基于PLC溫室溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)---畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、皖西學(xué)院本科論文（設(shè)計(jì)）基于PLC溫室溫度檢測(cè)與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作 者XXX指導(dǎo)教師XXX摘要：溫度檢測(cè)和控制對(duì)人類日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、氣象預(yù)報(bào)、物資倉(cāng)儲(chǔ)等都起著極其重要的作用。在許多場(chǎng)合，及時(shí)準(zhǔn)確獲得目標(biāo)的溫度信息是十分重要的，近年來(lái)，溫度測(cè)控領(lǐng)域發(fā)展迅速，并且隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，溫度的測(cè)控芯片也相應(yīng)的登上歷史的舞臺(tái)，能夠在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各領(lǐng)域中廣泛使用。本系統(tǒng)是通過(guò)溫度傳感器采集溫度數(shù)據(jù)，利用溫度測(cè)量與溫度控制相關(guān)理論知識(shí)設(shè)計(jì)的PLC溫控系統(tǒng)。運(yùn)用PLC設(shè)計(jì)溫室溫度測(cè)控系統(tǒng)，從自動(dòng)化運(yùn)行的角度出發(fā)，分析討論其產(chǎn)生故障的可能原因。同時(shí)從實(shí)際硬件電路出發(fā)，分析電路的工作原理，根據(jù)設(shè)計(jì)具體情況提出修

2、改方案和解決辦法。我所使用的溫度傳感器是XP-TP-A-V010-D，它具有體積小，精度高和功耗低等特點(diǎn)。溫度傳感器采集到的溫度數(shù)據(jù)是模擬信號(hào)，因此在系統(tǒng)中，我將PLC增加了一個(gè)模擬量擴(kuò)展模塊EM235,采集到的溫度信號(hào)便能通過(guò)該模塊直接輸入到PLC中，PLC則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，并通過(guò)執(zhí)行部件對(duì)溫度進(jìn)行控制，這種自動(dòng)化、智能化的處理方式在溫室溫度檢控系統(tǒng)中將有著無(wú)限的應(yīng)用和發(fā)展空間。關(guān)鍵字：PLC，溫度傳感器，檢測(cè),控制 Design of detection and control system of greenhouse temperature based on PLCAbstract

3、: Temperature measurement and control plays an extremely important role in human daily life, including industrial production, weather forecast, material storage, etc. In many cases, it is very important to acquire the timely and accurate information of the temperature of the targets. Recently, along

4、 with the development of digital technology, the rapid development of temperature measurement and control has been widely used in various industrial agricultural fields, meanwhile, the chips of measurement and control the temperature have been on the historical stage. This system, by collecting temp

5、erature data through the temperature sensor, with the application of PLC control system based on the theoretical knowledge about temperature measurement and control, intends to analyze the potential causes of the breakdowns in their automatic operation. At the same time, starting from the circuits o

6、f actual hardware, and via analyzing operating principles of these electric circuits, this system is aiming at putting forward the revising proposasl and solutions according to the specific situations. The temperature sensor used by the author is XP-TP-A-V010-D, which is distinguished with small siz

7、e, high precision and low power consumption. The temperature data collected by the temperature sensor is an analog signal. Therefore, in the system, an analog extended module of EM235.I will be added to the PLC so that temperature signal collected by the module can be directly input to PLC, and PLC

8、will analyze, process the data, and control the temperature through regulating the components. This kind of automatic and intelligent disposure will be definitely in infinite application and tremendous development in the temperature controlling system in the greenhouse.Keyword: PLC, Temperature sens

9、ors, Detection, Control目錄1.緒論12.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案22.1.總體方案22.2.系統(tǒng)硬件連接圖43.可編程邏輯器件（PLC）53.1.PLC的定義53.2.PLC的分類53.3.PLC的基本結(jié)構(gòu)53.4 .PLC的工作原理63.5. PLC主要廠家及西門子S720074.溫度傳感器94.1.溫度傳感器的分類94.2.溫度變送器115.硬件設(shè)備與電路圖125.1.控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址分配125.2.狀態(tài)燈、揚(yáng)聲器、暖風(fēng)機(jī)電路135.3.溫度采集電路135.4.EM235模擬量輸入電路146.主程序及梯形圖156.1.主程序OB1156.2.子程序0，取實(shí)際溫度變量

