【文章內(nèi)容簡介】 全等臂電橋，否則不可能完全消除導(dǎo)線電阻的影響采用三線制會大大減小導(dǎo)線電阻帶來的附加誤差，工業(yè)上一般都采用三線制接法 方案三 ： 四線制 當(dāng)測量電阻數(shù)值很小時(shí)，測試線的電阻可能引入明顯誤差，四線測量用兩條附加測試線 提供恒定電流，另兩條測試線測量未知電阻的電壓 降，在電壓表輸入阻抗足夠高的條件下，電流幾乎不流過電壓表，這樣就可以精確測量未知電阻上的壓降，計(jì)算得出電阻值 在橋式電路中，為了減小暖電阻阻值隨溫度變化對支路電流的影響并限制流過熱電阻的電流，組成電橋的兩個(gè)支路的上電阻通常取暖電阻阻值的幾十倍，其值達(dá)到 1050K（和橋路供電電壓有關(guān)） ，下電阻一般和暖電阻某溫度下阻值相同測量時(shí)取兩者的電位差雖然如此，熱電阻阻值隨溫度變化對支路電流的影響還是會造成輸出的非線性，通常需要做一定補(bǔ)償 選型標(biāo)準(zhǔn)： 一般短距離選用二線制接法，中距離選用三線制接法，要求精度高 、近距離選用四線制接法 ， 三線制比兩線制的好處是可以補(bǔ)償線路電阻的偏差，和抗干擾不是一個(gè)概念 ， 三種各自的優(yōu)缺點(diǎn)有許多說法，不一而足 ， 二線制不能消除導(dǎo)線電阻的天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 影響 ， 四線制可以消除導(dǎo)線電阻的影響 ， 四線制的 PT100 有兩根線是用于測量的 ,另兩根是用于補(bǔ)償?shù)?,四線制的 電子物料編碼規(guī)則 ， PT100 有兩根線（熱電阻兩端各一根）是提供電流的，另兩根是采集電壓的具體用哪種電路應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)要求決定，如果精度要求一般，采用三線是經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、實(shí)用的選擇 。 二線制和三線制是用電橋法測量，最后給出的是溫度值與模擬量輸出值的關(guān)系。四線沒有電橋，完全只是用恒流源發(fā)送，電壓計(jì)測量，最后給出測量電阻值。連接導(dǎo)線的電阻和接觸電阻會對 Pt100 鉑電阻測溫精度產(chǎn)生較大影響，鉑電阻三線制或者四線制接線方式能有效消除這種影響。 與熱電阻連接的檢測設(shè)備（溫控儀、 PLC 輸入等）都有四個(gè)接線端子： I+、 I、V+、 V。其中， I+、 I端是為 了 給熱電阻提供恒定的電流， V+、 V是用來監(jiān)測熱電阻的電壓 變化，一次檢測溫度變化。請參閱下圖： 注意 RL1=從 a+端子到 RTD的導(dǎo)線 電阻 ， RL2 =從 a端子到 RTD的導(dǎo)線電阻 A A +a a +S e n s e +S e n s e S e n s e +S e n s e RL 1 RL 2R T DR T D 4 線（ 精 度 最 高 ） 圖 32 4線制接線圖 如 果 RL 1 =RL 2誤 差 最 小S e n s e +S e n s e S e n s e +S e n s e RL 1 RL 2R T DR T D 3 線A + A a +a 如果 RL1= RL2 誤差最小 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 33 3線制接線圖 A + A a +a S e n s e +S e n s e S e n s e +S e n s e RL 1 RL 2R T DR T D 2 線設(shè) 置 開 關(guān) 到4 線 模 式 RL 1+ RL 2 = 誤 差 圖 34 2線制接線圖 四線制就是從熱電阻兩端引出 4線，接線時(shí)電路回路和電壓測量回路獨(dú)立分開接線，測量精度高，需要導(dǎo)線多 三線制就是引出三線， Pt100B 鉑電阻接線時(shí)電流回路的參端和電壓測量回路的參考為一條線 （即檢測設(shè)備的端子和 V端子短接） ， 精度稍好。 兩線制就使引出兩線， Pt100B 鉑電阻接線時(shí)接線時(shí)電流回路和電壓測量回路合二為一（即檢測設(shè)備的 I端子和 V端子短接、 I+端子和 V+短接短接）。測量精度差。 判斷 pt100 的好壞 的具體方法： 根據(jù)分度表參照當(dāng)時(shí)溫度看阻值是否相符 。 