PLC温度控制技术.ppt

、PLC应用技术；第4章PLC温度控制技术；、第4章PLC温度控制技术；温度控制系统包括钢铁厂、化工厂、火电厂等锅炉温度控制系统；焊机温度锅炉温度通常是由PID控制的大型惯性系统。本章首先介绍了温度传感器的使用和S7-300PLC的块基本概念，然后简要介绍了PID控制器的基本概念，结合一个油罐温度控制系统的例子，详细介绍了S7-300PLC的PID控制器应用。、4.1温度获取、温度收集和压力、流量等各种生产过程中直接测量液体、蒸汽、气体介质和固体表面温度的最常见工业控制应用程序类型。除了常用的热阻、热电偶两种方法外，还有非接触式红外温度测量等产品，一个典型的应用案例是钢铁厂的红外温度测量设备。这里主要介绍热电阻和热电偶。4.1.1温度传感器是工业控制中应用最广泛的应用，可直接测量各种生产过程中液体、蒸汽、气体介质和固体表面的温度，如选择、温度获取和压力、流量等。除了常用的热阻、热电偶两种方法外，还有非接触式红外温度测量等产品，一个典型的应用案例是钢铁厂的红外温度测量设备。这里主要介绍热电阻和热电偶。，1。热电偶、工业热电偶是测量温度的传感器，通常与显示仪表、记录仪表和电子调节器一起使用，可以在各种生产过程中直接测量各种范围的温度。标准电流，如适配器输出4-20毫安、0-10V，电压信号的温度变送器更加方便可靠。在实验室等近程应用中，可以将热电偶信号直接引入PLC进行测量。热电偶是两端焊接在一起形成电路的两个不同组件的导体，直接测量端称为工作端(热端)，接线端端称为冷端(冷端)，如果冷热端存在温差，则产生电路的热电流。这种现象称为热电效应。连接显示设备时，显示所产生的热电动势的对应温度值随温度升高而增加。与热电偶的长度和厚度无关，只有热电偶的材料和两端的温度与热电动势的大小有关。，1。热电偶，根据使用用途，热电偶有手套热电偶，装配热电偶，隔盐热电偶等。组装的热电偶由热敏元件(热电偶芯)、不锈钢保护管、接线盒和各种用途的固定装置组成。手套热电偶比装配热电偶直径小，可以随意弯曲，冲击电阻强，不能安装装配热电偶的情况下适用，外部保护管适合不同使用温度的要求，内部充满高密度氧化绝缘体材料，适合环境恶劣的情况下使用。爆炸性热电偶通常用于包含多种易燃、爆炸性和其他化学气体的生产现场，在使用普通热电偶容易发生气体爆炸的情况下，必须使用爆炸性热电偶。2。热阻、热阻是中低温区域最常用的温度测量元素之一。热阻基于金属导体的电阻值随着温度的增加而增加的特性测量温度。电阻值变更时，次要计量器会显示与电阻值相对应的温度值。主要特征是测量精度高，性能稳定。在这里，铂电阻的测量精度最高。铂热电阻根据使用场所和使用温度有云母、陶瓷、厚膜等组成部分。作为温度测量因素，具有良好的检测输出特性，通常与显示器、记录器、调节器和其他智能模块或仪表一起使用，以提供准确的输入值。采用集成温度变送器时，输出4-20毫安标准电流信号或0-10伏标准电压信号，使用方便。，2。热阻，热阻大部分由纯金属材料制成，目前最常用的是铂和铜。此外，现在开始使用Dian、镍、锰、铑等材料制造热阻。根据使用用途，热阻也有与热电偶类似的装甲热阻、组装热阻、隔盐热阻等种类。铂电阻在温度作用下，铂热电阻线的电阻值随温度变化，电阻与温度的关系百分度特性符合IEC标准。百分度号Pt100表示0 的公称电阻值100，是当前使用的常用铂热电阻。此外，还有铂热阻(如Pt10、Pt200、Pt500和Pt1000)、铜热阻(Cu50和Cu100)等。2。热阻，本章将涵盖的油罐温度控制系统，传感器测量Pt100铂热阻，型号WZP-035，温度范围0-300 。表4-1显示了0-100c范围内Pt100铂热电阻的温度和电阻值的对应关系。