【正文】 .................. 14 回路輸入輸出變量的數(shù)值轉(zhuǎn)換方法 ................................................ 15 實數(shù)歸一化處理 .................................................................................. 15 PID 參數(shù)整定 .................................................................................... 15 可控硅 ............................................................................................................. 16 4 軟件設(shè)計 .................................................................................................................. 17 ４ .1 軟件的設(shè)計 ................................................................................................... 17 程序的編寫 .................................................................................................... 18 致 謝 .......................................................................................................................... 23 參考文獻 ...................................................................................................................... 24 附錄１ .......................................................................................................................... 25 附錄 2........................................................................................................................... 28 1 外文文獻 ............................................................................................................ 28 安徽建筑大學 畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1 緒論 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。 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(shè)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(yīng)、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(yīng)用。 S7200 是西門子公司開發(fā)的一種可編程控制器。它采用一類可編程的 存儲器 ，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行 邏輯運算 ，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過 數(shù)字 或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 S7200 系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測， 自動化控制 有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種 機床 、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護設(shè)備等等。 溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)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。而適應(yīng)于較高控制場合的智安徽建筑大學 畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 能化、自適應(yīng)控制儀表，國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟。參數(shù)大多靠人工經(jīng)驗及我國現(xiàn)場調(diào)試來確定。 本次設(shè)計即是利用溫度控制硬件設(shè)備、計算機與 PLC相結(jié)合，實現(xiàn)對水箱溫度自行控制的測量。本次設(shè)計設(shè)計以上各個部分。 安徽建筑大學 畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 2 系統(tǒng)的介紹 系統(tǒng)的描述 本系統(tǒng)為基于 PLC 的水箱溫度控制系統(tǒng)。系統(tǒng)開始工作時， 將水箱中得水溫通過傳感器傳送給 PLC 主機，主機再通過控制加熱器來加熱水箱中的水，當水箱中的水溫達到設(shè)定值時，就自動減少功率加熱。 系統(tǒng)的功能 本系統(tǒng)中所使用的有溫度傳感器用來實現(xiàn)對溫度的數(shù)據(jù)的采集，所采集的數(shù)據(jù)通過溫度變數(shù)器傳送給 PLC，中間有個數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，我們所使用的溫度傳感器是 Pt100，它主要是受溫度的變化是的電阻也發(fā)生變化，根據(jù)這個原理來采集溫度數(shù)據(jù)，因為直接采集的不是溫度的具體值，所以要通過溫度變送器來轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)，然后通過 PLC 的程序來調(diào)節(jié)。