FX2N系列PLC实现温度PID控制 毕业设计.docx

fx2n系列plc实现温度pid控制内 容 摘 要温度作为工业生产和科学实验中最普遍、也是最重要的热工参数之一。其精度对产品或实验结果会产生重大的影响。而可编程控制器（plc）可靠性高，抗干扰能力强，易学易用，采用plc控制是其中一种比较优越的控制。本设计主题为“通过三菱plc实现温度pid控制”。主要内容为通过fx2n-16mr和其扩展单元fx2n-4ad通过pid特殊功能指令实现单回路闭环系统控制。系统实现恒温箱内温度快速调整为设定值（110）保持恒定，当温度与设定值相差超过5时系统实现自动报警。系统可以自动根据所测量恒温箱内的当前实际温度与设定温度差异通过调节恒温箱内电热丝通断时间调节温度，使恒温箱内温度快速准确调整为设定值。 关键词温度控制；plc；pid调节；a/d模块abstracttemperature as industrial production and scientific experiments, the most common, and most important thermodynamic parameters. the accuracy of the product or its results will have a significant impact. the programmable logic controller (plc), high reliability, strong anti-interference, easy to use, plc control is one of the relatively superior control.the design theme is realized through mitsubishi plc pid temperature control. the main contents are through fx2n-16mr and its expansion units fx2n-4ad special function commands through the pid closed-loop system to achieve single-loop control. system to achieve rapid adjustment of thermostatic chamber temperature set value (110 ) remains constant when the temperature and the set value differ by more than 5 , automatic alarm system. the system can automatically based on the measured temperature inside the current difference between the actual temperature and the set temperature by regulating the temperature inside the heating wire off time, the temperature inside the temperature quickly and accurately adjust the settings.keywordstemperature control; plc; pid regulator; a / d module 目 录一、 绪论1 1.1 pid控制技术概述1 1.2 温度控制技术1 1.3 系统过程分析2二、 硬件设计3 2.1 硬件选型32.1.1 可编程控制器选型42.1.2 温度转换器选型5 2.1.3 热电偶接触器选型6 2.1.4 继电器选型8 2.2 硬件接线图9 2.2.1 输入接口电路10 2.2.2 输出接口电路11三、软件设计15 3.1 指令分析部分15 3.1.1 pid调节部分15 3.1.2 pid模块参数整定183.1.3 脉宽指令调节部分193.1.4 系统报警部分213.1.5 模拟量数字量转换部分22 3.2 指令编写部分223.3 附录26四、设计总结27五、参考文献28 一、绪论 1.1 pid控制技术发展概述自从上世纪三十年代以来，自动化技术获得惊人成果，在现在的工业生产和科学发展中起着重要作用。当前，自动化装置已成为大型设备不可分割的一部分。如果不配备适当的自动化设备，大型生产过程根本无法进行。因此，自动化水平高低已经成为衡量工业企业现代化发展程度的一个重要标志。在生产过程中，pid控制技术已经成为最普遍也最实用的控制技术之一。