10、197.結(jié)論21致謝22參考文獻(xiàn)231 緒論西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)現(xiàn)代溫室檢控系統(tǒng)研究的時(shí)間比較早。1949年，伴隨著科技的進(jìn)步與，美國(guó)了第一個(gè)可實(shí)現(xiàn)人工控制的氣候室在美國(guó)被建設(shè)起來(lái)，該氣候室對(duì)于美國(guó)在植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)和抵抗能力的研究方面提供了技術(shù)支持。20世紀(jì)60年代，奧地利率先利用可以實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)運(yùn)用的生產(chǎn)型溫室建設(shè)了番茄生產(chǎn)基地。70年代后日本、美國(guó)、英國(guó)的溫室檢控系統(tǒng)得到了快速的發(fā)展。80年代，隨著科學(xué)界在計(jì)算機(jī)方面的突破，人們對(duì)溫控系統(tǒng)提出了更高的要求，使溫室控制系統(tǒng)朝著更加智能化的邁進(jìn)了一大步。目前，國(guó)外建設(shè)溫室的水平已發(fā)展的相當(dāng)成熟，并形成了一定的標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)對(duì)溫室系統(tǒng)的研究開始的比較晚。

11、70年代末，我國(guó)先后從日本、歐美國(guó)家引進(jìn)了四十幾套系統(tǒng)。雖然這些技術(shù)設(shè)備相當(dāng)先進(jìn)，但針對(duì)我國(guó)的國(guó)情及農(nóng)業(yè)實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，著實(shí)有些水土不服，主要原因有下面幾點(diǎn):成本高，運(yùn)營(yíng)效益差，同時(shí)需要經(jīng)營(yíng)者有著較高的技術(shù)支持等。由于上面各種原因，發(fā)展研究具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，密切符合我國(guó)國(guó)情的溫室溫度檢測(cè)與控制系統(tǒng)迫在眉睫。伴隨我國(guó)科學(xué)界與農(nóng)業(yè)界的不斷努力，我國(guó)在溫控系統(tǒng)方面也取得了不少進(jìn)步，根據(jù)控制器的不同，可分為以下兩點(diǎn)：（1）基于工控計(jì)PC的溫室溫度控制系統(tǒng)。如由江蘇理工大學(xué)李萍萍、毛罕平等共同研制的智能溫室環(huán)境控制系統(tǒng)，它使用工控PC作為控制核心，在1996年7月，設(shè)計(jì)完建了一套能夠控制溫度，光照，濕

12、度等功能的溫室。1997年，又通過(guò)太陽(yáng)能加溫系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)。1996年8月，在對(duì)生菜、空心菜五天栽培試驗(yàn)的同時(shí)進(jìn)行了溫控系統(tǒng)的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果證明，其溫室檢控系統(tǒng)對(duì)溫度、光照、營(yíng)養(yǎng)液等各種影響生物生長(zhǎng)的環(huán)境因素有著極佳的控制效果。（2）基于單片機(jī)的溫室溫度檢控系統(tǒng)。例如:汪永斌，呂昂等研制的溫室群全數(shù)字式溫度和濕度綜合控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以51單片機(jī)為控制器，并作為下位機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)溫濕度的自動(dòng)控制，且在一百天之內(nèi)無(wú)需人工干預(yù)。上位機(jī)使用計(jì)算機(jī)，通過(guò)VB編寫程序，用戶直接在計(jì)算機(jī)上輸入溫室度參數(shù)，即可與下位機(jī)一起實(shí)現(xiàn)溫濕度的自動(dòng)化控制。（3）基于PLC的溫室溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)。例如用歐姆龍系列的C

