基于PLC的温度控制系统设计

东北大学秦皇岛分校课程设计用纸 第 1 页 基于基于 PLC 的温度控制系统设计的温度控制系统设计 摘要摘要 可编程控制器 plc 作为传统继电器控制装置的替代产品已 广泛应用工业控制的各个领域 由于它可通过软件来改变控制过程 而且具有体积小 组装灵活 编程简单抗干扰能力强及可靠性高等 特点 非常适合于在恶劣的工业环境下使用 本文所涉及到的温度 监控系统能够监控现场的温度 并且能够通过现场和计算机控制 其软件控制主要是编程语言 对 PLC 而言是梯形语言 梯形语言是 PLC 目前用的最多的编程语言 关键词关键词 西门子 S7 200PLC 编程语言 温度 1 1 工艺过程工艺过程 在工业生产自动控制中 为了生产安全或为了保证产品质量 对于温度 压力 流量 成分 速度等一些重要的被控参数 通常 需要进行自动监测 并根据监测结果进行相应的控制 以反复提醒 操作人员注意 必要时采取紧急措施 温度是工业生产对象中主要的被控参数之一 本设计以一个温度 监测与控制系统为例 来说明 PLC 在模拟量信号监测与控制中的应 用问题 东北大学秦皇岛分校课程设计用纸 第 2 页 2 2 系统控制要求系统控制要求 PLC 在温度监测与控制系统中的逻辑流程图如图所示 具体控制要求如下 被控系统的温度的正常范围在 10 度 100 度之间 基准温度为 50 度 高于 60 度可进行散热调整 低于 40 度时可进行加热调整 系统设置一个启动按纽 启动控制程序 设置绿 红 蓝 3 个 指示灯来指示温度状态 被控温度在要求 10 到 100 度范围内 绿灯 亮 表示系统运行正常 当被控温度超过上限 100 度时 红灯亮 当 低于 10 度时蓝灯亮 红蓝灯亮示警操作人员做必要处置 另外 当温 度处于正常范围 且高于 60 度时 启动风扇进行散热 当低于 40 度时 启动加热器进行加热 从而使被控温度趋于 50 度的基准温度 东北大学秦皇岛分校课程设计用纸 第 3 页 在被控系统中设置 1 个温度测量点 温度信号经变送器变成 4 20ma 的电信号 对应温度 0 100 度 送入 AIW2 模拟量输入通 道 PLC 读入温度值后根据要求做进一步处理 若被测温度超过允许范围 按控制算法运算后 通过模拟量输 出通道 向被控系统送出模拟量温度控制信号 PLC 通过输入端口 连接启动按钮 通过输出端口控制绿灯 红灯 蓝灯的亮灭 为了控制方便 设定一个温度较佳值 本题设为 50 度 并以 此作为被控温度的基准值 另外 还需要设定输出控制信号时的调 节基准量 正常情况下 输出基准量时被控制温度接近较佳值 3 3 控制系统的控制系统的 I OI O 点及地址分配点及地址分配 控制系统的模块号 输入 输出端子号 地址号 信号名称 说 明表 模块号输入端子 号 输出端子 号 地址号信号名称说明 1I0 0总启动开关 按扭 0Q0 0绿灯 1 有效指示灯 1Q0 1红灯 1 有效指示灯 2Q0 2蓝灯 1 有效指示灯 3Q0 3风扇输出 1 有效散热 CPU226 4Q0 4加热器输出 1 有效加热 2AIW2远程电流输入 2EM235 1AQW0远程电流输出 1 东北大学秦皇岛分校课程设计用纸 第 4 页 4 PLC4 PLC 系统选型系统选型 参照西门子 S7 200 产品目录及市场实际价格 选用主机为 CPU222 8 6 继电器输出 一台 再扩展一个模拟量模块 EM235 4AI 1AO 这样的配置是最经济的 整个 PLC 系统的配置如 图所示 5 5 电气控制系统原理图电气控制系统原理图 电气控制系统原理图包括主电路图 控制电路图 1 1 主电路图主电路图 如图所示为电控系统主电路 一台加热器为 M1 接触器 KM1 控 制着 M1 正常运行 FR1 为加热器过载保护用的热继电器 QF1 为断 路器 FU1 为主电路的熔断器 东北大学秦皇岛分校课程设计用纸 第 5 页 2 2 控制电路图控制电路图 如图所示 东北大学秦皇岛分校课程设计用纸 第 6 页 6 6 主程序及梯形图主程序及梯形图 东北大学秦皇岛分校课程设计用纸 第 7 页 东北大学秦皇岛分校课程设计用纸 第 8 页 东北大学秦皇岛分校课程设计用纸 第 9 页 S7 200 模拟界面 东北大学秦皇岛分校课程设计用纸 第 10 页 7 7结论 结论 通过对本系统的设计和调试 我们认识到 对于复杂系统的 控制 如果采用继电控制 不仅系统繁琐 调试困难 故障概率大 而且对以后的维护也带来困难 用 PLC 控制除了能解决以上问题以 外 还具有以下特点 控制条理清楚 接线简单明了 用软件代替传统的继电控制 减少了设计上的困难 减少了系统 的故障 模块化程序设计 便于调试 并且方便功能的改进 东北大学秦皇岛分校课程设计用纸 第 11 页 编程图形化 使之一目了然 8 参考文献 参考文献 1 可编程序控制器的编程方法与工程应用 廖常初 重庆