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1、精选优质文档-倾情为你奉上基于PLC的温度监控系统设计摘要：可编程逻辑控制器(PLC)被研制成大约在1968年。PLC是一种固态电子装置，它利用已存入的程序来控制机器的运行或工艺的工序。PLC 通过输入/输出（I/O）装置发出控制信号和接受输入信号。由于PLC综合了计算机和自动化技术，所以它发展日新月异，大大超过其出现时的技术水平。它不但可以很容易地完成逻辑、顺序、定时、计数、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是超大规模集成电路的迅速发展以及信息、网络时代的到来，扩展了PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能
2、力，从而更广泛地应用于众多行业。本文所涉及到的温度监控系统能够监控现场的温度，并且能够现场控制和通过计算机控制。 关键词：PLC编程语言温度Design of the temperature supervisory system based on PLCAbstract: The programmable logic controller (PLC) was developed in 1968. PLC is a solid-state device used to control machine motion or process operation by means of a stared
3、 program .The PLC sends output control signals and receives input signals through input/out (I/O) devices. PLC design is for bad industrial environmental use. Because of the comprehensive computer and automatic technology， make its development change with each passing day， exceed the engineering lev
4、el while it appears greatly. It can finish logic， order， timing， count， digital operation， data processing， etc. function very easily， and can establish with all kinds of connection with analog quantity of amount of mechanical figure produced through the input-output interface， thus realize the auto
5、matic control of the production process. Especially the rapid development， information， arrival of cyber times of the very large scale integration， expanded the function of PLC， makes it have very strong networking communication ability， thus widely apply to numerous trades even more. The temperatur
6、e supervisory system that this paper is concerned with can the temperature of monitoring send， and can the control on-the-spot with control through computer. Keywords：PLCProgramming languageTemperature1 引言在生产过程，科学研究和其他产业领域中，电气控制技术应用十分广泛。在机械设备的控制中，电气控制也比其他的控制方法使用的更为普遍。随着科学技术日新月异的发展，特别是大规模集成电路问世和微处理技术
7、的应用，在1969年美国DEC公司研制出第一台可编程控制器，用在GM公司生产线上的获得成功。其后日本、德国等相续引入，可编程控制器迅速发展起来。可编程控制器（PLC），使电气控制技术进入了一个崭新的阶段。因此可编程控制器广泛应用工业控制中，PLC系统能够监控反应的温度，就是PLC的一个典型应用。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，它是专为在恶劣工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制，定时、计数和算术等操作的指令，并采用数字式、模拟式的输入和输出，控制各种的机械或生产过程。长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制
8、设备提供了非常可靠的控制应用。它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。 进入20世纪80年代，由于计算机技术和微电子技术的迅速发展，极大的推动了PLC的发展，使的PLC的功能日益增强。如PLC可进行模拟量控制、位置控制和PID控制等，易于实现柔性制造系统。远程通信功能的实现更使PLC 如虎添翼。目前，在先进国家中，PLC已成为工业控制的标准设备，应用面几乎覆盖了所有工业企业。PLC之所以应用广泛，是因为PLC有很多优点，本文涉及的温度监控系统是以PLC为核心的监控系统。本系统的控制是采用PLC的编程语言梯形语言，梯形语言是在可编程控制器中的应用
