【正文】 F為斷開。EM 235有4路模擬量輸入通道，同時還包括一路模擬量輸出通道，輸出電壓、電流信號用于連續(xù)的控制。CPU通過此模塊可以采集于本模塊相連接現(xiàn)場的模擬信號，比如：電阻值、壓力、流量等。mm2/m)大，可用較少材料制成電阻。熱電阻和熱電偶相比，熱電偶需要補償導(dǎo)線但熱電阻不需要，熱電偶冷端容易受到周圍環(huán)境溫度變化的影響，而這一因素對熱電阻來說是不存在的，而且熱電阻比熱電偶價格低。我選擇了PT100型熱電阻。（7）R型熱電偶（鉑銠13－鉑熱電偶）該熱電偶的正極為含13%的鉑銠合金，負(fù)極為純鉑，同S 型熱電偶相比，它的電勢率大約在15%左右，其它性能幾乎相同，這種熱電偶在日本作為高溫?zé)犭娕加玫米疃啵谥袊?，則用得較少。（6）T型熱電偶（銅－銅鎳熱電偶）該熱電偶的正極為純銅，負(fù)極為銅鎳合金（康銅），其特點是：價格便宜，且在賤金屬熱電偶中，它的準(zhǔn)確性最高、熱電極的均勻性好，溫度范圍200～350℃。但常用溫度只在500℃以下，因為超過這個溫度后，鐵熱電極的氧化速率會加快。同時，材料較硬難于加工。（4）N型熱電偶（鎳鉻硅－鎳硅熱電偶）該熱電偶的主要特點：在1300℃以下抗氧化能力強，短期熱循環(huán)復(fù)現(xiàn)性及長期穩(wěn)定性好，耐核輻射、耐低溫。（3）E型熱電偶（鎳鉻－銅鎳（康銅）熱電偶）E型熱電偶為一種較新產(chǎn)品，正極為鎳鉻合金，負(fù)極為銅鎳合金（康銅）。然而，它不適宜在真空、含硫、碳及氧化還原交替的環(huán)境下裸絲使用；當(dāng)氧分壓較低時，鎳鉻極中的鉻將擇優(yōu)氧化，使熱電勢發(fā)生很大變化，但金屬氣體對其影響較小，因此，多采用金屬制保護(hù)管。 熱電偶的結(jié)構(gòu)形式為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對它的結(jié)構(gòu)要求如下：（1）熱電偶的兩個熱電極必須焊接牢固；（2）兩個熱電極之間應(yīng)很好地絕緣，防止短路；（3）補償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；（4）保護(hù)套管應(yīng)保證熱電極與有害介質(zhì)之間充分隔離。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個連接點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢，因而在回路中形成一定大小的電流，這種現(xiàn)象稱為熱點效應(yīng)。其構(gòu)造簡單、使用方便。（2）測量范圍廣。 熱電偶 熱電偶的特點熱電偶是工業(yè)最常用的溫度檢測元件之一，其優(yōu)點：（1）測量精度高。（2）CU50型熱電阻（銅電阻）CU50型熱電阻溫度范圍為 50～150℃，銅熱電阻的價格便宜，線性度好，工業(yè)上在50～+150℃范圍內(nèi)使用較多。 兩種常見的熱電阻（1）PT100型熱電阻（鉑電阻）PT100型熱電阻的溫度范圍為 200～850℃，金屬鉑材料的優(yōu)點是化學(xué)穩(wěn)定性好、能耐高溫，容易制得純鉑，又因其電阻率大，可用較少材料制成電阻，此外其測溫范圍大。 熱電阻測溫系統(tǒng)的組成熱電阻測溫系統(tǒng)一般由連接導(dǎo)線、熱電阻和顯示儀表等組成。（4）隔爆型熱電阻隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，在其內(nèi)部充入爆炸性混合氣體，使受到火花或電弧等因素影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi)。（3）端面熱電阻端面熱電阻的感溫元件由特殊的電阻絲材纏繞制成，緊貼于溫度計端面。它比裝配式鉑電阻直徑小，且易彎曲，適宜安裝在要求快速反應(yīng)、管道狹窄和微型化等特殊場合。（2）鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻是一種溫度傳感器，利用物質(zhì)在溫度變化時，其電阻值也變化這一原理來測量溫度。 熱電阻的種類熱電阻有精通型、鎧裝熱電阻、端面熱電阻、隔爆型熱電阻等類型，下面對這四種做一簡單介紹：（1）精通型熱電阻從熱電阻的測溫原理可知，熱電阻阻值的變化值直接反應(yīng)被測量溫度的變化，因此，熱電阻的引線等各種導(dǎo)線的電阻會給溫度測量帶來影響。 熱電阻 熱電阻測溫原理熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的。對生產(chǎn)過程的監(jiān)控首先離不開采集設(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(luò)”的話，那么傳感器就是自動化系統(tǒng)的“五官”。中華人名共和國國家標(biāo)準(zhǔn)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。PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟如圖21：圖21 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟3 硬件設(shè)備的介紹和選型 傳感技術(shù)要想對溫度測量傳感器進(jìn)行恰當(dāng)?shù)倪x型，首先對傳感技術(shù)進(jìn)行簡要介紹。（4）對程序進(jìn)行模擬調(diào)試及修改，直到滿足控制要求為止。（2）設(shè)計梯形圖程序。（4）應(yīng)考慮生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC的型號、I/O點數(shù)和存儲器容量等內(nèi)容時，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗔浚岳谙到y(tǒng)的調(diào)整和擴充[6]。（2）在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。2個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。26K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。它具有24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O點。根據(jù)使用的CPU模塊不同，S7200系列PLC可分為CPU22CPU22CPU22CPU226等類型，除CPU221無法擴展外，其他類型都可以通過增加擴展模塊來增加功能?？梢哉f，S7200可以完成各種小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的要求。S7200 PLC可以方便地組成微機PLC網(wǎng)絡(luò)和PLCPLC網(wǎng)絡(luò)，從而完成更大規(guī)模的工程。S7200 PLC包含了一個單獨的CPU和各種可選的擴展模塊，可以十分方便地組成不同規(guī)模的控制器。無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。S7200系列PLC是西門子公司新推出的一種小型PLC。雖然是小型機，但其性價比卻很高，特別適合于中小企業(yè)。歐姆龍PLC也能用于包裝系統(tǒng)，并支持 HACCP（寄生脈沖分析關(guān)鍵控制點）過程處理標(biāo)準(zhǔn)。由最初發(fā)展至今，SS5系列PLC已逐步退出市場，停止生產(chǎn)，而S7系列PLC發(fā)展成為了西門子自動化系統(tǒng)的控制核心，而TDC系統(tǒng)沿用SIMADYN D技術(shù)內(nèi)核，是對S7系列產(chǎn)品的進(jìn)一步升級，它是西門子自動化系統(tǒng)最尖端，功能最強的可編程控制器。e. 1996年，在過程控制領(lǐng)域中，西門子公司又提出PCS7（過程控制系統(tǒng)7）的概念，將其優(yōu)勢的WINCC（與WINDOWS兼容的操作界面）、PROFIBUS（工業(yè)現(xiàn)場總線）、COROS（監(jiān)控系統(tǒng)）、SINEC（西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)）及控調(diào)技術(shù)融為一體。c. 20世紀(jì)80年代初，S5系統(tǒng)進(jìn)一步升級——U系列PLC，較常用機型：S590U、95U、100U、115U、135U、155U。a. 西門子公司的產(chǎn)品最早是1975年投放市場的SIMATIC S3，它實際上是帶有簡單操作接口的二進(jìn)制控制器。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7300）和中、高性能要求的PLC（如S7400）等。西門子公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO、S7200、S7300、S7400、S71200等。他們采用整體式和模塊式相結(jié)合的疊裝式結(jié)構(gòu)。下面對三菱、西門子、歐姆龍及松下PLC做一簡單介紹：（1）三菱FX系列PLC簡介及型號說明：三菱FX系列PLC是由三菱公司近年來推出的高性能小型可編程控制器，以逐步替代三菱公司原F、FF2系列PLC產(chǎn)品。PLC運行程序時，會按順序依次逐條執(zhí)行存儲器中的程序指令，當(dāng)執(zhí)行完最后的指令后，并不會馬上停止，而是又重新開始再次執(zhí)行存儲器中的程序，如此周而復(fù)始，PLC的這種工作方式稱為循環(huán)掃描方式。有些PLC還可以通過端子往外提供直流24V穩(wěn)壓電源[5]。PLC的電源對電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值177。