基于PLC的恒温控制系统

1、基于PLC的恒温控制系统摘要本文讨论了 PLC (可编程逻辑控制器) 在恒温控制系统中的应用。恒温控制系统中的恒温控制器是一种在一定点或一定温度范围内保持主体温度稳定的控制装置。它主要通过电路和感应元件对主系统温度进行感知和调节。该系统在温度控制中发挥着重要作用。当系统工作时, 用铂电阻测量温度, 然后将温度送到 PLC。PLC 开始比较可接受的温度和固定值。通过调整双向晶闸管在设定周期内的开关时间比, 改变了加热线的电流和加热时间, 最后控制了温度。以设计的水箱为例, 阐述了 PCL 的工作原理。关键词：PLC 温度 PID控制 CPU224 EM235AbstractThis paper discusses the application of PLC (programmable logic controller) in constant temperature control system. The constant temperature controller in the constant temperature control system is a control dev

2、ice to keep the main body temperature stable at a certain point or a certain temperature range. It mainly senses and regulates the main body temperature through circuit and induction elements. Temperature control is a very important part. The temperature is measured by platinum thermal resistance in the working process of the system, and the measured temperature is transmitted to the PLC. PLC compares the induction temperature value with the fixed value. After PID calculation, the ratio of on-of

3、f time of bidirectional thyristor in the set cycle is adjusted, and the current and heating time in the heating wire are changed to fulfill the temperature control requirements. Taking the designed water tank as an example, this paper expounds the working principle of PCL.Key words: PLC Temperature PID Control CPU224 EM235目录1.前言11.1恒温系统应用11.2 PLC的结构11.2.1中央处理单元(CPU)11.2.2存储器11.2.3电源21.3 PLC的工作原理21.3.1 PLC的基本工作原理21.3.2 PLC 编程方式31.4 PLC的控制系统发展趋势31.5 PLC控制系统的构成设计原则及步骤41.5.1 PLC的设计原则41.5.2 PLC的设计步骤5

4、2硬件设计72.1工作过程72.2 I/O地址分配72.3选择硬件82.3.1 CPU22482.3.2双向晶闸管92.3.3热电阻原理构造103 PID的介绍113.1 PID的工作原理113.2 PID参数整定123.3 PID模块介绍133.3.1 PID回路表的格式及初始化133.3.2 PID程序144程序184.1 顺序功能流程图184.2 程序设计20结 束 语25谢 辞26参考文献27231.前言1.1恒温系统应用在日常生活中, 我们到处都能看到恒温器。在我们的日常生活中, 最常见的恒温器是冰箱;在工业生产中, 部分原材料存放在恒温器中;在实验室, 特别是在生物培养实验室, 恒温器基本上可以说是不可缺少的。恒温控制在各个领域发挥着自己的作用, 人们正在逐步完善恒温系统的控制。在这一领域, PLC 的应用可以说是普遍和有效的。 可编程控制器是 PLC。它是一个实时系统。它以微处理器为核心, 利用编程程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算, 然后使用数字和模拟输入和输出来控制设备和制造。PLC 根据自身的工作特点实现精确的温度控制。1.2 PLC的结构PLC 的基本结构是一

5、种专门为工业控制而设计的计算机。它的硬件结构与微型计算机没有什么不一样的，基本相同。1.2.1中央处理单元(CPU)主要模块如下: CPU 模块 (中央处理单元) 是 PLC 的控制中心。它根据 PLC 系统程序给出的功能接收和存储从程序员那里键入的用户程序和数据。检查电源、内存、ito 和报警计时器的实时数据, 纠正用户程序中的语法错误。如果 PLC 正在运行, 可以检测到报警计时器的数据和状态, 并且可以诊断用户程序中的所有语法错误。当 PLC 运行时, 它首先通过扫描接收输入设备中的数据和状态, 然后将它们存储在 I/o 命令中。可编程逻辑控制器投入运行时, 首先通过扫描接收输入设备的状态和数据, 并将其分别存储在 i o 图像区域中。然后, 它从用户程序内存中逐一读取用户程序, 并按指令数进行访问。计算或指定的执行逻辑的结果将发送到数据寄存器或 ito 图像区域, 在执行完所有用户程序后。 针对进一步提高 PLC 的可靠性,目前大多采用双 Cpu 对大型 PLC 进行了冗余系统的处理, 采用了具有三个 Cpu 的投票系统。整个系统仍然可以正常运行。由于出现故障, 整个系统仍可正

