饮料灌装机PLC控制系统设计样本

毕业设计（论文）题目：基于PLC汽水灌装机控制系统设计系别：专业：学生姓名：指引教师：年6月15日摘要本论文简介了可编程控制器与世纪星监控软件在汽水灌装机中控制办法和原理，采用了新检测办法，实现了整个生产线自动化。本论文详细阐述了汽水灌装机控制系统设计环节，通过对灌装机系统充分理解，以行业现状为出发点，结合其她行业自动控制技术应用状况，提出了基于PLC汽水灌装机控制系统基本构造。用日本OMRON系列可编程控制器设计了多移阀启动、破瓶检测、破瓶捡出、自动压盖等过程自动控制。最后，简要简介了世纪星组态软件，附有汽水灌装机控制系统组态画面。本系统设计中完毕了汽水灌装机控制系统硬件配备和软件方面设计，并运用世纪星组态软件实现了实时监控系统设计，使得整个设计形象，实用。采用PLC来控制饮料生产线，实现了汽水灌装机控制系统自动化，对劳动生产率提高，对饮料质量和产量提高都具备深远意义。核心词：灌装机控制系统；可编程控制器；组态软件

AbstractThispaperintroducesbrieflytheprogrammablelogicalcontrollerandthecenturystarmonitoringsoftwareusesinthecarbonateddrinksfillingmachineofcontrollingmethodandtheprinciple，usedthenewexaminationmethod，andachievetheautomationoftheentireproductionline.Thispaperdescribesindetailthecontrolsystemofthecarbonateddrinksfillingmachinedesignsteps，abriefintroductionofthecarbonateddrinksfillingmachinecontrolsystemandbaseontheself-industryandtheapplicationoftheothertradeonauto-controltechnique，proposedtheframeofthecontrolsystembasedonprogrammablelogicalcontroller.DesignthecontrolsystemofthecarbonateddrinksfillingmachinebasedontheprogrammablelogicalcontrolleranddesignsthecontrolsystembyOMRONforopeningvalve，inspectingandpickingoutthebrokenbottle.Atlast，thesimulationsoftwareofconfigurationbrieflyanddescribesimulationprocessindetail，therearecarbonateddrinksproductionlineconfigurationscreen.Thisdesigncompletesthecarbonateddrinksproductionlinehardwareconfigurationandsoftwaredesignandusescenturystarconfigurationsoftwaretomonitorreal-timesystem，toachievetheimageoftheentiredesignimageandpractical.Achievetheautomationofthecarbonateddrinksfillingmachine.Notonlyimprovethelaborproductivity，butalsohasfar-reachingsignificanceoftheimprovementofqualityandyield.Keywords：Carbonateddrinksfillingmachinecontrolsystem，ProgrammableLogicalController，Configurationsoftware目录TOC\o"1-3"\u绪论1灌装控制系统总体简介1.1灌装机重要类型1.1.1旋转型灌装机1.1.2直线型灌装机1.2灌装基本办法简介1.3灌装机以及灌装方式拟定1.3.1灌装机拟定1.3.2灌装方式拟定2汽水灌装机控制系统设计方案2.1总体设计思路2.2汽水灌装机控制系统详细流程3汽水灌装机控制系统硬件设计3.1PLC选型3.1.1选取PLC控制因素3.1.2PLC简介3.1.3PLC型号选取3.2PLC硬件系统连接3.3灌装机传动原理3.4灌装机重要硬件详解3.4.1灌装机供瓶机构3.4.2瓶升降机构3.4.3灌装阀功能4汽水灌装机控制系统软件设计4.1系统程序指令简介4.2可编程序控制器I/O分派4.3工作过程分析4.3.1正常灌装流程4.3.2灌装浮现次品流程4.3.3次品捡出器4.3.4贮料缸有关程序5监控程序软件设计5.1组态软件简介5.1.1组态软件选取5.1.2世纪星组态软件简介5.1.3世纪星软件构成5.2组态画面详细设计5.2.1组态图形界面设计5.2.2组态变量设计5.2.3应用程序命令语言编辑5.2.4动画连接6监控系统通信实现6.1通信连接6.1.1CPM2A通信连接方式6.1.2CPM2A上位通信合同6.1.3编写上位机通信程序6.1.4实现上位机对PLC监控6.2计算机与PLC通信6.3世纪星与PLC通信6.4监控系统现场调试6.4.1PLC系统现场调试6.4.2上位计算机系统现场调试结论致谢参照文献附件A附录B附件C附件D附件E

绪论（1）灌装机械发展与现状随着当代科学技术发展，人民生活水平提高，人们消费习惯也随之相应变化，同步对消费品包装提出了更高规定。而液态产品包装在包装行业中占有很大比例，这是由于液体包装涉及行业广泛、品种繁多，如饮料方面汽水、果汁、牛奶、矿泉水、蒸馏水、啤酒、果酒等；调味品方面酱油、醋、味精液、果酱等；药物方面针剂、糖浆、酊剂、气雾剂等；农药乳剂、化工产品各种瓶装、化妆品等，要满足日益增长液体产品需要，就应大力发展液体产品包装技术。人类自从采用容器盛装液体后来，就产生了灌装办法。十九世纪末二十世纪初此前，普通使用水罐、水杓进行人工灌装或直接将容器浸入液料中进行灌装，大概在1980年美国Horix、Kiefer和U.S.BottLers等三家公司开始制造容器灌装机械装置。第一台商业用灌装机是Kiefer公司制造；Horix公司于19初次制造了重力灌装机，用于灌装番茄酱，这家公司至今仍生产灌装机，二十年代初这几家公司着手生产回转式灌装机，其中U.S公司制造是纯真空灌装机，二十世纪以来。灌装机械工业发展迅速，那时灌装速度取决于人工将瓶子对准灌装阀，等待瓶子灌装完毕所需时间。国内在解放前几乎没有灌装机械，灌装生产绝大某些处在手工操作，非常落后。70年代初，上海、北京、广州、青岛、烟台等地引进三十多条灌装线，其中有西德Seitz厂产品、意大利Simonazi公司、美国Merer公司、日本三菱公司，此外尚有许多罗马尼亚灌装线。随后，国内广东轻工机械厂、北京酿酒机械厂、上海化工机械厂等许多家仿制了不少灌装线，初步改进了灌装生产落背面貌，但灌装机械发展与国际先进水平差距仍很大[8]。