第四章PLC应用技术_温度控制技术

1、第四章第四章 PLC温度控制技术温度控制技术第四章第四章 PLCPLC温度控制技术温度控制技术 温度控制系统广泛应用于工业控制领域，如钢铁厂、化工温度控制系统广泛应用于工业控制领域，如钢铁厂、化工厂、火电厂等锅炉的温度控制系统，电焊机的温度控制系厂、火电厂等锅炉的温度控制系统，电焊机的温度控制系统等。锅炉温度是一个大惯性系统，一般采用统等。锅炉温度是一个大惯性系统，一般采用PIDPID调节进调节进行控制。本章首先介绍温度传感器的使用和行控制。本章首先介绍温度传感器的使用和S7-300 PLCS7-300 PLC中中块的基本概念，然后对块的基本概念，然后对PIDPID控制器的基本概念进行简单介控

2、制器的基本概念进行简单介绍，并结合一个水箱温度控制系统的实例，详细介绍绍，并结合一个水箱温度控制系统的实例，详细介绍S7-S7-300 PLC300 PLC中中PIDPID控制器的应用。控制器的应用。41 温度的采集温度的采集 温度采集和压力、流量等一样，是一种工业控制温度采集和压力、流量等一样，是一种工业控制中最普及的应用，它可以直接测量各种生产过程中最普及的应用，它可以直接测量各种生产过程中液体、蒸汽、气体介质和固体表面的温度。常中液体、蒸汽、气体介质和固体表面的温度。常用的有热电阻、热电偶两种方式，此外还有非接用的有热电阻、热电偶两种方式，此外还有非接触型的红外测温等产品，一个典型的应用

3、例子是触型的红外测温等产品，一个典型的应用例子是钢铁厂中的红外测温设备。这里我们主要介绍热钢铁厂中的红外测温设备。这里我们主要介绍热电阻和热电偶。电阻和热电偶。 4.1.1 温度传感器与选型温度传感器与选型 温度采集和压力、流量等一样，是一种工业控制温度采集和压力、流量等一样，是一种工业控制中最普及的应用，它可以直接测量各种生产过程中最普及的应用，它可以直接测量各种生产过程中液体、蒸汽、气体介质和固体表面的温度。常中液体、蒸汽、气体介质和固体表面的温度。常用的有热电阻、热电偶两种方式，此外还有非接用的有热电阻、热电偶两种方式，此外还有非接触型的红外测温等产品，一个典型的应用例子是触型的红外测温

4、等产品，一个典型的应用例子是钢铁厂中的红外测温设备。这里我们主要介绍热钢铁厂中的红外测温设备。这里我们主要介绍热电阻和热电偶。电阻和热电偶。 热电偶热电偶n工业热电偶作为测量温度的传感器，通常和显工业热电偶作为测量温度的传感器，通常和显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用，它可示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用，它可以直接测量各种生产过程中不同范围的温度。若以直接测量各种生产过程中不同范围的温度。若配接输出配接输出4-20mA、0-10V等标准电流、电压信等标准电流、电压信号的温度变送器，使用更加方便、可靠。对于实号的温度变送器，使用更加方便、可靠。对于实验室等短距离的应用场合，可以直接把热

5、电偶信验室等短距离的应用场合，可以直接把热电偶信号引入号引入PLC进行测量。进行测量。n热电偶的工作原理是热电偶的工作原理是,两种不同成份的导体两种不同成份的导体,两两端经焊接，形成回路，直接测量端叫工作端（热端经焊接，形成回路，直接测量端叫工作端（热端），接线端子端叫冷端，当热端和冷端存在温端），接线端子端叫冷端，当热端和冷端存在温差时，就会在回路里产生热电流，这种现象称为差时，就会在回路里产生热电流，这种现象称为热电效应；接上显示仪表，仪表上就会指示所产热电效应；接上显示仪表，仪表上就会指示所产生的热电动势的对应温度值，电动势随温度升高生的热电动势的对应温度值，电动势随温度升高而增长。热电

6、动势的大小只和热电偶的材质以及而增长。热电动势的大小只和热电偶的材质以及两端的温度有关，而和热电偶的长短粗细无关。两端的温度有关，而和热电偶的长短粗细无关。热电偶热电偶n根据使用场合的不同，热电偶有铠装式热电偶、根据使用场合的不同，热电偶有铠装式热电偶、装配式热电偶、隔爆式热电偶等种类。装配式热电装配式热电偶、隔爆式热电偶等种类。装配式热电偶由感温元件（热电偶芯）、不锈钢保护管、接线偶由感温元件（热电偶芯）、不锈钢保护管、接线盒以及各种用途的固定装置组成。铠装式热电偶比盒以及各种用途的固定装置组成。铠装式热电偶比装配式热电偶具有外径小、可任意弯曲、抗震性强装配式热电偶具有外径小、可任意弯曲、抗

7、震性强等特点，适宜安装在装配式热电偶无法安装的场合，等特点，适宜安装在装配式热电偶无法安装的场合，它的外保护管采用不同材料的不锈钢管，可适合不它的外保护管采用不同材料的不锈钢管，可适合不同使用温度的需要，内部充满高密度氧化绝缘体物同使用温度的需要，内部充满高密度氧化绝缘体物质，非常适合于环境恶劣的场合。隔爆式热电偶通质，非常适合于环境恶劣的场合。隔爆式热电偶通常应用于生产现场伴有各种易燃、易爆等化学气体常应用于生产现场伴有各种易燃、易爆等化学气体的场合，如果使用普通热电偶极易引起气体爆炸，的场合，如果使用普通热电偶极易引起气体爆炸，则在这种场合必须使用隔爆热电偶。则在这种场合必须使用隔爆热电偶

