【正文】 ................................................................................................................15參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................17致謝 ...........................................................................................................................................19附錄 ...........................................................................................................................................211. 緒論 溫度控制系統(tǒng)的意義溫度測量和控制對人類日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、氣象預(yù)報、物資倉儲等都起著極其重要的作用。畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書題 目： 基于 PLC 的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 硬件和 MCGS 監(jiān)控界面設(shè)計 姓 名 ： 學(xué) 號 ： 指 導(dǎo) 教 師： 專 業(yè) 年 級： 2022 級機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) （機(jī)械電子工程方向） 所 在 院 系： 機(jī)械工程學(xué)院 完 成 日 期： 2022 年 6 月 8 日 答 辯 日 期： 2022 年 6 月 15 日 基于 PLC 的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計—硬件和 MCGS 監(jiān)控界面設(shè)計摘要可編程控制器(PLC)作為傳統(tǒng)繼電器控制裝置的替代產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小，組裝靈活，編程簡單抗干擾能力強(qiáng)及可靠性高等特點，因此它非常適合于在惡劣的工業(yè)環(huán)境下使用。本次硬件設(shè)計采用工業(yè)控制計算機(jī)和 GE FANUC 9030 PLC 并配合 PT100 溫度傳感器對控制現(xiàn)場的溫度采樣，溫度采樣后處理數(shù)據(jù)采用Proficy Machine Edition 編制梯形圖程序，并采用 MCGS 組態(tài)軟件設(shè)計溫度控制的實時操控界面，即在組態(tài)軟件 MCGS 的控制界面上實時顯示通道溫度值，并可通過控制界面對程序所設(shè)定的通道溫度上下限值進(jìn)行改變，實現(xiàn)了對檢測現(xiàn)場溫度的實時監(jiān)控。在許多場合，及時準(zhǔn)確獲得目標(biāo)的溫度信息是十分重要的，近年來，溫度測控領(lǐng)域發(fā)展迅速，并且隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，溫度的測控芯片也相應(yīng)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。其中，溫度是一個非常重要的過程變量。對于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制，所采用的加熱方式，燃料，控制方案也有所不同。溫度控制系統(tǒng)的工藝過程復(fù)雜多變，具有不確定性，因此對系統(tǒng)要求更為先進(jìn)的控制技術(shù)和控制理論。通過采用 PLC 來對它們進(jìn)行控制不僅具有控制方便、簡單和靈活性大的優(yōu)點，而且可以大幅度提高被測溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。隨著科學(xué)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。 溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r溫度控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科研以及日常生活等領(lǐng)域占有重要的地位。期間，從低級到高級，從簡單到復(fù)雜，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和對溫度控制精度要求的不斷提高，溫度控制系統(tǒng)的控制技術(shù)得到迅速發(fā)展。單片機(jī)的發(fā)展歷史雖不長，但它憑著體積小，成本低，功能強(qiáng)大和可靠性高等特點，已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，工作精度高。國外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在智能化、自適應(yīng)、參數(shù)自整定等方面取得成果。目前，國外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方面快速發(fā)展。IPC 的性能可靠、軟件豐富、價格低廉，應(yīng)用日趨廣泛。過去工業(yè)鍋爐大多用人工結(jié)合常規(guī)儀表監(jiān)控，一般較難達(dá)到滿意的結(jié)果，原因是工業(yè)鍋爐的燃燒系統(tǒng)是一個多變量輸入的復(fù)雜系統(tǒng)。而計算機(jī)提供了諸如數(shù)字濾波，積分分離 PID，選擇性 PID。在工業(yè)鍋爐溫度檢測控制系統(tǒng)中采用控機(jī)工可大大改善了對鍋爐的監(jiān)控品質(zhì)，提高了平均熱效率。 主要研究內(nèi)容本設(shè)計的主要流程為使用工控機(jī)作為上位機(jī)，以 GE FANUC 9030 PLC 作為下位機(jī)，上位機(jī)通過串行內(nèi)存狀態(tài)，下位機(jī)通過程序控制溫度對象。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(jī)技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)技術(shù)。其中，敏感元件是指直接感受或響應(yīng)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(yīng)的被測量轉(zhuǎn)換成適于傳感器或被測量的電信號部分。無法對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確、可靠、實時測量，監(jiān)控也就無從談起了。它具有抗干擾能力強(qiáng)，價格便宜，可靠性強(qiáng)，編程簡單，易學(xué)易用等特點，在工業(yè)領(lǐng)域中深受工程操作人員的喜歡，因此 PLC 已在工業(yè)控制的各個領(lǐng)域中被廣泛地使用。PLC 的主要特點是能力，也就是說，它的基本結(jié)構(gòu)主要是圍繞著適宜于過程控制的要求來進(jìn)行設(shè)計的。整體式 PLC 是將中央處理單元(CPU) 、存儲器、輸入單元、輸出單元、電源、通信接口等組裝成一體，構(gòu)成主機(jī)。主機(jī)中，CPU 是 PLC 的核心，I/O 單元是連接 CPU 與現(xiàn)場設(shè)備之間的接口電路，通信接口用于 PLC 與編程器和上位機(jī)等外部設(shè)備的連接。裝有 CPU 單元的底板稱為 CPU 底板，其它稱為擴(kuò)展底板。 PLC 的掃描工作原理與其它計算機(jī)系統(tǒng)相同，PLC 的 CPU 采用分時操作原理，每一時刻執(zhí)行一個操作，隨時間順序執(zhí)行各個操作。PLC 上電后，首先進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入循環(huán)工作過程。復(fù)位監(jiān)控定時器(WDT)，進(jìn)行硬件檢查，用戶內(nèi)存檢查等。如果有異常情況，則根據(jù)錯誤的嚴(yán)重程度發(fā)出報警或停止 PLC 運行。輸入刷新時，CPU 從輸入電路中讀出各輸入點狀態(tài)，并將此狀態(tài)寫入輸入映象寄存器中。執(zhí)行用戶程序。外設(shè)端口服務(wù)。 PLC 的優(yōu)勢PLC 的主要優(yōu)點可概括如下:⑴高可靠性①的輸入接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 PLC 內(nèi)部電路間電氣上隔離。③各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。⑤良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況，CPU 立即采取有效措施，以防止故障擴(kuò)大。⑵豐富的 I/O 接口模塊PLC 針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如: 交流或直流。電壓或電流。 強(qiáng)電或弱電等。行程開關(guān)。 傳感器及變送器?？刂崎y等直接連接。為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊等等。PLC 的各個部件，包括 CPU，電源，I/O 等均采用模塊化設(shè)計，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。⑸安裝簡單，維修方便PLC 不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。 PLC 類型的選擇目前，各個廠家生產(chǎn)的 PLC 其品種、規(guī)格及功能都各不相同。它的產(chǎn)品特點有以下幾點。 上位機(jī)上位機(jī)一般為工控機(jī)或計算機(jī)，操作人員仍可以通過它直接向生產(chǎn)設(shè)備發(fā)出控制指令的。而下位機(jī)是獲取設(shè)備狀況及直接控制