引言

溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的參數(shù)之一,與生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量有著密切聯(lián)系。在工業(yè)生產(chǎn)中,溫度控制占據(jù)了至關(guān)重要的地位,因此,設(shè)計先進(jìn)的生產(chǎn)系統(tǒng)和溫度控制理論對于工業(yè)生產(chǎn)非常有現(xiàn)實意義?？删幊炭刂破?PLC)是通過計算機實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)自動控制的新型裝置,具有效率高、成本低、控制性極強、編程簡單易學(xué)等特點,一經(jīng)推出就在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。而組態(tài)軟件的開發(fā)和應(yīng)用,極大地解決了程序開發(fā)中的問題。其中,組態(tài)王由于流程畫面穩(wěn)定,數(shù)據(jù)記錄和分析清晰,趨勢明確,生產(chǎn)報表功能齊全,一經(jīng)推出就得到了各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用。本文介紹了一種基于PLC與組態(tài)王軟件的溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案。

1設(shè)計方案

1.1熱電偶選型

傳感器能夠穩(wěn)定地將溫度信號快速轉(zhuǎn)變成電壓信號,系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息要把模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?再將數(shù)字信號傳輸?shù)絇LC系統(tǒng)中處理。本文設(shè)計的系統(tǒng)采用的模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置為西門子EM2314TC。

1.2具體配置方案

經(jīng)過多方面對比,采用224系列CPU的西門子S7-200型PLC,設(shè)計系統(tǒng)可運行于5種工作狀態(tài),分別為運行、停止、溫度正常、過溫告警及加熱,對每種狀態(tài)設(shè)置一種對應(yīng)顏色的LED燈泡,使之能夠直觀地表示系統(tǒng)運行狀態(tài),操作人員可以簡便地了解目前的環(huán)境溫度,通過K型熱電偶對環(huán)境溫度進(jìn)行檢測,并通過EM231將其轉(zhuǎn)化為電壓信號,輸入PLC中與設(shè)定溫度值進(jìn)行對比,并進(jìn)行加熱或冷卻。系統(tǒng)硬件連線如圖1所示。

1.3程序流程圖

本系統(tǒng)的程序流程圖如圖2所示,由1個主程序和3個子程序構(gòu)成。

主程序上電后,根據(jù)溫度傳感器中的值,對安全指示燈進(jìn)行初始化,之后,分別按順序調(diào)用子程序0、1、2,其中子程序0用于和給定值比較,分別對溫度進(jìn)行粗調(diào)和微調(diào),子程序1負(fù)責(zé)進(jìn)行PID值的設(shè)定,子程序2負(fù)責(zé)調(diào)用PID指令,進(jìn)行溫度控制。

2試驗結(jié)果

2.1建立主畫面

系統(tǒng)建立主畫面如圖3所示,實物仿真和系統(tǒng)設(shè)備有效連接,依照系統(tǒng)的開始和停止按鈕來操作。系統(tǒng)中的指示燈,綠色表示正常狀態(tài),紅色表示停止?fàn)顟B(tài)。

圖3主畫面設(shè)置

2.2建立趨勢曲線

趨勢曲線可由操作者雙擊得到。實時曲線可按時間順序顯示,快速反映系統(tǒng)變量,對于過去的系統(tǒng)變量不能正確查詢,時間設(shè)置可通過"表示定義設(shè)置"來設(shè)定。本文組態(tài)畫面中,常用的是藍(lán)色曲線和紅色曲線。藍(lán)色曲線表示系統(tǒng)設(shè)定的參考溫度,紅色曲線則表示真實的實際溫度。在系統(tǒng)溫度控制過程中,X方向表示時間軸,y方向表示變量百分比。在y軸上通常不會出現(xiàn)實際溫度值,但可以通過相關(guān)工具箱的文本標(biāo)志記憶。本系統(tǒng)中的溫度量程是200℃,故X方向的0.50處表示100℃。用戶可在查詢完數(shù)據(jù)后返回,能夠快速轉(zhuǎn)換到系統(tǒng)主界面中,如圖4所示。

圖4實時趨勢曲線設(shè)置

3結(jié)語

本文基于s7-200PLC和組態(tài)王軟件,采用PID控制模式,通過比較粗調(diào)和微調(diào),設(shè)計了快速反應(yīng)、性能良好、精度高的溫度控制系統(tǒng)。通過實驗得到,使用粗調(diào)和微調(diào)程序性能高于單一的PID調(diào)節(jié),使系統(tǒng)的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間變小,得到了穩(wěn)定性強和性能良好的溫度控制系統(tǒng)。