（5）擴展接口為了提升PLC的性能，增強PLC的控制功能，可以通過擴展接口給PLC增接一些專用模擬模塊。模擬量輸出接口通常采用DA轉(zhuǎn)換電路，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。 a. 輸入接口PLC的輸入接口分為數(shù)字量輸入接口和模擬量輸入接口，數(shù)字量輸入接口用于接收“0”數(shù)字信號或開關(guān)通斷信號，又稱為開關(guān)量輸入接口；模擬量輸入接口用于接收模擬量信號。PLC的I/O接口能接受的輸入和輸出信號的個數(shù)成為PLC的I/O點數(shù)。（3）輸入/輸出接口輸入/輸出接口又稱為I/O接口或I/O模塊，是PLC與外圍設(shè)備之間的連接部件。（2）存儲器、存儲空間的分配存儲器的功能是存儲程序和數(shù)據(jù)。c. 逐條運行存儲器中的程序，并進(jìn)行各種運算，再將運算結(jié)果存儲下來，然后通過輸出接口輸出，以對輸出設(shè)備進(jìn)行有關(guān)的控制。CPU的主要功能如下：a. 接收通信接口送來的程序和信息，并將他們存入存儲器。 PLC的主要組成（1）中央處理單元CPUCPU又稱為中央處理器，它是PLC的控制中心，它通過總線（包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線）與存儲器和各種接口連接，以控制他們有條不紊地工作。此外，由于PLC結(jié)構(gòu)模塊化及很強的自我診斷能力，維修也極為方便。（5）系統(tǒng)設(shè)計，調(diào)試和維修方便PLC用軟件來取代繼電氣控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計安裝接線工作量大為減少。（3）功能強，適應(yīng)范圍廣現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運算、計時、計數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入/輸出、功率驅(qū)動、通信、人機對話、自檢、記錄顯示等功能，既可控制一臺生產(chǎn)機械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個生產(chǎn)過程。（2）通用性強，控制程序可變，使用方便PLC可利用齊全的各種硬件裝置來組成各種控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計和制作硬件裝置。 PLC控制系統(tǒng)的特點現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)是復(fù)雜多樣的，它們對控制的要求也各不相同。它采用可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械設(shè)備和生產(chǎn)過程。 PLC的定義由于可編程序控制器一直在發(fā)展中，至今尚未對其下最后的定義。整體設(shè)計方案如圖11:西門子EM 235模塊溫度條件溫度測量傳感器外圍設(shè)備對溫度條件進(jìn)行反饋控制西門子EM 235模塊組態(tài)軟件PLC圖11 控制系統(tǒng)框圖2 PLC基礎(chǔ) PLC（可編程控制器）基礎(chǔ) PLC的概述PLC是英文Programmable Logic Controller的縮寫，意為可編程序邏輯控制器。本課題PLC采用西門子S7200系列PLC，EM 235模擬量輸入輸出模塊、可控硅加熱裝置及組態(tài)軟件來實現(xiàn)運行、加熱、停止等功能。本設(shè)計的主要內(nèi)容分為兩部分：硬件部分和軟件部分。 設(shè)計內(nèi)容及目的本課題是設(shè)計一個以PLC CPU 226為核心的溫度控制系統(tǒng)，PT100型熱電阻將檢測到的實際鍋爐水溫轉(zhuǎn)化為電流信號，經(jīng)過EM 235模擬量輸入輸出模塊轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號并送到PLC的寄存器中進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，PID控制器輸出轉(zhuǎn)化為0～10mA的電流信號輸入控制可控硅電壓調(diào)整器或觸發(fā)板改變可控硅管導(dǎo)通角的大小來調(diào)節(jié)輸出功率，從而調(diào)節(jié)電熱絲的加熱。終端控制設(shè)備向中央控制裝置發(fā)送檢測信息，根據(jù)中央控制裝置的指令控制輸出信號，從而使電器機械設(shè)備執(zhí)行動作，實現(xiàn)鍋爐溫度的調(diào)節(jié)?？刂葡到y(tǒng)由中央控制裝置、傳感器、終端控制設(shè)備等組成。我國溫度測控技術(shù)涉及計算機應(yīng)用，在總體上正在消化吸收、從簡單應(yīng)用階段向?qū)嵱没?、綜合型