13、ZOOHS作為下位機(jī)，COMPAQ計(jì)算機(jī)為上位機(jī)構(gòu)成溫室控制系統(tǒng)。采集的室外信號(hào)有溫度、光照，室內(nèi)信號(hào)有溫度、濕度、C02濃度。輸出信號(hào)控制的機(jī)構(gòu)有:開窗電機(jī)、遮陽(yáng)電機(jī)、通風(fēng)電機(jī)、加熱閥門、壓水泵和噴淋泵。2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 2.1 總體方案該系統(tǒng)以控制室內(nèi)的溫度為背景，西門子s7-200 CPU226為控制芯片，訊鵬儀器生產(chǎn)的溫度變送器采集溫度數(shù)據(jù)，控制暖風(fēng)機(jī)的工作，以保證室內(nèi)溫度在1822度之間。當(dāng)溫度低于18度或高于22度時(shí)，系統(tǒng)會(huì)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。設(shè)置綠，紅，黃3個(gè)指示燈來(lái)表示溫度狀況。當(dāng)溫度在設(shè)定的范圍之

14、內(nèi)，則綠燈亮，顯示系統(tǒng)工作正常。當(dāng)溫度低于或超過(guò)設(shè)定范圍的最小值或最大值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)情況作出不同反應(yīng)。在被控系統(tǒng)中，由于室內(nèi)體積較大，如果只采集一點(diǎn)的溫度，很難真正反映其實(shí)際溫度，為了更準(zhǔn)確獲得溫度參數(shù)，我設(shè)置了4個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)，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，這樣得到的數(shù)據(jù)則更為精確。按下啟動(dòng)按鈕，控制系統(tǒng)投入運(yùn)行。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。將實(shí)際溫度Q與設(shè)定的溫度（溫度允許的上下限）比較，若既未高于上限，也未低于下限，則說(shuō)明溫度正常，等待下一次采樣。若QQmax，進(jìn)行上限處理：QQmax，說(shuō)明溫度過(guò)高，此時(shí)關(guān)閉暖風(fēng)機(jī)

15、，停止輸出暖氣。PLC發(fā)出調(diào)節(jié)命令的同時(shí)，計(jì)算調(diào)節(jié)時(shí)間，若調(diào)節(jié)時(shí)間太長(zhǎng)，超過(guò)三分鐘進(jìn)行聲光報(bào)警（紅燈亮，同時(shí)揚(yáng)聲器工作），以此表示溫度失控，提醒工作人員，進(jìn)行人工干預(yù)；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QQmin時(shí)，進(jìn)行下限處理：QQmin，說(shuō)明溫度過(guò)低，需要增加暖氣輸出以提高溫度。PLC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)（超過(guò)3分鐘），進(jìn)行聲光報(bào)警（黃燈亮，同時(shí)揚(yáng)聲器工作）；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)。2.2 系統(tǒng)硬件連接圖3 可編程邏輯器件（PLC）3.1 PLC的定義PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而

16、設(shè)計(jì)，它采用了可改寫的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其相關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。3.2 PLC的分類PLC有很多種類。按結(jié)構(gòu)形式、控制規(guī)模對(duì)PLC進(jìn)行分類(1) 按結(jié)構(gòu)形式分類按硬件的結(jié)果形式不同，PLC可分為整體式和組合式。整體式PLC又稱箱式PLC。如圖，左邊一個(gè)是常見的整體式PLC,其外形像一個(gè)長(zhǎng)方形的箱體，這種的CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口（輸入/輸出接口）等安裝在一個(gè)箱體內(nèi)。整體式PLC的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，價(jià)格低

17、。小型PLC一般采用整體式結(jié)構(gòu)。組合式PLC又稱模塊式PLC,如圖，右邊一個(gè)就是一組合式PLC。它有一個(gè)總線基板，總線基板上有很多總線插槽，其中有CPU、存儲(chǔ)器和電源構(gòu)成的一個(gè)模塊通常固定安裝在某個(gè)插槽中，其他功能模塊可隨意安裝在其他不同的插槽內(nèi)。組合式PLC配置靈活，可通過(guò)增減模塊而組成不同規(guī)模的系統(tǒng)，安裝方便，但價(jià)格較貴。大、中型PLC一般采用組合式幾個(gè)。（2） 按控制規(guī)模分類I/O點(diǎn)數(shù)（輸入/輸出點(diǎn)數(shù)）是衡量PLC控制規(guī)模的重要參數(shù)，根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)多少，可將;PLC分為小型、中型和大型3類。 小型PLC：其I/O點(diǎn)數(shù)小于256，采用8位或16位單CPU，用戶存儲(chǔ)器容量4KB以下。 中型P