（2）PLC在工业中应用状况PLC（ProgrammableLogicalController，可编程序逻辑控制器）是以微解决器为基本，综合了计算机和自动化技术而开发新一代工业控制装置，按照IEC（国际电工协会）国标原则定义是，可编程序控制器又称PC或PLC，它是以微型计算机为基本一种为用于工业环境而设计数字式电子系统，这种系统用可编程序存储面向顾客指令内部寄存器，完毕规定功能，如：逻辑、顺序、定期、计数、数字运算、数据解决等，通过数字量输入、输出控制各种类型机械或生产过程。PLC产品在抗电磁、噪声干扰、有害废气腐蚀、高温、粉尘等方面有很高能力，能直接和现场各种单元、部件连接，结实耐用，可靠性方面PLC平均无端障时间可达5万小时以上，操作与维修十分以便，功能日益扩大。因而，PLC广泛应用于许多工业领域，固然技术日新月异、突飞猛进是PLC迅速扩展市场主线因素。国内应用PLC还处在初级阶段，并且局限于钢铁、化工、汽车、机床、煤炭、电站等领域，其她行业应用尚未普及，中华人民共和国尚有辽阔应用领域等待开拓。国内饮料包装设备在许多方面采用了PLC，并获得了非常好效果，但仍有许多局限性与欠缺。（3）国内灌装业缺陷国内饮料包装设备还存在自动化限度低、速度慢、破瓶率高、系统运营不稳定等缺陷。随着集散控制系统日益完善，PLC在工业控制领域应用日益广泛，使咱们运用先进控制技术改进自动汽水灌装机控制系统，弥补其局限性成为也许。（4）汽水灌装机控制系统方案设想与长处本课题目就是采用当代流行先进控制技术，设计汽水自动灌装控制系统，通过软、硬件功能组态实现汽水灌装机系统自动化控制，体当前：（a）减少事故。通过监控系统，可以对生产线中各设备运营状况进行周密监视，发现异常，及时进行报警或停机，把事故控制在最小范畴内，从而提高运营可靠性。（b）提高经济效益。实行灌装过程监控后，可以实现大型汽水灌装机控制系统全自动化，提高生产效率。（c）改进工作环境。实行监控后，值班人员坐在控制室就可以随时理解整个汽水灌装机控制系统运营状况，从以往人工操作、实时观测中解脱出来。（5）论文重要构成本文第1某些对汽水灌装机控制系统结识和灌装设备简介；第2某些简介是汽水灌装机控制系统工艺流程，一方面简介了汽水灌装机控制系统工作过程和传动原理，另一方面简介了汽水灌装机控制系统其她几种重要小部件；第3某些简介是汽水灌装机控制系统硬件设计，重要有PLC选型和PLC连接。第4某些简介是汽水灌装机控制系统软件设计，重要是对PLC软件和系统程序设计进行简介，并结合汽水灌装机控制系统详细控制规定，对I/O进行分派；第5某些简介世纪星组态画面设计，一方面对该软件进行了简朴简介，然后结合PLC控制原理与程序流程图，实现组态画面控制。第6某些是监控系统通信实现和系统现场调试。1灌装控制系统总体简介1.1灌装机重要类型按灌装瓶重要运动形式分类1.1.1旋转型灌装机待灌瓶由传送系统（普通经洗瓶机由输送带输入）或人工送入灌装机进瓶机构，瓶子由灌装机转盘带动绕主立轴旋转运动进行持续灌装，转动近一周时瓶子己灌满，然后由转盘送入压盖机进行压盖，如图1.1所示。图1.1灌装过程俯视图这种灌装机在食品、饮料行业应用最广泛，如汽水、果汁、啤酒、牛奶灌装，此机重要由流体输送（即供料系统）、容器输送（即供瓶系统）、灌装阀、大转盘、传动系统、机体、自控等某些所构成，其中灌装阀是保证灌装机能否正常工作核心。1.1.2直线型灌装机灌装瓶沿着平直直线运动，进行成排灌装。如图1.2，凡送来一排空瓶由推瓶板向前推送一次，到送至灌液管下方时，阀门打开进行灌装，间歇进行操作。I：定量灌装，Ⅱ：上盖，Ⅲ：将盖拧紧，Ⅳ：贴商标，Ⅴ：待装盒装箱1：推瓶板，2：限位拨盘，3，11，13：传送带，4：传送盘，5：瓶子，6：上盖机构，7：料斗，8：拧紧机构，9：商标盒，10：浆糊盒，12：推料板，14：贮液箱，15：灌装管图1.2直线灌装机工作原理图这种灌装机相对旋转灌装机来讲，构造比较简朴，制造以便，但占地面积比较大，并且是间歇运动，生产能力提高也受到一定限制，因而普通只用于无汽液料类灌装，局限性较大。1.2灌装基本办法简介各种液体产品物理性质和化学性质均不相似，在灌装过程中，为了使产品特性保持不变，必要采用不同灌装办法。普通灌装机常采用下列几种灌装办法：（1）常压法常压法也称纯重力法，即在常压下，液料依托自重流进包装容器内。大某些能自由流动不含气液料都可用此法灌装，例如白酒、果酒、牛奶、酱油、醋等。（2）等压法等压法也称压力重力式灌装法，即在高于大气压条件下，一方面对包装容器充气，使之形成与贮液箱内相等气压，然后再依托被灌液料自重流进包装容器内。这种办法普遍用于含气饮料，如啤酒、汽水、汽酒等灌装。采用此种办法灌装，可以减少此类产品中所含CO2损失，并能防止灌装过程中过量起泡而影响产品质量和定量精度。（3）真空法真空法是在低于大气压条件下进行灌装，可按两种方式进行：（a）压差真空式即贮液箱内处在常压，只对包装容器抽气使之形成真空，液料依托贮液箱与待灌容器间压差作用产生流动而完毕灌装，国内此种办法较惯用。（b）重力真空式即贮液箱内处在真空，包装容器一方面抽气使之形成与贮液箱内相等真空，随后液料依托自重流进包装容器内，因构造较复杂，国内较少用。真空法灌装应用面较广，它即合用于灌装粘度稍大液体物料，如油类、糖浆等。也合用于灌装含维生素液体物料，如蔬菜汁、果子汁等，瓶内形成真空就意味着减少了液料与空气接触，延长了产品保质期，真空法还合用于灌装有毒物料，如农药等，以减少毒性气体外溢，改进劳动条件。（4）压力法运用机械压力或气压，将被灌物料挤入包装容器内，这种办法重要用于灌装粘度较大稠性物料，例如灌装番茄酱、肉糜、牙膏、香脂等。有时也可用于汽水一类软饮料灌装，这时靠汽水自身气压直接灌入未经充气等压瓶内，从而提高了灌装速度，形成泡沫因汽水中无胶体尚易消失，对灌装质量有一定影响[7]。1.3灌装机以及灌装方式拟定1.3.1灌装机拟定旋转式灌装机无论在生产效率还是在生产质量上都远远高于直线型灌装机，对比直线性灌装机，旋转式灌装机设备更高效化、自动化和节能化。今天旋转式灌装机自动灌装机生产能力己达每分钟瓶。因而本设计采用旋转式灌装机来进行研究。1.3.2灌装方式拟定灌装方式选取，除了考虑液体自身工艺性能如粘度、重度、含气性、挥发性外，还必要考虑产品工艺规定、灌装机机械构造等综合因素。对于普通食用液料如瓶装牛奶、瓶装酒类、碳酸饮料等，可以采用真空—等压法，也可直接采用等压法。真空—等压法是灌装前对瓶内抽取真空，然后再充入CO2进行等压灌装。为了减少灌装时酒料类液体含氧气量，以便延长产品保质期，采用较大真空度—等压法更有利。采用真空法其灌装阀构造较简朴，液漏损失小。但是真空法较之等压法需增长设备成本，并且，氧气量对碳酸饮料影响不大，在节能方面考虑，可直接采用等压灌装法。碳酸饮料采用等压灌装法可以有效防止灌装过程中C02气体损失，等压灌装即先向瓶子中充气，使容器内压力与贮液缸内压力相等，再将贮液缸内液体灌入容器内。贮液缸是全封闭，它由贮液室、背压气室、回气室三室构成。在往贮液缸输送液体之前，先往贮液缸内通入压缩气体（无菌空气或CO2，使贮液缸气室保持一定压力（0.1~-0.9MPa），该气体压力必要等于或稍高于液体物料中CO2溶解量饱和压力，使饮料中CO2溶解。等压灌装法可以减少CO2损失，保持含气饮料质量，并能防止灌装中过量泛泡，保证灌装计量精确。因此本系统在设计中选用等压灌装法。2汽水灌装机控制系统设计方案2.1总体设计思路依照规定和当前生产线详细状况，并结合当前先进装配系统设计方案，拟定了如下总体设计思路。采用可编程控制器(PLC)作为控制系统主控制元件，传感器作为检测元件构成生产、控制系统。