PLC在模拟量信号监测与控制中的应用

PLC 在模拟量信号监测与控制中的应用 温度是工业生产对象中主要的被控参数之一 本文以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 该系统具有广泛的应用范围 如大型家禽孵坊 电器生产行业和机械加工的 某些工艺流程中 一 控制要求 将被控系统的温度控制在某一范围之间 当温度低于下限或高于上限时 应能自动进行调整 如果调 整一定时间后仍不能脱离不正常状态 则采用声光报警 来提醒操作人员注意 排除故障 系统设置一个启动按钮来启动控制程序 设置绿 红 黄三台指示灯来指示温度状态 当被控系统的温度 在要求范围内 则绿灯亮 表示系统运行正常 当被控系统的温度超过上限或低于下限时 经调整且在设 定时间内仍不能回到正常范围 则红灯或黄灯亮 并伴有声音报警 表示温度超过上限或低于下限 该系统充分利用电气智能平台现有设备 引入 PLC 和变频器于系统中 将硬件模拟和软件仿真有机结合 有效的运用了平台资源 本文通过对该系统的阐述 详细介绍了 PLC 和变频器在模拟量信号监控中的运 用 二 控制系统原理及框图 该系统共涉及四大部分 包括温度传感器 变送器 PLC 温度监控系统和外部温度调节设备 首先 选取监控对象 在其内部 比如孵坊 选取四个采样点 利用四个温度传感器分别采集这四点温度后 通 过变送器将采集到的四点温度的采样值转换为模拟量电压信号 从而得到四个采样点所对应的电压值 输 入到 PLC 的四个模拟量输入端口 PLC 温度监控系统将这四点温度读入后 取其平均值 作为被控系统 的实际温度值 将其与预先设定的正常温度范围上下限相比较 得出系统所处状态 并向外部温度调节设 备输出模拟量控制信号 外部温度调节设备根据输出的模拟量的大小来调节温度的上升与下降或保持恒温 状态 本文以 0 10V 来对应温度 0 100 设置 40 60 为系统的正常温度范围 对应的模拟量电压为 4 6V 也即 40 4V 为下限 60 6V 为上限 调节时间设定为 20S 其中 50 5V 为我们 的温度 电压 基准值 这样 我们就将 PLC 温度控制系统对温度的监测与控制转变成了 PLC 对模拟量 电压的输入与输出的控制 当被控系统的实际温度低于设定的下限 40 时 PLC 温度监控系统经过 比较运算后 通过其模拟量输出端口向外部温度调节设备输出 5 10V 的电压 而且输出的电压会根据被 控系统实际温度值的降低而升高 从而改变外部温度调节设备 调节温度的幅度 同理 当被控系统的实 际温度高于设定的上限 60 时 PLC 温度监控系统经过比较运算后 通过其模拟量输出端口向外部 温度调节设备输出 0 5V 的电压 而且输出的电压会根据被控系统实际温度值的升高而降低 从而改变外 部温度调节设备 调节温度的幅度 而当被控系统的实际温度处于设定的温度正常范围 40 60 时 PLC 温度监控系统经过比较后 通过其模拟量输出端口向外部温度调节设备输出 5V 恒定的电压 即输出 电压的调节基准量 使温度调节设备保持恒温状态 三 控制算法的原理及流程图 PLC 温度控制系统规定模拟量输入端取值范围为 0 10V 本文设定其对应于温度 0 100 要求被 控系统的温度控制在 40 60 C 之间 也就是对应模拟量输入端口的电压范围是 4 6V 同时 根据控制 的需要 首先设定 50 对应模拟量输入端口的电压为 5V 作为被控系统温度的基准值 对应设定一个 输出的电压调节基准量 5V PLC 顺序扫描梯形图程序 扫描的结果有以下几种情形 假如读取到的四个采样点的温度 经 过取平均后大于上限 60 比如 70 将其与被控系统温度的基准值 50 比较 得出两者之间的 差值 20 也即对应 2V 然后用输出的电压调节基准量 5V 与之相减 从而得到 3V 作为控制信号来 控制外部的温度调节 降温 接着进入下一个扫描周期 直至被控系统的温度达到正常范围 40 60 如果在设定的调节时间 20S 后 未能恢复到正常范围内 则采用声光报警 红灯亮 假如读取到的 四个采样点的温度 经过取平均后小于下限 40 比如 20 将其与被控系统温度的基准值 50 比较 得出两者之间的差值 30 也即对应 3V 然后用输出的电压调节基准量 5V 与之相加 从而 得到 8V 作为控制信号来控制外部的温度调节 升温 接着进入下一个扫描周期 直至被控系统的温度 达到正常范围 40 60 如果在设定的调节时间 20S 后 未能恢复到正常范围内 则采用声光报 警 黄灯亮 假如读取到的四个采样点的温度 经过取平均后处于设定的正常范围 40 60 比如 45 则输出调节电压的基准量 5V 使被控系统保持恒温状态 绿灯亮 然后进入下一个扫描周期 四 I O 分配表 输入 输入开关量 功能 I0 6 实验台 计算机控制切换 I0 1 M1 启动开关 I0 2 M2 停止开关 输出 输出开关量 功能 Q0 1 M7 过低 Q0 2 M8 正常 Q0 3 M9 过高 Q0 4 过低警鸣 Q0 5 过高警鸣 Q0 7 变频器的逻辑输入 五 程序 PLC 梯形图 六 硬件接线图 七 组态王仿真画面 本系统不仅可以通过硬件操作来了解系统的工作原理 同时也可以通过仿真软件的监控画面来生动 直观的了解系统的工作过程 八 变频器部分 本系统中的变频器是用来代替外部实际的温度调节设备 目的一是介绍变频器的使用 目的二是可以 直观的看到 PLC 温控系统根据输入温度值的改变同时也在改变输出的模拟量控制信号 系统中对变频 器的应用过程 实际上是应用变频器根据外控电压的变化来改变输出频率的特性 为了让其可以根据外控电压来改变频率 其参数设置如下 I O 菜单中 TCC 设为 2C I O 菜单中 AO 设为 rFr drc 菜单中 O