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1、3,恒温控制装置设计制作,任务分析,一、控制对象说明 用PLC设计制作恒温控制装置，温度检测用热电偶连接模拟量扩展模块，温度调节用功率调节模块控制加热器,什么是热电偶？,有什么功能？ 特性？,2,Sxjdxy-dzdqgcx,任务分析,二、控制要求 1.采用温度闭环控制 2.采用热电偶检测温度，功率调节模块控制加热器,什么是闭环控制？,3,Sxjdxy-dzdqgcx,任务分析,三、技术指标 1.温度范围：100150之间可调 2.误差范围：1 3.温度上升时间：1min 4.不能有超调,要满足要求，则要用PID调节,4,Sxjdxy-dzdqgcx,本情境主要内容,本学习情境主要讲授一下知识
2、点 热电偶基础知识 模拟量模块知识 运算指令 复习闭环系统概念,5,Sxjdxy-dzdqgcx,温度检测的基本知识,温度：反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化学过程相联系。 温度概念的建立及测量：以热平衡为基础的， 温度最本质的性质：当两个冷热程度不同的物体接触后就会产生导热换热，换热结束后两物体处于热平衡状态，则它们具有相同的温度。 测量方法：接触式测温和非接触式测温,温度检测,6,Sxjdxy-dzdqgcx,接触式测温 温度敏感元件与被测对象接触，经过换热后两者温度相等。 (1)膨胀式温度计 (2)热电阻温度计 (3)热电偶温度计 (4)其他原理的温度计,直观、可靠，测量仪表
3、也比较简单,特点,温度检测,7,Sxjdxy-dzdqgcx,温度检测,非接触测温 温度敏感元件不与被测对象接触，而是通过辐射能量进行热交换，由辐射能的大小来推算被测物体的温度。 (1) 辐射式温度计 (2) 光纤式温度计：,特点,不与被测物体接触，不破坏原有的温度场。精度一般不高。,8,Sxjdxy-dzdqgcx,温 标,摄氏温标 -是把标准大气压下纯水的冰融点定为0度，纯水的沸点定为100度的一种温标。在0度和100度之间分成100等分，每一分为一摄氏度，符号为。 华氏温标 -规定在大气压下，纯水的冰融点为32度，纯水的沸点为212度，中间划分为180等分，每一分为一华氏度，符号为。,温
4、度检测,9,Sxjdxy-dzdqgcx,温度检测,热力学温标 -又称开尔文温标，单位为开尔文（K）。,国际实用温标 -是一种符合热力学温标又使用简单的温标。,最新温标是1990年国际温标 (ITS90),10,Sxjdxy-dzdqgcx,应用热膨胀原理测温,测量原理,物体受热时产生膨胀,液体膨胀式温度计,固体膨胀式温度计,玻璃管温度计,双金属温度计,温度检测,11,Sxjdxy-dzdqgcx,应用热电效应测温,测量原理,两种不同的金属A和B构成闭合回路 当两个接触端 T T0时，回路中会产生热电势,热电势由两种材料的接触电势和单一材料的温差电势决定,热电极,温度检测与热电偶,12,Sxj
5、dxy-dzdqgcx,热电偶,先看一个实验热电偶工作原理演示,结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。,热电极A,右端称为：自由端（参考端、冷端）,左端称为：测量端（工作端、热端）,热电极B,热电势,A,B,13,Sxjdxy-dzdqgcx,闭和回路总电势,A,B,热电偶,14,Sxjdxy-dzdqgcx,分 度 表,如果能使冷端温度t0 固定，则总电势就只与温度t成单值函数关系,分度表-热电势与热端温度之间 关系列成表格,注：热电势与热端温度之间 关系是非线性,热电偶,15,Sxjdxy-dzdqgcx,补偿导线,问题引出,热电偶冷端暴露于空间，受环境温度影响热电极长度有限，
