基于PLC和觸摸屏的溫度控制

1、第二章：基于PLC、觸摸屏的溫度控制本章介紹一個恒溫箱的溫度控制，溫度控制范圍為25100C，PLC作為控制器，觸摸屏作為人機界面。通過人機界面可設(shè)定溫度和其它系統(tǒng)運行的各參數(shù)。第一節(jié) 項目描述 在恒溫箱內(nèi)裝有一個電加熱元件和一致冷風(fēng)扇，電加熱元件和風(fēng)扇的工作狀態(tài)只有OFF和ON，即不能自行調(diào)節(jié)。現(xiàn)要控制恒溫箱的溫度恒定，且能在25100C范圍內(nèi)可調(diào)，如圖16-1所示。圖16-1 恒溫箱示意圖第二節(jié) 項目實現(xiàn) 一、元件選型1. PLC選型PLC選S7-200 CPU224 XP CN，該PLC上自帶有模擬量的輸入和輸出通道，因此節(jié)省了元器件成本。CPU 224 XP自帶的模擬量I/O規(guī)格如表1

2、6-1所示，含有2個模擬量輸入通道和1個模擬量輸出通道，各通道信號如表中所示。表16-1 CPU 224 XP自帶模擬量I/O規(guī)格在S7-200中，單極性模擬量輸入/輸出信號的數(shù)值范圍是 0 32000；雙極性模擬量信號的數(shù)值范圍是 -32000+32000。2. 觸摸屏選型 觸摸屏選擇為TP177B的西門子人機界面。3. 溫度傳感器選型溫度傳感器選擇PT100的熱電阻，帶變送器。測量范圍為0100C，輸出信號為420mA，串接電阻把電流信號轉(zhuǎn)換成010V的電壓信號，送入PLC的模擬量輸入通信。二、PLC軟元件分配Q1.0控制接通加熱器Q1.1控制接通致冷風(fēng)扇AIW0接收溫度傳感器的溫度檢測值

3、三、PLC編程對恒溫箱進(jìn)行恒溫控制，要對溫度值進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。PID運算的結(jié)果去控制接通電加熱器或致冷風(fēng)扇。但由于電加熱器或致冷風(fēng)扇只能為ON或OFF，不能接受模擬量調(diào)節(jié)，故采用“占空比”的調(diào)節(jié)方法。溫度傳感器檢測到的溫度值送入PLC后，若經(jīng)PID指令運算得到一個01的實數(shù)，把該實數(shù)按比例換算成一個0100的整數(shù)，把該整數(shù)作為一個范圍為010S的時間t。設(shè)計一個周期為10S的脈沖，脈沖寬度為t，如圖16-2所示。把該脈沖加給電加熱器或風(fēng)扇，即可控制溫度。編程方式有兩種，一種是用PID指令來編程，另一種可以用編程軟件中的PID指令向?qū)Ь幊獭?. PID指令編程打開編程軟件，組態(tài)符號表如表16-2

4、所示。程序如圖16-2所示。表16-2 符號表圖16-2 PLC控制程序圖16-2 PLC控制程序（續(xù)）2. 指令向?qū)Ь幊檀蜷_編程軟件STEP7-Micro/WIN，點擊菜單元“工具指令向?qū)А?，出現(xiàn)如圖16-3所示的指令向?qū)М嬅妫x擇PID，點擊“下一步”按鈕后，出現(xiàn)如圖16-4畫面，在該畫面中配置0號回路，點擊“下一步”按鈕。圖16-3 指令向?qū)В?）圖16-4 指令向?qū)В?）圖16-5 指令向?qū)В?）在圖16-5中設(shè)置給定值的低限與高限，對應(yīng)溫度值?；芈穮?shù)值需整定填入。點擊“下一步”按鈕。圖16-6 指令向?qū)В?）在圖16-6中設(shè)置標(biāo)定為單極性，范圍低限為0，范圍高限為32000。輸出類

5、型為數(shù)字量，占空比周期設(shè)為10S。點擊“下一步”按鈕，出現(xiàn)如圖16-7，在該圖中配置分配存儲區(qū)。注意配置的地址元件在程序要求全部未使用過。然后點擊“下一步”按鈕。圖16-7 指令向?qū)В?）圖16-8 指令向?qū)В?）在圖16-8畫面中可命名初始化子程序名和中斷程序名，默認(rèn)即可。然后點擊“下一步”按鈕直至指令向?qū)ЫY(jié)束。PID指令配置完成后，自動生成了圖16-8中所設(shè)定義的初始化子程序和中斷程序。在主程序中調(diào)用初始化子程序即可對溫度進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。主程序如圖16-9所示。圖16-9 主程序PLC運行過程中，可在編程軟件中點擊菜單“工具PID調(diào)節(jié)控制面板”，在PID調(diào)節(jié)控制面板上可動態(tài)顯示被控量的趨勢曲線，并可手動設(shè)置PID參數(shù)，使系統(tǒng)達(dá)到較好的控制效果。四、觸摸屏監(jiān)控設(shè)PLC采用第一種編程方式，即PLC指令編程方式，觸摸屏的功能是能對PID的各參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，能對溫度的設(shè)定值進(jìn)行設(shè)置，還能對恒溫箱的溫度值進(jìn)行實時監(jiān)控。組態(tài)變量表如表16-3所示。表16-3 變量表本項目組態(tài)了3個畫面，分