，表4-1，4.1.2模拟模块和可选模块，模拟模块包括模拟输入模块SM331、模拟输出模块SM332和模拟输入/输出混合模块SM334。模拟输入模块SM331具有输入信号类型，可以从电压、电流、电阻、热阻、热电偶中选择，模拟输出模块SM332提供电压和电流两种类型的信号输出。某些CPU模块，如S7-300的CPU 313c模块(订单号6ES7313-5BE01-0AB0)，不仅提供24路DI输入和16路DO输出，还包含5路模拟输入和2路模拟信号输出。，1。模拟模块的主要特性，表4-2、4-3列出了模拟输入模块SM331的主要特性，有关更详细的特性说明，请参阅相关技术文档。1。表4-3模拟输入模块SM331的主要特性，1。表4-4，表4-4模拟输出模块SM332的主要特性，1。表4-5，表4-5模拟输出/输出混合模块SM334的主要特性，2。由于模拟模块的测量信号类型和测量范围设置、模拟输入或输出模块提供多个信号类型，因此每个信号的测量范围一般使用两种方法：STEP7软件设置和范围卡设置。(1)通过STEP7软件配置将CPU313C模块设置为“是”。如上所述，CPU313C提供功能丰富的I/o信号，不仅是CPU模块，模拟输入通道0-3还输入电压/电流信号，通道4输入电阻/铂电阻，在步骤7软件中设置，双击图4-1中的HWConfig对话框中的AI5/AO2条目即可使用。打开图4-2中的“Properties Properties(属性)”属性对话框，其中包含四个选项：General(常规)、Addresses(地址)、Inputs(输入)和Outputs，1。图4-1，图4-1“HW config(HW config)”硬件配置对话框，1。图4-1，在通道0-3的“Measurementtype”下选择电压或电流输入，在“Measuringrange”下根据需要选择测量范围，在电压输入下选择0-10V、10V、在电流输入下选择0-20mA第四个通道是电阻/铂电阻测量通道，有两个选项：R-2L、RTD-2L，在此图中，选择了RTD-2L、PT100来测量传感器PT100铂电阻的温度值。，1。图4-2，图4-2 CPU313C模块模拟输入信号类型和范围设置，1。图4-3，图4-3 CPU313C模块输出信号类型和范围设置，1。可以按照图4-3所示的方式设置CPU313C模拟输出通道，对于电压输出，可以选择0-10V、10V。对于电流输出，有三个选项：0-20毫安、4-20毫安和20毫安。在图4-3中，0通道设置为电压，范围/-10V，1通道设置为电流型，范围4-20毫安。对于其他类型的模拟输入/输出模块，其设置取决于模块，但默认方法是相同的。，2。模拟模块的测量信号类型和测量范围设置，(2)具有带范围卡的模拟模块的测量信号类型和测量范围设置的范围卡的配置模拟模块插入服务时模块的侧面，如果需要变更范围，则必须重新调整范围卡以更改测量信号的类型和测量范围。范围卡可以设置为四个位置：“a”、“b”、“c”、“d”，各种测量信号类型和测量范围的设置在模拟模块上具有相应的标记标记，可以根据需要进行设置和调整。要调整范围卡，使用静丝刀从模拟模块中松开范围卡。根据测量要求和范围正确定位范围卡，然后将其插入模拟模块。3。仿真值的表达，仿真值用二进制补充代码表示，宽度为16位，符号始终位于最高位。仿真模块的精度最大为15位，小于15位时，仿真值向左调整，然后保存在模块中。如表4-6所示，“0”不填充标记为“x”的0或“1”。，表4-6模拟值的准确度表示，模拟值的准确度表示，表4-7，电压测量范围10V-1V的模拟值表示，表4-8，电流测量范围0-20mA和4-20mA的模拟值有关其它模拟输入信号的模拟值信号和模拟输出信号的表示，请参阅相关技术文档。