6、冷端受到被测温度变化的影响,热电偶,16,Sxjdxy-dzdqgcx,热电偶,解决方法,把热电偶的冷端延伸到远离被测对象且温度比较稳定的地方，但是会造成浪费,于是选用一种具有和所连接的热电偶相同的热电性能，其材料又是廉价金属导线,作 用,其一实现了冷端迁移； 其二是降低了成本。,补偿导线,17,Sxjdxy-dzdqgcx,不同型号的热电偶所配用的补偿导线不同 连接补偿导线时要注意区分正负极，使其分别与热电偶的正负极一一对应 补偿导线连接端的工作温度不能超出（0100），否则会给测量带来误差。,使用补偿导线注意问题,热电偶,18,Sxjdxy-dzdqgcx,热电偶,19,Sxjdxy-dz
7、dqgcx,热电偶,补偿导线外形,A,B,屏蔽层,保护层,20,Sxjdxy-dzdqgcx,问题引出,冷端温度补偿,热电偶的分度表所表征的是冷端温度为0时的热电势-温度关系，与热电偶配套使用的显示仪表就是根据这一关系进行刻度的。,解决方法,0恒温法,冷端温度修正法,仪表机械零点调整法,补偿电桥法,热电偶,21,Sxjdxy-dzdqgcx,0恒温法,适用于实验室中的精确测量和检定热电偶时使用,热电偶,22,Sxjdxy-dzdqgcx,冷端温度修正法,设：冷端温度恒为t0（t00）被测温度为 t,修正公式,冷端 t0的热电势,测量得出的热电势,被测温度 t 的热电势,仪表机械零点调整法,将显
8、示仪表的机械零点调至t0处，相当于在输入热电偶热电势之前就给显示仪表输入了电势E(t0, 0),热电偶,23,Sxjdxy-dzdqgcx,由分度表查得 E (20,0 ) = 0.113 mv 则 E (t, 0) = E (t, t0)+E (t0, 0) = 7.32 + 0.113 = 7.434 mv 再查分度表得其对应的被测温度t = 808,例,用S型热电偶测温，热电偶的冷端温度t0=20，测得热电势为7.32 mv，求被测对象的实际温度t 。,解,热电偶,24,Sxjdxy-dzdqgcx,使用补偿电桥注意问题,根据各类热电偶的型号选择配套的补偿电桥,注意补偿温度的起点 在20
9、平衡，须把显示仪表的机械零点预先调整到20 在0平衡，须把显示仪表的机械零点预先调整到0,补偿是相对的，以此有一定误差,热电偶,25,Sxjdxy-dzdqgcx,为保证热电偶的正常工作，热电偶的两极之间以及与保护套管之间都需要良好的电绝缘，而且耐高温、耐腐蚀和冲击的外保护套管也是必不可少的。 1. 普通型装配式结构 2. 柔性安装型铠装结构,热电偶结构,热电偶,26,Sxjdxy-dzdqgcx,热电偶,27,Sxjdxy-dzdqgcx,热电偶,热电偶的种类,1）标准型热电偶,主要有：铂铑30-铂铑6热电偶，分度号“B”； 铂铑10-铂热电偶，分度号“S”；镍铬-镍硅热电偶 ，分度号“K”
10、；镍铬-康铜热电偶 ，分度号“E”；铁-康铜热电偶，分度号“J”；铜-康铜热电偶，分度号“T”。,分度概念见教辅资料热电偶温度传感器,B,S,K,E,28,Sxjdxy-dzdqgcx,应用热电阻原理测温,导体或半导体的电阻值随温度变化,测量原理,在0630.74范围内，金属铂的电阻值与温度的关系为,在-50180范围内，金属铜的电阻值与温度的关系为,温度0时的电阻值,温度t时的电阻值,热电阻,29,Sxjdxy-dzdqgcx,热电阻温度计,应用于-200600范围内的温度测量,热电阻电阻体（最主要部分）绝缘套管接线盒,热电阻的材料要求： 电阻温度系数要大；电阻率尽可能大，热容量要小，在测量