此后，随着计算机和plc的发展，计算机和plc与模糊id控制技术相结合，可以通过计算机控制plc产生pid参数，控制单闭环控制系统的被控对象以及反馈数据给计算机进行处理。并通过比例增益、积分增益和微分增益实现控制技术的快速性、准确性。1.2 温度控制技术概述近几年，温度检测技术在理论发展上已经比较成熟，但在实际测量和控制中，怎样才能快速实时地对温度进行采集，确保数据的正常传输，并能对所测温度进行较快速、精确的控制，仍然是目前迫切需要解决的问题。目前国内温度控制系统仪表的发展，相对国外而言在性能上还存在一定差距，它们之间最大的差别主要在控制算法方面，具体表现为国内温度控制仪在量程范围内温度控制精度比较低，自适应性较差。这种不足的原因由多方面造成的，如不同的被控对象，或由于控制算法的不足导致控制精度不稳定。温度作为表征物体的冷热程度最基本的物理量，在很多生产过程中，尤其是在冶金、建材、机械、食品等工业中，温度的测量和控制技术都直接和安全生产、生产效率、产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系。因此，温度的测量与控制技术在国民经济各个领域中均受到了相当程度的重视。对于不同工艺、不同场所所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测温方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺、控制温度的精度、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同。因而，对温度的测控方法也变得多种多样。1.3 本设计目标在该温度控制系统中，热电偶传感器检测到的温度经模拟量与数字量转换器转换成数字量，plc 将它与温度设定值比较， 并按pid控制调节规律对误差值进行运算，将运算结果送给输出模块，控制开关量并根据当前温度值与设定值的差异，决定主电路控制开关闭和时间，即电热丝工作时间实现对温度的闭环控制。 图1-1 系统硬件结构框图二、硬件设计可编程控制器（plc）作为一种工业控制计算机，是继承计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力强，价格便宜， 可靠性强，编程简单，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此plc已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。2.1 硬件选型对于一个系统设计来说，硬件选型尤为重要。首先应该确定系统是单机控制还是由多个plc组成网络实现相对复杂控制。这样做有两个目的，其一、大致算出plc di/do点数，进一步可以确定di/do模块型号和数量；其二、可以根据要求选择合适的网络模块。 其次，确定系统是否有压力检测、温度检测，以及检测速度要求等方面要求，确定所需ad/da/pt/tc等模块的型号和数量。最后，根据plc输出端所带的负载是直流还是交流、是大电流还是小电流，以及plc输出点动作的频率等，确定采用继电器输出，或是晶体管输出。不同的负载选用不同的输出方式，这些对系统的稳定运行是很重要的。对系统主要硬件进行选型，系统主要控制模块可选用fx2n-16mr；模拟量与数字量转换模块可选用转换器fx2n-4ad；温度采集模块可选用k型热电偶传感器；主电路控制开关选用固态继电器等。2.1.1 可编程控制器的选型可编程控制器是一种工业控制计算机，简称plc。因为个人计算机也简称 pc，为避免和个人计算机相混淆，因此一般简称可编程控制器为plc 。可编程控制器和外界交换信息的通道主要为i/o 接口电路。i/o 接口电路是可编程控制器连接外部设备的接口电路。 i/o 接口电路包括输入模块、输出模块、编程器接口、存储器接口、扩展板接口、特殊模块接口和通讯接口。 i/o 接口电路实现可编程控制器与外部设备的信息交换。输入模块用来接收和采集输入信号，输出模块用来把可编程控制器产生的控制信号传送到其控制对象上，编程器接口主要用于把编程器连接到可编程控制器，存储器接口用于扩展存储器，扩展板接口用于连接扩展板（如通讯扩展板），特殊功能模块接口用于把特殊功能模块（如a/d 模块、d/a 模块）连接到可编程控制器上，通讯接口用于可编程控制器之间或可编程控制器与上位机之间的通讯。广义地说，可编程控制器上输入信号（数字信号或模拟信号）的一个通道称为一个输入点，可编程控制器上输出信号（数字信号或模拟信号）的一个通道称为一个输出点，可编程控制器的所有输入点和输出点的总和称为可编程控制器的i/o点数。 狭义的i/o点数仅指输入继电器与输出继电器的总数（输入输出信号为数字信号）。 