基于PLC的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-基于plc的液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于 PLC 的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要 ： 可編程控制器 (plc) 作為傳統(tǒng)繼電器控制裝置的替代產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用工 業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域， 由于它可通過軟件來改變控制過程， 而且具有體積小， 組裝 靈活，編程簡(jiǎn)單抗干擾能力強(qiáng)及可靠性高等特點(diǎn)， 非常適合于在惡劣的工業(yè)環(huán)境 下使用。本文所涉及到的溫度監(jiān)控系統(tǒng)能夠監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的溫度， 并且能夠通過現(xiàn)場(chǎng) 和計(jì)算機(jī)控制， 其軟件控制主要是編程語(yǔ)言， 對(duì) PLC而言是梯形語(yǔ)言， 梯形語(yǔ)言 是 PLC目前用的最多的編程語(yǔ)言。關(guān)鍵詞 ：西門子 S7-200PLC；編程語(yǔ)言；溫度1 工藝過程 在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制中， 為了生產(chǎn)安全或?yàn)榱吮ＷC產(chǎn)品質(zhì)量， 對(duì)于溫度， 壓 力，

2、流量，成分，速度等一些重要的被控參數(shù)，通常需要進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并根據(jù) 監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的控制，以反復(fù)提醒操作人員注意，必要時(shí)采取緊急措施。 溫度是工業(yè)生產(chǎn)對(duì)象中主要的被控參數(shù)之一。 本設(shè)計(jì)以一個(gè)溫度監(jiān)測(cè)與控制系 統(tǒng)為例，來說明 PLC在模擬量信號(hào)監(jiān)測(cè)與控制中的應(yīng)用問題。2系統(tǒng)控制要求PLC在溫度監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)中的邏輯流程圖如圖所示：具體控制要求如下：將被控系統(tǒng)的溫度控制在 50度-60 度之間，當(dāng)溫度低于 50 度或高于 60度 時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整， 當(dāng)調(diào)整 3 分鐘后仍不能脫離不正常狀態(tài)， 則應(yīng)采用聲光 報(bào)警，以提醒操作人員注意排除故障。系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)啟動(dòng)按紐 -啟動(dòng)控制程序，設(shè)置綠，紅，黃

3、3 個(gè)指示燈來指示 溫度狀態(tài)。被控溫度在要求范圍內(nèi)，綠燈亮，表示系統(tǒng)運(yùn)行正常。當(dāng)被控溫度超 過上限或低于下限時(shí)，經(jīng)調(diào)整 3 分鐘后仍不能回到正常范圍，則紅燈或黃燈亮， 并有聲音報(bào)警，表示溫度超過上限或低于下限。在被控系統(tǒng)中設(shè)置 4 個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)，溫度信號(hào)經(jīng)變送器變成 05V 的電信 號(hào)（對(duì)應(yīng)溫度 0100度），送入 4個(gè)模擬量輸入通道。 PLC 讀入四路溫度值后， 再取其平均值作為被控系統(tǒng)的實(shí)際值。若被測(cè)溫度超過允許范圍，按控制算法運(yùn)算后，通過模擬兩輸出通道，向 被控系統(tǒng)送出 010V 的模擬量溫度控制信號(hào)。PLC 通過輸入端口連接啟動(dòng)按鈕，通過輸出端口控制綠燈的亮滅，通過輸 出端口控制紅燈的

4、亮滅，通過輸出端口控制黃燈的亮滅。系統(tǒng)要求溫度控制在 50 度60 度的范圍內(nèi)，為了控制方便，設(shè)定一個(gè)溫度 較佳值（本題設(shè)為 50 度），并以此作為被控溫度的基準(zhǔn)值。另外，還需要設(shè)定輸 出控制信號(hào)時(shí)的調(diào)節(jié)基準(zhǔn)量， 正常情況下，輸出基準(zhǔn)量時(shí)被控制溫度接近較佳值。本例設(shè)定的基準(zhǔn)調(diào)節(jié)量相當(dāng)于 PLC（輸出 6V ）。加熱爐一類的溫度控制對(duì)象， 其系統(tǒng)本身的動(dòng)態(tài)特性基本上屬于一階滯后環(huán)節(jié)，在控制算法上可以采用 PLD 控制或在林算法。由于本系統(tǒng)溫度控制要求不高，為了簡(jiǎn)化起件，本例按P（比例）控制算法進(jìn)行運(yùn)算采樣調(diào)節(jié)周期高為 1 秒。實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)懶惰控制的過程包括：PLC 投入運(yùn)行時(shí)，通過特殊輔助繼電器

