PLC在溫度監(jiān)測及控制系統(tǒng)中的應用

-.z課題:PLC在溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)中的應用工藝過程在工業(yè)生產(chǎn)自動控制中，為了生產(chǎn)平安或為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，對于溫度，壓力，流量，成分，速度等一些重要的被控參數(shù)，通常需要進展自動監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結果進展相應的控制，以反復提醒操作人員注意，必要時采取緊急措施。溫度是工業(yè)生產(chǎn)對象中主要的被控參數(shù)之一。本設計以一個溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)為例，來說明PLC在模擬量信號監(jiān)測與控制中的應用問題。系統(tǒng)控制要求PLC在溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)中的邏輯流程圖如下圖：具體控制要求如下：將被控系統(tǒng)的溫度控制在50度-60度之間，當溫度低于50度或高于60度時，應能自動進展調(diào)整，當調(diào)整3分鐘后仍不能脫離不正常狀態(tài)，則應采用聲光報警，以提醒操作人員注意排除故障。系統(tǒng)設置一個啟動按紐-啟動控制程序，設置綠，紅，黃3個指示燈來指示溫度狀態(tài)。被控溫度在要求*圍內(nèi)，綠燈亮，表示系統(tǒng)運行正常。當被控溫度超過上限或低于下限時，經(jīng)調(diào)整3分鐘后仍不能回到正常*圍，則紅燈或黃燈亮，并有聲音報警，表示溫度超過上限或低于下限。在被控系統(tǒng)中設置4個溫度測量點，溫度信號經(jīng)變送器變成0~5V的電信號〔對應溫度0~100度〕，送入4個模擬量輸入通道。PLC讀入四路溫度值后，再取其平均值作為被控系統(tǒng)的實際值。假設被測溫度超過允許*圍，按控制算法運算后，通過模擬兩輸出通道，向被控系統(tǒng)送出0~10V的模擬量溫度控制信號。PLC通過輸入端口連接啟動按鈕，通過輸出端口控制綠燈的亮滅，通過輸出端口控制紅燈的亮滅，通過輸出端口控制黃燈的亮滅。系統(tǒng)要求溫度控制在50度~60度的*圍內(nèi)，為了控制方便，設定一個溫度較佳值〔此題設為50度〕，并以此作為被控溫度的基準值。另外，還需要設定輸出控制信號時的調(diào)節(jié)基準量，正常情況下，輸出基準量時被控制溫度接近較佳值。本例設定的基準調(diào)節(jié)量相當于PLC〔輸出6V〕。加熱爐一類的溫度控制對象，其系統(tǒng)本身的動態(tài)特性根本上屬于一階滯后環(huán)節(jié)，在控制算法上可以采用PLD控制或在林算法。由于本系統(tǒng)溫度控制要求不高，為了簡化起件，本例按P〔比例〕控制算法進展運算采樣調(diào)節(jié)周期高為1秒。實現(xiàn)溫度檢測懶惰控制的過程包括：PLC投入運行時，通過特殊輔助繼電器M71產(chǎn)生的初始化脈沖進展初始化，包括將溫度較佳值和基準調(diào)節(jié)存入有關數(shù)據(jù)存放器，使計時用的兩個計數(shù)器復位。按啟動按鈕〔*500〕，控制系統(tǒng)投入運行。采樣時間到，則將待測的四點溫度值讀入PLC，然后按算術平均的方法求出四點溫度的平均值Q。將Q與Qma*〔溫度允許上限〕比擬，假設也未低于下限，則說明溫度正常，等待下一次采樣。假設Q﹥Qma*，進展上限處理：計算Q與上限溫度偏差，計算調(diào)節(jié)量〔比例系數(shù)設為2〕，發(fā)出調(diào)節(jié)命令，并判斷調(diào)節(jié)時間，假設調(diào)節(jié)時間太長，進展聲光〔紅燈亮〕；假設調(diào)節(jié)時間未到3分鐘，則準備下次繼續(xù)采樣及調(diào)節(jié)。當采樣溫度低于下限，即Q＜Qma*時，進展下限處理：計算Q與下限溫度偏差，計算調(diào)節(jié)量，發(fā)出調(diào)節(jié)命令，并判斷調(diào)節(jié)時間，假設調(diào)節(jié)時間太長，進展聲光〔黃燈亮〕；假設調(diào)節(jié)時間未到3分鐘，則準備下次繼續(xù)采樣及調(diào)節(jié)。