数字技术与应用
基于PLC的温度控制系统
安太兴
（唐钢冷机萍板厂河北唐山063000)
·PLC编程·
摘要：随着现代工业的逆步发展，在工业生产中，温度，压力，流量和液位是四种最常见的过程变量。其中，温度是一个非常重要的过程变量。例加；在冶金工业，电力工业，机械加工等详多领城，部需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行控制。这方面的应用PLC是公认的量佳选择。
温度控制系统
关键词：PLC
中图分类号：TP37
文献标识码：A
随着PLC功能的扩充在许多PLC控制器中都扩充了PID控制功能，因此在逻辑控制与PID控制准合的应用场所中采用PLC 控制是较为合理的，通过采用PLC来对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量，因此，PLC对温度的控制问题是-个工业生产中经常会遇到的控制问题。这也正是本文所重点研究的内容。
1、系统控制要求
本PLC温度控制系统的具体指标要求是：对加热器加热温度调整范围做出一个产格的规定，温度控制精度小于3℃，系统的超调量须小于15%。软件设计须能进行人机对话，考虑系统控制存在一个大延迟环节，且温度调节范用较宽，所以系统中对过渡过程时间不予要求。
2、系统设计思路
根据系统具体指标要求，可以对每一个具体部分进行分析设计。整个控制系统分为硬件电路设计和软件程序设计两部分。
被挖对象为炉内温度，温度传感器检测炉内的温度信号，经温度变送器将温度值转换成0~10V的电压信号送入PLC模块.PLC 把这个测量信号与设定值比较得到偏差，经 PID运算后，发出控制信号，经调压装置输出交流电压用来控制电加热器的端电压，从而实现炉温的连续控制。
3、系统的硬件配量 3.1S7-200PLC选型
S7-200系列PLC是由德国西门子公司生产的一种超小型系列可编程控制器，它能够满足多种自动化控制的需求，其设计紧漆，价格低废，并且具有良好的可扩展性以及强大的指令功能，可代替继电器在简单的控制场合，也可以用于复杂的自动化控制系统。由于它其有极强的通信功能，在大型网络控制系统中也能充分发挥作用。
3.2温度传感器
温度传感器有四种主要类型：热电偶、热数电阻，电阻温度检测器(RTD)和IC温度传感器。热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要待点是测量精度高，性能稳定，典型的有铜热电阻，铂热电阻等。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪，它的阻值会随着温度的变化面改
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文章编号：1007-9416(2011)02-0098-01
变，通常用PT100来表示。其中PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为1385姆，
由于铂热电阻测出的是温度变化，需要在将信号输入PLC前加一个温度变送器，将温度信号转换成电压信号。一般系统采用的温度变送器使用过程中要加一个24V的电源，该电源可以从PLC上直接获得。
3.3调压装量
由于PLC输出的信号是直流信号，而被控制的加热器小灯泡是由220伏特交流电供应工作的，所以在由PLC接人到小灯泡时要加人一个调压装置，本设计采用的是一个可将5伏待的直流电转化为220伏特交流电的反相调压器EUV-75A。
该调压装置工作时需要有两个工作电源，分别支持交流部分和直流部分工作，交流部分需要220伏特的工作电压，直流部分需要5伏特的直流电压。EUV-75A是反相调压器，即输人0伏特对应的输出是220伏待的输出，而输人5伏特持对应的是0伏特是输出。
4,基于PLC的炉温控制系统的软件设计
STEP7-Micro/WIN32编程软件是由西门子公司专为S7-200系列PLC设计开发，它功能强大，主要为用户开发控制程序使用，例如创建用户程序、修改和编辑原有的用户程序，编辑过程中编辑器其有简单语法检查功能。同时它还有一些工具性的功能，例如用户程序的文档管理和加密等，此外，还可直接用软件设置PLC的工作方式，参数和运行监控等。
程序编辑过程中的语法检查功能可以提前避免一些语法和数据类型方面的错误。梯形图中的错误处的下方自动加红色曲线，语句表中错误行前有红色叉，且错误处的下方加红色曲线。
软件功能的实现可以在联机工作方式(在线方式)下进行，部分功能的实现也可以在离线工作方式下进行。
联机方式：有编程软件的计算机与PLC 连接，此时允许两者之间做直接通信。离线方式：有编程软件的计算机与PLC断开连接，此时能完成大部分基本功能，如缩综程、编译和调试程序系统组态等，但所有的程序和参数都只能存放在计算机上。
两者的主要区别是：联机方式下可直接针对相连的PLC进行操作，如上载和下载用户程序和组态数据等：而离线方式下不直接与PLC联系，所有程序和参数都暂时存放在
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磁盘上，等联机后在下载到PLC中。 5、系统程序实现
炉温实际温度的检测是要将温度量转化为PLC可识别的量，所以，将温度变送器输出的值先由16位的整型转化为32位的双整型，再由双整型转化为实型，实型小数点后可有6 位，故比较精确。由于铂电阻的最大量程为15 0摄氏度，PLC模拟输人输出最大位为32000，为将测得的温度值与PLC中计算值相对应，故将送人PLC中的温度值先除以32000再乘以150.此时得到测得温度值在PLC中计算所对应的数，将该数送人变量寄存器VD550。
S7-200的编程软件Micro/WIN提供了 PID指令向导,PID控制程序可以通过指令向导自动生成。除此之外，PID指令也同时会被自动调用。
经PID控制过后的输出量和输入一样，同样要其由整型转化为实型，但由于系统的电压变送器采用的是5伏的反相模块，所以对应的最大值变为16000,虽然铂电阻的测温范围是有一定的规定，所以本系统只对规定范围摄氏度之间的温度做显示，当输出值大于160 00时，说明温度高于最高上限，考患到反相调压模块，输出值设为0，当输出值小于0时说明温度低于最低温度标准，同样要考虑到反相调压模块，输出值应当设定为16000减去当前值才可适应于反相调压模块。将输出值要送至模拟输出端AW0。当开关M0.0断开时，会有一个脉冲下降沿，故当开关断开时同样要考虑反相调压模块，要将16000送至输出端。
6、结语
通过本文的极少主要研究了温度的控制，系统采用西门子的S7-200PLC为控制器，运用了PID算法对炉内温度进行控制，最后可在监控的触提屏通面上准确的观离到测度的实时变化，该系统采用S7-200PLC对电炉温度进行控制，虽说之前没有学过该类PL C，但S7-200PLC的软硬件学习还是很方便的，通过实际操作很容易掌握。对于该类PLC 配套的人机界面设计也是非常方便的，可以通过人机界面方便的监控PLC的运行状态。
参考文献
[1]】袁宏域,刘变，牛双国等.西门于S7-200P
LC应用教程[M].北京：机械工业出版社， 2007.21~26.
[2]】刘毕波.西门子S-7200PLC编程及应用
案例精选[M].北京：机械工业出版社,200 9.5.