5、 M71 產(chǎn)生的初始化脈沖進(jìn)行初始化，包 括將溫度較佳值和基準(zhǔn)調(diào)節(jié)存入有關(guān)數(shù)據(jù)寄存器，使計(jì)時(shí)用的兩個(gè)計(jì)數(shù)器復(fù)位。按啟動(dòng)按鈕（ X500），控制系統(tǒng)投入運(yùn)行。采樣時(shí)間到，則將待測(cè)的四點(diǎn)溫 度值讀入 PLC，然后按算術(shù)平均的辦法求出四點(diǎn)溫度的平均值 Q。將 Q與 Qmax （溫度允許上限）比較，若也未低于下限，則說明溫度正常，等待下一次采樣。若 Q Qmax，進(jìn)行上限處理：計(jì)算 Q 與上限溫度偏差，計(jì)算調(diào)節(jié)量（比例 系數(shù)設(shè)為 2），發(fā)出調(diào)節(jié)命令， 并判斷調(diào)節(jié)時(shí)間， 若調(diào)節(jié)時(shí)間太長(zhǎng)， 進(jìn)行聲光 （紅 燈亮）；若調(diào)節(jié)時(shí)間未到 3 分鐘，則準(zhǔn)備下次繼續(xù)采樣及調(diào)節(jié)。當(dāng)采樣溫度低于下限，即 Q= VD40,

6、 2.5SQ0.3, 1SM0.1, 13. 調(diào)用子程序 0 以便控制 LDI0.0SM0.0, 1CALL SBR_04. 超過上下限啟動(dòng)定時(shí)器LDM0.0LDRVD40, 3.0ALDAM0.1TONT101, 18005. 定時(shí)到還不在規(guī)定范圍內(nèi)則報(bào)警LDSM0.0AT101LPSARVD40, 3.0SQ0.2, 1SQ0.5, 1RQ0.3, 1LPPARVD40, 2.5SQ0.4, 1SQ0.5, 1RQ0.3, 16. 正常情況下的指示LDSM0.0AI0.1RM0.1, 1RQ0.1, 1RQ0.2, 1RQ0.3, 1RQ0.4, 1RQ0.5, 1lo?A EOEN EM

7、QCIIJTDfl4T-5MBCJ4ITCD蘋jo丘 I O祥2）設(shè)計(jì) PID 參數(shù)LDM0.0MOVR2.75, VD4MOVR2.0, VD12MOVR1.0, VD16MOVR0.0, VD20MOVR0.0, VD24MOVB 100, SMB34ATCHENIINT_0, 103）取實(shí)際溫度變量1. 四溫度傳感器電壓值送內(nèi)存LD SM0.0MOVW AIW0, VW0MOVW AIW2, VW2MOVW AIW4, VW4MOVW AIW6, VW62. 溫度實(shí)際電壓值送內(nèi)存 LD SM0.0 MOVW VW0, VW8 +IVW2, VW8MOVW VW4, VW10 +IVW6,

8、 VW10MOVW VW8, VW12 +IVW10, VW12MOVW VW12, VW14 /I+4, VW14ITDVW14, VD404) PID 調(diào)節(jié)與輸出1. 得到過程變量 VD0LD M0.0CALL SBR_1MOVD VD40, AC0DTR AC0, AC0 /R32000.0, AC0MOVR AC0, VD02.VB0 號(hào) PID 表LD SM0.0PID VB0, 03. PID 調(diào)節(jié)輸出LDSM0.0MOVR VD8, AC0 *R32000.0, AC0ROUND AC0, AC0DTI AC0, VW40 MOVW VW40, AQW0結(jié)論：通過對(duì)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和

9、調(diào)試，我們認(rèn)識(shí)到，對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)的控制，如果采 用繼電控制，不僅系統(tǒng)繁瑣，調(diào)試?yán)щy，故障概率大，而且對(duì)以后的維護(hù)也帶來 困難。用 PLC控制除了能解決以上問題以外，還具有以下特點(diǎn)： 控制條理清楚，接線簡(jiǎn)單明了。用軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電控制，減少了設(shè)計(jì)上的困難，減少了系統(tǒng)的故障。 模塊化程序設(shè)計(jì)，便于調(diào)試，并且方便功能的改進(jìn)。編程圖形化，使之一目了然。致謝：本論文是在梁仕騰和黃景良老師的悉心指導(dǎo)下完成的， 從論文最終完成的 每一個(gè)環(huán)節(jié)， 自始自終得到老梁仕騰和黃景良師精心指導(dǎo)和幫助。 在此特向梁仕 騰和黃景良老師表示由衷的感謝和崇高的敬意 。在設(shè)計(jì)過程中，離不開輝隆同 事的寶貴意見以及文獻(xiàn)資料的提供， 在此對(duì)幫助過我的同事再次表示衷心的感謝 和祝福，祝愿在日后的工作生活中的合作能更上一層樓，大家共同進(jìn)步。參考文獻(xiàn)：【 1】可編程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用廖常初