【文章內(nèi)容簡介】 設(shè)計；編制設(shè)計PLC程序。2 具體電路設(shè)計 溫度檢測部分設(shè)計溫度是表征物體或系統(tǒng)的冷熱程度的物理量。根據(jù)分子物理學理論，溫度反應(yīng)了物體中分子無規(guī)則運動的劇烈程度。物體的許多物理現(xiàn)象和化學性質(zhì)都與溫度有關(guān)，許多生產(chǎn)過程，特別是化學反應(yīng)過程，都是在一定的溫度范圍內(nèi)進行的。溫度是最常見的工業(yè)測控參數(shù)，人們經(jīng)常會遇到溫度和溫度檢測與控制的問題。 檢測元件選取溫度檢測的主要方法根據(jù)敏感元件和被測介質(zhì)接觸與否，可以分成接觸式與非接觸式兩大類。接觸式檢測方法主要包括基于物體受熱體積膨脹性質(zhì)的膨脹式溫度檢測儀表；基于導體或半導體電阻值所溫度變化的熱電阻溫度檢測儀表；基于熱電效應(yīng)的熱電偶溫度檢測儀表。非接觸式檢測方法是利用物體的熱輻射特性與溫度之間的對應(yīng)關(guān)系，對物體的溫度進行檢測，主要有亮度法、全輻射法和比色法等。熱敏電阻是用金屬氧化物或半導體材料作為電阻體的測溫敏感元件。熱敏電阻有正溫度系數(shù)（PTC）、負溫度系數(shù)（NTC）和臨界溫度系數(shù)（CTR）三種。正溫度系數(shù)（PLC）負溫度系數(shù)（NTC）臨界溫度系（CTR）12020004080160溫度（℃）電阻（） 各種熱敏電阻特性溫度檢測用的主要是負溫度系數(shù)熱敏電阻，PTC和CTR熱敏電阻則利用在特定溫度下電阻值急劇變化的特性構(gòu)成溫度開關(guān)器件。負溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系近似表示為： （）式中R(T)、R()為熱敏電阻在溫度為T、時的電阻值；B為取決于半導體材料和結(jié)構(gòu)的常數(shù)。根據(jù)電阻相對溫度系數(shù)α的定義，可求得負溫度系數(shù)熱敏電阻的α值為 （）由上式可以看出，α值是負的，并且與成反比。負溫度系數(shù)熱敏電阻的為25℃，所以標準阻值R(25℃)和B值是它的兩個重要的參數(shù)，要選擇合適的值可使熱敏電阻在測溫范圍內(nèi)有較好的精度和穩(wěn)定性。負溫度系數(shù)的熱敏電阻主要由單晶以及錳、鎳、鈷等金屬氧化物制成，測溫范圍為50到300℃。它可以制成不同的結(jié)構(gòu)形式，有珠狀、片狀、桿狀和薄膜狀等，其中珠狀和柱狀的金屬氧化物熱敏電阻穩(wěn)定性較好。熱敏電阻的優(yōu)點是α值大，一般為金屬電阻的十幾倍，靈敏度很高，而且組織也高，在使用時引線電阻所引起的誤差可以忽略。缺點是互換性差，部分產(chǎn)品穩(wěn)定性不好。但由于它結(jié)構(gòu)簡單，熱響應(yīng)快，靈敏度高并且價格便宜，因此在汽車、家電等領(lǐng)域得到大量應(yīng)用【3】。PT100溫度傳感器的測量溫度范圍是：50℃到450℃。Pt100熱電阻隔離變送器：型號：RS3011。該產(chǎn)品是用PT100傳感器測量溫度的隔離變送器，在工業(yè)上主要用于測量200~+500℃的溫度。變送器內(nèi)有線性化和長線補償功能，出廠時按照PT100國標分度表校正。輸入、輸出和輔助電源之間是完全隔離（三隔離），可以承受2500VDC的隔離耐壓。產(chǎn)品采用DIN35國際標準導軌安裝方式，體積小、精度高，性能穩(wěn)定、性價比高，可以廣泛應(yīng)用在石油、化工、電力、儀器儀表和工業(yè)控制等行業(yè)。主要特性：●輸 入： Pt100(20~+400℃) (范圍可選擇)●輸出信號： 4~20mA/0~5V●精度等級： (FSR%)●內(nèi)含線性化和長線補償功能●隔離耐壓：2500VDC(,60S)●DIN35導軌安裝●精度高、性能穩(wěn)定可靠[3]。 模擬量輸入模塊的選?。ˋ/D）模擬量的輸入在過程控制中的應(yīng)用很廣泛，如常用的溫度、壓力、速度、流量、堿度、位移等的工業(yè)檢測都是對應(yīng)電壓、電流的大小模擬量，再通過一定的運算(如PID)后控制生產(chǎn)過程達到一定的目的(如恒溫等)。模擬量輸入的電平大多是從傳感器通過變換后得到的，模擬量輸入信號按IEC標準為4~20mA電流信號或0~5V、10V~10V，0~10V的直流電壓信號。