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(多图) 基于S7-200系列PLC的智能温度控制器的研究

张敬?? 李徽?? 贺助理?? 湖南理工学院?? 2012年08月15日 ?? 收藏0
  因为PLC具有控制能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单、使用方便、易于扩展等优点控制工程网版权所有, 成为了当今及今后工业控制领域的主要手段和自动化控制设备.在许多行业的工业控制系统中, 温度控制都是要解决的问题之一.在一些热处理行业, 由于使用简单的温控仪表和温控电路进行控制, 存在控制精度低、超调量大等缺点, 这样就造成了产品质量不高, 能源浪费等问题.

  基于PLC在工业控制领域的普及性和温度控制的重要性, 设计了一个基于PLC的智能温度控制系统,具有很广的应用空间.同时, 由于PLC具有自身的一些缺点, 即数据的计算处理和管理能力较弱控制工程网版权所有, 不能提供良好的用户界面CONTROL ENGINEERING China版权所有, 因此妨碍了对现场温度变化的跟踪与监控, 而计算机可以很好的弥补的这一缺点.用计算机与PLC 组成的主从式实时监控系统, 能够充分发挥各自在工业控制中的优势, 实现分散控制、集中监控等全新功能.本系统采用西门子公司S7-200系列PLC, 通过PLC串口通讯与计算机连接, 监控界面友好, 运行稳定.

  1 PLC温度控制系统

  在锅炉温度控制系统中, 电加热锅炉是过程控制工业中常用的设备, 其温度控制也是过程控制的一个重点.PLC温度控制系统的结构如图1所示, PLC 通过加热棒及风扇分别控制炉子的加热及降温.计算机则实现目标温度的设定、动态显示、参数的设定等功能, 从而实现实时温度监控.

基于PLC的智能温度控制器的研究

  2 系统构成

  一个温度控制系统一般具有温度信号采集、信号处理、温度调节等功能.PLC的温度控制系统中度信号的采集可以使用常用的温度传感器(热电偶、热电阻).由温度传感器检测来的信号不是标准的电压(电流)信号, 不能直接送给A/D转换模块.因此温度传感器采集到的温度信号要经过变送器的处理后才能被A/D转换器识别并转换为相应的数字信号.根据所使用的温度传感器选用对应的温度变送器.S7-200系列PLC常用的模拟量输入输出混合模块为EM235, EM235为4路模拟量输入, 1路模拟量输出.PLC对温度信号进行处理后, 通过模拟量模块输出电流信号控制工程网版权所有, 电流信号可以通过调压器来控制电源的开度(即一周期内的导通比率), 从而控制电源的输出功率.加热器根据电源输出功率调节加热强度, 从而达到温度调节的效果.其系统如图2所示.

基于PLC的智能温度控制器的研究

  3 温度PID控制的实现

  对于模拟量信号的控制PID(比例+积分+微分)算法控制.S7-200 系列PLC有专门的PID回路指令, 对模拟量进行PID控制十分方便.PID指令使用的算法:( n SP 为第n个采样时刻的给定值, n为过程变量值, MX 为积分项值)

基于PLC的智能温度控制器的研究

  PID 指令根据表格(TBL)中的输入和配置信息对引用LOOP执行PID 循环计算.在执行PID 指令前, 要建立一个参数表, 一般要对表1 中的参数进行初始化处理.

基于PLC的智能温度控制器的研究

  在实际控制过程中, 无论是给定量还是过程量都是工程实际值, 它们的取值范围都是不相同的.因此在进行PID运算前, 必须将工程实际值标准化.PLC 在对模拟量进行PID运算后, 对输出产生的控制作用是在[0.0,1]范围的标准值, 不能驱动实际的驱动装置, 必须将其转换成工程实际值.

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S7-200系列? 串行通信? 温度控制? PLC?

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