【文章內(nèi)容簡介】 emperature control system is mainly used to plete the tank liquid level and temperature detection, and adjust the temperature parameters. System, temperature control is a very important part. By platinum RTD temperature measurement will be measured in the temperature reached the PLC. PLC on the collected temperature values pared with a given value, after a PID operation, the regulator Triac off the set period of time the ratio of change in heating wire in the current size and heating time to plete the right temperature control requirements. The system hardware mainly by the CPU224, EM235, bidirectional thyristor etc.。 software, some of the major by the PID control to plete. Key words: PLC CPU224 EM235 PID Control 10 1 引言 溫度控制系統(tǒng)的意義 溫度 及濕度的測量和控制對人類日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、氣象預報、物資倉儲等都起著極其重要的作用。在許多場合，及時準確獲得目標的溫度、濕度信息是十分重要的，近年來，溫濕度測控領(lǐng)域發(fā)展迅速，并且隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，溫濕度的測控芯片也相應的登上歷史的舞臺，能夠在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各領(lǐng)域中廣泛使用 。 溫度控制系統(tǒng)背景 自 70 年代以來，由于工業(yè)過程控制的需要，特別是在微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展以及自動控制理論和設計方法發(fā)展的推動下，國內(nèi)外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在職能化、 自適應、參數(shù)自整定等方面取得成果，在這方面，一日本、美國、德國、瑞典等國技術(shù)領(lǐng)先，都產(chǎn)生了一批商品化的、性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表，并在各行各業(yè)廣泛應用。 溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應用雖然十分廣泛，但從國內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進國家相比仍然有著較大的差距。目前，我國在這方面總體水平處于 20實際 80 年代中后期水平，成熟產(chǎn)品主要以“點位”控制及常規(guī)的 PID 控制器為主，它只能適應一般溫度系統(tǒng)控制，難于控制滯后、復雜、時變溫度系統(tǒng)控制。而適應于較高控制場合的智能 化、自適應控制儀表，國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟。形成商品化并在儀表控制系統(tǒng)參數(shù)的自整定方面，還沒開發(fā)性能可靠的自整定軟件。參數(shù)大多靠人工經(jīng)驗及我國現(xiàn)場調(diào)試來確定。 隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對溫度控制系統(tǒng)的要求越來越高，因此，高精度、智能化、人性化的溫度控制系統(tǒng)是國內(nèi)外必然發(fā)展趨勢。 11 2 研究技術(shù)介紹 傳感技術(shù) 傳感技術(shù)、通信技術(shù)和計算機技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)技術(shù)。 中華人名共和國國家標準 GB76651987 對傳感器（ transducer/sensor）的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并 按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。其中，敏感元件是指直接感受或響應被測量的部分；轉(zhuǎn)換元件是指傳感器中能將敏感元件或響應的被測量轉(zhuǎn)換成適于傳感器或被測量的電信號部分?！? 對生產(chǎn)過程的監(jiān)控首先離不開采集設備工作信息，因此選用合適的傳感器至關(guān)重要，如果把計算機看作是自動化系統(tǒng)的“大腦”，信道看作是“神經(jīng)網(wǎng)絡”的話，那么傳感器就是自動化系統(tǒng)的“五官”。無法對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行準確、可靠、實時測量，監(jiān)控也就無從談起了。 PLC 的工作原理 中央處理單元 (CPU) 中央 處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中樞，它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵 入的用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲器 I/O 以及警戒定時器的狀態(tài)；并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當 PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后，按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算 , 運算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi) 。 