18、LC：其I/O點(diǎn)數(shù)為2562048，采用雙CPU，用戶存儲(chǔ)器容量28KB. 大型PLC：其I/O點(diǎn)數(shù)大于2048，采用16位、32位多CPU,用戶存儲(chǔ)器容量816KB。3.3 PLC的基本結(jié)構(gòu)可編程邏輯控制器的本質(zhì)是專門實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制的現(xiàn)代化控制系統(tǒng)，其硬件組成結(jié)構(gòu)和微型計(jì)算機(jī)有諸多相同之處，基本構(gòu)成為：(1)、電源 PLC的工作電源對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有著極其重要的作用。沒(méi)有一個(gè)性能優(yōu)良的、工作穩(wěn)定的電源，PLC是沒(méi)有辦法正常運(yùn)行的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去(2)、

19、中央處理單元(CPU) 中央處理器(CPU)是可編程邏輯控制器能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制的核心部件。它按照PLC控制系統(tǒng)所承載的程序給定的命令，進(jìn)行接收并保持來(lái)自編程器輸入的程序和所由數(shù)據(jù)；查詢工作電源、存儲(chǔ)器、輸入輸出總線以及監(jiān)控定時(shí)器的狀態(tài)，并且能檢測(cè)出用戶程序中的錯(cuò)誤語(yǔ)句。當(dāng)PLC啟動(dòng)工作時(shí)，它先會(huì)通過(guò)掃描將系統(tǒng)各輸入接口的狀態(tài)和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到I/O映象區(qū)，然后逐條讀取存放在存儲(chǔ)器中的用戶程序，經(jīng)過(guò)編譯后按程序的編寫去進(jìn)行各種運(yùn)算，并將得到的計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)在I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器中。待徹底執(zhí)行完程序后，最后將存儲(chǔ)在I/O映象區(qū)的各種輸出狀態(tài)數(shù)據(jù)或輸出寄存器數(shù)據(jù)傳遞給相對(duì)應(yīng)的輸出機(jī)構(gòu)，像這樣不停的運(yùn)行

20、，直到停止工作。 (3)、存儲(chǔ)器 用于存儲(chǔ)系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器被稱作系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。而用于存儲(chǔ)應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器被稱作用戶程序存儲(chǔ)器。(4)、I/O口光耦合電路與微機(jī)的輸入接口電路共同組成了系統(tǒng)輸入接口電路，輸入接口電路可理解為PLC與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口的輸入管道。輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷電路構(gòu)成了輸出接口電路，PLC輸出接口電路輸出控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)各執(zhí)行部件的不同動(dòng)作。(5)、功能模塊：計(jì)數(shù)器模塊、定時(shí)器模塊。(6)、通信模塊3.4 PLC的工作原理 當(dāng)PLC投入工作狀態(tài)后，工作過(guò)程通常分為三個(gè)過(guò)程，采樣輸入數(shù)據(jù)、執(zhí)行用戶程序以及刷新輸出狀態(tài)，三個(gè)過(guò)程構(gòu)成可編程邏輯器件的工作流程。在工作

21、中的一個(gè)掃描周期內(nèi)需要完成這三個(gè)工作。在整個(gè)運(yùn)行期間，可以看做可編程邏輯控制器的CPU不間斷地，循環(huán)往復(fù)的執(zhí)行著三個(gè)過(guò)程。（1）、輸入采樣階段在輸入采樣這個(gè)過(guò)程中，PLC以掃描方式順序地讀取所有各輸入接口的狀態(tài)和許接受的各種數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)到I/O映象存儲(chǔ)單元內(nèi)。完成輸入采樣的工作后，PLC則進(jìn)行另外兩位工作過(guò)程。在另外兩個(gè)工作過(guò)程中，即使輸入接口電路中的對(duì)應(yīng)輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)有所改變，I/O映象存儲(chǔ)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)也不能被改寫。因此，如果要將脈沖信號(hào)輸入到系統(tǒng)中，脈沖信號(hào)的寬度要比一個(gè)掃描周期的時(shí)間要打，只有這樣才能使脈沖信號(hào)有效輸入。（2）、用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總