一台上位计算机通过通讯网络与PLC相连，用于生产线监控和产品数据记录解决。整条汽水灌装机控制系统由一台PLC、灌装机以及次品捡出器和批示灯等其他元件构成。瓶子在灌装机中依次完毕：1、进气，2、进液回气；3、停止进液；4、排除余液等4个环节。同步生产线上各种检测状态传感器所有接入到PLC中，由PLC依照传感器检测状态通过编制好程序控制整个系统工作。操作时，在PLC上编制好程序作为系统工作条件。通过PLC上开关和批示灯等进行对系统功能操作和监控系统工作过程[9]。2.2汽水灌装机控制系统详细流程系统采用了国际上较为先进灌装设备—旋转型全自动灌装机。设计灌装过程是：洗瓶机将瓶子里外洗净并经检查后，由传送带送入自动灌装机限位机构，依照规定规定按一定距离排列好，限位机构精确地将瓶送入瓶升降机构。升降机构把升降托盘顶起，瓶子随之上升，当瓶口卡住阀门定心罩时打开多移阀气门，充气等压，然后打开液门，进行灌液，灌液完毕后进行压力释放，然后关闭液门、气门。完毕上述几步之后，瓶子升降机构及时进入下降滑道，在下降滑道作用下，升降托盘被滑道强制下降，因而装好瓶子随之下降到最低位置，当转过一定角度后，瓶子进入传递轮子区域，被传递轮子退出，送去进行上盖并包装，这样就完毕了整个灌装工作一种工作循环过程。系统设计流程图如图2.1所示。图2.1系统设计流程图3汽水灌装机控制系统硬件设计3.1PLC选型3.1.1选取PLC控制因素可编程控制器是以微解决器为核心专用计算机，是专为工厂现场应用环境设计，运用它面向顾客编程语言，不但能实现逻辑控制，还能实现各种顺序和定期控制以及复杂闭环控制；运用它内部大量辅助继电器可以实现无触点控制；运用它控制可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、在恶劣环境下能长时间不间断运营、编程容易且维护工作量小、还配有通讯接口和各种模块特点，可以把它作为下位机放在自动生产线工作现场完毕各种控制任务。正是由于可编程控制器有这些优良特性，再加上饮料灌装过程中有大量顺序控制，因此选用PLC来对灌装设备进行控制。3.1.2PLC简介可编程控制器是60年代末在美国一方面浮现，当时叫可编程逻辑控制器PLC（ProgrammableLogicController），目是用来取代继电器。以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。提出PLC概念是美国通用汽车公司。PLC基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等长处和继电器控制系统简朴易懂、操作以便、价格便宜等长处结合起来，控制器硬件是原则、通用。依照实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器顾客程序存储器内，使控制器和被控对象连接以便。70年代中期后来，PLC已广泛地使用微解决器作为中央解决器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模集成电路，这时PLC已不再是仅有逻辑（Logic）判断功能，还同步具备数据解决、PID调节和数据通信功能。国际电工委员会（IEC）颁布可编程控制器原则草案中对可编程控制器作了如下定义：可编程控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定期、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式和模仿式输入和输出，控制各种类型机械或生产过程。可编程控制器及其关于外围设备，易于与工业控制系统联成一种整体，易于扩充其功能设计[3]。

可编程控制器对顾客来说，是一种无触点设备，变化程序即可变化生产工艺。当前，可编程控制器已成为工厂自动化强有力工具，得到了广泛普及推广应用。可编程控制器是面向顾客专用工业控制计算机，具备如下明显特点：（1）可靠性高，抗干扰能力强：PLC采用当代大规模集成电路技术，采用严格生产工艺制造，内部电路采用了先进抗干扰技术，具备很高可靠性。同步在应用软件中，应用者还可以编入外围器件故障自诊断程序，使系统中除PLC以外电路及设备也获得故障自诊断保护。（2）编程直观、简朴：梯形图语言图形符号与表达方式和继电器电路图相称接近，只用PLC少量开关量逻辑控制指令就可以以便地实现继电器电路功能。（3）适应性好：PLC产品在抗电磁、噪声干扰、有害废气腐蚀、高温、粉尘等恶劣条件有很高能力。能直接和现场各种单元相连接。（4）功能完善，接口功能强：除了逻辑解决功能以外，当代PLC大多具备完善数据运算能力，可用于各种数字控制领域。虽然计算机控制技术已经产生，但是PLC控制由于它高性能、成本低、并且对恶劣环境有很强适应能力而在工业控制广泛应用中保持优势[2]。3.1.3PLC型号选取本设计选用OMRON公司CPM2A型PLC。能基本满足系统设计规定。日本OMRON公司是世界上生产可编程序控制器（PC）知名厂家之一，OMRON大、中、小、微型机各具特色各有所长，在中华人民共和国市场上占有率位居前列，在国内顾客中享有较高名誉。1999年，OMRON在推出CS1系列同步，在小型机方面相继推出CPM2A/CPM2C/CPM2AE、CQM1H等机型。CPM2A是CPM1A之后另一系列机型。CPM2A功能比CPM1A有新提高，例如，CPM2A指令条数增长、功能增强、执行速度加快，可扩展I/O点数、PC内部器件数目、程序容量、数据存储器容量等也都增长了；所有CPM2ACPU单元都自带RS232C口，在通信联网方面比CPM1A改进不少。CPM2A基本指令与CPM1A相似，都是14种，但CPM2A应用指令增长到105种、185条；CPM2A工作速度明显加快，基本指令LD执行时间为0.64us，应用指令MOV执行时间为7.8us；程序容量增长到4096字；读/写DM增长到2048字；最大I/O点数可扩展到120点；内部器件数目也有增长，如内部辅助继电器区（IR）928位，特殊继电器区（SR）448位，定期器/计数器256位，辅助继电器区（AR）384位[1]。3.2PLC硬件系统连接系统采用了OMRONCPM2A型号PLC，其主机上有12点输入，8点输出。汽水灌装机控制系统控制环节采用上位机和下位机构成，下位机直接控制汽水灌装机控制系统中各个设备工作运营，上位机负责对系统工作运营状况进行监视，其中上位机通过COM端口用RS-232与PLC相连进行通信，而PLC需先接入220V交流电源，再将启动﹑停止按钮以及各个限位开关通过24V直流电源连接到PLC输入端口上，系接线图，如图3.1所示[4]。图3.1系统硬件连接图3.3灌装机传动原理旋转型自动灌装机，所用动力都是电动机，其功率普通在1~3千瓦之间，电动机转速普通是很高，而灌装机转速但是每分钟几转，满足不了灌装工作规定，因而，它传动就需要一套合理变速系统。有灌装机上还采用调速电机，直接无级变速，但这种传动对电机规定很高，必要防尘、防水等，并且价格也较贵。对于旋转型灌装机传动某些规定有如下几点：（1）传动平稳由于主机完毕灌装任务是在一种灌装机传送带上进行，它进瓶、出瓶精确地灌装等都规定在平稳工作条件下进行。（2）传动系统构造简朴传动系统简朴，一方面可以减少功率消耗，另一方面设备精度易达到，同步维修以便。此外，在设计传动系统时考虑到安装、调试、保养以便性，要满足人体工程学规定，给工人带来以便，要尽量缩短维修时间，规定便于维修、保养。