8、。 热电阻热电阻n热电阻是中低温区最常用的一种温度测量元件。热电阻是中低温区最常用的一种温度测量元件。热电阻是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增热电阻是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。当电阻值变化时，加这一特性来进行温度测量的。当电阻值变化时，二次仪表便显示出电阻值所对应的温度值。它的主二次仪表便显示出电阻值所对应的温度值。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精度是最高的。测量精度是最高的。n铂热电阻根据使用场合的不同与使用温度的不同，铂热电阻根据使用场合的不同与使用温度的不同，有云母、陶瓷、簿膜等

9、元件。作为测温元件，它具有云母、陶瓷、簿膜等元件。作为测温元件，它具有良好的传感输出特性，通常和显示仪、记录仪、有良好的传感输出特性，通常和显示仪、记录仪、调节仪以及其它智能模块或仪表配套使用，为它们调节仪以及其它智能模块或仪表配套使用，为它们提供精确的输入值。若做成一体化温度变送器，可提供精确的输入值。若做成一体化温度变送器，可输出输出4-204-20mAmA标准电流信号或标准电流信号或0-10V0-10V标准电压信号，标准电压信号，使用起来更为方便。使用起来更为方便。热电阻热电阻n热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜。此外，现在已开始

10、采用甸、镍、锰和铑是铂和铜。此外，现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造热电阻。等材料制造热电阻。n根据使用场合的不同，热电阻也有铠装式热电阻、根据使用场合的不同，热电阻也有铠装式热电阻、装配式热电阻、隔爆式热电阻等种类，与热电偶类装配式热电阻、隔爆式热电阻等种类，与热电偶类似。似。n铂电阻的工作原理是，在温度作用下，铂热电阻铂电阻的工作原理是，在温度作用下，铂热电阻丝的电阻值随温度变化而变化，且电阻与温度的关丝的电阻值随温度变化而变化，且电阻与温度的关系即分度特性符合系即分度特性符合IECIEC标准。分度号标准。分度号Pt100Pt100的含义为的含义为在在00时的名义电阻值为时的名义电阻值

11、为100100，目前使用的一般都，目前使用的一般都是这种铂热电阻。此外还有是这种铂热电阻。此外还有Pt10Pt10、Pt200Pt200、Pt500Pt500和和Pt1000Pt1000等铂热电阻，等铂热电阻，Cu50Cu50、Cu100Cu100的铜热电阻等。的铜热电阻等。热电阻热电阻表表4-1 由于模拟量输入或输出模块提供有不止一种类型信号的输由于模拟量输入或输出模块提供有不止一种类型信号的输入或输出，每种信号的测量范围又有多种选择，因此必须入或输出，每种信号的测量范围又有多种选择，因此必须对模块信号类型和测量范围进行设定。一般采用对模块信号类型和测量范围进行设定。一般采用STEP7STE

12、P7软件软件设定和量程卡设定两种方法。设定和量程卡设定两种方法。（1 1）通过）通过STEP7STEP7软件设定软件设定以以CPU313CCPU313C模块为例进行设置。如上所述，模块为例进行设置。如上所述，CPU313CCPU313C不仅是不仅是CPUCPU模块，而且提供了功能丰富的输入输出信号，其中模拟模块，而且提供了功能丰富的输入输出信号，其中模拟量输入第量输入第0-30-3通道为电压通道为电压/ /电流信号输入，第电流信号输入，第4 4通道为电阻通道为电阻/ /铂电阻输入，其设置在铂电阻输入，其设置在STEP7STEP7软件中进行，方法为：软件中进行，方法为：在图在图4-14-1所示的

13、所示的“HW Config”HW Config”对话框中，双击对话框中，双击“AI5/AO2”AI5/AO2”项，打开图项，打开图4-24-2的的“Properties”Properties”属性对话框，该对话框有属性对话框，该对话框有“General”General”、“Addresses”Addresses”、“Inputs”Inputs”、“Outputs”Outputs”四个选项四个选项, ,选中选中“Inputs”Inputs”项，画面如图项，画面如图4-24-2所示。所示。（2 2）配有量程卡的模拟量模块的测量信号类型和测量范围）配有量程卡的模拟量模块的测量信号类型和测量范围的设定

14、配有量程卡的模拟量模块，其量程卡在供货时已插的设定配有量程卡的模拟量模块，其量程卡在供货时已插入模块一侧，如果需要更改量程，必须重新调整量程卡，入模块一侧，如果需要更改量程，必须重新调整量程卡，以更改测量信号的类型和测量范围。以更改测量信号的类型和测量范围。量程卡可以设定为量程卡可以设定为“A”A”、“B”B”、“C”C”、“D”D”四个位置，四个位置，各种测量信号类型和测量范围的设定在模拟量模块上有相各种测量信号类型和测量范围的设定在模拟量模块上有相应的标记指示，可以根据需要进行设定和调整。应的标记指示，可以根据需要进行设定和调整。调整量程卡的步骤为：调整量程卡的步骤为：用锣丝刀将量程卡从模拟量模块中松开；用锣丝刀将量程卡从模拟量模块中松开；将量程卡按测量要求和范围正确定位，然后插入模拟量将量程卡按测量要求和范围正确定