模擬量輸入模塊的基本功能就是將輸入PLC的外部模擬量轉(zhuǎn)換為PLC所需的數(shù)字量，以供給主控模塊進行數(shù)據(jù)處理和控制。模擬量輸入模塊可以直接與熱電偶，鉑電阻等溫度檢測元件項鏈，接受采自溫度傳感器的信號，溫度控制模塊實際上就相當于變送器和A/D轉(zhuǎn)換器。將生產(chǎn)現(xiàn)場的溫度信號值傳送給PLC，經(jīng)過PLC處理后，通過模擬量輸出模塊輸出。這樣就可以實現(xiàn)溫度的自動控制。EM231熱電阻模塊可以通過DIP開關(guān)來選擇熱電阻的類型，接線方式，測量單位和開路故障方向。連接到同一個擴展模塊上的熱電阻必須是相同類型的。改變DIP開關(guān)后必須將PLC斷電后再通電，新的設(shè)置才能起作用[4]。表1 EM231主要參數(shù)耗電量自+5V DC（自I/O總線）自L+L+電壓范圍，2級或DC傳感器供電87mA60mA DCLED 指示燈24V DC電源供電良好ON=無錯，OFF=無24V DC電源，SF：ON=模塊故障，閃爍=輸入信號錯誤,OFF=無錯模擬量輸入特性現(xiàn)場至邏輯現(xiàn)場至24V DC24V到邏輯500V AC500V AC500V AC共模輸入范圍（輸入通道至輸入通道）120V AC共模抑制120dB 120V AC輸入類型模塊參考接地RTD輸入范圍RTD類型(選一種)Pt100Ω，200Ω，500Ω，PT1000Ω10000ΩNi10Ω，120Ω，1000ΩR150Ω，300Ω，600Ω輸入分辨率溫度電阻℃15位加符號位模塊更新時間：所有通道405ms連線長度（最大）100米至傳感器線回路電阻（最大）最大為20Ω數(shù)據(jù)字格式電壓：32000至+32000最大輸入電壓30V DC(1)模擬量輸入端的接線方式： 模擬量是通過帶屏蔽的雙絞線把信號輸入每個信道，將第一路測量信號接入EM231的A+和A端；將第二路測量信號介入EM231的B+和B端。(2)。RA A+ A RB B+ B RC C+ C RD D+ DAIW0 AIW2 AIW4 AIW6EM231M L+ G24VR1 變送器變送器R2DC 24V熱敏電阻 熱電阻與EM231硬件連接圖(3) A/D轉(zhuǎn)換的輸入/。+32000+5V+20mA+4mA+32000圖A輸入0到5V電壓圖B輸入+4mA到+20mA電流 A/D轉(zhuǎn)換的輸入/輸出關(guān)系曲線 模擬量輸出模塊的選?。―/A）模擬量輸出模塊是將中央處理器的二進制數(shù)字信號(如4095等)轉(zhuǎn)換成4~20mA的電流輸出信號或0~10V，0~5V的直流電壓輸出信號，以提供給執(zhí)行機構(gòu)。模擬量輸出模塊選用西門子公司的EM232模塊。其主要參數(shù)指標如下：表2 EM232模塊的主要參數(shù)模擬量輸出特性模擬量輸出點數(shù)2隔離(現(xiàn)場側(cè)到邏輯線路)無信號范圍電壓輸出電流輸出177。10V0～20mA數(shù)據(jù)字格式電壓電流32000～+320000～+32000分辨率全量程電壓電流12位11位數(shù)字量到模擬量轉(zhuǎn)換器（DAC）的12位讀數(shù)，其輸出數(shù)據(jù)格式是左端對齊的，最高有效位：0表示是正值數(shù)據(jù)字，數(shù)據(jù)在裝載到DAC寄存器之前，4個連續(xù)的0是被裁斷的，這些位不影響輸出信號值[4]。D/A轉(zhuǎn)換模塊輸入/。+3200032000+10V10V圖A輸出10V到+10V電壓+32000+20mA+4mA圖B 輸出+4mA到20mA電流 D/A轉(zhuǎn)換模塊輸入/輸出關(guān)系（1） 模擬量輸出端的接線方式：經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后，模擬量通過雙絞線把信號輸出，如果是輸出電壓信號，則將雙絞線接到信道的M0，V0端；如果輸出的是電流信號，那么應(yīng)先將雙絞線接到信道的M0和I0端。（2） 。M0 I0 V0 M1 I1 V1EM232M L+ G24V DC變頻器變頻器 EM232端子接線圖 顯示電路設(shè)計TD200是德國SIEMENS公司設(shè)計制造，專為S7200系列PLC配用的操作員界面，它是一種連接簡單、操作方便、功能強大的實用性人機界面解決方案，TD200文本顯示器是所有西門子S7200系列操作員界面問題的最佳解決方法。它還可以減少輸出的I/O點數(shù)，由于CPU226主模塊上有一個RS485通訊口。