3.4灌装机重要硬件详解3.4.1灌装机供瓶机构在自动灌装机中，按照灌装工艺规定，精确地将待灌瓶送入主转盘升降机构托瓶台上，是保证灌装机正常而有秩序地工作核心。普通供瓶机构核心问题是瓶持续输送和瓶定期供应。惯用持续输送装置有链带传送，普通采用不锈钢或尼龙坦克链带，为了减少链带与瓶底间摩擦，有时设法在链带上加些肥皂水，以便润滑。由洗瓶机出来瓶子由输送带送来后，为了防止挤坏、堵塞和精确地送入灌装机，必要设法使瓶子单个地保持恰当间距送进灌装机，当前瓶子定期送给普通采用分件供送螺杆或拔盘式等限位机构。3.4.2瓶升降机构在普通旋转型灌装机中，由拔瓶轮送来瓶子必要依照灌装工作过程需要，先把瓶子升到规定位置，以便进行灌装。然后再把己灌满瓶子下降到规定位置，以便拔瓶轮将其送到传送链带上送走，这一动作是由瓶升降机构完毕。对于瓶升降机构规定是：运营平稳、迅速、精确、安全可靠、构造简朴。3.4.3灌装阀功能灌装阀是自动灌装机执行机构主体部件，它功能在于依照灌装工艺规定，以最迅速度沟通或切断贮液箱、气室和灌装容器之间流体流动通道，保证灌装工艺过程顺利进行。本设计中采用气动式多移阀。多移阀构造：灌装阀组件由液体阀、注气管、气阀、定心罩、排气阀等构成。功能：瓶子通过传递轮子进入灌装机，接着瓶子沿着瓶子托盘开始上升，直到瓶口卡入定心罩，定心罩将罐对中并预压密封，然后启动气阀对瓶内进行充CO2，充CO2由一只气缸加压产生，压力大小取决于瓶子材料。通过这道程序，使汽水在灌装过程中，CO2损失降到最低。当待灌瓶中气压达到与贮液箱内背压相等时，液阀弹簧自动打开液门，完毕灌装，此种阀长处是不但能保证碎瓶时不漏液，还能保证瓶上有孔洞破瓶及充气局限性时不漏液，使灌装可以稳定进行[5]。4汽水灌装机控制系统软件设计4.1系统程序指令简介（1）定期器指令（TIM）系统设计中使用了十个定期器，用来控制瓶子在灌装机内各个某些计时工作，当定期器输入端为从“OFF”变为“ON”时，定期器开始工作，直到计时到计数器所设定值，计时器当前值为00000，计数器为“ON”。若输入继续为“ON”，输出保持为“ON”；若输入变为“OFF”，定期输出也变为“OFF”，即恢复原状态，本次系统设计定期器就是运用此功能，实现了定期器自复位功能。（2）计数器指令（CNT）系统设计中使用了二个计数器，用来进行加数操作，当计数输入端（CP）信号从“OFF”、变为“ON”时，计数值加1，此时计数器内值是1，以此相加，直到计数器当前值为计数器设定值时，计数器为“ON”；当计数复位端（R）为“ON”时，计数器为“OFF”，且当前返回到初始设定值。复位端采用自复位，当计数器计数到计数器设定值时则对计数器值进行一次清空。当计数输入（CP）和复位（R）同步来届时，复位输入优先。系统中计数器指令与定期器指令编号不能重复使用，两者数量和为512个。4.2可编程序控制器I/O分派开关量I/O模块选取：开关量I/O模块不同，直接关系到I/O点数多少，对PLC应用范畴会产生影响，选取时重要考虑点数、外部电路性质和构造、电压形式和范畴等。如果是无源输入信号例如按钮、行程开关等，可以依照现场与PLC距离远近来选取电压高低。输出模块所起作用是将PLC内部低电平控制信号隔离、转换为外部所需输出信号，以驱动PLC外部负载。在选取时应注意，模块与外部接线方式、输出电压额定限度、外部输出点同步接通影响、选取输出方式等。I/O地址分派目是让主CPU模块可以访问其她模块，进行数据互换。在进行I/O地址分派时，要特别注意不要产生地址冲突错误。设计本控制系统共使用了9个输入点，13个输出点，I/O分派如表4.1所示[4]。表4.1系统I/O明细表输入地址输入设备输出地址输出设备00000灌装机和传递轮子启动按钮01002传递轮子与灌装机启动00001传送带启动按钮01003进瓶传送带启动00002灌装机瓶子托盘压力检测器01004瓶子托盘上升00003定心中罩压力检测器01005气阀打开00004气阀气压检测器01006灌装阀打开00005系统停止按钮01007瓶子托盘下降00006次品捡出器压力检测器01008次品提示灯亮00007最低液压力检测器01009次品捡出器启动00008最高液压力检测器01010次品传送带启动01011进料阀门打开01012回气管启动01013压盖机启动01014包装机启动4.3工作过程分析本设计选取是旋转式灌装机，旋转式灌装机在第一某些已做过详细简介，这里就不再进行简介。灌装方式选取是等压灌装法，等压法灌装工艺过程是：1、进气，2、进液回气；3、停止进液；4、排除余液。4.3.1正常灌装流程（1）按下灌装机启动按钮（0.00），传递轮子（限位作用，使瓶子以相似间距进入灌装机）和灌装机启动（200.00）。在灌装机启动前提下，按下传送带启动按钮（0.01），灌装机进瓶传送带启动（200.01），此处作用是为了防止在灌装机启动前便有瓶子进入传送带，导致拥挤和堆叠，防止送瓶出错。梯形图如图4.1所示。图4.1灌装机和传送带启动环节（2）瓶子进入传送带后来，通过传递轮子将瓶子等间距送入瓶子托盘升降机构，当托盘检测到压力（0.02）后来，托盘活塞给托盘升降机构一种压力，托盘开始带着瓶子上升（200.02），最大上升时间为6S（tim000）。此过程即为图4.9中T1汽水瓶上升环节。梯形图如图4.2所示。图4.2瓶子随托盘上升环节（3）在托盘上升6S内，如果注液口定心中罩检测到压力（0.03），则托盘停止上升，然后当6S时间届时，气阀打开，开始对瓶子充CO2，最大充气时间为6S。此过程相应图4.10中T2充气环节。启动充CO2条件有2条：（1）托盘上升时间6S到；（2）注液口中罩检测到压力。可以实现爆瓶或无瓶不充气。梯形图如图4.3所示。图4.3对瓶内充CO2环节（4）当最大充气时间6S内，气阀检测到气压（0.04），则停止充CO2，在6S时液阀启动（200.4），开始灌装。灌装时间为6S。启动灌装条件有2条：（1）最大充气时间6S到；（2）气阀检测到瓶子内对外气压。可以实现破瓶不灌液。此过程相应图4.10中T3灌装环节。梯形图如图4.4所示。图4.4灌装环节（5）灌装完毕（tim002）后来，托盘开始下降（200.05），下降过程中同步关闭液阀，回气管工作（201.03），启动排气和除余液操作。下降完毕瓶子再转过一定角度由传递轮子送出，同步瓶子托盘向前继续行进进入下一种循环。此过程相应图4.10中T4托盘下降环节。图4.5排气除余液环节4.3.2灌装浮现次品流程（1）次品为爆瓶时（接正常灌装流程（2）环节）当最大托盘时间上升6S届时，注液口定心中罩没检测到压力（瓶子为爆瓶，高度局限性），则托盘开始下降（200.06），同步次品提示灯亮，托盘下降时间为6S（tim005）。下降完毕托盘等待进入下一次循环。同步次品检出器启动。（详见下方次品捡出器简介）。梯形图如图4.6所示。图4.6解决爆瓶环节（2）次品为破瓶时（接正常灌装流程（3）环节）当最大充气时间6S届时，气阀没有检测到气压（破瓶，CO2充不满），则停止充CO2，同步瓶子托盘开始下降（200.07），次品提示灯亮，托盘下降时间为6S（tim006），下降完毕托盘等待进入下一次循环，同步次品检出器启动（详见下方次品捡出器简介）。梯形图如图4.7所示。图4.7解决破瓶环节4.3.3次品捡出器（1）次品捡出器有关简介如图4.8，瓶子在上升后来，瓶子底离下转盘有一定距离，本系统所设计这个次品检出器就在层位。图4.8瓶子在灌装过程中展开示意图如图4.9，本系统设计灌装机，托盘从T1耗时6S，T2耗时6S，T3耗时6S。次品捡出器并设在D处外围。