22、是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，當(dāng)運(yùn)算結(jié)束后，該邏輯線圈在系統(tǒng)隨機(jī)存儲(chǔ)器中相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)為會(huì)被刷新改寫；或者I/O映象存儲(chǔ)器中的對(duì)應(yīng)為而被改寫；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下

23、面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。（3）、輸出刷新階段 當(dāng)用戶執(zhí)行完程序之后，PIC就會(huì)開始輸出刷新過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，PLC會(huì)I/O映象存儲(chǔ)區(qū)上對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)改變輸出鎖存電路上的狀態(tài)，然后輸出電路驅(qū)動(dòng)根據(jù)鎖存器的狀態(tài)驅(qū)動(dòng)外圍的設(shè)備.3.5. PLC主要廠家及西門子S7200調(diào)查表明，主導(dǎo)世界PLC市場(chǎng)的五家國(guó)際公司分別為Siemens(西門子)公司、Allen-Bradley(A-B)公司、Schneider(施耐德)公司、Mitsubishi(三菱)公司、Omrom(歐姆龍)公司，全球PLC市場(chǎng)上五家公司占據(jù)了23的份額。美國(guó)的A

24、llen-Bradley(A-B)公司的PLC產(chǎn)品規(guī)格齊全，種類豐富，器公司在大型和小型PLC產(chǎn)品上各有代表作，大型PLC市場(chǎng)上如PLC-5系列，小型PLC市場(chǎng)上如GE1、GE1/J等。Siemens(西門子)公司和Schneider(施耐德)公司均是歐洲產(chǎn)品，他們的產(chǎn)品以性能精良而久負(fù)盛名。各領(lǐng)域的IT行業(yè)都少不了日本企業(yè)，在PLC領(lǐng)域同樣如此，Mitsubishi(三菱)公司、Omrom(歐姆龍)公司都是著名的日本PLC生產(chǎn)商，他們的產(chǎn)品在小型PLC產(chǎn)品中獨(dú)具特色，在開發(fā)較復(fù)雜的控制系統(tǒng)方面明顯優(yōu)于歐美的小型機(jī)，及其受用戶的歡迎S7-200系列PLC是西門子公司20世紀(jì)90年代推出的整體式

25、小型機(jī)，其結(jié)構(gòu)緊湊、功能強(qiáng)，具有很高的性能價(jià)格比，在中小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)中應(yīng)用廣泛。通過(guò)SIMATIC的 S7-200可對(duì)其產(chǎn)品性能略知一二： 西門子S7-200使用的匣式封裝模塊結(jié)果，為了使用方便，S7-200被設(shè)計(jì)成可按在導(dǎo)軌上的結(jié)構(gòu)。與各模塊之間是通過(guò)I/O和數(shù)據(jù)總線建立起來(lái)的，根據(jù)需要，可以快速安裝更換所需模塊，同時(shí)也便于維修。根據(jù)所配的CPU的不同，S7-200又可分為五種不同的產(chǎn)品，它們的性能指標(biāo)如下表：4 溫度傳感器 溫度是一個(gè)基本的物理量，自然界中的一切過(guò)程無(wú)不與溫度密切相關(guān)。溫度表征了物體冷熱程度，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中一個(gè)很重要而普遍的測(cè)量參數(shù)。溫度的測(cè)量及控制對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高

26、生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、生產(chǎn)安全、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到非常重要的作用。溫度傳感器（temperature transducer）是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。4.1 溫度傳感器的分類 4.11 根據(jù)測(cè)量方式的不同可以將溫度傳感器分為接觸式和非接觸式兩類。（1）接觸式溫度傳感器其敏感元件與被測(cè)目標(biāo)有良好的接觸，又可稱作溫度計(jì)。 接觸式傳感器通過(guò)熱傳導(dǎo)或?qū)蛄鬟_(dá)到熱平衡，使傳感器的溫度和目標(biāo)溫度相同。當(dāng)不超過(guò)測(cè)量范圍是，傳感器同樣可以測(cè)量目標(biāo)內(nèi)部的溫度分布情況。但這種溫度計(jì)不適用運(yùn)動(dòng)的物體、小目標(biāo)，因?yàn)槭褂貌划?dāng)回產(chǎn)生較大的誤差。常用的溫度計(jì)有玻璃液體溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、熱敏電阻和溫差電

