基于PLC的智能溫度控制器的研究

摘 要:介紹了由西門子公司S7-200 系列PLC 構成的溫度控制器, 并闡述了VB 環境下計算機與PLC 溫控系統的串行通信技術, 給出了部分程序.通過實例表明, 該系統可靠性高, 監控方便.

關鍵詞: S7-200 PLC; 溫度控制; VB 串行通信

因為PLC具有控制能力強、可靠性高、配置靈活、編程簡單、使用方便、易于擴展等優點, 成為了當今及今后工業控制領域的主要手段和自動化控制設備.在許多行業的工業控制系統中, 溫度控制都是要解決的問題之一.在一些熱處理行業, 由于使用簡單的溫控儀表和溫控電路進行控制, 存在控制精度低、超調量大等缺點, 這樣就造成了產品質量不高, 能源浪費等問題.

基于PLC在工業控制領域的普及性和溫度控制的重要性, 設計了一個基于PLC的智能溫度控制系統,具有很廣的應用空間.同時, 由于PLC具有自身的一些缺點, 即數據的計算處理和管理能力較弱, 不能提供良好的用戶界面, 因此妨礙了對現場溫度變化的跟蹤與監控, 而計算機可以很好的彌補的這一缺點.用計算機與PLC 組成的主從式實時監控系統, 能夠充分發揮各自在工業控制中的優勢, 實現分散控制、集中監控等全新功能.本系統采用西門子公司S7-200系列PLC, 通過PLC串口通訊與計算機連接, 監控界面友好, 運行穩定.

1 PLC溫度控制系統

在鍋爐溫度控制系統中, 電加熱鍋爐是過程控制工業中常用的設備, 其溫度控制也是過程控制的一個重點.PLC溫度控制系統的結構如圖1所示, PLC 通過加熱棒及風扇分別控制爐子的加熱及降溫.計算機則實現目標溫度的設定、動態顯示、參數的設定等功能, 從而實現實時溫度監控.

2 系統構成

信號處理、溫度調節等功能.在, 溫一個溫度控制系統一般具有溫度信號采集、PLC的溫度控制系統中度信號的采集可以使用常用的溫度傳感器(熱電偶、熱電阻).由溫度傳感器檢測來的信號不是標準的電壓(電流)信號, 不能直接送給A/D轉換模塊.因此溫度傳感器采集到的溫度信號要經過變送器的處理后才能被A/D轉換器識別并轉換為相應的數字信號.根據所使用的溫度傳感器選用對應的溫度變送器.S7-200系列PLC常用的模擬量輸入輸出混合模塊為EM235, EM235為4路模擬量輸入, 1路模擬量輸出.PLC對溫度信號進行處理后, 通過模擬量模塊輸出電流信號, 電流信號可以通過調壓器來控制電源的開度(即一周期內的導通比率), 從而控制電源的輸出功率.加熱器根據電源輸出功率調節加熱強度, 從而達到溫度調節的效果.其系統如圖2所示.

3 溫度PID控制的實現

對于模擬量信號的控制PID(比例+積分+微分)算法控制.S7-200 系列PLC有專門的PID回路指令, 對模擬量進行PID控制十分方便.PID指令使用的算法:( n SP 為第n個采樣時刻的給定值, n為過程變量值, MX 為積分項值)

PID 指令根據表格(TBL)中的輸入和配置信息對引用LOOP執行PID 循環計算.在執行PID 指令前, 要建立一個參數表, 一般要對表1 中的參數進行初始化處理.