PLC温度控制系统的设计与研究

PLC温度控制系统的设计与研究

刘颖

赵雪

（哈尔滨天源石化工程设计有限责任公司）

电源为~220V，因此采用了继电器输出型的扩展单元，其型号为

比高，在工业控制领域得到越来越广泛应用。由于PLC对现场进实时监控具Fx2N-16EYR。

灵活，因此越来越受到人们重视。PLC也被广有很高的可靠性，且编程简单、本装置中，1~12号炉为中温炉，测温元件为K型热电偶，控温

泛的应用与温度控制系统，在本温度控制系统中，通过一台PLC，不需使用模元件为SSR固态继电器，加热元件为电阻丝。拟量输入模块就能控制12只炉子，可预设各种温度曲线，每只炉子可按各

2硬件设计

到时自动关炉。自所选的温度曲线运行，具有PID控制，

2.1输入部分

关键词：PLC温度控制温度曲线PID控制

LM324进行信号放大，热电偶信号送至放大转换板，由OP07、

工业用机作为控制单元，配有组态软件，选用大屏幕实时监

再经LM331进行压频转换，产生相应的温度频率信号，再经过选

数据修改、故障诊断、自动报警，视界面，实现各控制点的动态显示、

通，送至PLC的X0~X5。因三菱Fx2N只有6个高速输入点

还可显示查询历史事件记录，系统各主要部件累计运行时间，各装置

（X0~X5），使用采样法分批输入12只炉子的信号，即通过PLC输出

工艺流程图，各装置结构图等。控制单元和下位机PLC之间采

点Y14、Y15输出的选通信号分别选通1~6号炉、7~12号炉的温度

用串行通讯方式进行数据交换，通常距离在1000m以内选用485

频率信号。

双绞线通讯方式，较常距离可选用光纤通讯，更长距离也可选用无线

PLC的输入点X10~X23为1~12号炉开关输入，X6、X7、

通讯方式。下位机选用PLC控制，根据控制对象的多少，控制对象的

X24~X37为操作面板开关输入。

PLC之间数据交换是利用范围，可选用一台或多台PLC进行控制，

2.2输出部分

内部链接寄存器，实现数据交换和共享。一般的温控仪表只能控制于

包括接触器输出和固态继电器输出，接触器用于开关炉子加热

所设定的一个温度点，对有些需要完成一条温度曲线的设备来说，就

电源，固态继电器用于控制炉子温度。为了保护接触器触点，采用了

只能靠手动时常调节设定温度来实现，温度跟随性差。现在虽然也有

无电流接通。例打开1号炉开关开始升温时，首先J1吸合，接通加

控制温度曲线的仪表，但价格较高，若要同时使用十几只炉子，就需

热电源，此时固态继电器无控制信号，因此无电流，数秒钟后，固态继

十几套温控仪表；而使用PLC，就可大大减少仪表数量，降低成本。

电器才有控制信号，此时接触器触点才有电流流过。

在本温度控制系统中，通过一台PLC，不需使用模拟量输入模块就

PLC的输出点Y20~Y33为1~12号炉SSR输出，Y40~Y53为

能控制12只炉子，可预设各种温度曲线，每只炉子可按各自所选的

1~12号炉接触器输出。

温度曲线运行，具有PID控制，到时自动关炉。

2.3显示部分

1基本原理的分析

共有九位显示。采用扫描显示方式，依次重复扫描各七段LED

图一是系统框图，每个测温元件测得电信号（模拟信号）经过放

显示器。Y0显示值脉冲经4024计数器计数，再经4508锁存器输出

大、V/F转换后，变成相应的频率脉冲信号，输入到三菱PLC，用SPD

至七段显示器。Y1移位脉冲经LM324比较放大，与Y3同步脉冲同

指令对它们在指定时间内计数，并根据测温元件特性进行修正、计

时送至4017十进制计数器，输出九路显示选通信号，分别选择各显

算，使频率值转换成温度值（HZ→℃），得到每个炉子的实际温度（数

示位。

字信号），再分别与各炉子所选温度曲线中需要的设定温度进行比

3软件设计

较，采用PID指令进行运算，控制PLC输出点的导通时间，从而分别

在编制软件前，应首先熟悉所选用的PLC产品的软件说明书，

控制每个固态继电器SSR的输出，调整各炉子加热元件的加热时

待熟练后再编程。若用图形编程器或软件包编程，则可直接编程，若

间，达到控温目的。同时，PLC还通过控制接触器的通断来控制加热

用手持编程器编程，应先画出梯形图，然后编程，这样可少出错，速度

主电源的通断。

也快。编程结束后先空调程序，待各个动作正常后，再在设备上调试。

由PLC软件编程实现，简单说明如下：①初始化，复位各变量并输入常数。②信号输入，包括PLC各点输入，温度曲线设定，炉参数设定、温度频率信号采样等。③温度跟踪，根据实际炉温计算此炉的工作时间，使当前设定温度等于当前实际温度。④报警查询，随时查询各报警内容并定时重复报警。⑤实际温度计算，根据测温元件性能进行修正、计算，得到真正的实际温度。⑥设定温度计算，根据各炉所选温度曲线计算出当时的设定温度。⑦输出值计算，包括温度偏差、保温处理、PID运算、输出限幅。⑧SSR控制输出，根据计算值控制PLC输出点的导通时间。⑨显示及报警，扫描显示各位，显示类型有字符型及数字型，把各位所要显示的字符或数字变换成七段码显示的数据格式的数值，再轮流由Y0在一定时间内输出这些数量的脉冲。⑩接触器输出，根据炉子开关状态、报警状态、升温结束标志控制接触器的通断。

本系统根据需要既可自动轮流显示各炉实际温度、偏差温度，也可手动选择显示每炉的设定温度、实际温度、剩余时间、输出百分率，具有偏差报警、传感器故障报警、超温自动关炉及到时自动关炉等报

在实际使用中具有较好的自动性、灵活性，且控温稳定，因固态继电器的控制信号及扫描显示都需高速响应，三菱PLC警保护功能，

主机采用了晶体管输出型，其型号为Fx2N-MT。而接触器的控制性价比高。

（上接第279页）

参考文献：

摘要：可编程控制器由于抗干扰能力强，可靠性高，编程简单，性能价格

[1]张瑞武.智能建筑[M].北京:清华大学出版社，1997.61-.

———建设发展的必然趋势和进步的标志[J].智能[2]林贤光.智能建筑——

建筑，1997(11):24-28.

[3]徐兴声.WTO与我国智能化建筑技术发展对策的思考[J].城市·建筑

智能系统，2004(4):34-38.

陈鹏，王婷.智能建筑的现状及分析[J].山西建筑，2006，32(4):[4]王尧，

47-48.

280