基于PLC的温度控制系统设计1

1、论文题目：温度由继电器控制改造plc 控制【摘要】 可编程控制器 (plc) 作为传统继电器控制装置的替代产品已广泛应用工业控制的各个领域， 由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小， 组装灵活，编程简单抗干扰能力强及可靠性高等特点，非常适合于在恶劣的工业环境下使用。本文所涉及到的温度监控系统能够监控现场的温度，并且能够通过现场和计算机控制， 其软件控制主要是编程语言，对 plc而言是梯形语言， 梯形语言是 plc目前用的最多的编程语言。【关键词】 plc；编程语言；温度1工艺过程在工业生产自动控制中， 为了生产安全或为了保证产品质量，对于温度， 压力，流量，成分，速度等一些重要的被控参

2、数，通常需要进行自动监测，并根据监测结果进行相应的控制，以反复提醒操作人员注意，必要时采取紧急措施。温度是工业生产对象中主要的被控参数之一。本设计以一个温度监测与控制系统为例，来说明 plc在模拟量信号监测与控制中的应用问题。2系统控制要求plc在温度监测与控制系统中的逻辑流程图如图0.1 所示：如图 0.1具体控制要求如下：将被控系统的温度控制在50 度-60 度之间，当温度低于 50 度或高于 60 度时，应能自动进行调整， 当调整 3 分钟后仍不能脱离不正常状态，则应采用声光报警，以提醒操作人员注意排除故障。系统设置一个启动按纽 -启动控制程序， 设置绿，红，黄 3 个指示灯来指示温度状

3、态。 被控温度在要求范围内， 绿灯亮，表示系统运行正常。 当被控温度超过上限或低于下限时，经调整3 分钟后仍不能回到正常范围，则红灯或黄灯亮，并有声音报警，表示温度超过上限或低于下限。在被控系统中设置4 个温度测量点，温度信号经变送器变成05v 的电信号（对应温度 0100 度） ，送入 4 个模拟量输入通道。 plc 读入四路温度值后，再取其平均值作为被控系统的实际值。若被测温度超过允许范围，按控制算法运算后，通过模拟两输出通道，向被控系统送出 010v 的模拟量温度控制信号。plc 通过输入端口连接启动按钮，通过输出端口控制绿灯的亮灭，通过输出端口控制红灯的亮灭，通过输出端口控制黄灯的亮灭

4、。系统要求温度控制在50 度60 度的范围内，为了控制方便，设定一个温度较佳值（本题设为 50 度） ，并以此作为被控温度的基准值。另外，还需要设定输出控制信号时的调节基准量， 正常情况下，输出基准量时被控制温度接近较佳值。本例设定的基准调节量相当于plc （输出 6v） 。 加热炉一类的温度控制对象，其系统本身的动态特性基本上属于一阶滞后环节，在控制算法上可以采用pid控制。由于本系统温度控制要求不高，为了简化起件，本例按p（比例）控制算法进行运算采样调节周期高为1 秒。实现温度检测懒惰控制的过程包括：plc 投入运行时，通过特殊辅助继电器产生的初始化脉冲进行初始化，包括将温度较佳值和基准调

5、节存入有关数据寄存器，使计时用的两个计数器复位。按启动按钮， 控制系统投入运行。 采样时间到， 则将待测的四点温度值读入plc，然后按算术平均的办法求出四点温度的平均值q。将 q 与 qmax（温度允许上限）比较，若也未低于下限，则说明温度正常，等待下一次采样。若 qqmax，进行上限处理：计算q 与上限温度偏差，计算调节量（比例系数设为 2） ，发出调节命令， 并判断调节时间， 若调节时间太长， 进行声光（红灯亮） ；若调节时间未到 3 分钟，则准备下次继续采样及调节。当采样温度低于下限，即qqmax时，进行下限处理：计算q 与下限温度偏差，计算调节量，发出调节命令，并判断调节时间，若调节时

6、间太长，进行声光（黄灯亮）；若调节时间未到 3 分钟，则准备下次继续采样及调节。3. 控制系统的 i/o 点及地址分配控制系统的模块号 , 输入/ 输出端子号 , 地址号 , 信号名称 , 说明如表 1: 模块号输 入 端 子号输 出 端 子号地址号信号名称说明cpu226 1 i0.0 总启动开关 , 按扭1 q0.1 加热器输出 , 加温2 q0.2 红灯 ,” 1” 有效指示灯3 q0.3 绿灯 , ” 1” 有效指示灯4 q0.4 黄灯 , ” 1” 有效指示灯em222 1 i0.1 总停止开关 , 按扭1 q0.5 喇叭输出 , ” 1” 有效声报警器em235 1 aiw0 远程