所以只需要將TD200通過一根TD/CPU電纜和PLC實現(xiàn)互連，即連接到CPU226系列的PPI接口上即可，不需要單獨的電源。TD200的功能具有文本信息的顯示，過程參數(shù)的顯示和修改，還可以提供8個由用戶自定義的功能鍵，可以替代普通的控制按鈕作為控制鍵，這樣還可以節(jié)省8個輸入點，還可以提供強制I/O點診斷功能。TD200用SETP7MICRO/WIN軟件進行編程，無需其他的參數(shù)賦值軟件。在S7200系列的CPU中保留了一個專用區(qū)域用于與TD200交換數(shù)據(jù)，TD200直接通過這些數(shù)據(jù)區(qū)訪問CPU的必要功能。TD200面板上設(shè)有文本及9個功能鍵。文本顯示區(qū)為一個背光液晶顯示器，可以顯示兩行每行20個字符大的信息。該型文本顯示器的主要功能和性能如下：文本信息的顯示：用選擇項確認方法可顯示最多80條信息，每條信息最多可包含4個變量，五種系統(tǒng)語言。可設(shè)定實時時鐘。提供強制I/O點診斷功能。提供密碼保護功能過程參數(shù)的顯示和修改，參數(shù)在顯示器中顯示并可用輸入鍵進行修改。 可編程的8個功能鍵可以替代普通的控制按鈕，作為控制鍵。這樣還可以節(jié)省8個輸入點?？蛇x擇通訊的速率。輸入和輸出的設(shè)定：8個可編程功能鍵的每一個都分配了一個存儲器位。這些功能鍵可在系統(tǒng)啟動，測試時進行設(shè)置和診斷。可設(shè)置PLC的實時時鐘，提供了密碼保護功能。TD200只是一個文本顯示設(shè)備，是不必對它進行組態(tài)及編程的，唯一存儲在TD200里的操作參數(shù)是TD200的地址、CPU的地址、波特率及參數(shù)塊的位置，而TD200等待顯示的所有數(shù)據(jù)都存儲在CPU的V存儲區(qū)中，通過改寫V內(nèi)存區(qū)實現(xiàn)TD200上顯示值的刷新。當PLC上電后，TD200從CPU讀取參數(shù)塊，并對參數(shù)進行合格性檢查，如一切合格，TD200開始主動輪詢信息使能位，以決定顯示的信息，然后顯示信息[5]。所以TD200在系統(tǒng)中的引入，使其功能更豐富，使PLC與用戶的接口界面更友好，使PLC的可操作性大大提高，因而TD200是S7200型PLC配用界面的首選。 變頻器的選擇常規(guī)設(shè)計的交流電動機，通常都是在額定頻率、額定電壓下工作的。此時，軸上輸出轉(zhuǎn)矩、輸出功率都可以達到額定值。在變頻調(diào)速的情況下，供電頻率是變化的，電機的實際輸出也會變化。由于變頻器有一定的通用性，因此在與不同拖動場合的電機配合時，需要選配相應(yīng)的變頻器。在一臺變頻器驅(qū)動一臺電機的情況下，變頻器的容量選擇要保證變頻器的額定電流大于該電動機的額定電流，或者是變頻器所適配的電動機功率大于當前該電動機的功率。按連續(xù)恒負載運轉(zhuǎn)時所需的變頻器容量(kVA)的計算式計算： （） （） （）式中：—負載所要求的電動機的軸輸出功率，單位為W；—電動機的效率()；cosφ—電動機的功率因數(shù)()；—電動機電壓，單位為V；—電動機電流，單位為A；k —電流波形的修正系數(shù)，對PWM方式，取k =；—變頻器的額定容量；—變頻器的額定電流[6]。根據(jù)以上的介紹以及系統(tǒng)功能的需求，本文選擇了三菱FRA540變頻器。~。由于本系統(tǒng)采用的是一臺變頻器只為一臺電機提供電源，即一臺變頻器對應(yīng)一臺水泵，所以三菱FRA540的功率以足夠勝任。并且三菱FRA540變頻器性能可靠，價格低廉，市場占有分額大，便于購買。所以選擇三菱FRA540作為本系統(tǒng)的變頻器。三菱FRA540變頻器調(diào)制方式為PWM調(diào)制，控制方式為V/F控制，具有轉(zhuǎn)矩提升，點動，制動與上位機通訊等功能。以下分別介紹變頻器的接線端子及操作模式。 R U S V T WPCSTFSTR ASTOP BRH CRM RUNRL SUJOG IPFRT OLMRS FURES SEAUCS FMSD SD10E AM4 5直流24V輸出正轉(zhuǎn)啟動反轉(zhuǎn)啟動啟動自保持高速中速低速點動模式第2加/減速時間輸出停止復位電流輸入選擇瞬時掉電再啟動輸入公共端頻率設(shè)定信號電流輸入報警輸出運行頻率到達瞬時停電過負載頻率檢測集電極開路輸出公共端模擬量信號輸出指示儀表