等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應的 輸出裝置，如此循環(huán)運行直到停止運行。 為了進一步提高 PLC 的可靠性 ， 近年來對大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)，這樣即使某個 CPU 出現(xiàn)故障整個系統(tǒng)仍能正常運行。 PLC 的基本工作原理 （ 1） PLC 采用 “ 順序掃描，不斷循環(huán) ” 的工作方式 1） 每次掃描過程。集中對輸入信號進行采樣。集中對輸出信號進行刷新。 2） 輸入刷新過程。當輸入端口關(guān)閉時，程序在進行執(zhí)行階段時，輸入端有新 狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入。 3） 一個掃描周 期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。 12 4） 元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。 5） 掃描周期的長短由三條決定 ： CPU 執(zhí)行指令的速度 ； 指令本身占有的時間 ； 指令條數(shù) 。 6） 由于采用集中采樣。集中輸出的方式。存在輸入 /輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入 /輸出響應延遲。 （ 2） PLC 與繼電器控制系統(tǒng)、微機區(qū)別 1） PLC 與繼電器控制系統(tǒng)區(qū)別 前者工作方式是 “ 串行 ” ，后者工作方式是 “ 并行 ” 。 前者用 “ 軟件 ” ，后者用 “ 硬件 ” 。 2） PLC 與微機區(qū)別 前者工作方式是 “ 循環(huán)掃描 ” 。后者工作方式是 “ 待命或 中斷 ” 。 PLC 編程方式 PLC 最突出的優(yōu)點采用 “ 軟繼電器 ” 代替 “ 硬繼電器 ” 。用 “ 軟件編程邏輯 ” 代替 “ 硬件布線邏輯 ” 。 PLC 編程語言有梯形圖、布爾助記符語言，等等。尤其前兩者為常用。 梯形圖語言特點： （ 1） 每個梯形圖由多個梯級組成。 （ 2） 梯形圖中左右兩邊的豎線表示假想的邏輯電源。當某一梯級的邏輯運算 結(jié)果是“ 1”，有假想的電流流過。 （ 3） 繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而它的常開、常閉觸點可以出現(xiàn)無數(shù)次。 （ 4） 每一梯級的運算結(jié)果，立即被后面的梯級所利用。 （ 5） 輸入 繼電器受外部信號控制。只出現(xiàn)觸點，不出現(xiàn)線圈 。 PLC 的控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢 （ 1） PLC 發(fā)展的潮流 目前， 國 外 PLC 制造商不斷推出新產(chǎn)品。西門子最初推出 S5 系列，然后推出 S7 系列；三菱開始是 F 系列， FX 系列，現(xiàn)在是 Q系列（ A A A2X）。大趨勢是功能越來越多，集成度越來越高，網(wǎng)絡功能越來越強。特別是網(wǎng)絡，因為聯(lián)網(wǎng)是一個大潮流。 現(xiàn)在各種 PLC 都在發(fā)展自己的網(wǎng)絡，一般從結(jié)構(gòu)上有兩種，一種在 PLC 模塊上做了一個通信輸出口，可以直接與計算機聯(lián)接實現(xiàn)點對點通信（ RS232 聯(lián)接）；另一種是通過多點 聯(lián)接（ RS485 聯(lián)接），這適用于多層 PLC。這方面，西門子的產(chǎn)品具有代表性，它具有自己的 PROFIBUS 協(xié)議的網(wǎng)絡標準，現(xiàn)在已經(jīng)被世界上絕大多數(shù)國家接受，幾乎已經(jīng)成為國際標準，獲得廣泛的應用。目前網(wǎng)絡是一個發(fā)展趨勢。網(wǎng)絡的控制中心一般有兩臺計算機，通過電纜與現(xiàn)場的 PLC站相連，每 13 個站就放在被控設備的附近，從設備到 PLC 站之間的電纜很短，從 PLC 站到控制中心只需一根電纜線，這樣成本就大大降低了。 （ 2） PLC 的最新發(fā)展動態(tài) 一是 PLC 網(wǎng)絡化技術(shù)的發(fā)展，其中有兩個趨勢，一方面， PLC 網(wǎng)絡系統(tǒng)已經(jīng)不再是自成體系的封閉系統(tǒng)，而是迅速向開放式系統(tǒng)發(fā)展，各大品牌 PLC除了形成自己各具特色的 PLC 網(wǎng)絡系統(tǒng)，完成設備控制任務之外，還可以與上位計算機管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng) ， 實現(xiàn)信息交流 ， 成為整個信息管理系統(tǒng)的一部分。另一方面，現(xiàn)場總線技術(shù)得到廣泛的采用， PLC 與其他安裝在現(xiàn)場的智能化設備，比如智能化儀表，傳感器，智能型電磁閥，智能型驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)等，通過一根傳輸介質(zhì)（比如雙絞線，同軸電纜，光纜）連接起來，并按照同一通信規(guī)約互相傳輸信息，由此構(gòu)成一個現(xiàn)場工業(yè)控制網(wǎng)絡，這種網(wǎng)絡與單純的 PLC 遠程網(wǎng)絡相比，配 置更靈活，擴容更方便，造價更低，性能價格比更好，也更具開放意義 。 二 是 PLC 向高性能小型化發(fā)展。 PLC的功能正越來越豐富，而體積則越來越小。比如三菱的 FX1S 系列 PLC，最小的機種，體積僅為 6090 75mm ，相當于一個繼電器，但卻具有高速計數(shù)、斜坡、交替輸出及 16位四則運算等能力，還具有可調(diào)電位器時間設定功能。 PLC 已不再是早期那種只能進行開關(guān)量邏輯運算的產(chǎn)品了，而是具有越來越強的模擬量處理能力，以及其他過去只有在計算機上才能具有的高級處理能力，如浮點數(shù)運算， PID調(diào)節(jié)，溫度控制，精確定位，步進驅(qū)動 ，報表統(tǒng)計等。從這種意義上說， PLC 系統(tǒng)與 DCS（集散控制系統(tǒng)）的差別已經(jīng)越來越小了。用 PLC 同樣可以構(gòu)成一個過程控制系統(tǒng)。 PLC 控制系統(tǒng)的構(gòu)成設計原則及步驟 PLC 的設計原則 1）硬件設計： 硬件設計內(nèi)容： PLC 機型的選擇； 輸入 /輸出設備的選擇； 圖樣（如接線圖等）繪制； 硬件設計應遵循的原則： （ 1）經(jīng)濟性 （ 2）可靠性