PLC对温度数据的采集与控制-文档资料

1、PLC对温度数据的采集与控制Collecting and Control of Temperature Data by PLCZHU Qinghui,WANG Zhikui(Nanyang Insititute of Technology,Nanyang,473004,China)：The monitoring and control of temperature in industrial control field is often met.The collecting and control of temperature data is the key to solve problems

2、.Usually,PLC is a system ' s control core and temperature variable collected via temperature sensors(thermocouples or thermal resistors)can be sent to the special function unit of a PLC,namely,temperature module (converting apparatus plus anologdigidal conversion).Temperature module converts the

3、 detected temperature anolog data (voltage or current) into digital data automatically(which can be read by a PLC finally).A PLC can process the units of the temperature data and convert the digital data into corresponding voltage or current by internal program.One can design certain PLC program wit

4、h the need of the industry field to control the temperature in open-loop or close-loop and control otherfacilitiesby using of the converted temperature data fromtime to time.Keywords： flash memory;thermocouple;thermal resistor;converting apparatus;anolog digital conversion1 引言工控现场离不开温度控制， 温度数据的采集通常由

5、温度传感 器热电偶、热电阻来完成，而温度数据的变换与处理方法很多， 可用温度仪、工控机、可编程序控制器 （又称PLC）等。其中可编 程序控制器对温度处理硬件实现可通过模块化来实现， 编程也很 简练，是理想的选择。PLC还可对温度进行模数和数模转换，输 出对应的模拟量进而实现对温度及其他设备的在线控制。可编程序控制器PLC对温度传感器（热电偶、热电阻）的数 据进行采集与处理时 ,温度变量经温度传感器送入 PLC 的温度模 块（变送器+模数转换）,转换后的数字量可被 PLC以字（word） 的形式直接读出，根据用户所需，在PLC存储器内编制相应的梯 形图程序 , 对温度进行单位转换和数模转换 ,

6、进而实现对温度的 开环或闭环控制及温度对其他设备的跟随控制。本文以OMRO小型PLC为例为说明对温度数据的采集和处理。温度数据采集和控 制系统流程如图 1 所示。2 OMRON、型 PLC简介自从 20 世纪 70 年代可编程序控制器诞生之后 , 经过不断更 新和完善 , 在工业控制领域得广泛的应用 , 传统的继电接触逻辑控制已无法与其相比。OMROI小型机具有与大中型机同等的数据 运算、处理和组网能力 , 并且日益向模块化方向发展 ,I/O 模块不 仅仅局限于数字量 , 还有温度数据采集与转换模块、上位机链接 模块及现场总线等通讯模块,可方便地与OMRO各种可编程终端 （ 触摸屏 / 人机界

7、面 ） 连接, 为工业控制现场提供更加完善的解决 方案。现在流行的 OMRON!、型PLC有CPM1A CPM2/和CPM2C超 薄型）,三款PLC功能渐增，体积渐减，都可通过侧挂功能模块来 实现功能扩展,I/O可通过扩展由本机CPU的2060点增加到 100140点；程序后备为快闪存储器,无需电池支持,基本指令 扫描时间仅为172卩s,外部中断响应时间在13 ms以下；本机 带有 5 kHz 和 215 kHz 的单相和三相高速脉冲输入计数功能 , 并有 2 kHz 以上的单脉冲输出功能。3温度模块TS101DA寸温度的采集及PLC对温度数据的处理CPM1A及 CPM2制挂接的温度模块种类很

8、多，其中CPM2A-TS101D，ACPM1A-TS001/002 分别连接由铂热电阻和热电 偶传送来的温度信号，尽管每个CPU可允许连接3个扩展单元， 但同样功能的模块只能连接其中一种 ,且最多连接两个同种模 块。如图2所示,TS101DA可接两路铂热电阻，并且带有两路模 拟量输出 Vout（ 电压 ） 和 Iout（ 电流 ）, 但只能选择其中一种。 温度 模块的输入与输出共占用 PLC三个输入输出字，输入、输出地址 字编号紧接PLC最后一个扩展单元，即温度模块的前一个功能模 块单元（假设输入地址字n,输出m则TS101DA勺第一路输入（1A , 1B, 1B）地址字为n+1,第二路输入为

9、n+2,输出Vout和lout共用 一个地址字 m+1。TS101DA的温度输入范围为-40+20 C ,对应的 PtIOO阻 值分别为8 213 Q和19 411 Q,模拟量输出的D/A线性比例 关系见图 3。TS101DA模块的电流输出为420 mA,电压输出范围有两种 分别为010 V和-1010 V,可通过设置控制字来选择输出电压 的范围 , 如表 1 所示。控制字设置输出电压 （电流）范围 FF00010 V 或 420 mAFF01-1010 V 或 420 mA控制字在PLC第一个扫描周期必须写入对应的模拟量输 出通道m+1,否则整个模块无法工作，即使不用模拟量输出。为了 避免控

10、制字被覆盖 , 后续程序中如果向该通道写入数据 , 应在第 一个扫描周期之后。如 :铂热电阻采集到的温度数据经TS101DA内的变送器和数模转换后,可被PLC从对应的输入通道中读出。TS101DA内的温度 字的格式如表 2 所示:TS101DA输出的温度字格式共有16位，其中013位为二 进制温度数据， 13为最高位；第 14位为温度数据的符号位， “0” 表示正温度数据， “1”表示负温度数据； 第“15”位为报警位， “0”表示温度在允许范围内，“ 1”表示温度超出允许范围。PLC通过MOX指令把n+1或n+2通道采集到的温度数据读入 指定的内部数据存储区 DM中，如温度为正，把013位转

11、化为 BCD码，如果为负（负数以补码形式存放）,取反加1后，再将0 13位转化为相应的BCD码。另外常用的接热电偶的温度模块有TS001/002，温度范围通过模块内的旋转开关 （0F） 来设定, 该模块可选两种温度单 位0和° F,通过模块内的DIP开关SW1来设定温度单位和所测 温度的精度（单精度精确到011 C或011 ° F,双精度精确到 0101 C或0101 ° F）。采集到的温度仍为二进制数，但BCD转换 后的是带有小数位的十进制数，需x 10或X 100才为真正的温 度值。如读入温度 # 2134 （二进制）, 即十进制的 8500,如 DIP 开 关SW1的1位设为OFF,2位设为OFF则为850 C; 2位变为 ON,则为85 C。双精度数据占用两个输入通道，即两个字，在转 换为BCD码时，需用双字转换指令（CPM2A有）BCDL。当读入的 温度输入数据为 #7FFF 时, 说明输入开路或温度超出设置范 围 ,#7FFE 为模块正在初始化状态。编程处理温度数据时尤其应 该注意。下面是一段对 OMRON PL对温度模块TS001/002采集 的数据的处理程序：4 结语PLC对温度数据采集有单精度及双精度 （分时采集）两种格 式，误差在0.10.01