图2-1 fx2n-16mr实物在本设计中，可编程控制器采用日本三菱公司的fx2n-16mr 型plc，该型号的plc有8个输入点数和8个输出点数可满足系统需要，输出部分连接主电路控制开关对应的控制线圈，进而控制主电路的通断。2.1.2 温度采集模块的选型随着电子产业数字化程度的不断发展，逐渐形成了以数字系统为主体的格局。a/d转换器作为模拟和数字电路的接口，正受到日益广泛的关注。随着数字技术的飞速发展，人们对a/d转换器的要求也越来越高，新型的模拟/数字转换技术不断涌现。计算机、数字通讯等数字系统是处理数字信号的电路系统。然而，在实际应用中，遇到的大都是连续变化的模拟量，因此，需要一种接口电路将模拟信号转换为数字信号。a/d转换器正是基于这种要求应运而生的。通常，a/d转换器具有四个功能：采样、保持、量化、编码。 针对电气技术的不断更新，a/d转换器的发展方向将是高转换速度和高精度。高转换速度:现代数字系统的数据处理速度越来越快，要求获取数据的速度也要不断提高。比如，在软件无线电系统中，a/d转换器的位置是非常关键的，它要求a/d转换器的最大输入信号频率在1ghz和5ghz之间，以目前的技术水平，还很难实现。因此，向超高速a/d转换器方向发展的趋势是清晰可见的。高精度： 现代数字系统的分辨率在不断提高，比如，高级仪表的最小可测值在不断地减小，因此，a/d转换器的分辨率也必须随之提高;在专业音频处理系统中，为了能获得更加逼真的声音效果，需要高精度的a/d转换器。目前，最高精度可达24位的a/d转换器也不能满足要求。现在，人们正致力于研制更高精度的a/d转换器。根据本设计要求温度转换器选用fx2n-4ad，该温度转换器将来自k 型、j 型等热电偶传感器的信号放大，并将数据转换成12 位的可读数据，存储在plc 的主单元中。2.1.3 温度传感器的选型在本设计中温度采集模块是十分重要的一环。热电偶是一种感温元件，是一次仪表，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体（称为热电偶丝或热电极）组成闭合回路，当接合点两端的温度不同，存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势热电动势，即塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端（也称为测量端），温度较低的一端为自由端（也称为补偿端），自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系，制成热电偶分度表；分度表是自由端温度在 0时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。在本次系统设计中将用到k型热电偶，它作为一种温度传感器，k型热电偶通常和显示仪表，记录仪表和电子调节器配套使用。k型热电偶可以直接测量各种生产中从0到1300范围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。k型热电偶通常由感温元件、安装固定装置和接线盒等主要部件组成。k型热电偶（镍铬-偶）是目前用量最大的廉金属热电偶，其用量为其他热电偶的总和。热电偶的分类及不同规格热电偶的特点和适用范围如下表：表2-1 不同类别热电偶特点分度号材质特点k镍铬 镍硅 抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1000，短期1200。在所有热电偶中使用最广泛；e镍铬 铜镍在常用热电偶中，其热电动势最大，即灵敏度最高。宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，使用温度0-800；j铁 铜镍既可用于氧化性气氛（使用温度上限750），也可用于还原性气氛（使用温度上限950），并且耐h2及co气体腐蚀，多用于炼油及化工；t纯铜 铜镍在所有廉金属热电偶中精确度等级最高，通常用来测量300以下的温度。b铂铑30 铂铑6在室温下热电动势极小，故在测量时一般不用补偿导线。它的长期使用温度为1600，短期1800。可在氧化性或中性气氛中使用，也可在真空条件下短期使用。r铂铑13 纯铂s分度号相比除热电动势大15%左右，其它性能几乎完全相同；s铂铑10 纯铂抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1400，短期1600。在所有热电偶中，s分度号的精确度等级最高，通常用作标准热电偶；n镍铬硅 镍硅1300下高温抗氧化能力强，热电动势的长期稳定性及短期热循环的复现性好，耐核辐照及耐低温性能也好，可以部分代替s分度号热电偶；在本次设计中恒温箱初始温度设定值为110，根据不同热电偶特性的区别以及温度控制系统的设计要求在该设计中选用k型热电偶测量恒温箱内温度值。