11、范围内，应具有稳定的物理和化学性能；电阻与温度的关系最好接近于线性； 应有良好的可加工性，且价格便宜。,热电阻,30,Sxjdxy-dzdqgcx,常用热电阻,热电阻,31,Sxjdxy-dzdqgcx,热电阻结构,热电阻,32,Sxjdxy-dzdqgcx,测温元件安装注意事项,插入深度要求 测量端应有足够的插入深度，应使保护套管的测量端超过管道中心线510mm。,插入方向要求 保证测温元件与流体充分接触，最好是迎着被测介质流向插入，正交90也可，但切勿与被测介质形成顺流。,热电阻,33,Sxjdxy-dzdqgcx,模拟量模块介绍,模拟量模块简介,4 AI12位 EM231 4 AI /
12、1AO12位 EM235 2 AO12位 EM232,34,Sxjdxy-dzdqgcx,模拟量模块介绍,35,Sxjdxy-dzdqgcx,模拟量模块介绍,线路连接,通过微动开关设定量程与极性,36,Sxjdxy-dzdqgcx,温度运算,模拟量数据输入/输出,数字量地址： I0.0I1.4 Q0.0Q1.1,模拟量地址： AIW0AIW6 AQW4,直接用地址读出或写入,那该用运算指令了？,37,Sxjdxy-dzdqgcx,温度运算,算术运算指令,当I0.0=1时，VW100+100=VW200,有哪些运算呢？！,38,Sxjdxy-dzdqgcx,温度运算,算术运算指令类型 加法,加法
13、运算：IN1+IN2=IN3,操作数：W、D、R，必须一致,39,Sxjdxy-dzdqgcx,温度运算,算术运算指令类型 减法,减法运算：IN1- IN2=IN3,操作数：W、D、R，必须一致,40,Sxjdxy-dzdqgcx,温度运算,算术运算指令类型 乘法,乘法运算：IN1IN2=IN3,操作数：W、D、R,整数,双整数,整数入 双整数出,实整数,41,Sxjdxy-dzdqgcx,温度运算,算术运算指令类型 除法,除法运算：IN1IN2=IN3,操作数：W、D、R，必须一致,整数,双整数,整数入 双整数出,实整数,高余数 低商,42,Sxjdxy-dzdqgcx,温度运算,算术运算指
14、令类型 其它,平方根,指数,自然对数,43,Sxjdxy-dzdqgcx,温度运算,算术运算指令类型 其它,正弦,余弦,正切,44,Sxjdxy-dzdqgcx,PID指令,PID指令,其中TABLE是回路表的起始地址，LOOP是回路环号（07）,什么是回路表？,45,Sxjdxy-dzdqgcx,PID指令,回路表,46,Sxjdxy-dzdqgcx,PID指令,PID程序的编写 用PID指令,47,Sxjdxy-dzdqgcx,PID指令,PID程序的编写 用PID指令 （续）,48,Sxjdxy-dzdqgcx,PID指令,PID程序的编写 用PID指令 （续）,49,Sxjdxy-dz
15、dqgcx,PID指令,PID程序的编写 用指令向导,50,Sxjdxy-dzdqgcx,PID指令,PID程序的编写 用指令向导,51,Sxjdxy-dzdqgcx,PID指令,PID程序的编写 用指令导向,52,Sxjdxy-dzdqgcx,测温原理,温度检测与控制结构图,PID运算,53,Sxjdxy-dzdqgcx,温度运算,程序编写,将检测到的温度存入内部存储器单元VW200,检测温度要在一定时间内取平均值哦,温度是在不断变化的哦,54,Sxjdxy-dzdqgcx,封口机温度控制,温度调节,热电偶,EM231,PLC,功率调节,加热器,此信号为模拟量,55,Sxjdxy-dzdqgcx,温度控制,控制程序编写,编写并调试：封口机温度稳定在100,温度升高，则模拟量输出量越小，逐步使温度稳定,56,Sxjdxy-dzdqgcx,结束,57,Sxjdxy-dzdqgcx,