9、最广的语言，因为它在继电器的基础上加进了许多功能、使用灵活的指令，使逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路。温度监控系统作为一个应用系统，要不断地完善，适应时代和市场的需要才能有所发展。2.设计要求 PLC系统能够监控反应器的温度。开始工作时全速加热，到设定值时保温40分钟停止加热。通过串行方式在LED上显示3位温度值。保温过程中温度过高/低时能发出声光报警，声报警能用按钮手动解除，光报警在正常时自动解除。通过通信方式传送给监控电脑，监控电脑能检测对象的参数、状态。基于以上的要求，所设计的系统必须有以下结构模块：温度传感器单元、参数的LED串行显示单元
10、、PLC模拟量转换单元、电脑监测单元 。3.系的结构温度监控系统是将温度通过温度传感器传送到A/D模块，A/D模块将温度转换为数字量，再传送到PLC。其传送主要是通过PLC的指令，指令控制部分是接收外部各种控制信号，并完成对各种信息的处理以及完成对外部设备的控制。PLC与外部设备的连接主要是通过I/O口，其功能是接收输入信号，传出输出信号。整个系统包括：PLC、A/D模块、显示电路。系统原理框图如图1所示。温度传感器加热单元显示电路FP0A21电脑 图 13.1 PLC类型的选择目前，各个厂家生产的PLC其品种、规格及功能都各不相同。由于本设计的需要我选择了日本松下电工公司的FP系列PLC，既
11、FP0。FP0是超小型PLC，之所以选择松下公司生产的PLC，是因为其产品特点有以下三个特点：（1）丰富的指令系统，有将近200条指令（2）有强大通信功能。（3）CPU处理速度快3.2 温度传感器3.2.1 温度传感器的类型温度传感器有热电偶和热电阻两种类型。3.2.2 类型的选择在选择温度传感器时根据不同的场合选择类型，本设计由于需要选用PT100温度传感器，铂热电阻PT100是国际温标ITS-90标准中的工业温度测量元件之一，所以利用PT100温度传感器具有一定的典型性，有利于工作系统的稳定。铂热电阻温度传感器是一种精度高，稳定性好，抗环境干扰能力强等。 3.2.3 工作原理铂电阻温度传感
12、器是利用金属铂在温度变化时自身电阻值也随之改变的特性测量温度，显示仪表将会指示出铂电阻的电阻值所对应的温度值。当被测介质存在温度梯度时，所测得的温度是感温元件所在范围内介质层中的平均温度。3.2.4主要技术指标（1） 绝缘电阻：常温绝缘电阻的试验电压可取直流10100V，任意值。（2）热响应时间：在温度出现阶跃变化时，热电阻的电阻变化到相当于该阶跃变化的50%所需的时间，称为热响应时间， 用0.5表示。（3）公称压力：一般是指在工作温度下，保护管所能承受的静外压力而不破裂。3.3 A/D模块及其温度控制编程与FP0配接的A/D混合模块的型号为A21，在实际应用中往往需要通过模拟量所采集的值，对
13、执行机构进行控制。3.3.1 A/D模块的介绍A21模块有2个模拟量输入通道：CH0、CH1。占用I/O通道分别为：CH0-WX2（模拟量输入通道）；CH1-WX3（模拟量输入通道）根据本系统的要求应选择CH0通道。3.3.2数据转换由于A21的输出数据是十进制的，也就是说DT0中的数据是十进制的，那么必须将温度25度转换为相应的十进制才可以比较，即数据转换的问题。可通过以下计算思路，得出温度与相对应的十进制值的关系。温度传感器的输出信号为020mA的电流值，对应于0度100度的温度，温度与电流是线性的，则有：Y1=5x1+2其中 y1 代表温度值，x1 代表电流值，根据以上数据转换图表，当输
14、入420mA时，温度值与十进制存在以下关系：k2=200x21000，且x2=20MA，k2=4000则有温度值和十进制的关系如下：(Y1-2)/5=k2/200其中y1和k2 分别代表温度值和十进制值。当温度值为40时，对应的十进制是1520，根据以上分析，我们可计算出任意模拟量输出的物理量与计算机所能处理的十进制之间甚至二进制的关系，从而为计算机与物理量数据的交互提供了一个通道。在本文的应用中，通过PLC模拟单元对数据的转换和传递，实现了实时模拟值与需求值不断比较，直到达到需求值时所应执行的动作。因此在程序中用K1520与DM0中的数据比较；用CMP指令实现，同时产生一个标志。但在本文应用
15、中需要注意两点：一是由于PLC采用的扫描工作方式，存在着扫描时间，因此所采集的值到执行件执行时模拟值已发生变化，同时，若我们用CMP指令时，取值一般是小于等于或大于等于这个结果，因为PLC运行时，CPU只能分时的一个一个操作地执行，那么模拟值等于需求值同时又在执行CMP的指令的概率就很小，极其容易导致死循环。因此我们用以上介绍的方法时，应用在执行元件取值的范围允许大于PLC一个扫描周期内模拟值变化的状态。3.3.3软件编程的思路在程序开始时，首先要将设定值写入输出通道，以便进行A/D转换，用第一次循环标志R9012执行。PLC上电后，需要约100ms开始进行A/D转换，为了使数据完全转换，在程序开始时，延时200到300ms后再从通道中用MOVE指令读出数据。该指令用于从模拟I/O单元读取数据，并把数据传送至目的寄存器中。经过A-21将温度的值输入PLC内部后，可以通过DT0值执行动作。这里介绍一下在温度为25度时停止加热。为实现这样的功能我们的思路是：温度为25度作为一个标准值，拿这个值与DT0中的值不断的比较，直到DT0中的值等于25度，DT0中的值为25度产生一个标志，在R900B为ON后，表示温度已达到设定值，可执行相应的动作处理。3.4 显示电路在工业控制、仪器仪表、图形显示和邮电及其它行业的窗口广告显示系统中，需要有一种LED显示驱