27、偶溫度計(jì)等，這些溫度計(jì)普遍應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)。在日常生活中人們也常常使用這些溫度計(jì)。隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，低溫的溫度計(jì)研究獲得了突破，如低溫氣體溫度計(jì)、蒸汽壓溫度計(jì)、聲學(xué)溫度計(jì)、量子溫度計(jì)等，他們的測(cè)量范圍可達(dá)120K以下。（2）非接觸式溫度傳感器其檢測(cè)部分與被測(cè)目標(biāo)互不接觸，又稱非接觸式測(cè)溫儀表。這種傳感器可用來(lái)測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體、小目標(biāo)和熱容量小或溫度變化迅速（瞬變）對(duì)象的表面溫度，也可用于測(cè)量溫度場(chǎng)的溫度分布。由于這種傳感器無(wú)需直接與目標(biāo)接觸，所以其測(cè)溫范圍上限不會(huì)受到感溫元件的影響。因此在高溫現(xiàn)場(chǎng)多采用這類測(cè)溫傳感器。4.1.2 按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。（1）溫度傳感

28、器 - 熱電偶把兩者不同金屬連接成閉合回路，如果將他們的兩個(gè)連接點(diǎn)中的一個(gè)進(jìn)行加熱使其溫度為T，而另一端置于另一溫度T0，則在回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種效應(yīng)稱作塞貝克效應(yīng)，利用該效應(yīng)設(shè)計(jì)的溫度傳感器稱作熱電偶溫度傳感器。熱電偶實(shí)用測(cè)量方法：圖中A,B為熱電偶，C,D為補(bǔ)償導(dǎo)線，冷端溫度為T，E為銅導(dǎo)線(在實(shí)際使用的時(shí)候，可把補(bǔ)償導(dǎo)線一直延伸到配用儀表的接線端子，這是冷端溫度即為儀表接線端子所處的環(huán)境溫度)，M為所配用的毫伏計(jì)，或者數(shù)字儀表。如果采用數(shù)字儀表測(cè)量熱電勢(shì)，必須加適當(dāng)輸入放大電路。這時(shí)回路中總熱電勢(shì)為 ，流過(guò)測(cè)溫毫伏計(jì)的電流為式中，分別為熱電偶、導(dǎo)線（包括銅線、補(bǔ)償導(dǎo)線和平衡電阻）和

29、儀表的內(nèi)阻（包含負(fù)載電阻）.根據(jù)所采用的熱電偶的熱電勢(shì)與被測(cè)溫度間的關(guān)系（線性或非線性）將需要采用查表轉(zhuǎn)換法等處理，方可直接顯示所測(cè)溫度數(shù)值。（2）溫度傳感器 - 熱電阻導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而改變，通過(guò)測(cè)量其阻值推算出被測(cè)物體的溫度，電阻溫度傳感器則是根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)出來(lái)的，這類傳感器多使用金屬材料設(shè)計(jì)多用于-200500度的現(xiàn)場(chǎng)。目前，使用銅和鉑設(shè)計(jì)的熱電阻溫度傳感器在工業(yè)中已被廣泛應(yīng)用，鉑電阻的測(cè)量精度較高，適用于-260630度的環(huán)境；根據(jù)經(jīng)濟(jì)成本和精度的要求，也可使用銅電阻溫度傳感器，其多用于測(cè)量精度要求不高，且溫度范圍在-50150之間的現(xiàn)場(chǎng)。4.2 溫度變送器 在一些溫控的現(xiàn)場(chǎng)，