經(jīng)過 CPU處理后，輸出的數(shù)據(jù)通過 PLC 的輸出模塊，來控制可控硅的偏轉(zhuǎn)角，從而控制加熱器。 安徽建筑大學 畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 系統(tǒng)的 框 圖 水箱 輸入模塊 PLC 主機 加熱器 輸出模塊 開關(guān)量 電源 安徽建筑大學 畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 3 硬件設(shè)計 溫度變送器 工作原理 : 溫度變送器采用熱電偶、熱電阻作為測溫元件 ，從測溫元件輸出信號送到變送器模塊，經(jīng)過穩(wěn)壓濾波、運算放大、非線性校正、 V/I 轉(zhuǎn)換、恒流及反向保護等電路處理后，轉(zhuǎn)換成與溫度成線性關(guān)系的 4～ 20mA 電流信號輸出。溫度變送器是將溫度變量轉(zhuǎn)換為可傳送的標準化輸出信號的儀表，主要用于工業(yè)過程溫度參數(shù)的測量和控制。 溫度電流變送器是把溫度傳感器的信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?，連接到二次儀表上，從而顯示出對應(yīng) 的溫度。 性能指標 : * 執(zhí)行標準： IEC688： 1992， QB/LF 系列 2020——1 * 輸入范圍： 60℃ ~175℃ * 精度等級： ≤%. * 整機功耗： ≤ * 絕緣電阻： ≥20MΩ(DC500V) * 響應(yīng)時間： ≤350mS * 工作環(huán)境： 10℃ ~50℃ ， 20%~90%無凝露 * 貯存環(huán)境： 40℃ ~100℃ ， 20%~95%無凝露 * 將被測環(huán)境溫度隔離轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的單路標準直流電壓或直流電流； 安徽建筑大學 畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 * 低功耗、可靠性高； * 優(yōu)良的抗干擾能力； * 拔插端子接口、標準導軌（ 35mm）安裝； * 體積小、外型尺寸 (mm)： 95(L) 37(W) 32(H)； 技術(shù)參數(shù) : 熱電偶溫度變送器技術(shù)指標 ※ 輸入 輸入類型： K、 E、 S、 B、 T、 J 等型熱電偶 溫度量程范圍：（如下圖） 輸入阻抗： ≥20KΩ 冷端溫度補償： 0～ 100℃ ※ 輸出 輸出電流： 4～ 20mA 輸出回路供電： 12～ 30VDC 最小工作電壓： 12VDC 負載電阻與供電電源的關(guān)系： ※ 綜合參數(shù) 標準精度： 177。 %（ 0～ 10Ω） 負載變化影響： 177。 %（ 12～ 30V） 安徽建筑大學 畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 開機響應(yīng)時間： 1S（ 0～ 90%） 工作環(huán)境溫度： 0～ +100℃ 防護等級： IP00/IP54（傳感器防護等級決定） 電磁兼容：符合 IEC61000,EN61000 熱電阻溫度變送器技術(shù)指標 ※ 輸入 溫度 量程范圍： Pt100： 200～ 850℃ Cu50： 50～ 150℃ 最小溫度量程： 100℃ 引線電阻： ≤10Ω ※ 輸出 輸出電流： 4～ 20mA 輸出回路供電： 12～ 30VDC 最小工作電壓： 12VDC 負載電阻與供電電源的關(guān)系： 負載電阻（包括引線電阻） =供電電源（ V） 12（ V） / ※ 綜合參數(shù) 標準精度： 177。 %（ 0～ 10Ω） 負載變化影響： 177。 %（ 12～ 30V） 開機響應(yīng)時間： 1S（ 0～ 90%） 安徽建筑大學 畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 工作環(huán)境溫度： 0～ +100℃ 防護等級： IP00/IP54（傳感器防護等級決定） 電磁兼容：符合 IEC61000,EN61000 PT100溫度傳感器 溫度傳感器種類繁多 ,但最符合要求的 PT100 溫度傳感器 . PT100 是鉑熱電阻，它的阻值會隨著溫度的變化而改變。 經(jīng)過仔細的網(wǎng)上搜尋 ,我覺得合肥中亞 傳感器有限公司的產(chǎn)品性能較好 .以下是對它的一些簡單的介紹 : 它的工作原理：當 PT100 在 0 攝氏度的時候他的阻值為 100 歐姆，它的阻值會隨著溫度上升而成近似勻速的增長。 鉑電阻 的阻值隨溫度的變化而變化的計算公式： 200t0℃ Rt=R0[1+At+Bt*t+C(t100)t*t*t] （ 1） 0≤t 850℃ Rt=R0（ 1+At+Bt2） （ 2） Rt為 t℃ 時的電阻值， R0 為 0℃ 時的阻值。這里給出標準的 DIN IEC751 系數(shù)： A=、 B=、 C= 根據(jù)韋達公式求得阻值大于等于 100 歐姆的 Rt 〉 t的換算公式： 0≤t850 ℃ t=(sqrt((A*R0)^24*B*R0*(R0Rt))A*R0)/2/B/R0 PT100 溫度感測器是一種以白金 (Pt)作成的電阻式溫度檢測器 ,屬于正電阻系數(shù) ,其電阻 和溫度變化的關(guān)系式如下： R=Ro(1+αT) 其中 α=,Ro 為100Ω( 在 0℃ 的電阻值 ),T 為攝氏溫度 br因此白金作成的電阻式溫度檢測器 ,又稱為 PT100。 2：量測 Vo 時 ,不可分出任何電流 ,否則測量值會不準。其后的非反向放大器 ,輸入電阻幾乎無限大 ,同時又放大 10 倍 ,使得運算放大器輸出為 +T/100。其后差動放大器之輸出為Vo=10(V2V1)=10(+T/)=T/10,如果現(xiàn)在室溫為 25℃ ,則輸出電壓為 。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 PLC= Programmable Logic Controller， 可編程邏輯控制器 ，一種數(shù)字運算操作的 電子 系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。是工業(yè)控制的核心部分。使用范圍可覆蓋從替代 繼電器 的簡單控制到更復雜的 自動化控制 。如：沖壓機床，磨床， 印刷機械 ，橡膠化工機械， 中央空調(diào) ，電梯控制， 運動系統(tǒng) 。 CPU 224 具有 14 個輸入點和 10 個輸出點 。 S7200 Cpu224 PLC 的輸入和輸出模塊的選型 PLC 有多種輸出和輸入模塊，本系統(tǒng)中的輸入信號是溫度信號，所以選擇EM231 作為它的輸入模塊，總共有 四個模擬量輸入。 熱電偶選型：熱電