3.控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配控制系統(tǒng)的模塊號,輸入/輸出端子號,地址號,信號名稱,說明如表:模塊號輸入端子號輸出端子號地址號信號名稱說明CPU2261I0.0總啟動開關,按扭1Q0.1加熱器輸出,加溫2Q0.2紅燈,〞1”指示燈3Q0.3綠燈,〞1”指示燈4Q0.4黃燈,〞1”指示燈EM2221I0.1總停頓開關,按扭1Q0.5喇叭輸出,〞1”聲報警器EM2351AIW0遠程電壓輸入12AIW2遠程電壓輸入23AIW4遠程電壓輸入34AIW6遠程電壓輸入41AQW0遠程電壓輸出1控制系統(tǒng)的序號,名稱,地址,注釋如表:序號名稱地址注釋序號名稱地址注釋1總啟動開關I0.0上升沿有效14過程變量VD032BIT2總停頓開關I0.1上升沿有效15設定值VD432BIT3加熱器Q0.1“1”16偏差值VD832BIT4紅燈Q0.2“1”17增益VD1232BIT5綠燈Q0.3“1”18采樣時間VD1632BIT6黃燈Q0.4“1”19積分時間VD2032BIT7喇叭Q0.5“1”20微分時間VD2432BIT8遠程電壓輸入1AIW012BIT21積分前項VD2832BIT9遠程電壓輸入2AIW212BIT22過程前值VD3232BIT10遠程電壓輸入3AIW412BIT23運行標志M0.0“1”11遠程電壓輸入4AIW612BIT24平均值VD4032BIT12電壓信號輸出1AQW012BIT25PID輸出VW4012BIT13PID表首地址VB08BIT264.PLC系統(tǒng)選型參照西門子ST-200產(chǎn)品目錄及市場實際價格，選用主機為CPU222〔8/6繼電器輸出〕一臺，加上一臺擴展模塊EM222〔8繼電器輸出〕，再擴展一個模擬量模塊EM235〔4AI/1AO〕。這樣的配置是最經(jīng)濟的。整個PLC系統(tǒng)的配置如下圖。5.電氣控制系統(tǒng)原理圖電氣控制系統(tǒng)原理圖包括主電路圖，控制電路圖及PLC外圍接線圖。主電路圖如下圖為電控系統(tǒng)主電路。一臺加熱器為M1。接觸器KM1控制著M1正常運行，F(xiàn)R1為加熱器過載保護用的熱繼電器；QF1為斷路器；FU1為主電路的熔斷器，VVVF為簡單的一般變頻器?？刂齐娐穲D如下圖，PLC外圍接線圖6.主程序及梯形圖1〕主程序OB11.總啟動與總停頓LDSM0.0AI0.0SQ0.1,12.正常*圍顯示LDSM0.0AR>=VD40,2.5SQ0.3,1SM0.1,13.調(diào)用子程序0以便控制LDI0.0SM0.0,1CALLSBR_04.超過上下限啟動定時器LDM0.0LDR<VD40,2.5OR>VD40,3.0ALDAM0.1TONT101,18005.定時到還不在規(guī)定*圍內(nèi)則報警.LDSM0.0AT101LPSAR>VD40,3.0SQ0.2,1SQ0.5,1RQ0.3,1LPPAR<VD40,2.5SQ0.4,1SQ0.5,1RQ0.3,16.正常情況下的指示LDSM0.0AI0.1RM0.1,1RQ0.1,1RQ0.2,1RQ0.3,1RQ0.4,1RQ0.5,12〕設計PID參數(shù)LDM0.0MOVR2.75,VD4MOVR2.0,VD12MOVR1.0,VD16MOVR0.0,VD20MOVR0.0,VD24MOVB100,SMB34ATCHINT_0,10ENI3〕取實際溫度變量1.四溫度傳感器電壓值送內(nèi)存LDSM0.0MOVWAIW0,VW0MOVWAIW2,VW2MOVWAIW4,VW4MOVWAIW6,VW62.溫度實際電壓值送內(nèi)存LDSM0.0MOVWVW0,VW8+IVW2,VW8MOVWVW4,VW10+IVW6,VW10MOVWVW8,VW12+IVW10,VW12MOVWVW12,VW14/I+4,VW14ITDVW14,VD404〕PID調(diào)節(jié)與輸出1.得到過程變量VD0LDM0.0CALLSBR_1MOVDVD40,AC0DTRAC0,AC