30、通常需要將溫度傳感器采集的信號(hào)遠(yuǎn)距傳輸，而距離較遠(yuǎn)時(shí)，導(dǎo)線對(duì)信號(hào)的吸收就不可忽略，要想保證信號(hào)被準(zhǔn)確傳輸，就需要通過(guò)變送器來(lái)調(diào)節(jié)，而溫度變送器則是集溫度傳感器和變送器于一身，既能采集溫度又能標(biāo)準(zhǔn)化輸出，更方便了用戶的安裝使用。溫度變送器是將溫度變量轉(zhuǎn)換為可傳送的標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號(hào)的儀表，主要用于工業(yè)過(guò)程溫度參數(shù)的測(cè)量和控制。標(biāo)準(zhǔn)化輸出的信號(hào)主要為0mA10mA和4mA20mA（或05V）的直流電信號(hào)。本設(shè)計(jì)中，我將使用蘇州迅鵬儀器儀表有限公司生產(chǎn)的XP-TP-A-V010-D溫度變送器。該變送器的是以PT100為核心設(shè)計(jì)的，其測(cè)量范圍為0100度，對(duì)應(yīng)的輸出電壓為010伏，并且它具有體積小、精度高

31、和功耗低等特點(diǎn)，其主要技術(shù)參數(shù)如下表:精度功耗1.5W重量約200克線性度0.1%F.S溫度漂移150PPM/激勵(lì)電流= VD40, 1.8S Q0.3, 1S M0.1, 1（3）.調(diào)用子程序0以便控制LD I0.0S M0.0, 1CALL SBR_0（4）.超過(guò)上下限啟動(dòng)定時(shí)器LD M0.0LPSAR VD40，2.2A M0.1R Q0.1,1TON T101, 1800（5）.定時(shí)到還不在規(guī)定范圍內(nèi)則報(bào)警.LD SM0.0A T101LPSAR VD40, 2.2S Q0.2, 1S Q0.5, 1R Q0.3, 1LPPAR VD40, 1.8S Q0.4, 1S Q0.5, 1R

32、 Q0.3, 1（6）.正常情況下的指示LD SM0.0A I0.1R M0.1, 1R Q0.1, 1R Q0.2, 1S Q0.3, 1R Q0.4, 1R Q0.5, 16.2 子程序0，取實(shí)際溫度變量由于該系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境為室內(nèi)，室內(nèi)的空間體積較大，僅采集一個(gè)數(shù)據(jù)作為溫度數(shù)據(jù)不具說(shuō)服力，因此為了準(zhǔn)確測(cè)量溫度，我設(shè)置了四個(gè)采樣點(diǎn)，分別采集四個(gè)溫度數(shù)據(jù)，然后再取它們的平均值作為實(shí)際溫度，這樣得到的數(shù)據(jù)則更為準(zhǔn)確。溫度采集程序如下：（1）. 四溫度變送器電壓值送內(nèi)存LD SM0.0MOVW AIW0, VW0MOVW AIW2, VW2MOVW AIW4, VW4MOVW AIW6, VW6（

33、2）.溫度實(shí)際電壓值送內(nèi)存LD SM0.0MOVW VW0, VW8+I VW2, VW8MOVW VW4, VW10+I VW6, VW10MOVW VW8, VW12+I VW10, VW12MOVW VW12, VW14/I +4, VW14ITD VW14, VD407 結(jié)論本設(shè)計(jì)是以PLC為核心而設(shè)計(jì)的溫控系統(tǒng)，它可以實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)采集，自動(dòng)控制，如果經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)溫度還不在規(guī)定范圍之內(nèi)，系統(tǒng)會(huì)給予相應(yīng)報(bào)警，以提示工作人員實(shí)施人工干預(yù)。作為控制系統(tǒng)的中心PLC，在該系統(tǒng)中至關(guān)重要的作用，它可以準(zhǔn)確判斷處理溫度數(shù)據(jù)，并根據(jù)溫度的情況，相應(yīng)地控制著狀態(tài)燈、揚(yáng)聲器和暖風(fēng)機(jī)的工作。溫度采集部分使用溫度變送器XP-TP-A-V010-D進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的采集和傳輸，它是集傳感器和變送器于一體的，性能穩(wěn)定，不易受環(huán)境影響，且測(cè)量精度高，約為0.1%F.S，因此本系統(tǒng)可以精確地控制溫度。我設(shè)計(jì)的這個(gè)系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)四點(diǎn)的溫度采樣得到實(shí)際溫度，這樣的采集方法從另一方面根據(jù)提高