2.1.4 继电器选型继电器的工作原理和特性，继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 表2-2 继电器按作用原理及结构特征分类序号名 称说 明电磁继电器由控制电流通过线圈所产生的电磁吸力驱动磁路中的可动部分而实现触点开闭或转换功能的继电器。电磁继电器1直流电磁继电器控制电流为直流的电磁继电器。2交流电磁继电器控制电流为交流的电磁继电器。3混合式继电器由电子元件和电磁继电器组合而成的继电器。一般，输入部分由电子线路组成，起放大、整流、延时、传感等作用，输出部分采用电磁继电器。4固体继电器利用电子器件的导通或截止功能实现开关控制、输入输出之间具有隔离的电子开关。5高频继电器用来切换频率大于10千赫的交流线路的继电器。6同轴射频继电器用来切换高频、射频线路而具有最小损耗的继电器。 考虑到在实际应用中主电路控制开关可能会频繁进行通断动作，故在本设计中选用固态继电器。固态继电器工作可靠，寿命长，无噪声，无火花，无电磁干扰，开关速度快，抗干扰能力强，且体积小，耐冲击，耐振荡，防爆、防潮、防腐蚀、能与ttl、dtl、htl等逻辑电路兼容，以微小的控制信号达到直接驱动大电流负载。22 硬件接线图plc实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为： 1、电源 ：plc的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此plc的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将plc直接连接到交流电网上去。 2、 中央处理单元(cpu) ：中央处理单元(cpu)是plc的控制中枢。它按照plc系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、i/o以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当plc投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入i/o映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入i/o映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将i/o映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高plc的可靠性，近年来对大型plc还采用双cpu构成冗余系统，或采用三cpu的表决式系统。这样，即使某个cpu出现故障，整个系统仍能正常运行。 3、存储器 ：存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 4、输入输出接口电路 ：a、现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是plc与现场控制的接口界面的输入通道。b、现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用plc通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 5、功能模块 ：如计数、定位等功能模块。 2.2.1 输入接口电路为了保证能在恶劣的工业环境中使用，plc输入接口都采用了隔离措施。如下图，采用光电耦合器为电流输入型，能有效地避免输入端引线可能引入的电磁场干扰和辐射干扰。在光敏输出端设置rc滤波器，是为了防止用开关类触点输入时触点振颤及抖动等引起的误动作，因此使得plc内部约有10ms的响应滞后。 当各种传感器如接近开关、光电开关、霍尔开关等，当作为输入点时，可以用plc机内提供的电源或外部独立电源供电，且规定了具体的接线方法，使用时应加注意。2.2.2 输出接口电路 plc一般都有三种输出形式可供用户选择，即继电器输出，晶体管输出和晶闸管输出。在线路结构上都采用了隔离措施。特点：继电器输出：开关速度低，负载能力大，适用于低频场合。 晶闸管输出：开关速度高，负载能力小，适用于高频场合。注意事项：（1）plc输出接口是成组的，每一组有一个com口，只能使用同一种电源电压。（2）plc输出负载能力有限，具体参数请阅读相关资料。（3）对于电感性负载应加阻容保护。（4）负载采用直流电源小于30v时，为了缩短响应时间，可用并接续流二极管的方法改善响应时间。plc硬件接线图是实现该系统设计温度控制的重要环节，在硬件接线时应按规定操作。在保证硬件模块满足设计要求的同时，还要注意硬件的耐用性、简洁明朗等等。