基于MicroLogix1400 PLC的PID溫度監(jiān)控系統(tǒng)

湯榮秀

摘要

利用羅克韋爾公司的MicroLogix1400可編程控制器，通過過程控制指令（PID）來實(shí)現(xiàn)加熱單元的溫度閉環(huán)控制。熱電阻（Pt100）用于采集溫度信息，作為溫度的反饋值，溫度變送器將反饋的阻值轉(zhuǎn)換為電壓值，并將反饋值送給PID模塊，與設(shè)定的溫度值相比較，通過PID運(yùn)算得到輸出值，從而來控制加熱功率，通過PID調(diào)節(jié)使電阻加熱器的溫度達(dá)到設(shè)定值的穩(wěn)定狀態(tài)。

【關(guān)鍵詞】MicroLogix1400控制器 PID 調(diào)溫

1 系統(tǒng)控制要求

某生產(chǎn)線有一個加熱單元，該單元主要完成原材料的熱處理加工等功能。該單元的控制要求如下：

（1）當(dāng)上一個單元將貨物移至傳送帶后，傳送帶開始運(yùn)行。

（2）當(dāng)光電傳感器檢測到有工件進(jìn)入時(shí)，延遲一段時(shí)間后傳送帶停止運(yùn)行，工件進(jìn)入熱處理工位。

（3）系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定值，自動進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，當(dāng)溫度達(dá)到指定值或達(dá)到加熱時(shí)間后，傳送帶啟動運(yùn)行，將貨料送到出料口。

（4）在系統(tǒng)加熱過程中，人機(jī)界面上會顯示當(dāng)前的溫度值。

2 系統(tǒng)硬件組成

本系統(tǒng)選用的控制器是羅克韋爾公司旗下的AB品牌的MicroLogix 1400 PLC。型號為1766-28BXBA的PLC控制器支持犯個離散量I/O點(diǎn)（含20個離散量輸入點(diǎn)和12個離散量輸出點(diǎn)），同時(shí)具備6個模擬量I/O點(diǎn)（4路模擬量輸入和2路模擬量輸出。）

溫度的檢測選用Pt100鉑金溫度傳感器，它的輸出連接著一個溫度變送器，溫度變送器的輸出連接到PLC的模擬量輸入端I：0.4。

調(diào)溫的輸出是通過PLC的模擬量輸出端O：0.4連接到一個光電隔離單相調(diào)壓模塊上面（型號為LTVDH-220V-10A），調(diào)壓模塊輸出端連接熱電偶用于加熱。

3 PID指令調(diào)節(jié)

Micrologix 1400 PID指令使用了一個PD數(shù)據(jù)文件?？梢酝ㄟ^創(chuàng)建一個新數(shù)據(jù)文件，然后將其歸類為PD文件類型，來創(chuàng)建一個PD數(shù)據(jù)文件。每當(dāng)在某個梯級上編寫一條PID指令時(shí)，RSLogix自動創(chuàng)建一個新的PD文件或者PD子元素。然后，PD文件就出現(xiàn)在“數(shù)據(jù)文件”（Data Files）列表內(nèi)。

在編程時(shí)設(shè)置屏幕（Setup Screen）提供對PIT）指令配置參數(shù)的訪問，下面顯示的就是RSLogix 500/RSLogix Micro設(shè)置PID參數(shù)如圖1所示。

通過設(shè)置控制器比例增益來調(diào)節(jié)溫度的變化快慢，通過調(diào)節(jié)復(fù)位項(xiàng)（Reset Ti）和速率項(xiàng)（Rate Td）來實(shí)現(xiàn)減小震蕩的調(diào)節(jié)。通過觀察整定偏差（Scale Error-SE）來觀察溫度差，過程變量（Proscess Variable）來觀察當(dāng)前溫度。通過對設(shè)置屏幕中的相關(guān)參數(shù)的調(diào)節(jié)來使得PID的調(diào)節(jié)的溫度值穩(wěn)定，從而達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。

4 梯形圖程序

使用RSLogix 500軟件編制梯形圖程序。PID調(diào)節(jié)部分的梯形圖程序如圖2所示。其中I：0.4為溫度變送器與PLC的連接輸入端地址，O：0.4為PLC的模擬輸出端。其中的SCP指令是比例調(diào)節(jié)指令，用于將溫度傳感器的A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，通過計(jì)算轉(zhuǎn)換成攝氏溫度數(shù)值。

5 人機(jī)界面

使用羅克韋爾組態(tài)軟件RSView 32設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的人機(jī)界面，其運(yùn)行結(jié)果如圖3所示。

6 結(jié)束語

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是在PID指令的三個參數(shù)的設(shè)置上面。如圖2所示的增益、微分和積分三個參數(shù)是作者在調(diào)試過程中反復(fù)試驗(yàn)得出的數(shù)值，其溫度調(diào)節(jié)的結(jié)果還有一點(diǎn)誤差，這個誤差的減弱需要對三個參數(shù)進(jìn)一步的摸索和調(diào)整。