基于PLC的远程温度控制系统的设计与调试 文献综述.doc

文献综述基于PLC的远程温度控制系统的设计与调试一、概述在现代工业生产中,许多领域都需要对温度的监控,如工厂的生产设备、医药生产、航空航天、化工领域、农作物的种植和储存、实验室等等. 有很多领域的温度可能较高或较低,人无法靠近或现场无需人力来监控, 我们可以用远程监控,坐在办公室里就可以对现场进行监控,又方便又节省人力。随着电子技术的发展, 可编程序控制器(PLC)已经由原来简单的逻辑量控制, 逐步具有了计算机控制系统的功能，同时还能实现与PC机的交流，可以实现连续复杂的控制。在现代工业控制中, PLC 占有了很重要的地位, 它可以和计算机一起组成控制功能完善的控制系统。在许多行业的工业控制系统中, 温度控制都是要解决的问题之一。如塑料挤出机大都采用简单的温控仪表和温控电路进行控制, 存在控制精度低、超调量大等缺点, 很难生产出高质量的塑料制品。在一些热处理行业都存在类似的问题。所以，设计一个较为通用的温度控制系统具有重要意义,具体系统参数或部分器件可根据各行业的要求不同来进行调整。二、研究历史与现状通常由位式或时间比例式温度调节仪控制的工业加热炉温度控制系统，其主回路由接触器控制时因为不能快速反应，所以控温精度都比较低，大多在几度甚至十几度以上。随着电力电子技术及元器件的发展，出现了以下几种解决的方案：1、 主回路用无触点的可控硅和固态继电器代替接触器，配以PID或模糊逻辑控制的调节仪构成的温度控制系统5， 其控温精度大大提高，常在2以内，优势是采用模糊控制与PID 控制相结合，对控制范围宽、响应快且连续可调系统有巨大的优越性。2、 采用单片机温度控制系统16。用单线数字温度传感器采集温度数据,打破了传统的热电阻、热电偶再通过A/D 转换采集温度的思路。 用单片机对数字进行处理和控制,通过RS - 232 串口传到PC 机对温度进行监视与报警,设置温度的上限和下限。其优势是结构简单，编程不需要用专用的编程器,只需点击电脑鼠标就可以把编好的程序写到单片机中,很方便且调试、修改和升级很容易。3、 ARM(Advanced RISC Machine)嵌入式系统模糊温度控制4。利用ARM处理器的强大功能，通过读取温度传感器数据，并与设定值进行比较，然后对温度进行控制。通过内嵌的操作系统CLinux获得极好的实时性，并且通过TCP/IP协议能与PC机很快的通讯。其优势不只是温度控制精度高，而且能够通过现场跟远程两种方式来设定控制温度。如加热炉这样的大惯性系统，在采用PID调节模式时， 其参数随物料的物理特性及质量而变，参数整定需要比较高的专业知识和经验，如果参数配置不好也难获得好的效果，所以使用比较复杂。在一些比较大的系统，或还有其它控制目标的场合也常采用工业控制机和PLC（可编程逻辑控制器），加上相应的温度转换摸块构成温度控制系统，大多也采用PID 或模糊逻辑控制模型。模糊控制过程包括以下部分:(1) 模糊化将输入变量(温差和温差变化率) 的精确值变换成其对应论域上的模糊集;(2) 模糊逻辑推理模仿人的思维特征,根据专家知识或控制经验取得的模糊控制规则进行模糊推理,决策出模糊输出控制量;(3) 反模糊化对经模糊逻辑推理所得的模糊控制量进行模糊表决,把输出的模糊量转化为精确量,作用于被控对象。通用的A/D转换模块如图1：图1 通用A/D 转换模块温控系统（一） PT100温度传感器PT100温度传感器是比较常用的铂电阻温度传感器，它适用于测量-60到+400之间的温度，工业应用通常在0150之间。为了把温度传感器PT100随温度变化的电阻转换成相应的温度变化值，利用下面的温度公式求得：T=（温度数字量-0偏置量）/1数字量温度数字量=存储在AIWx（x=0,2,4）中的值0偏置量=在0测量出的数字量1数字量=温度每升高1的数字量（二 ）CPM2AH-20/30/40/60CDR-A属于小型应用PLC如CPM2AH-20技术参数: CPM2AH系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。三、存在的问题分析单片机温度控制系统在多点测量的时候扩展性不强，可靠性低,易受外界干扰,同时对超过100米距离的传输不足，开发成本高，控制响应频繁对系统其他部件如加热器等不利16。ARM嵌入式温度控制系统对软件要求比较高，与网络技术结合紧密，适合远程控制，但是开发复杂,并且对工程人员要求很高。四、总结与研究思路对于远程的温度控制系统，在非超远程传输控制的时候，采用工业420mA标准电流，充分考虑温度控制系统的实时性，有效性，以及过程控制的现实需要，利用PLC的优良扩展性和逻辑控制功能，与PC机组建灵活的温度控制系统。参考文献1 丁勇, 郑金吾.基于PLC 的泵机组控制J.自动化仪表,2004,25(2):60622 周梅芳,金向平,陈偕雄.基于PLC 的智能PID 控制方法及其应用J.化工自动化及仪表, 2003,30 (6) :46483 金凯鹏,胡即明.基于模糊PID 算法远程温度控制系统的实现J.微计算机信息,2006,22:70714 石锦松,贺丽萍,白亮等.基于ARM 的远程控制温控系统的设计J.现代电子技术,2007,12:80815 黄柱深,黄超麟.基于PLC的高精度温度控制系统J.机电工程技术,2006,35(2):65666 杨万能,秦付军.基于PLC 的网络温度监控系统的研究J.西华大学学报,2006,25(6):71727 蔡军,曹慧英. 基于PLC 的温控系统设计与研究J. 微计算机信息,2007,23:26288 戴星,谢守勇,何炳辉等. 基于PLC 的温室控制系统的研究J. 农机化研究,2007,1:1291329 马莹,郑文斌.基于PLC 和组态软件的加热炉温度控制系统J.中国科技信息,2007, 21:646710 王元, 蒋兆远.基于simens S7一200 PLC的网带式高温隧道灭菌烘箱温度控制系统J. 自动化技术与应用,2007,26(7):626411 郭犇, 陈建明,董泳等. 基于小型PLC 的温度模糊控制系统J. 自动化技术与应用,2006,25(4):171812 李阳. 利用PLC 的多路监控系统J. 电气传动自动化.2005,27(2):575813 金文兵. 由组态软件、智能仪表及PLC等组成的工业控制系统J. 电力自动化设备.2005,25(6):737614 顾静，王寿增，程桂玲等. 由组态软件、智能仪表及PLC 组成的电炉群控制系统J. 工业加热.2007,36(4):575815 高文才, 布日古德. 远程控制循环水加热恒温室的设计与控制J. 机械工程师.2007,10:919316 蔡文学,廖长荣.远程温度监控系统的设计J. 重庆文理学院学报.2006,5(4):909217 Ashraf Salah El Din Zein El Din . PLC-Based Speed Control of DC Motor A. In:Power Electronics and Motion Control Conference, 2006. IPEMC 06. CES/IEEE 5th InternationalC. Portoroz: 2006. 1618 Masao Ogawa, Yutaka Hen