，表4-9，表4-9标准Ptx100RTD温度传感器的模拟值为，4.2 STEP7的块(2)，STEP7的块主要是组织块(on-4)，如图4-4所示组织块和功能已在前面进行了说明，本节主要讨论以下五个块：图4-4，图4-4STEP7中的块，4.2.1功能块，功能块FB(FunctionBlock)是用户编写的程序模块，与功能FC(Function)类似FB按名称给出的参数称为格式参数(几何参数)，调用FB时为格式参数指定的引用是实际参数(实际参数)。与FC不同，FB拥有自己的存储(即稍后将讨论的背景数据块)，FC没有自己的存储。调用FB时，必须指定背景数据块。如果调用FB时未传递实际参数，则将使用存储在背景数据块中的值。，1。创建FB，右键单击Blocks目录右侧的空白区域，然后从弹出快捷菜单中选择insert new object-functionblock以插入FB(如图4-5所示)，填写FB名称(如图4-6所示)，输入符号名称和注释，然后选择编程语言(如LAD)，单击OK完成功能块FB1的插入和属性设置。，图4-5，图4-5将FB插入Blocks目录，图4-6，“设置图4-6FB属性”对话框，图4-7，Blocks目录中的FB右上方是变量声明表，右下方是程序命令区域，左侧是命令列表。变量声明表示FB1的参数和变量类型设置界面，并声明特定于此块的变量(本地变量)，包括块中几何参数和参数的属性。设定IN(输入变数)、OUT(输出变数)和IN_OUT(输入/输出变数)，以在呼叫图块时宣告软体介面(即造型参数)。临时变量(TEMP)在声明后在本地数据堆栈中打开有效的存储空间。STAT(静态变量)专用于FB，是为与背景数据块一起使用而保留的空间。用户在功能块中声明的变量会自动出现在功能块的相应背景数据块中(临时变量除外)。，图4-7，图4-7FB编辑器界面，2。创建变量，图4-7中，变量声明表的左侧显示了表的整个结构。单击变量类型(例如，IN)时，有关该类型变量的详细信息显示在表的右侧，从中可以创建变量。在IN类型中创建三个变量(Motor_On、Motor_Off和Motor_Timer)，在OUT类型中创建变量Motor_Working，在STAT类型中创建静态变量Delay _ Time，如图4-8所示，图4-8(1-2)，在变量声明表中编写变量，图4-8-1，图4-8-2，图4-8(3-4)，以及(2)输出变量(OUT):调用FB的块返回的输出参数；(3)IN_OUT(输入/输出变量):初始值由调用FB的块提供，由FB修改，然后返回到调用该变量的块；(4)临时变量(TEMP):临时存储在本地数据区域中的变量，仅在使用块时使用临时变量，执行后不会存储临时变量的数值。(5)STAT(静态变量):用于功能块的背景数据块。关闭功能块时，静态数据保持不变。功能FC没有静态变量。在变量声明表中输入各种参数时，不需要指定存储地址，选择每个变量的数据类型时，STEP7会自动为所有本地变量分配存储地址。3。FB程序编写，图4-7FB编辑器界面的右下角是用户可以输入程序的程序命令区域。例如，对于用于电动机启动和停止控制的功能块FB1，输入启动信号后，电动机运行状态为True，输入停止信号后，电动机运行状态为False。功能块中使用的每个变量都在图4-8中创建。LAD计划包括：，网络(pg1)，网络(pg2-3)，3。准备FB程序；在FB编辑器中编译的FB程序可以从其他程序中调用。图4-9是从OB1调用的实例，只需在图形编辑器左侧命令列表中的“FBblocks”下找到“FB1MotorControl”功能块，然后直接拖动到OB1程序编辑区域即可。必须指定背景数据块。此部分在4.2.4背景数据块中进行了说明。，图4-