7、电压输入1 2 aiw2 远程电压输入2 3 aiw4 远程电压输入3 4 aiw6 远程电压输入4 1 aqw0 远程电压输出1 表 1 控制系统的序号 , 名称, 地址, 注释如表 1.1:序号名称地址注释序号名称地址注释1 总启动开关i0.0 上升沿有效14 过程变量vd0 32bit 2 总停止开关i0.1 上升沿有效15 设定值vd4 32bit 3 加热器q0.1 “ 1” 有效16 偏差值vd8 32bit 4 红灯q0.2 “ 1” 有效17 增益vd12 32bit 5 绿灯q0.3 “ 1” 有效18 采样时间vd16 32bit 6 黄灯q0.4 “ 1” 有效19 积分

8、时间vd20 32bit 7 喇叭q0.5 “ 1” 有效20 微分时间vd24 32bit 8 远程电压输入 1 aiw0 12bit 21 积分前项vd28 32bit 9 远程电压输入 2 aiw2 12bit 22 过程前值vd32 32bit 10 远程电压输入 3 aiw4 12bit 23 运行标志m0.0 “ 1” 有效11 远程电压输入 4 aiw6 12bit 24 平均值vd40 32bit 12 电压信号输出 1 aqw0 12bit 25 pid 输出vw40 12bit 13 pid 表首地址vb0 8bit 26 表 1.14.plc 系统选型参照西门子 st-2

9、00 产品目录及市场实际价格，选用主机为cpu226 集成了 24点输入 16点输出，共有 40 个数字量 i/o。加上一台扩展模块em222 （8 继电器输出） ，再扩展一个模拟量模块em235 （4ai/1ao） 。这样的配置是最经济的。整个 plc系统的配置如图所示。5. 电气控制系统原理图电气控制系统原理图包括主电路图，控制电路图及plc外围接线图。1） 主电路图如图 1 所示为电控系统主电路。一台加热器为m1 。接触器 km1控制着 m1正常加热， fr1为加热器过载保护用的热继电器；qf1为断路器； fu1为主电路的熔断器。图 12） 控制电路图如图 2 所示，图 23） plc外

10、围接线图6. 主程序及梯形图图 31）主程序 ob11.总启动与总停止ld sm0.0 ai0.0 s q0.1, 1 2.正常范围显示ld sm0.0 ar= vd40, 2.5 s q0.3, 1 s m0.1, 1 3.调用子程序0 以便控制ld i0.0 s m0.0, 1 call sbr_0 图 44.超过上下限启动定时器ld m0.0 ldr vd40, 3.0 ald am0.1 ton t101, 1800 5.定时到还不在规定范围内则报警. ld sm0.0 at101 lps ar vd40, 3.0 s q0.2, 1 s q0.5, 1 r q0.3, 1 lpp a

11、r vd40, 2.5 s q0.4, 1 s q0.5, 1 r q0.3, 1 图 56.正常情况下的指示ld sm0.0 ai0.1 r m0.1, 1 r q0.1, 1 r q0.2, 1 r q0.3, 1 r q0.4, 1 r q0.5, 1 图6 2）设计 pid 参数ld m0.0 movr 2.75, vd4 movr 2.0, vd12 movr 1.0, vd16 movr 0.0, vd20 movr 0.0, vd24 movb 100, smb34 atch int_0, 10 eni 图 73）取实际温度变量1. 四温度传感器电压值送内存ld sm0.0 mo

12、vw aiw0, vw0 movw aiw2, vw2 movw aiw4, vw4 movw aiw6, vw6 图 82.温度实际电压值送内存ld sm0.0 movw vw0, vw8 +i vw2, vw8 movw vw4, vw10 +i vw6, vw10 movw vw8, vw12 +i vw10, vw12 movw vw12, vw14 /i +4, vw14 itd vw14, vd40 图 84）pid 调节与输出1. 得到过程变量vd0 ld m0.0 call sbr_1 movd vd40, ac0 dtr ac0, ac0 /r 32000.0, ac0 mo

13、vr ac0, vd0 图 92.vb0 号 pid 表ld sm0.0 pid vb0, 0 图 1图 103.pid 调节输出ld sm0.0 movr vd8, ac0 *r 32000.0, ac0 round ac0, ac0 dti ac0, vw40 movw vw40, aqw0 【结论】 通过对本系统的设计和调试， 我们认识到， 对于复杂系统的控制， 如果采用继电控制， 不仅系统繁琐， 调试困难， 故障概率大， 而且对以后的维护也带来困难。用 plc控制除了能解决以上问题以外，还具有以下特点：控制条理清楚，接线简单明了。用软件代替传统的继电控制，减少了设计上的困难，减少了系统的故障。模块化程序设计，便于调试，并且方便功能的改进。编程图形化，使之一目了然。【致谢】本论文是在 xxx老师老师的悉心指导下完成的，从论文最终完成的每一个环节，自始自终得到 xxx老师老师精心指导和帮助。 在此特向 xxx老师老师表示由衷的感谢和崇高的敬意。在设计过程中， 离不开 xx同事的宝贵意见以及文献资料的提供， 在此对帮助过我的