图4.9旋转灌装机工作循环图（a）即当正常灌装时，瓶子在A点随着托盘开始上升，到达B时气阀启动，开始充CO2，充气正常瓶子到达C点时启动液阀开始灌装，到达D点灌装完毕后开始下降，因此当正常灌装时，D点时瓶子还在上方。（b）当浮现爆瓶时，B点瓶子随着托盘开始下降，C点瓶子下降完毕。当浮现破瓶浮现时，C点瓶子随着托盘开始下降，D点瓶子下降到最低处。因此当浮现爆瓶和破瓶时，在D点瓶子会被次品检出器捡出。（2）次品捡出器有关程序次品捡出器启动后，如果在最大次品捡出时间内（tim110）内，没有检测到次品压力，则在tim110时间到后来，次品捡出器停止。如果在最大次品捡出时间内（tim110）内，检测到次品压力，则停止tim110计时，启动tim009将次品送出去。梯形图如图4.10所示。图4.10次品捡出器工作环节4.3.4贮料缸有关程序当最低液位传感器检测不到压力时，进料阀门打开，开始加料，当最高液位传感器检测到压力时，进料阀关闭，为了保证生产效率，贮料缸补充原料时灌装系统应当不断止，因此将贮料缸程序当做一种单独程序。梯形图如图4.11所示。图4.11贮料缸环节5监控程序软件设计5.1组态软件简介5.1.1组态软件选取当前自动化控制方面软件品种繁多，但其构成某些大同小异。组态软件由系统管理、梯形图生成，计算公式生成（构造化文本语言生成）、历史库生成、图形生成、报表生成等构成。运用系统管理组态定义系统硬件配备，只有硬件配备拟定后，才干进行背面组态。选取一种性能优良组态软件对于整个控制管理系统成功开发、以便调试、可靠运营至关重要。由北京世纪长秋软件有限公司推出世纪星7.22版，己成功地应用于众多领域。鉴于北京世纪长秋软件有限公司世纪星组态软件较易掌握，且拥有良好口碑。因此本设计在开发灌装监控画面流程时采用了世纪星7.22版。5.1.2世纪星组态软件简介世纪星组态软件全称是“世纪星通用工业自动化监控组态软件”，它是在PC机上开发智能型人机接（HMI）软件系统，以Windows98//NT中文操作系统为平台，全中文界面。世纪星组态软件是由北京世纪长秋科技有限公司投资开发，太极计算机公司、清华大学、中科院等单位参加了世纪星组态软件核心模块开发研制工作，在开发和设计过程中，采用国际先进组态理念，吸取当前国内外先进组态软件先进成果，在最大地满足和以便顾客思想指引下，采用了一系列独特技术，从而使产品在面向市场几年时间里，有了许多成功应用实例[1]。5.1.3世纪星软件构成世纪星组态软件由开发系统和运营系统两某些构成。开发系统和运营系统是各自独立Windows32位应用程序，均可单独使用；两者又互相依存，在开发系统中设计开发工程和画面应用程序必要在运营系统中才干运营。

世纪星组态软件开发系统是其应用程序集成开发环境。开发者在这个环境中完毕工况画面设计、数据库定义、动画连接、设备安装、命令语言编写等。开发系统具备先进完善图形生成功能；数据库中有各种数据类型，相应于控制对象特性，对数据报警、趋势曲线、历史数据记录、安全防范等重要功能有简朴操作办法。

世纪星组态软件运营系统是一种实时运营环境，用于显示画面开发系统中建立动画图形画面，并负责数据库与I/O服务程序数据互换。它通过实时数据库管理从工业控制对象采集到各种数据，并把数据变化用动画方式形象地表达出来，同步完毕报警、历史数据记录、趋势曲线等监视功能。5.2组态画面详细设计世纪星7.22版开发系统是应用程序集成开发环境，咱们可以在这个环境下完毕界面设计、数据库构造、动画连接定义等。其应用程序制作过程如下：（1）设计灌装过程监控图形界面；（2）将系统设计中用到变量写入“变量数据库”；（3）在“应用程序命令语言编辑”中编写有关汇编语言；（5）对监控图形界面中图形建立动画连接；（6）运营和调试。5.2.1组态图形界面设计设计图形界面即用抽象图形画面来模仿实际灌装过程和相应灌装设备。构造数据库即创立一种详细数据库，用此数据库中变量反映工控对象各种属性，如灌装机贮液缸内液位。动画连接就是用动画模仿工业现场各个设备运营状况。运营和调试则是用世纪星组态软件仿真PLC来提供现场模仿数据，以保证各动态点处在对的连接状态。汽水灌装机控制系统流程画面就是依照灌装工艺过程及工艺规定，用抽象图形画面来模仿其实际灌装过程和相应灌装设备，重要用来显示各动态信息，特别是重要工艺参数、以以便操作人员及时掌握现场状况，并发现问题，及时解决问题。依照碳酸饮料灌装工艺，在灌装机前方有洗瓶机，洗瓶机出来瓶子在到达灌装机后来，在机器旋转过程中，完毕对空瓶上升充气、进液、回气排余液、下降、送出等一系列过程，还设计了浮现次品时，次品捡出工作环节。本组态画面是严格依照系统自动控制规定，结合控制流程图，画出详细汽水灌装机控制系统动态画面，如图5.1所示。该动态画面设计有设计美观，形象逼真等特点，并且实物也尽量完整绘制了出来。图5.1灌装系统组态图形界面5.2.2组态变量设计变量数据库又称变量字典，它是世纪星组态软件核心，是一种实时数据库，它是若干变量集合。数据库中每一变量涉及变量名、数据类型、变量取值范畴、当前值、连接设备（对I/O类型变量）等。运营时系统维护一种实时数据库，各个功能模块随机访问数据库。在运营本系统中，数据库中保存是本系统所有变量实时数据。运营系统时数据库中数据同输入数据以及汽水灌装机控制系统工作现场传送来数据进行实时解决，再将数据送回汽水灌装机控制系统工作现场，同步更新变量数据库中变量实时数据。本系统所用到内存型变量重要是内存实数变量和内存离散变量这2种，变量定义如图5.2所示。图5.2灌装控制系统变量定义5.2.3应用程序命令语言编辑按照系统设计规定，通过定义变量，编写程序，从而实现各个生产环节所相应瓶子运营状态。在本设计中，由于世纪星特殊功能，即除了在定义动画连接时支持连接表达式外，还容许定义类似于C语言命令语言来驱动应用程序，因此自动控制系统在使用连接表达式同步使用“应用程序命令语言”来控制系统状态，使系统更加灵活。系统组态编程如图5.3所示。图5.3灌装控制系统组态编程5.2.4动画连接动画连接就是建立画面图素与数据库变量相应关系。这样，灌装系统中数据，例如贮料缸液位、瓶子个数等，当它们变化时，通过I/O接口，将引起实时数据库中变量变化。动画连接引入是人机接口软件一次突破，它把程序员从重复图形编程中解放出来，为程序员提供了原则工控图形界面，增强了图形显示效果。动画连接环节：一方面在组态图形界面中双击你想要进行动画连接图形，浮现如图5.4操作界面。图5.4动画连接操作界面另一方面在该操作界面中选取想要进行移动方式，如“水平”，再在空白处填入与之相应表达式。最后拟定“水平方向移动距离”。如图5.5所示。图5.5动画连接举例图图5.5中表达式“生产线移动6”在应用程序命令语言中与之相应程序为：“IF(传播工序==6)&&(启动生产线==1)&&(产品质量==0)&&(产品质量1==0)THEN生产线移动6=生产线移动6+2；IF生产线移动6>300THEN生产线移动6=300；传播工序=0；”即当“传播工序==6”、“启动生产线==1”、“产品质量==0”、“产品质量1==0”这4个条件同步成立时，“生产线移动6”在每个扫描周期依次加2。直到满足“生产线移动6=300”时停止加2。相应图形移动就6监控系统通信实现6.1通信连接6.1.1CPM2A通信连接方式CPM2A有三种通信联系方式：上位连接系统，同位连接系统，ComPoBus通信系统。工厂自动化系统中常把三种系统复合起来一起使用来实现工厂自动化系统规定多级功能。