基于PLC的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)

張春華

摘要：PLC，即可編輯邏輯控制器，是為了工業(yè)環(huán)境控制而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)?？梢栽谄鋬?nèi)部執(zhí)行各種操作指令，包括邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)及算數(shù)運(yùn)算。同時(shí)，通過數(shù)字或模擬信號(hào)的輸入、輸出控制各種外圍電路、設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。本文針對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：PLC;溫度自動(dòng)控制;開發(fā)

引言

溫度控制對(duì)工業(yè)生產(chǎn)尤其是在一些機(jī)械加工、化工生產(chǎn)企業(yè)是非常關(guān)鍵，需要對(duì)生產(chǎn)時(shí)使用的溫度進(jìn)行精確控制，這種精確控制要求，需要使用溫度控制系統(tǒng)來(lái)滿足生產(chǎn)的需要。在傳統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)主要是采用繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度控制，這種控制方式在能耗上較多，還有占用面積大的缺點(diǎn)，最主要的是工作效率低，使其不能夠滿足現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)要求，因此傳統(tǒng)控制系統(tǒng)會(huì)逐漸被計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可編程控制器所取代。因此，在研究溫度控制系統(tǒng)中，需要對(duì)溫度控制系統(tǒng)為研究對(duì)象，了解其運(yùn)行和工作原理，方便以后對(duì)其使用。

1可編程控制器的編程方法概述

目前的PLC編程語(yǔ)言主要有梯形圖、語(yǔ)句表、邏輯圖、高級(jí)語(yǔ)言等。梯形圖這種方法比較適合于初頻道接觸PLC的編程人員使用，因?yàn)樗容^直觀，簡(jiǎn)單易懂，只要具備基本的電路知識(shí)，易看懂易編程。語(yǔ)句表用助記符表示的PLC的一個(gè)功能，用語(yǔ)句表編寫比用梯形圖編寫掃描時(shí)間較少，但對(duì)于初學(xué)者和復(fù)雜的功能有一定的難度。邏輯圖是用邏輯關(guān)系表達(dá)出來(lái)的方式編程，它具有邏輯關(guān)系比較、清晰，但不易懂。高級(jí)語(yǔ)言如C語(yǔ)言，Basic語(yǔ)言或?qū)ｉT的高級(jí)語(yǔ)言一般是中高型PLC。

2可編程控制器系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)

為了滿足在工業(yè)的使用過程中對(duì)溫度的要求，在初始啟動(dòng)過程中需要不斷測(cè)試加熱爐水的溫度，并且使用測(cè)定溫度值和SP進(jìn)行相比較，同時(shí)還需要對(duì)PID的調(diào)節(jié)以及SCR的調(diào)節(jié)。最后的工作內(nèi)容中是根據(jù)加熱爐中的溫度和系統(tǒng)中SP數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何計(jì)算，以此來(lái)比較之間存在的差異進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試工作。

3系統(tǒng)測(cè)試

預(yù)設(shè)溫度設(shè)置為30℃，通過空調(diào)調(diào)節(jié)整體環(huán)境溫度，使用該溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)采集環(huán)境溫度并調(diào)節(jié)溫度至預(yù)設(shè)值。調(diào)節(jié)整體溫度在不同的范圍，進(jìn)行了5次測(cè)試，溫度數(shù)據(jù)變化情況如表1所示。

將預(yù)設(shè)溫度設(shè)置為20℃，調(diào)節(jié)整體溫度在不同的范圍，進(jìn)行了5次測(cè)試，溫度數(shù)據(jù)變化情況如表2所示。

由上述實(shí)驗(yàn)可知，實(shí)際環(huán)境溫度低于或高于預(yù)設(shè)溫度，該系統(tǒng)均可較為準(zhǔn)確的將環(huán)境溫度調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)溫度，實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制。為了進(jìn)一步測(cè)試系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，進(jìn)行了較長(zhǎng)時(shí)間的溫度數(shù)據(jù)采集和溫度自動(dòng)控制測(cè)試實(shí)驗(yàn)。由于溫度的變化是緩慢的，故為了減少存儲(chǔ)資源與功耗資源的浪費(fèi)，系統(tǒng)2分鐘采集一次溫度數(shù)據(jù)。將預(yù)設(shè)溫度設(shè)置為30℃，記錄存儲(chǔ)的溫度數(shù)據(jù)信息如圖3所示。

將預(yù)設(shè)溫度設(shè)置為20℃，記錄存儲(chǔ)的溫度數(shù)據(jù)信息如圖4所示。

由上述實(shí)驗(yàn)可知，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在不同預(yù)設(shè)溫度下長(zhǎng)時(shí)間的溫度自動(dòng)控制，維持局部溫度在預(yù)設(shè)溫度的上、下限范圍內(nèi)。

4可編程控制器系統(tǒng)調(diào)試

在可編程控制器的軟件設(shè)備存儲(chǔ)主要是在PC機(jī)上，因此在開展的調(diào)試工作主要是從這個(gè)方面開始，開展調(diào)試工作可以分成三個(gè)步驟來(lái)完成 ：（1）開展軟件調(diào)試過程中首先需要對(duì)工藝生產(chǎn)需要的溫度進(jìn)行分析，（2）在掌握輸入的數(shù)據(jù)信息以后，還需要使用編程方式把參數(shù)輸入到 PC 機(jī)中，以此來(lái)保證運(yùn)行的合理性 ;（3）完成參數(shù)輸入工作以后，是開展調(diào)試工作，主要是根據(jù)數(shù)據(jù)的變化來(lái)調(diào)整PID的數(shù)值已達(dá)到所需要的結(jié)果

結(jié)束語(yǔ)

在對(duì)PLC系統(tǒng)使用在溫度控制系統(tǒng)研究中，主要是對(duì)溫度控制系統(tǒng)流程研究，在分析流程的基礎(chǔ)上融合可編程控制器的功能，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度控制的目的。對(duì)于該系統(tǒng)的研究過程中還有著很多需要完成的內(nèi)容，使可編程控制器更好服務(wù)溫度控制，以此來(lái)滿足工業(yè)生產(chǎn)時(shí)對(duì)溫度的需求。

參考文獻(xiàn)

[1]呂科東.基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制在加熱爐溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[A].天津市電子工業(yè)協(xié)會(huì).天津市電子工業(yè)協(xié)會(huì)2019年年會(huì)論文集[C].天津市電子工業(yè)協(xié)會(huì)：天津市電子工業(yè)協(xié)會(huì)，2019：6.