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基于 PLC 组态 模拟 锅炉 温度 控制系统

资源描述：

1系统方案设计 本系统是在实验室原有的用常规的温控仪表控制的部分硬 件基础上建立和完善的 本温度控制系统的具体指标要求是 对 加热器加热温度调整范围为20 100 20 示为常温 温度 控制精度小于等于1 系统的超调量须小于15 软件设计须 能进行人机对话 考虑到本系统控制对象是一个大延迟环节 且 温度调节范围较宽 所以本系统对过渡过程时间暂不予要求 针 对上述指标要求 再从经济 角度出发 本PLC温度控制 系统 是利用PLC作为系统 的主控制器 测量电路中的 温度反馈信号经A D变换 后 送入PLC中进行处理 经过一定的算法后 PLC再 输出信号来控制交流接触器 的通断 控制加热炉得到的 功率 从而实现对温度的控 制 具体控制算法是将测量 元件测得的模拟锅炉水温与 设定值进行比较 采用PID 调节加热 当PID调节完成 一个周期振荡后 就是扑捉 到与设定值相等的三个点 若出现测得的水温超过设定 水温1 以上 PLC控 制执 行元件放热水进冷水进行自 动调节 方案流程图如图1 2系统的硬件结构 本系统硬件结构如图2所示 由PLC 上位机PC 模拟锅 炉 锅炉内有三相加热丝 温度传感器 两个液位开关 交流接触 器 电磁阀门等部件组成 图2中控制电路部分包括由铂电阻 PT 100 测量模拟锅炉内的水温后经变送器转换成相应的电 信号 该电信号经4AD转换成相应的标准数据信号输入PLC 进行数据处理运算 PLC根据已设计好的控制算法 得到相应的 控制数据 通过I O口输出信号控制交流接触器KM0动作 从 而调节加在加热丝上的功率 达到调节模拟锅炉内水温的目的 本系统的两个液位开关为开关量传感器 测量水位的高低 反映 有无水和水溢状态 当水位低于下限值或高于上限值时均停止 加热内部重新调节并通过组态监控界面实时显示报警信号 模 拟锅炉内的水是通过水泵将贮水箱中的水抽入 通过电磁阀将 水放到贮水箱中 使水形成循环 当设定某一温度后 启动水泵 向模拟锅炉内进水 水位上升到下限液位后 自动启动PID调节 加热 若出现测得的水温超过设定水温1 以上 PLC控制执行 元件电磁阀放热水 同时水泵进冷水以进行自动调节 图2系统的硬件结构图 本系统的输入和输出信号集中处理选用FX2N 64MR的 PLC 集中显示和控制借助亚控组态王软件在上位机上实现 需控制的炉温规律 即炉温按要求的温度 时间关系的变化 规律变化 在设计控制程序时确定 3系统的软件设计 3 1组态画面设计 组态画面如图3 画面中设计了一个加热炉水罐 一个水库 水罐 管道 流体 水泵 电磁阀 加热丝 两个液位开关 报警指 示灯 热电阻传感器以及画面自动切换按钮 实时温度曲线 PID 显示模块等窗口 通过友好的用户界面 用户可随意在有效的温 度范围内设定任意温度 同时实现温度曲线的在线显示 通过动 态的画面更新 可以实时 直观地观察到炉内温度的变化 对于 控制过程中的温度以及控制参数进行实时记录并存储 通过历 史数据管理模块对数据信息进行分析 以更好地掌握加热炉的 控制特性 画面参考语言如下 监控画面每隔600Ms执行一次 if 本站点 液位开关下 1 基于 PLC 与组态王的模拟锅炉温度控制系统 李月芳 常州轻工职业技术学院电子电气工程系 江苏 常州213164 摘要 系统采用三菱FX系列的FX2n 64MR可编程控制器为核心 下位机 PC为上位机 可编程控制器 PLC 通过专用数 据线和上位机通讯 利用组态软件对整个系统进行实时监控 利用FX2n 64MR的PID功能指令对温度进行实时控制 关键词 PLC 传感器 变送器 A D模块 组态软件 Abstract This system uses Mitsubishi FX the series the FX2n 64MR programmable controller for the core lower position ma chine PC is on the position machine the programmable controller PLC passes the special purpose data and on the posi tion machine communication Carries on the real time monitoring using the configuration software to the overall system This system uses the programmable controller the PID function instruction to carry on the real time control to the temperature Keywords PLC sensing transmitting instrument A D module configuration software 图1方案流程图 基于PLC与组态王的模拟锅炉温度控制系统18 工业控制计算机 2008年21卷第12期 本站点 加热炉水位 30 if 本站点 水泵 1 本站点 加热炉水位 本站点 加热炉水位 8 if 本站点 电磁阀输出指示 1 本站点 加热炉水位 本站点 加热炉水位 2 if 本站点 水泵 1 本站点 水库水位 本站点 水库水位 2 if 本站点 电磁阀输出指示 1 本站点 水库水位 本站点 水库水位 2 if 本站点 液位开关上 1 本站点 加热炉水位 100 3 2数据变量定义 实时数据库是组态工程的数据交换和数据处理中心 数据 变量是构成实时数据库的基本单元 建立实时数据库的过程也 就是定义数据变量的过程 定义数据变量的内容主要包括 指定 数据变量的名称 类型 初始值和数值范围 确定与数据变量存 盘相关的参数 如存盘的周期 存盘的时间范围和保存期限等 具体见图4 4系统调试 1 组态画面进行动画连接好 并将PLC编程口与计算机串 口进行连接 并对PLC的通讯参数与组态王设置一致 PLC采 用使用说明中的通讯参数 即波特率 9600bps 数据长度 7 位 停止长度 1位 奇偶校验位 偶校验 同时组态王的COM1 口设置要与PLC一致 2 输入程序 将设计好的PLC程序正确下载到FX2N 64MR中 5实验数据 初次设定值为55 系统经过一次振荡趋与稳定 保持在 1 系统第一次过冲与PID参数的设置有直接的关系 当第二 次随机设定时 没有过冲现象 调节时间也很短 证明PID已经 稳定 如图5 图中的采样时间为500ms 比例系数为10000 积 分时间为1500ms 微分时间为60s 微分增益为20 图5温度监控曲线 6结束语 运行结果和分析表明 本系统采用FX2n 64MR的PID功 能指令对温度进行实时控制 采用扑捉与设定值相等的三个点 的调节方法很好地减小了系统的超调量 缩短了过渡过程时间 同时也达到了 1 的控制精度 获得满意的动静态控制效果 具有工程实际推广价值 参考文献 1 覃贵礼 吴尚庆 组态软件控制技术 M 北京 北京理工大学出版社 2007 2 宋伯生 陈东旭 PLC应用及实验教程 M 北京 机械工业出版社 2006 3 金以慧 方崇智 过程控制 M 北京 清华大学出版社 2000 4 徐亚飞 刘官敏 高国章 等 温箱温度PID与预测控制 J 武汉理工 大学学报交通科学与工程版 2004 28 4 554 557 5 袁秀英 等 组态控制技术 M 北京 电子工业出版社 2003 收稿日期 2008 9 22 图3组态画面 图4数据变量定义 19

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