复合型PLC网络中，上位链接系统处在最高位，负责整个系统监控优化。上位机与CMP2A6.1.2CPM2A上位通信合同CPM2A数据是以帧格式发送，正文最多122个字符。当命令块内容不不大于一帧时，由起始帧、中间帧、及成果帧构成。起始帧最多131个字符，中间帧及结束帧最多128个字符。起始帧由设备号、命令码、正文、FCS、和分界符构成。中间帧有正文、FCS、分界符构成。结束帧由正文FCS、结束符构成。上位机每发送完一帧，在收到PLC发回分界符后再发送下一帧。命令块中校验码FCS是8位二进制数转换成2位ASCⅡ字符。这8位数据是将一帧数据中校验码前所有字符ASCⅡ码位按持续异或成果。转换成字符时，按照8位十六进制数转换成相应数字字符。PLC接受到上位机发送命令帧后，自动产生响应块，响应码表达上位机命令出错信息。响应码00表达PLC正常完毕上位机命令。6.1.3编写上位机通信程序在上位链接系统中，通信普通都是由上位机发起，按PLC原则通信进行连接。上位机给PLC发送操作指令，PLC按照指令执行相应操作，同步给上位机返回数据。串口通信流程如图6.1所示。图6.1通信流程6.1.4实现上位机对PLC监控编写通信程序建立了上位机与PLC连接，PLC任何工作方式下都可以通过“读”指令读取PLC状态，从而对PLC进行监视。只有当PLC工作方式为监视状况下才可以通过上位机对PLC进行控制，因此在需要上位机实行控制系统里面PLC都必要设立为监视工作方式。6.2计算机与PLC通信上面所提到组态监控软件，为顾客提供了一种简捷易控制操作平台。安装了组态软件后不但可以直观看到系统正运营在哪个阶段，更可以很简朴对系统进行控制。不需要操作人员对系统有多进一步理解，不但提高了系统广泛应用性也提高了操作人员安全性。要使组态软件能对PLC运营起到监控作用，PLC与计算机之间必要实现联接通讯。一方面要在设备安装向导中安装上相应型号PLC，然后通过设备驱动中多串口参数设定对相应串口进行参数设定，实现计算机与PLC联接。串口选用是COM2，其中波特率选用9600，数据位设为7，停止位设为2，奇偶校验采用是偶校验，通讯方式选取RS232，通讯超时定为500ms。这样就完毕了计算机与PLC之间联接通讯。上位机要可以通过PLC监控下层设备状态，就要实现上位机与PLC间通信，普通工业控制中都是采用RS-232C实现。上位机一方面向PLC发送查询数据指令（事实上是查询PLC中端子状态和DM区值等），PLC接受了上位指令后，进行校验（FCS校验码），看其与否对的，如果对的，则向上位机传送数据（包括首尾校验字节）。否则，PLC回绝向上位机传送数据。上位接受到PLC传送数据，也要判断对的与否，如果对的，则接受，否则，回绝接受。为了使世纪星系统与PLC进行通信，需要使用通信驱动程序来和既有PLC进行通信。上位机通过RS-232C与下位机通信，用已经完毕组态图形显示系统运营状态，发出控制命令控制该系统运营并监视解决。下位机向上位机传递设备实时状态，接受并执行上位机实时控制指令。在与上位机通信中断状况下，PLC也能独立通过控制继电器、接触器等电气元件实现对现场设备控制。世纪星采用欧姆龙HostLink合同通过串口实现PLC与计算机数据互换。世纪星把下位机看作是外部设备，在开发过程中依照“设备配备向导”提示一步步完毕连接过程。在运营期间，世纪星通过驱动程序来和外部设备进行数据互换，涉及采集数据和发送数据、指令。每一种驱动程序都是一种COM对象，这种方式使通信程序和世纪星构成一种完整系统，既保证了运营系统高效率，也使系统安全、稳定。6.3世纪星与PLC通信串行通讯方式，这是世纪星与PLC之间最惯用一种数据互换方式。串行通讯方式使用“世纪星计算机”串口，I/O设备通过RS-232串行通讯电缆连接到“世纪星计算机”串口。如果您计算机拥有各种串口，您可以同步与各种I/O设备。世纪星最多可与32个串口设备相连。最简朴状况下，使用世纪星计算机只与一种I/O设备相连。I/O设备使用原则RS-232电缆与计算机主机背面串口连接。如图6.2所示。图6.2世纪星与PLC相连当外部控制某些完毕了之后，为了能更清晰和直观看见程序运营过程及系统当前所处状态，还需要一种组态监控软件来协助咱们来完毕这一点。世纪星与PLC通信，先要在世纪星上完毕PLC新设备添加，一方面选取“设备安装向导”→“PLC”→“欧姆龙”→“HOSTLINK合同”→“串口”单击“下一步”→“完毕”。这在“驱动设备管理”里就有了添加好新PLC设备。采用是PPI通信方式，在完毕PLC设备添加后，在“变量字典”里找到事先定义好I/O离散型变量，选取“新设备”栏后，找到相应寄存器类型填写通道号及序号即完毕，将整个汽水灌装机控制系统设备连接起来，运营正常并且通信顺畅[10]。6.4监控系统现场调试6.4.1PLC系统现场调试准备阶段：为了保证如期完毕任务，对改造前期工作我做了细致准备工作。一方面按照工期进度设计、制造新控制柜以及机械改造某些元件加工，编制好PLC控制程序，将编制好程序传送至PLC中。现场调试：所有控制柜安装、接线完毕后一方面进行了PLCI/O测试，对PLC系统中所有输入/输出点进行了逐个手工测试。随后又对检测传感器、A/D转换模块进行了测试和校准工作。所有测试完毕后进行了联机调试工作，各操作均在手动状况下进行单独检测，办法为在各检测环节进行合格与不合格选取，观测检测后汽水瓶子运营状况，调节计数器复位接线，使显示个数与系统设计运营汽水瓶子个数一致。6.4.2上位计算机系统现场调试由于上位计算机调试工作不影响生产线生产因此调试是在停产结束，生产线启动后进行。一方面进行了与PLC通信测试，随后进行了板卡数据测试，最后进行了测试和联机调试工作。在上位计算机监控系统联机调试完毕后，按照实际生产规定记录了瓶子原材料总数和灌装成品数，有筹划地记录出汽水成品占生产出总数比例，从而计算汽水生产成本。供管理人员对系统进行监控和公司管理。结论本课题从实际应用角度出发，综合国内液体包装设备现状以及存在问题，并针对灌装生产设备生产率低、自动化限度低、缺少实时监控等缺陷，运用当前较为完善控制方式，提出基于PLC汽水灌装机控制系统。并对系统各个功能进行了详尽描述，依照生产现场实际需要进行了相应软硬件设计。本课题着重于全自动等压灌装机研究控制某些实现做了如下工作：（1）运用工控软件—世纪星组态开发系统开发了汽水灌装机控制系统监控界面（涉及：灌装生产监测、参数设定、运营状况），并运用世纪星内部仿真PLC实现了监控画面动态连接。（2）运用OMRON系列PLC可编程控制器通过软件编写，实现了灌装机气阀启动与关闭、液阀关闭与启动、破瓶检测、破瓶捡出、自动压盖等，并用模仿实验加以验证。由于经验局限性，本程序还存在如下某些有待加以研究与开发：灌装机贮液缸内液位、压力控制方面有关程序偏简朴，如果加入计算机控制系统较为成熟控制办法—PID调节技术来进行控制会更好。由于本人水平有限，所做研究、开发工作不够进一步，但愿可以得到各位教师批评指正。致谢本课题是在刘英英教师悉心指引下完毕。从大二至今，在我受教于刘教师三年中，刘教师不但在学业上循循善诱、诲人不倦，并且为人师表，以自己严谨治学态度、高深学术造诣，使我受益匪浅。刘教师敏锐学术洞察力、严谨治学态度使我在大学学习期间受益匪浅。我由本来对毕业设计内容懵懂逐渐发展到当前对毕业设计内容完全认知，完全是在刘英英教师协助下完毕。在教师指引下，我避免了许多盲目查询，避开了许多错误结识，让我从迷茫中找到突破口，迅速并且对的找到本次毕业设计定位点，继而展开PLC程序编写与调试，在教师指引下，通过三次程序调试，顺利完毕了系统各个控制规定。