通常情況下是這樣的，將一個(gè)基準(zhǔn)電壓加在 pt100 回路上，測量 pt100 上的電壓信號（ mv），阻值變化是電壓信號自然也變化，再經(jīng)過運(yùn)放放大后入入 A/D 芯片入行 A/D 轉(zhuǎn)換，經(jīng)過程序再將電壓信號換算成電阻值，采用查表方式（將電阻值和相對應(yīng)的 溫度值做成表格放到芯片 rom中）的到溫度值 測量結(jié)構(gòu) ① 裝配式鉑電阻 裝配式鉑電阻由外保護(hù)管、延長導(dǎo)線、測溫電阻、氧化鋁裝配而成，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，適用范圍廣，成本較低，絕大部分測溫場合使用的產(chǎn)品均屬裝配式，其結(jié)構(gòu)如 圖35： ② 鎧裝鉑電阻 鎧裝鉑電阻由電阻體、引線、絕緣氧化鎂及保護(hù)套管整體拉制而成，頂部焊接鉑電阻，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高，比普通裝配式鉑電阻的響應(yīng)速度更快，抗震性能更好，測溫范圍更寬，并且長度方向可以彎曲，適用于剛性保護(hù)管不能插入 或需要彎曲 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 35裝配式鉑電阻結(jié)構(gòu)圖 測量的部位測溫，但必須注意的是由于頂部是測溫元件所在位置，所以其端部 30mm是不得彎曲的，其結(jié)構(gòu)如圖 36： 圖 36鎧裝鉑電阻結(jié)構(gòu)圖 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 圖 37 消除非線性誤差的電橋電路 D VC C A VC C B R1 R2 R3 R3C 圖 38 穩(wěn)定電壓源的電橋電路 RW1RW2RW3AB1B2 RTAB1B2 A 2 A11 0 KR 5 2 K 1 0 KR 61 0 K1 0 K1 0 K1 0 KR 4 O P 2 7 0 A 3 O P 2 7 0 UTR2R11 0KR31 0 0 K1 0K U0 1 0 0 歐 姆 0 ℃電纜 圖 39 3線式測溫度路實(shí)例 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 310電橋的二線制接線電路 圖 311電橋的 三線制接線電路 圖 312 PT100 前置放大電路 主控單元的設(shè)計(jì) PLC 的特點(diǎn) 抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好 : 滾焊機(jī)采用 PLC 控制后，大大簡化了復(fù)雜的繼電器邏輯，提高了系統(tǒng)的可靠性；而且操作簡單．運(yùn)行穩(wěn)定，焊接效果良好，經(jīng)過實(shí)踐運(yùn)行表明：該系統(tǒng)技術(shù)性能 完全達(dá)到國外同類機(jī)組的技術(shù)裝配水平．保持了零故障運(yùn)行，產(chǎn)生了極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 通過上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的介人，有力地提高了操作人員對設(shè)備使用、保養(yǎng)的參與水平 。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 R21 1K5VR711KR1011KR8100R13510RVPT100R142KC710uFC810uFR111KR121KR947K1423678U1OP071452367U2OP075V5V5V5VR1547KR1711KR1911KR22A50KR1811KC9 104 圖 313 PT100 測溫電路 圖 314 三線制接法橋式測溫電路 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 圖 315 兩線式 接法橋式電路 圖 316 恒流源式測溫電路 工業(yè)場所的電磁干擾強(qiáng)，電源波動(dòng)大，機(jī)械設(shè)備的震動(dòng)，現(xiàn)場溫度和濕度變化較大，傳統(tǒng)的繼電器雖然有較好的抗干擾能力，但是易受電源和機(jī)械振動(dòng)以及溫度的影響，而 PLC 在電子線路、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取了作業(yè)現(xiàn)場長期積累的生產(chǎn)控制經(jīng)驗(yàn)，即在結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有很好的設(shè)計(jì) ，在硬件上采用隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾措施。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，而且內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。從 PLC 的機(jī)外電路來說，使用 PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已明顯減少，故障也就大大降低。此外， PLC 帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有及高度的可靠性也就不足為 奇了。 