6、常运行。1.2.2存储器系统软件在系统程序内存中的存储用于存储应用软件的内存称为用户程序内存。 PLC RAM (随机评估内存) (即读写内存 (RAM) 的常见内存类型, 具有最快的访问速度, 并由锂电池支持。EPROM (可擦除可编程只读存储器) 是一种可擦除的只读存储器, 在该内存中, 当电源关闭时, 内存的所有内容保持不变 (可在连续紫外线照射下擦除)。 PLC 存储空间中的分配不同 Plc 的 Cpu 最大寻址空间是不同的, 但根据 PLC 的工作原理, 其存储空间一般包括以下三个方面: 系统程序存储区域;系统 RAM 存储区域 (包括 i o 图像区域和系统软件设备)。系统程序存储区域其存储容量也不同。系统 RAM 存储区域 (计算机操作系统的系统程序存储在系统程序存储区域中)。它包括功能子程序、监控子程序、管理子程序、系统诊断子程序和命令解释子程序。不允许用户直接访问。 系统 RAM 的内存面积与硬件一起, 决定了这种 PLC 的性能。系统 RAM 存储区域: 系统的 RAM 存储区域包括 i 图像区域和各种软设备, 如蓄能器、逻辑线圈、PLC 寄存器中的存储器、寻址寄存

7、器等。一个 ito 映射区域由于 PLC 投入运行, 输入状态和数据仅在输入采样阶段依次读取, 输出状态和数据在输出刷新阶段发送到相应的外围设备。因此, 需要一定数量的存储单元 (RAM) 来存储 ito 的状态和数据。这些单位称为 i o 映射区域。一个开关 ito 占用一个存储单元和一个模拟 ito 字 (16位), 所以整个 ito 是两个区域: 开关 i 映射区域和模拟 i o 映射区域。B 系统软件设备存储区域除了 ito 图像区域外, 系统的 RAM 存储区域还包括 PLC 中各种软设备 (逻辑线圈、定时器、计数器、数据寄存器和累加器) 的存储区域。它们通常被划分为存储区域, 断电和储能区, 而不会断电。电源和存储区域的丢失在切断时主要由 plc 中的锂电池控制, 因此电源数据不会丢失。C 用户程序存储区域用户程序存储区域存储用户编译的用户程序。不同类型的 Plc 具有不同的存储容量。1.2.3电源PLC 电源是所有系统中最重要的。如果没有稳定可靠的电源, 系统将无法正常工作。因此, PLC 的制造商也非常重视电源的制造和设计。在大多数情况下, 交流电压的波动在 + 10%

8、 (+ 15%) 的范围内不需要使用其他措施。它可以通过将 PLC 连接到交流网络直接工作。1.3 PLC的工作原理1.3.1 PLC的基本工作原理 (1) PLC 采用 顺序扫描, 连续循环 的工作模式 ： 每次扫描, PLC 专注于采样输入信号, 同时刷新输出信号。当输入端口关闭且程序处于执行阶段时, 如果输入处有新状态, 则无法读取新状态。扫描周期分为输入采样, 可以读取。只有在下次扫描程序时, 才能将新状态读入执行。 组件映像寄存器的内容随程序的执行而变化。 扫描周期由三个因素决定： CPU 执行指令的速度 ； 指令本身占用的时间；集中采样。使用集中式输出。有一个输入输出延迟, 即输入输出响应延迟。 (2) PLC 与 PC 机的区别是 循环扫描： PLC 与继电器控制系统的区别前者在 串行 模式下工作, 后者在 并行 模式下工作。前者使用 软件, 后者使用 硬件。 PLC 与微机的区别以前的工作模式是 扫描周期。后一种工作模式是 中断待机。1.3.2 PLC 编程方式 PLC 编程模式最突出的优点是使用 软继电器 而不是 硬继电器。将硬件布线逻辑替换为软件编程逻辑。PLC 编

9、程语言有梯形图、布尔记忆语言等。特别是前两种是常用的。 梯形图的语言特点: (1) 每个梯形图由几个步骤组成。 (2) 梯形图左侧和右侧的垂直线表示虚构的逻辑电源。当某级联的逻辑运算结果为 1 时, 就会有一个假想的电流流经它。 (3) 继电器线圈只能出现一次, 其正常打开和关闭的触点可以出现无数次。 (4) 以下步骤可立即使用每个步骤的结果。 (5) 输入继电器由外部信号控制。仅限接触, 无线圈。1.4 PLC的控制系统发展趋势(1) PLC 的发展趋势现在国外的 PLC 制造商一直在推进新产品的发展。西门子首先推出了 S5 系列, 然后推出了 S7 系列;三菱从 F 系列开始, 外汇系列, 现在是 A 系列 (A1, A2, A2X)。主要趋势是 PLC 的功能越来越多, 集成度越来越高, 网络功能也越来越强。互联网是最受欢迎的, 因为互联网是世界上的一大趋势。 如今, 各种 Plc 都在发展自己的网络。一般来说, 有两种。一种是在 PLC 模块上建立通信输出端口, 该端口可以直接与计算机连接, 实现点对点通信。另一种是使用多点连接 (RS485 连接)。其中大部分适用于多层 PLC。在这方面, 西门子的产品具有代表性。它有自己的 PROFIBUS 协议网络标准。现在它被世界上绝大多数国家所接受, 几乎接近国际标准, 因此被广泛使用。目前, 网络是一个比较前沿的发展趋势。网络控

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