下图为该系统设计主电路图和三菱plc的cpu部分与温度转换器之间的接线图。主电路采用交流电自主供电，控制模块采用直流24v电源，控制系统cpu模块和温度转换器模块可共用电源。 图2-2 主电路与控制模块接线图 图2-3 控制模块i/o接线图图2-4 a/d模块接线图图2-3和图2-4分别为控制模块i/o接口接线图和温度转换器（a/d模块）外部端口接线图。温度控制模块的输入端口只有控制系统的启动和停止开关。输出端口有系统的报警部分及其控制线圈输出部分，温度转换器的输入部分有温度采集模块和温度设定模块两个部分。温度采集模块是通过热电偶测定恒温箱内当前温度值并经模拟量转化为数字量传送到plc系统的cpu中；温度设定模块是通过外接设备将设定值输入控制系统中并将之转化为数字量，使系统cpu分析并做出相应反应。表2-3是在硬件接线图（图2-2、图2-3和图2-4）中用到的诸多元件、端口的符号表示以及功能。 表2-3 控制模块功能介绍 名称 功 能 qf主电路总开关 fu1、fu2 主电路熔断器 km 主电路控制开关、控制开关线圈 open 控制模块启动开关 off 控制模块停止开关 hd 实际温度与设定温度偏差较大指示灯 ch1 接温度设定模块 ch2 接温度采集模块三、软件设计在本系统设计中用三菱plc实现温度控制，该软件编程系统特点如下：1、高可靠性2、编程简单，使用方便 采用梯形图编程方式，与实际继电器控制电路非常接近，一 般电气工作者很容易接受。3、环境要求低 适用于恶劣的工业环境。4、体积小，重量轻5、扩充方便，组合灵活该系统设计的软件模块主要包括五个部分，依次分别是：系统启动、停止部分；模拟量转换为数字量部分；pid调节部分；pwm脉宽调制指令调节部分；系统报警部分。3.1 指令分析部分3.1.1 pid调节部分pid 控制器以其不需要被控对象的数学模型、结构简单、容易实现、而且有较强的灵活性和适应性以及使用方便等优点，被广泛使用于闭环控制系统中。当用plc 对模拟量进行pid 控制时，常采用四种方法实现。分别为使用pid 过程控制模块、pid 指令、自编程序和变频器的闭环控制。其中pid 过程控制模块使用方便，一块模块可以控制几路甚至几十路闭环回路， 但价格非常昂贵；pid 指令可以与模拟量输入/输出模块一起使用，可以得到类似于使用pid 过程控制模块的效果，而且价格相对便宜的多，三菱系列plc 的pid 指令使用的是位置式输出的增量式pid 算法，在控制算法中由于使用了反馈量的一阶惯性数字滤波、不完全微分和反馈量微分等措施，使该指令比普通的pid 算法具有更好的控制效果。因此该系统通常采用pid 控制规律，用fx2n 的pid 指令对误差值进行运算。c(t)u(t)r(t)e(t)pid控制模块恒温箱温度反馈环节 图3-1 pid闭环控制模块如上图所示，pid控制的可调节回路输出，使系统快速准确的达到稳定状态。偏差e和输入量r、输出量c的关系: 控制器的输出为： 其中：-pid回路输出-比例系数p-积分系数i-微分系数dpid调节传输函数为： 数字计算机处理这个函数关系式，必须将连续函数离散化，对偏差周期采样后，用计算机输出。其离散化的规律如表3-1所示：表3-1 pid调节模拟与离散形式模拟形式离散化形式 所以pid输出经过离散化后，它的输出方程为: （3-4）在该式中：比例项： ； 积分项： ； 微分项： ；上式中，积分项是包括第一个采样周期到当前采样周期的所有误差的累积值。计算中，没有必要保留所有的采样周期的误差项，只需要保留积分项前值，计算机的处理就是按照这种思想。故可利用plc中的pid指令实现位置式pid控制算法量。3.1.2 pid模块参数整定在该设计中，控制模块的pid调节部分尤为重要，其模块共有7个参数需设定，程序机构如下： 图3-2 pid模块结构及参数s3 采样时间（ts）： 032767（ms）s3+1 动作方向（act） bit0 0：正动作 1：逆动作s3+2 输入滤波常数（） 099% 0时无输入滤波s3+3 比例增益（kp） 132767（%）s3+4 积分时间（ti） 032767（%） 0时作为处理 无积分 s3+5 微分增益（kd） 1100（%） 0时无微分增益s3+6 微分时间（td） 332767（10ms） 0时无微分处理在上述七个参数中，采样时间可根据实际情况设定，如在本设计中每隔一秒系统温度采集模块进行一次温度测定；该系统的动作方向也十分重要，有正动作和逆动作之分，当温度设定值与当前温度值相同时控制开关不动作。动作方向：bit=0为正动作，bit0=1为逆动作。正动作是指当前值大于设定值时，加大执行量。例如空调控制，空调未启动时室温上升，超过设定值，则启动空调。逆动作是指当前值小于设定值时，加大执行量。例如加热炉，当炉温低于设定值时必须投入加热装置，以升高炉温。