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) : PLC 發(fā)展到今天，已形成各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。在 PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，只需在端子上接入相應(yīng)的輸入 /輸出信號線即可，不需要其他大量而復(fù)雜的接線電路。 PLC 的輸入 /輸出可直接與 220V（ AC/DC）的電源相連，并有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力，再加上 PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員的歡迎 : PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口簡單，編程語天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 言易于為工 程技術(shù)人員所接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便的實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 : PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)起來也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序而改變生產(chǎn)過程成為可能。 PLC 的硬件系統(tǒng)組成 PLC 的硬件系統(tǒng)主要由中央處理器（ CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口電源等部分組成。 其中， CPU 是 PLC 的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場輸入 /輸出設(shè)備與 CPU 之間的接口電路，通信接口用于與編程其、上為計(jì)算機(jī)等外設(shè)連接。 電 源輸入單元存 儲 器E P R O M( 系 統(tǒng) 程 序 )R A M ( 用 戶 程 序 )微 處 理 器（ C P U ）運(yùn) 算 器控 制 器輸出單元編 程 器I / O擴(kuò)展接口外設(shè)I / O接口I / O擴(kuò)展接口 P L C 上 位 計(jì) 算 機(jī)圖 形 監(jiān) 控 系 統(tǒng) E P R O M 寫 入 機(jī) 打 印 機(jī) 盒 式 磁 帶 機(jī)用戶輸出設(shè)備外部設(shè)備主 機(jī)用戶輸入設(shè)備圖 317 PLC硬件系統(tǒng)組成 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 PLC的組成 : PLC由三部分組成 ：中央處理單元（ CPU板）、輸入輸出（ I/O）部件和電源部件。如圖所示。 微 處 理 C P U系統(tǒng)程序用戶程序存 儲 器電 源 部 件輸出部件輸入部件I / O擴(kuò)展接口外設(shè)接口編 輯 器其 他 外 設(shè)I / O擴(kuò)展單元接 收 現(xiàn) 場 信 號驅(qū) 動(dòng) 受 控 原 件BA基 本 單 元 圖 318 PLC系統(tǒng)組成 PLC 工作的全過程分為三部分 上電處理 :可編程控制器上電后對 PLC 系統(tǒng)進(jìn) 行一次初始化工作，包括硬件初始化， I/O 模塊配置運(yùn)行方式檢查，停電保持范圍設(shè)定及其他初始化處理等。 掃描過程 :可編程控制器上電處理完成以后進(jìn)入掃描工作過程。掃描循環(huán)時(shí)間（ Cycle Time）是指操作系統(tǒng)執(zhí)行一次循環(huán)操作的時(shí)間，包括執(zhí)行程序段和中斷該循環(huán)系統(tǒng)操作的時(shí)間，循環(huán)時(shí)間又稱為掃描循環(huán)時(shí)間（ Scan Cycle Time）或掃描周期。循環(huán)時(shí)間與用戶程序的長短、指令的種類和 CPU 執(zhí)行指令的速度有很大的關(guān)系。循環(huán)時(shí)間會因?yàn)橄率鰰r(shí)間而延長：中斷處理、診斷、傳送和故障處理、測試和調(diào)試功能、通信、傳送和刪除塊 、壓縮用戶程序存儲器、讀 /寫微存儲器卡 MMc 等。 CPU 先完成輸入處理，其次完成與其他外設(shè)的通信處理，再次進(jìn)行時(shí)鐘、特殊寄存器更新。當(dāng) CPU 處于 STOP 方式時(shí)，轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診斷檢查。當(dāng) CPU 處于 RUN 方式時(shí)，還要完成用戶程序的執(zhí)行和處理，