【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(cè)量和控制對(duì)人類(lèi)日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、氣象預(yù)報(bào)、物資倉(cāng)儲(chǔ)等都起著極其重要的作用。在許多場(chǎng)合，及時(shí)準(zhǔn)確獲得目標(biāo)的溫度、濕度信息是十分重要的，近年來(lái)，溫濕度測(cè)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(cè)控芯片也相應(yīng)的登上歷史的舞臺(tái)，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(lái)，由于工業(yè)過(guò)程控制的需要，特別是在微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及自動(dòng)控制理論和設(shè)計(jì)方法發(fā)展的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在職能化、 自適應(yīng)、參數(shù)自整定等方面取得成果，在這方面，一日本、美國(guó)、德國(guó)、瑞典等國(guó)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(yīng)用。 溫度控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然十分廣泛，但從國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來(lái)講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國(guó)、德國(guó)等先進(jìn)國(guó)家相比仍然有著較大的差距。目前，我國(guó)在這方面總體水平處于 20實(shí)際 80 年代中后期水平，成熟產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的 PID 控制器為主，它只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，難于控制滯后、復(fù)雜、時(shí)變溫度系統(tǒng)控制。而適應(yīng)于較高控制場(chǎng)合的智能 化、自適應(yīng)控制儀表，國(guó)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(méi)開(kāi)發(fā)性能可靠的自整定軟件。參數(shù)大多靠人工經(jīng)驗(yàn)及我國(guó)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)溫度控制系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，因此，高精度、智能化、人性化的溫度控制系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)外必然發(fā)展趨勢(shì)。 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(jì)算機(jī)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(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB76651987 對(duì)傳感器（ transducer/sensor）的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并 按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)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(yīng)被測(cè)量的部分；轉(zhuǎn)換元件是指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性蝽憫?yīng)的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適于傳感器或被測(cè)量的電信號(hào)部分。” 對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控首先離不開(kāi)采集設(shè)備工作信息，因此選用合適的傳感器至關(guān)重要，如果把計(jì)算機(jī)看作是自動(dòng)化系統(tǒng)的“大腦”，信道看作是“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”的話，那么傳感器就是自動(dòng)化系統(tǒng)的“五官”。無(wú)法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確、可靠、實(shí)時(shí)測(cè)量，監(jiān)控也就無(wú)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(chǔ)從編程器鍵 入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲(chǔ)器 I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)；并能診斷用戶(hù)程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng) PLC 投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)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(hù)程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶(hù)程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后，按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算 , 運(yùn)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(hù)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(yīng)的 輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行直到停止運(yùn)行。 為了進(jìn)一步提高 PLC 的可靠性 ， 近年來(lái)對(duì)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(gè) CPU 出現(xiàn)故障整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)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(guò)程。集中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新。 2） 輸入刷新過(guò)程。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時(shí)，輸入端有新 狀態(tài)，新?tīng)顟B(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí)，新?tīng)顟B(tài)才被讀入。 