在该系统中，滤波常数对系统影响不大。在初始状态时，一般先设定比例积分常数，然后调试系统若系统自动调节通断频率过高则调小该参数，反之调大该参数。然后调节积分参数，积分参数不宜过大，否则易产生震荡（电热丝频繁通断）。最后进行微分常数的调试，完善系统功能。3.1.3 脉宽指令调节部分（pwm）pwm脉宽调制，是靠改变脉冲宽度来控制输出电压，通过改变周期来控制其输出频率。而输出频率的变化可通过改变此脉冲的调制周期来实现。这样，使调压和调频两个作用配合一致，且于中间直流环节无关，因而加快了调节速度，改善了动态性能。由于输出等幅脉冲只需恒定直流电源供电，可用不可控整流器取代相控整流器，使电网侧的功率因数大大改善。利用pwm逆变器能够抑制或消除低次谐波。加上使用自关断器件，开关频率大幅度提高，输出波形可以非常接近正弦波。pwm变频电路具有以下特点：1.可以得到相当接近正弦波的输出电压2.整流电路采用二极管，可获得接近1的功率因数3.电路结构简单4.通过对输出脉冲宽度的控制可改变输出电压，加快了变频过程的动态响应现在通用变频器基本都再用pwm控制方式，所以介绍一下pwm控制的原理pwm基本原理脉宽调制（pwm）。控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次斜波谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。在采样控制理论中有一个重要的结论，即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上，其效果基本相同。冲量既指窄脉冲的面积。这里所说的效果基本相同。是指该环节的输出响应波形基本相同。如把各输出波形用傅里叶变换分析，则它们的低频段特性非常接近，仅在高频段略有差异。在本次设计中，pwm指令的作用是处理fx2n-16mr的输出部分，通过脉冲周期及其波形控制主电路控制开关的通断时间。 图3-3 pwm脉宽调制指令构成在上述指令中，s1表示产生脉冲的宽度t（t=032767ms）。s2表示脉冲的周期t0（t0=032767ms）。且s1s2，否则出现错误。d是脉冲的输出点，只限于y0或y1。当x10置off时，y0停止输出脉冲。3.1.4 系统报警部分本设计要求当恒温箱内温度当前值高于或低于设定值5时，系统自动报警。因此，在这里用到区间比较指令（zcp）。区域比较指令：zcp：16位连续型区域比较指令图3-4 区域比较指令示例zcp指令是将源操作数s的数据和两个源操作数s1和s2的数据进行比较，结果送到d中，d为三个相邻元件的首地址。zcp指令为二进制代数比较，并且s1s2，如果s1s2，则把s1视为s2处理。当x0由onoff时，不执行zcp指令，比较结果保持不变，需要用复位指令才能清除。该指令可以进行16/32位数据处理和连续/脉冲执行方式。3.1.5 模拟量与数字量转换部分 在温度控制系统中，plc系统的cpu只能处理数字量不能直接处理模拟量，因此需用温度转换器将热电偶接触器测量的温度值及温度设定模块设定的温度值经过温度转换器转化为数字量存入cpu中进行处理。根据本系统设计要求，在本设计中选用的是k型热电偶而该型号热电偶经过温度转换器将模拟量转化为数字量其数值大约是实际温度值得十倍，具体情况如下图所示： 图3-5 模拟量与数字量转换3.2 指令编写部分plc大多采用成批输入/输出的周期扫描方式工作，按用户程序的先后次序逐条运行。一个完整的周期可分为三个阶段： （一）输入刷新阶段 程序开始时，监控程序使信息采集部分逐个输入所有输入端口上的信号，并依次存入对应寄存器。 （二）程序处理阶段 所有的输入端口采样结束后，即开始进行逻辑运算处理，根据用户输入的控制程序，从第一条开始，逐条加以执行，并将相应的逻辑运行结果，存入对应的中间元件和输出元件寄存器，当最后一条控制程序执行完毕后，即转入输出刷新处理。 （三）输出刷新阶段 将输出元件寄存器的内容，从第一个输出端口开始，到最后一个结束，依次读入对应的输出锁存器，从而驱动输出器件形成可编程的实际输出。系统启动、停止控制温度模块将当前温度值转变为数字量将当前温度与设定温度进行pid调节将pid调节后的输出值通过pwm指令控制电热丝接通用区间比较指令控制温度过低或过高（设定值5）时报警图3-6 系统程序流程结构框图根据本系统设计要求及其实现条件，得出如上图所示系统程序流程结构框图。进而进行系统程序编写得出梯形图和指令表。图3-7 系统启动、停止程序图3-7为系统软件输入部分，控制整个温度控制系统的启动与停止。按下x000时线圈m0接通实现自锁，按下x001时线圈m0断电，开关m0断开系统停止。 图3-8 模拟量转换为数字量程序 图3-8为模数转换程序，因为fx2n-16mr（控制系统cpu）不能识别模拟量，