喬振民
摘 要:本文是基于三菱公司FX2N系列的可編程控制器和亞控公司的組態(tài)軟件王的某一對象溫度系統(tǒng)的設計。利用STEP 7-MICRO WIN中自帶的PID控制模塊,使得程序更為簡潔,運行速度更為理想。利用組態(tài)軟件王設計人機界面,實現(xiàn)控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控,數(shù)據(jù)的實時采樣與處理。
關鍵詞:組態(tài)王;模擬溫度控制;PLC
近年來國內外對溫度的控制器的研究進行了廣泛深入的研究,特別是隨著計算機技術的發(fā)展,溫度控制器研究取得了巨大的發(fā)展,溫度控制器的研究取得了巨大的發(fā)展,形成了一批商品化的溫度調節(jié)器,如智能化PID,模糊系統(tǒng),自適應控制等,其性能控制效果好,可廣泛應用于溫度控制系統(tǒng)機企業(yè)相關設備的技術改造服務?,F(xiàn)今的工業(yè)控制中,多選用PLC作為現(xiàn)場的控制設備,用于數(shù)據(jù)采集與處理,邏輯判斷,輸出控制;而上位機則是利用HMI軟件來完成工業(yè)控制狀態(tài),流程和參數(shù)的顯示,實現(xiàn)監(jiān)控,管理,分析和存儲等功能。在這種方式的基礎上設計了一套溫度控制系統(tǒng),實現(xiàn)了溫度自動控制。
1 系統(tǒng)整體設計框圖
系統(tǒng)整體設計框圖如圖1所示。
2 下位機設計
確定控制系統(tǒng)所需要的輸入輸出點數(shù)為1/3點。選用FX2N系列PLC,由于系統(tǒng)必須對溫度信號進行采集和控制,還必須使用模擬量輸入/輸出模塊FX2N-4AD模塊,晶閘管跳功模塊,溫度變送器。整個硬件系統(tǒng)的原理圖2如下:
蒸汽量流過熱電偶對被測對象進行溫度測量,將測量的結果送到溫度變送器,通過溫度變送器將模擬量轉換為標準的1-5V的低壓信號,轉換后的標準電壓信號通過FX2N-4A/D器轉換為PLC可以識別的數(shù)字量。
3 上位機的設計
HMI監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控主畫面及相應的功能子畫面組成,HMI畫面的設計是非常關鍵的。HMI畫面使用組態(tài)軟件來做的,常見的組態(tài)軟件有西門子WINCC羅克韋爾的RSVIEW及國產的組態(tài)王力控等。組態(tài)王和其他軟件相比最大的優(yōu)勢就是它操作方便,提供了資源管理器式的操作主界面。
4 元器件的選型
4.1 溫度傳感器
溫度傳感器是用來監(jiān)測水溫的,他將溫度信號轉換為電信號,再送到變送器。本次設計選用pt100鉑電阻作為溫度傳感器,鉑電阻的阻值變化為100.0-138.5歐,經(jīng)變送器轉換后輸出4-20mA電流。
4.2 溫度變送器
溫度變送器,專用于熱電阻或熱電偶,將溫度轉換為4-20mA的電流信號。本次選用WZPB一體化溫度變送器是溫度傳感器與變送器的完美結合,已十分簡潔的方式把-200~+1600度范圍的溫度信號轉換為二線制4~20MA DC 的電信號傳輸給顯示儀,調節(jié)器,記錄儀等,實現(xiàn)對溫度的精確測量和控制。
4.3 PLC控制器
采用FX2n系列PLC,F(xiàn)X系列PLC為單元型,內含CPU電源和固定搭配的輸入和輸出。Q4AR系列為雙擊熱條件系列,最大輸出點數(shù)為8192點,A系列PLC的最大輸入輸出點數(shù)為2048點,F(xiàn)系列程控器的最大輸入輸出點數(shù)為256點,每臺主機可連模入,摸出,高速記數(shù),定位等特殊模塊,不超過八個。
4.4 調壓器
調壓器是應用晶閘管,及其控制觸發(fā)電路用于調整負載功率的盤裝功率調整單元。本次采用PAD-37系列SCR晶閘管作為交流調壓器,它的功能是通過對電壓電流,功率的精確控制,從而實現(xiàn)精密控溫。并且憑借先進的數(shù)字控制法,優(yōu)化了電能使用效率。
[參考文獻]
[1]張偉林.電氣控制與PLC綜合應用技術.人民郵電出版社,2009.
[2]黃艷麗,黎旭.設計與人機界面.北京理工大學出版社,2007.