3） 一個(gè)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(zhǎng)短由三條決定 ： CPU 執(zhí)行指令的速度 ； 指令本身占有的時(shí)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(yīng)延遲。 （ 2） PLC 與繼電器控制系統(tǒng)、微機(jī)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(jī)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(diǎn)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(yǔ)言有梯形圖、布爾助記符語(yǔ)言，等等。尤其前兩者為常用。 梯形圖語(yǔ)言特點(diǎn)： （ 1） 每個(gè)梯形圖由多個(gè)梯級(jí)組成。 （ 2） 梯形圖中左右兩邊的豎線表示假想的邏輯電源。當(dāng)某一梯級(jí)的邏輯運(yùn)算 結(jié)果是“ 1”，有假想的電流流過(guò)。 （ 3） 繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而它的常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)可以出現(xiàn)無(wú)數(shù)次。 （ 4） 每一梯級(jí)的運(yùn)算結(jié)果，立即被后面的梯級(jí)所利用。 （ 5） 輸入 繼電器受外部信號(hào)控制。只出現(xiàn)觸點(diǎn)，不出現(xiàn)線圈 。 PLC 的控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì) （ 1） PLC 發(fā)展的潮流 目前， 國(guó) 外 PLC 制造商不斷推出新產(chǎn)品。西門(mén)子最初推出 S5 系列，然后推出 S7 系列；三菱開(kāi)始是 F 系列， FX 系列，現(xiàn)在是 Q系列（ A A A2X）。大趨勢(shì)是功能越來(lái)越多，集成度越來(lái)越高，網(wǎng)絡(luò)功能越來(lái)越強(qiáng)。特別是網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)槁?lián)網(wǎng)是一個(gè)大潮流。 現(xiàn)在各種 PLC 都在發(fā)展自己的網(wǎng)絡(luò)，一般從結(jié)構(gòu)上有兩種，一種在 PLC 模塊上做了一個(gè)通信輸出口，可以直接與計(jì)算機(jī)聯(lián)接實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信（ RS232 聯(lián)接）；另一種是通過(guò)多點(diǎn) 聯(lián)接（ RS485 聯(lián)接），這適用于多層 PLC。這方面，西門(mén)子的產(chǎn)品具有代表性，它具有自己的 PROFIBUS 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在已經(jīng)被世界上絕大多數(shù)國(guó)家接受，幾乎已經(jīng)成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，獲得廣泛的應(yīng)用。目前網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。網(wǎng)絡(luò)的控制中心一般有兩臺(tái)計(jì)算機(jī)，通過(guò)電纜與現(xiàn)場(chǎng)的 PLC站相連，每 13 個(gè)站就放在被控設(shè)備的附近，從設(shè)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(dòng)態(tài) 一是 PLC 網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的發(fā)展，其中有兩個(gè)趨勢(shì)，一方面， PLC 網(wǎng)絡(luò)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(kāi)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(luò)系統(tǒng)，完成設(shè)備控制任務(wù)之外，還可以與上位計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng) ， 實(shí)現(xiàn)信息交流 ， 成為整個(gè)信息管理系統(tǒng)的一部分。另一方面，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)得到廣泛的采用， PLC 與其他安裝在現(xiàn)場(chǎng)的智能化設(shè)備，比如智能化儀表，傳感器，智能型電磁閥，智能型驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，通過(guò)一根傳輸介質(zhì)（比如雙絞線，同軸電纜，光纜）連接起來(lái)，并按照同一通信規(guī)約互相傳輸信息，由此構(gòu)成一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)與單純的 PLC 遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)相比，配 置更靈活，擴(kuò)容更方便，造價(jià)更低，性能價(jià)格比更好，也更具開(kāi)放意義 。 二 是 PLC 向高性能小型化發(fā)展。 PLC的功能正越來(lái)越豐富，而體積則越來(lái)越小。比如三菱的 FX1S 系列 PLC，最小的機(jī)種，體積僅為 6090 75mm ，相當(dāng)于一個(gè)繼電器，但卻具有高速計(jì)數(shù)、斜坡、交替輸出及 16位四則運(yùn)算等能力，還具有可調(diào)電位器時(shí)間設(shè)定功能。 PLC 已不再是早期那種只能進(jìn)行開(kāi)關(guān)量邏輯運(yùn)算的產(chǎn)品了，而是具有越來(lái)越強(qiáng)的模擬量處理能力，以及其他過(guò)去只有在計(jì)算機(jī)上才能具有的高級(jí)處理能力，如浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算， PID調(diào)節(jié)，溫度控制，精確定位，步進(jìn)驅(qū)動(dòng) ，報(bào)表統(tǒng)計(jì)等。從這種意義上說(shuō)， PLC 系統(tǒng)與 DCS（集散控制系統(tǒng)）的差別已經(jīng)越來(lái)越小了。用 PLC 同樣可以構(gòu)成一個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)。 PLC 控制系統(tǒng)的構(gòu)成設(shè)計(jì)原則及步驟 PLC 的設(shè)計(jì)原則 1）硬件設(shè)計(jì)： 硬件設(shè)計(jì)內(nèi)容： PLC 機(jī)型的選擇； 輸入 /輸出設(shè)備的選擇； 圖樣（如接線圖等）繪制； 硬件設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則： （ 1）經(jīng)濟(jì)性 （ 2）可靠性