基于組態(tài)王模擬溫度控制的設計

喬振民

摘 要：本文是基于三菱公司FX2N系列的可編程控制器和亞控公司的組態(tài)軟件王的某一對象溫度系統(tǒng)的設計。利用STEP 7-MICRO WIN中自帶的PID控制模塊，使得程序更為簡潔，運行速度更為理想。利用組態(tài)軟件王設計人機界面，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控，數(shù)據(jù)的實時采樣與處理。

關鍵詞：組態(tài)王；模擬溫度控制；PLC

近年來國內外對溫度的控制器的研究進行了廣泛深入的研究，特別是隨著計算機技術的發(fā)展，溫度控制器研究取得了巨大的發(fā)展，溫度控制器的研究取得了巨大的發(fā)展，形成了一批商品化的溫度調節(jié)器，如智能化PID，模糊系統(tǒng)，自適應控制等，其性能控制效果好，可廣泛應用于溫度控制系統(tǒng)機企業(yè)相關設備的技術改造服務?，F(xiàn)今的工業(yè)控制中，多選用PLC作為現(xiàn)場的控制設備，用于數(shù)據(jù)采集與處理，邏輯判斷，輸出控制；而上位機則是利用HMI軟件來完成工業(yè)控制狀態(tài)，流程和參數(shù)的顯示，實現(xiàn)監(jiān)控，管理，分析和存儲等功能。在這種方式的基礎上設計了一套溫度控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了溫度自動控制。

1 系統(tǒng)整體設計框圖

系統(tǒng)整體設計框圖如圖1所示。

2 下位機設計

確定控制系統(tǒng)所需要的輸入輸出點數(shù)為1/3點。選用FX2N系列PLC，由于系統(tǒng)必須對溫度信號進行采集和控制，還必須使用模擬量輸入/輸出模塊FX2N-4AD模塊，晶閘管跳功模塊，溫度變送器。整個硬件系統(tǒng)的原理圖2如下：

蒸汽量流過熱電偶對被測對象進行溫度測量，將測量的結果送到溫度變送器，通過溫度變送器將模擬量轉換為標準的1-5V的低壓信號，轉換后的標準電壓信號通過FX2N-4A/D器轉換為PLC可以識別的數(shù)字量。

3 上位機的設計

HMI監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控主畫面及相應的功能子畫面組成，HMI畫面的設計是非常關鍵的。HMI畫面使用組態(tài)軟件來做的，常見的組態(tài)軟件有西門子WINCC羅克韋爾的RSVIEW及國產的組態(tài)王力控等。組態(tài)王和其他軟件相比最大的優(yōu)勢就是它操作方便，提供了資源管理器式的操作主界面。

4 元器件的選型

4.1 溫度傳感器

溫度傳感器是用來監(jiān)測水溫的，他將溫度信號轉換為電信號，再送到變送器。本次設計選用pt100鉑電阻作為溫度傳感器，鉑電阻的阻值變化為100.0-138.5歐，經(jīng)變送器轉換后輸出4-20mA電流。

4.2 溫度變送器

溫度變送器，專用于熱電阻或熱電偶，將溫度轉換為4-20mA的電流信號。本次選用WZPB一體化溫度變送器是溫度傳感器與變送器的完美結合，已十分簡潔的方式把-200～+1600度范圍的溫度信號轉換為二線制4～20MA DC 的電信號傳輸給顯示儀，調節(jié)器，記錄儀等，實現(xiàn)對溫度的精確測量和控制。

4.3 PLC控制器

采用FX2n系列PLC，F(xiàn)X系列PLC為單元型，內含CPU電源和固定搭配的輸入和輸出。Q4AR系列為雙擊熱條件系列，最大輸出點數(shù)為8192點，A系列PLC的最大輸入輸出點數(shù)為2048點，F(xiàn)系列程控器的最大輸入輸出點數(shù)為256點，每臺主機可連模入，摸出，高速記數(shù)，定位等特殊模塊，不超過八個。

4.4 調壓器

調壓器是應用晶閘管，及其控制觸發(fā)電路用于調整負載功率的盤裝功率調整單元。本次采用PAD-37系列SCR晶閘管作為交流調壓器，它的功能是通過對電壓電流，功率的精確控制，從而實現(xiàn)精密控溫。并且憑借先進的數(shù)字控制法，優(yōu)化了電能使用效率。

[參考文獻]

[1]張偉林.電氣控制與PLC綜合應用技術.人民郵電出版社，2009.

[2]黃艷麗，黎旭.設計與人機界面.北京理工大學出版社，2007.