，掃描的結(jié)果有以下幾種情形。假如讀取到的四個(gè)采樣點(diǎn)的溫度，經(jīng)過取平均后大于上限60（比如70），將其與被控系統(tǒng)溫度的基準(zhǔn)值（50）比較，得出兩者之間的差值（20），也即對應(yīng)2V，然后用輸出的電壓調(diào)節(jié)基準(zhǔn)量5V與之相減，從而得到3V作為控制信號來控制外部的溫度調(diào)節(jié)（降溫），接著進(jìn)入下一個(gè)掃描周期，直至被控系統(tǒng)的溫度達(dá)到正常范圍（40-60），如果在設(shè)定的調(diào)節(jié)時(shí)間（20S）后，未能恢復(fù)到正常范圍內(nèi)，則采用聲光報(bào)警，紅燈亮；假如讀取到的四個(gè)采樣點(diǎn)的溫度，經(jīng)過取平均后小于下限40（比如20），將其與被控系統(tǒng)溫度的基準(zhǔn)值（50）比較，得出兩者之間的差值（30），也即對應(yīng)3V，然后用輸出的電壓調(diào)節(jié)基準(zhǔn)量5V與之相加，從而得到8V作為控制信號來控制外部的溫度調(diào)節(jié)（升溫），接著進(jìn)入下一個(gè)掃描周期，直至被控系統(tǒng)的溫度達(dá)到正常范圍（40-60），如果在設(shè)定的調(diào)節(jié)時(shí)間（20S）后，未能恢復(fù)到正常范圍內(nèi)，則采用聲光報(bào)警，黃燈亮；假如讀取到的四個(gè)采樣點(diǎn)的溫度，經(jīng)過取平均后處于設(shè)定的正常范圍40-60（比如45），則輸出調(diào)節(jié)電壓的基準(zhǔn)量5V，使被控系統(tǒng)保持恒溫狀態(tài)，綠燈亮，然后進(jìn)入下一個(gè)掃描周期。四、I/O分配表 輸入輸入開關(guān)量 功能 %I0.6實(shí)驗(yàn)臺/計(jì)算機(jī)控制切換 %I0.1（%M1） 啟動(dòng)開關(guān) %I0.2（%M2） 停止開關(guān) 輸出 輸出開關(guān)量 功能 %Q0.1（%M7） 過低 %Q0.2（%M8） 正常 %Q0.3（%M9） 過高 %Q0.4過低警鳴 %Q0.5過高警鳴 %Q0.7變頻器的邏輯輸入 五、程序（PLC梯形圖）六、硬件接線圖七、組態(tài)王仿真畫面本系統(tǒng)不僅可以通過硬件操作來了解系統(tǒng)的工作原理，同時(shí)也可以通過仿真軟件的監(jiān)控畫面來生動(dòng)、直觀的了解系統(tǒng)的工作過程。 八、變頻器部分 本系統(tǒng)中的變頻器是用來代替外部實(shí)際的溫度調(diào)節(jié)設(shè)備，目的一是介紹變頻器的使用；目的二是可以直觀的看到，PLC溫控系統(tǒng)根據(jù)輸入溫度值的改變同時(shí)也在改變輸出的模擬量控制信號。系統(tǒng)中對變頻器的應(yīng)用過程，實(shí)際上是應(yīng)用變頻器根據(jù)外控電壓的變化來改變輸出頻率的特性。 為了讓其可以根據(jù)外控電壓來改變頻率，其參數(shù)設(shè)置如下： IO 菜單中TCC設(shè)為“2C” IO 菜單中AO設(shè)為“rFr”drc 菜單中OPL設(shè)為“N