基于plc和組態(tài)王的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、基于PLC和組態(tài)王的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)PLC和HMI基礎(chǔ)可編程邏輯控制器是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱PLC，它使用了可編程序的記憶以存儲(chǔ)指令，用來(lái)執(zhí)行諸如邏輯、順序、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和演算等功能，并通過(guò)數(shù)字或模擬的輸入和輸出，以控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骰A(chǔ)可編程控制器的組成和工作原理輸入接口中央處理單元CPU輸出接口電源存儲(chǔ)單元人機(jī)界面產(chǎn)品的特點(diǎn)(1)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程清晰化(2)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單化(3)顯示報(bào)警(4)數(shù)據(jù)歸檔(5)報(bào)表系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)在掌握了PLC的硬件構(gòu)成、工作原理、指令系統(tǒng)以及編程環(huán)境后，就可以PLC作為主要控制器來(lái)構(gòu)造PLC控制

2、系統(tǒng)。主要從系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和硬件設(shè)計(jì)角度，介紹該項(xiàng)目的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟、PLC的硬件配置、外部電路設(shè)計(jì)以及PLC控制器的設(shè)計(jì)和參數(shù)的整定。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和步驟弄懂PLC的基本工作原理和指令系統(tǒng)后,就可以把PLC應(yīng)用到實(shí)際的工程項(xiàng)目中。無(wú)論是用PLC組成集散控制系統(tǒng)，還是獨(dú)立控制系統(tǒng)，PLC控制部分的設(shè)計(jì)都可以參考圖所示的步驟。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟評(píng)估控制任務(wù)PLC機(jī)型的選擇控制柜設(shè)計(jì)及布線程序設(shè)計(jì)聯(lián)機(jī)調(diào)試PLC安裝程序檢查、調(diào)試控制流程的設(shè)計(jì)程序備份修改軟、硬件模擬運(yùn)行投入使用是否滿足要求PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟1.熟悉被控對(duì)象2

3、.硬件選擇3.編寫(xiě)應(yīng)用程序4.程序調(diào)試5.編寫(xiě)技術(shù)文件PLC的選型與硬件配置PLC型號(hào)的選擇本溫度控制系統(tǒng)選擇德國(guó)西門(mén)子公司的S7-200系列的PLC。S7-200PLC屬于小型整體式的PLC,本機(jī)自帶RS-485通信接口、內(nèi)置電源和I/O接口。它的硬件配置靈活，既可用一個(gè)單獨(dú)的S7-200CPU構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字量控制系統(tǒng)，也可通過(guò)擴(kuò)展電纜進(jìn)行數(shù)字量I/O模塊、模擬量模塊或智能接口模塊的擴(kuò)展，構(gòu)成較復(fù)雜的中等規(guī)模控制系統(tǒng)[10]。完整的S7-200系列PLC實(shí)物如圖所示。S7-200CPU的選擇S7-200系列的PLC有CPU221、CPU222、CP

4、U224、CPU224XP、CPU226等類型。此系統(tǒng)選用S7-200CPU226，CPU226集成了24點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出，共有40個(gè)數(shù)字量I/O?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248點(diǎn)數(shù)字量或35點(diǎn)模擬量I/O。還有13KB程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間空間，6個(gè)獨(dú)立的30KHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20KHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。配有2個(gè)RS485通訊口，具有PPI，MPI和自由方式通訊能力，波特率最高為38.4kbit/s，可用于較高要求的中小型控制系統(tǒng)[11]。本溫度控制系統(tǒng)由于輸入/輸出點(diǎn)數(shù)不多，本可以使用CPU224以下的類型，不過(guò)為了能調(diào)用

5、編程軟件STEP7里的PID模塊，只能采用CPU226及以上機(jī)種。EM231模擬量輸入模塊本溫度控制系統(tǒng)中，傳感器將檢測(cè)到的溫度轉(zhuǎn)換成0～41mv的電壓信號(hào)，系統(tǒng)需要配置模擬量輸入模塊把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)再送入PLC中進(jìn)行處理。在這里，我們選用了西門(mén)子EM2314TC模擬量輸入模塊。EM231熱電偶模塊提供一個(gè)方便的，隔離的接口，用于七種熱電偶類型：J、K、E、N、S、T和R型，它也允許連接微小的模擬量信號(hào)(±80mV范圍)，所有連到模塊上的熱電偶必須是相同類型，且最好使用帶屏蔽的熱電偶傳感器。EM231模塊需要用戶通過(guò)DIP開(kāi)關(guān)進(jìn)行組態(tài)：SW1～S

6、W3用于選擇熱電偶類型，SW4沒(méi)有使用，SW5用于選擇斷線檢測(cè)方向，SW6用于選擇是否進(jìn)行斷線檢測(cè)，SW7用于選擇測(cè)量單位，SW8用于選擇是否進(jìn)行冷端補(bǔ)償。本系統(tǒng)用的是K型熱電偶，所以DIP開(kāi)關(guān)SW1～SW8組態(tài)為00100000；EM231具體技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3-1。型號(hào)EM231模擬量輸入模塊總體特性外形尺寸：71.2mm×80mm×62mm功耗：3W輸入特性本機(jī)輸入：4路模擬量輸入電源電壓：標(biāo)準(zhǔn)DC24V/4mA輸入類型：0~10V，0~5V，±5V,±2.5V,0~20mA分辨率：12Bit轉(zhuǎn)換速度：250μS隔離：有耗電從CPU的DC5V（I/O總

7、線）耗電10mADIP開(kāi)關(guān)SW10,SW20,SW31（以K型熱電偶為例）表所示為如何使用DIP開(kāi)關(guān)設(shè)置EM231模塊，開(kāi)關(guān)1、2和3可選擇模擬量輸入范圍。所有的輸入設(shè)置成相同的模擬量輸入范圍。表中，ON為接通，OFF為斷開(kāi)。單極性滿量程輸入分辨率SW1SW2SW3ONOFFON0到10V2.5mVONOFF0到5V1.25mV0到20mA5uA雙極性滿量程輸入分辨率SW1SW2SW3OFFOFFON±5V2.5mVONOFF±2.5V1.25mVEM231校準(zhǔn)和配置位置圖如圖所示熱電式傳感器熱電式傳感器是一種將溫度變化轉(zhuǎn)化為電量變化的裝置。在各種熱電式

8、傳感器中，以將溫度量轉(zhuǎn)換為電勢(shì)和電阻的方法最為普遍。其中最常用于測(cè)量溫度的是熱電