世纪星组态软件是咱们接触新课程，咱们完全是自己摸索。但是在刘英英教师点拨下，让我在短时间内迅速地掌握了这门软件，顺利地完毕了汽水灌装机在此课题完毕过程中，我还得到金亚铃教师以及李姿教师协助。在此向她们表达衷心感谢。同步还要感谢大学4年来教诲过咱们各位教师，是你为我打下了自动化坚实基本，正是这种基本，才干使我顺利完毕毕业设计。感谢敬爱导员广丽华教师，同步还感谢在我大学学习期间与我朝夕相处同窗们，从她们身上使我学到了诸多诸多宝贵东西。在此对你们表达深深谢意。最后，感谢母校培养，祝愿母校蒸蒸日上，在将来获得更高层次发展。参照文献[1]世纪星组态软件7.2顾客手册.北京世纪佳诺科技有限公司，:35~162[2]林小峰.可编程控制器原理及应用.高等教诲出版社，1994[3]田瑞庭.可编程控制器应用技术.机械工业出版社，1994[4]于庆广.可编程控制器原理及系统设计.清华大学出版社，[5]宋尔涛.杨仲林.包装自动控制原理及过程自动化.印刷工业出版社，1998[6]王冬梅.啤酒生产流水线自动控制系统研究与开发.西安理工大学研究生论文，[7]高德.包装机械设计.化学工业出版社，[8]亚文.国内饮料灌装线现状与发展趋势.中华人民共和国包装报，:78~99[9]邢海龙.夏田.灌装机PLC控制系统设计与研究.化工自动化及仪表，:03期[10]史建民,黄有方,赵婉莹.基于MemobusRTU通信合同PLC数据优化组合传送办法.上海海运学院学报，:52~58附件A英语原文DesignofPIDTemperatureControllingSystemBasedonVirtualInstrumentTechniqueZhangLin，SongYinAbstract：Inthispaper，figureprogramminglanguageLabVIEWofNationalInstrumentCompanyOfU.S.isregardedasthedevelopingplatform，combiningPIDcontroltoolkit，thedesignprocessofatemperaturecontrolsystemisintroduced，whichincludesthedesignofhardwareandsoftware.Theexperimentindicatesthatthedesignedcontrolsystemhasmanyfunctionssuchasautomatictemperaturecontrol.friendlyinterface.measurementwithhighprecision，Verysafeandcrediblework，andsimplyoperationandsoon.Keywords：VirtualInstrument，PID，dataacquisition，temperaturecontrol1IntroductionFigureprogramminglanguageLabVIEWhasbeenappliedwidelyintheautomaticmeasuresystemwiththedevelopmentofVirtualInstrumentTechnique.Ithaspowerfulfunctionindataacquiringandprocessing，datadisplayetc.，aswellasprovideadditionalPIDcontroltoolkitsothatdesignerscanemploythetoolkittodesignPIDcontrolsysteminLabVIEWsoftwaresurroundingconveniently.ThispaperpresentsatemperaturecontrolsystembasedonPIDalgorithmwiththehelpofLabVIEW7.1.Thissystemhassuchcharacteristicsashighmeasureprecision，smalltemperaturefluctuation，safeandtrustiness，easilymanipulationetc.Intheprocessofthedesignofthesystem，becauseoftheuseofFigureprogrammingsoftwareandthedataacquiringcardrecentlymadebyNIcompanyofU.S.，timeofsystemestablishmenthasbeenreducedgreatly.2SystematicHardwareDesignThissystemismainlytoacquirethedataofenvironmenttemperatureandmakeauto-control.ItshardwarebuildupisshownasFig.1.Itismainlycomposedoftemperaturemeasurecircuit，temperaturecontrolcircuit，apieceofmultifunctiondataacquiringcardbasedonPCIbusandsomecorrelatedsoftware.Itsworkingprocesscanbedescribedasfollows：firstly，temperaturesignalistransferredtovoltagesignalsbysensor.Secondly，signalissentintotheP.C.throughadjustingcircuitanddataacquiringcard.Thirdly，acquireddataisanalyzedandprocessedbyPIDarithmeticinPIDtoolkitinLabVIEWprogramrunningintheP.C.，andthenthecomputingresultistransmittedout.Fourthly，outputsignalistransferredthroughD/Achannelindataacquiringcardagaintotheoutsidetemperaturecontrolcircuit.Lastly，temperatureisrectifiedtothesetpoint.AllprocessofcontrolcanbedisplayedandMonitoredintheP.C.Fig.1Blockdiagramoftemperaturecontrollingsystem2.1DataacquiringcardDataacquiringcardismainlytotransmitnecessarydatasignalsandcontrolsignalstothecircuitandcomponentsneedingtobecontrolledaswellasreceivestatesignalsfrommeasuredobject.Moreover，italsofinishesthefunctionsofdatatransformingandstorage.ThissystemchoosePCI-6221dataacquiringcardofNIcompanyascorepartofsystemhardware，syntheticallyconsideringthenumberofA/DandD/Achannel，samplingrate，inputprecision，A/DandD/Atransformingrate，distinguishingratioandprecisionetc.Thiscardsupportstheinputofbothunipolaritandbipolaranalogsignals，corresponsivelyaswellassignalinputrangefrom–10to10Vand0~20V.Italsoprovides16channelsof16-bitanalogsignalinput，eachofwhichhasasamplingrateupto250kS/s.Italsoprovides2channelsof16-bitanalogysignaloutputaswellasanoutputrateupto833kS/s.And24-wireTTLdigitI/Oand32-bittimeretc.aregiventoo.2.2DesignoftemperaturemeasuringcircuitTemperaturemeasurecircuitismainlymadeupoftemperaturesenorandsignaladjustingcircuit，whichisusedtomeasurethespottemperature.Afterprocessedbyadjustingcircuitandthroughanalogychannelofdataacquiringcard，theoutputsignaloftemperaturesenorissentintoP.C.，inwhichtemperaturemeasurevalueiscomputedandgetbyLabVIEWprogram.AdjustingcircuitisusedtofilterandamplifythesignalsfromanalogyinputchanneltomeetthedemandsofdataacquiringcardA/Dconverter’electricparameter.Thedesignoftemperaturemeasurecircuit，whereLEDispowerindicationandDZ1isIN154voltageregulatortube.Rtisaminustemperatureparameterthermalresistorresistance(R=1KΩin25℃)，whichmeanstheratiobetweentemperatureandresistancevalueisinverse.A1andA2areboth8-pinplasticdualin-linepackagelowpoweramplifierLM358.DZ1isconnectedwithA1aftersharingvoltagesbyR3，R4andR5.AdjustingR5cangetneededworkingvoltagefromA1.R6，R7，R8andRtcomposedameasuringelectricbridge.ItsoutputisconnectedwithA2differenceamplifier.Afteramplified，theoutputissenttothecard.Itstemperaturemeasurerangesfrom0℃to100℃2.3DesignoftemperaturecontrollingcircuitThiscircuitismainlyconsistedofisolation，synchronization，springandloadparts，whichisshownasFig.2.Itisworkedbasedonthepostulatethatactualvoltageinheaterischangedbychangingangleofcurrentflowofthyristor，sothatthesurroundingtemperaturecanbechangedtomeettheactualdemand.ThegenerationandoutputoftemperaturecontrolsignalisfinishedbyprogramcontrollingdataacquiringcardandP.C.ControllingquantityiscomputedbyPIDarithmeticandsentoutbyP.C.dataacquiringcardtocontrolsurroundingtemperature.Inoneperiodofsquarewavegeneratedbysimulatingfan-outAOofdataacquiringcard，iftheoutputishigh，thyristorworkstomaketheheatingbarwork，otherwise，theheaterRLwillstopworkingandthetemperatureisfixedinthesetpoint.InordertogetridoftheworrythatP.C.componentsandacquiringcardwillbedestroyedbyaccidentallymistakesoroutsidecircuittroubles，electricisolationbetweenacquiringcardandcontrollingdeviceisusuallyneeded.Consideringthattheoutputsignalsofacquiringcardneedstospringthefollowingcircuits，small，low-power，strongant-jamming，low-noisephoto-electricitycoupleddeviceMOC3041，integratingthefunctionsasisolation，zerocrossingdetection，zerocrossingtrigger，isemployed，whichcansupplyenoughelectriccurrenttohigh-powerthyristor.Fig.2Temperaturecontrollingcircuit3SystemATICSoftwareDesignThesoftwarepartofsystemismainlytocompletesuchfunctionsasdataacquiringandcontrolling，measuringresultsanalysisandrecord，aswellasprovideaconvenientoperatinginterface.Systemsoftwarecomprisessuchmainmodulesassystemmaincontrollingmodule，dataacquiringmodule，PIDcontrollingmodule，PIDparametermodule，datarecordingmoduleandgraphicsuseroperatinginterfacemodule.Usingmodule