基于PLC和觸摸屏的溫度控制

1、電加熱器第二章：基于PLC、觸摸屏的溫度控制本章介紹一個(gè)恒溫箱的溫度控制，溫度控制范圍為25100。C, PLC作為控制器，觸摸屏作為人機(jī)界面。通過人機(jī)界面可設(shè)定溫度和其它系統(tǒng)運(yùn)行的各參數(shù)。第一節(jié)項(xiàng)目描述在恒溫箱內(nèi)裝有一個(gè)電加熱元件和一致冷風(fēng)扇，電加熱元件和風(fēng)扇的工作狀態(tài)只有OFF和ON,即不能自行調(diào)節(jié)。現(xiàn)要控制恒溫箱的溫度恒定，且能在 25100。C范圍內(nèi)可調(diào)，如 圖16-1所示。風(fēng)扇溫度傳感器圖16-1 恒溫箱示意圖第二節(jié)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)一、元件選型1 . PLC選型PLC選S7-200 CPU224 XP CN ,該P(yáng)LC上自帶有模擬量的輸入和輸出通道，因此節(jié)省 了元器件成本。CPU 224 X

2、P自帶的模擬量I/O規(guī)格如表16-1所示，含有2個(gè)模擬量輸入通 道和1個(gè)模擬量輸出通道，各通道信號如表中所示。表16-1CPU 224 XP自帶模擬量I/O規(guī)格電壓信號電流信號模擬量輸入x2±10 V模擬量輸出x 10- 10 V0 - 20 mA在S7-200中，單極性模擬量輸入/輸出信號的數(shù)值范圍是0 32000;雙極性模擬量信號的數(shù)值范圍是 -32000+32000 。2 .觸摸屏選型觸摸屏選擇為TP177B的西門子人機(jī)界面。3 .溫度傳感器選型溫度傳感器選擇PT100的熱電阻，帶變送器。測量范圍為0100。C,輸出信號為420mA,串接電阻把電流信號轉(zhuǎn)換成070V的電壓信號，

3、送入 PLC的模擬量輸入通信。二、PLC軟元件分配Q1.0控制接通加熱器Q1.1控制接通致冷風(fēng)扇AIW0接收溫度傳感器的溫度檢測值三、PLC編程對恒溫箱進(jìn)行恒溫控制，要對溫度值進(jìn)行 PID調(diào)節(jié)。PID運(yùn)算的結(jié)果去控制接通電加熱器或致冷風(fēng)扇。但由于電加熱器或致冷風(fēng)扇只能為ON或OFF ,不能接受模擬量調(diào)節(jié)，故采用“占空比”的調(diào)節(jié)方法。溫度傳感器檢測到的溫度值送入PLC后，若經(jīng)PID指令運(yùn)算 得到一個(gè)01的實(shí)數(shù)，把該實(shí)數(shù)按比例換算成一個(gè)0100的整數(shù)，把該整數(shù)作為一個(gè)范圍為010S的時(shí)間t。設(shè)計(jì)一個(gè)周期為10S的脈沖，脈沖寬度為t,如圖16-2所示。把該脈沖加給電加熱器或風(fēng)扇，即可 控制溫度。編程

4、方式有兩種，一種是用PID指令來編程，另一種可以用編程軟件中的PID指令向?qū)Ь幊獭?. PID指令編程打開編程軟件，組態(tài)符號表如表16-2所示。程序如圖16-2所示。表16-2 符號表符號地址設(shè)定值VD204"回路噌益VD212采樣時(shí)間VD21E積分時(shí)間VD220微分時(shí)間VD224控制量輸出VD208檢測值VD20C圖16-2 PLC控制程序圖16-2 PLC控制程序（續(xù)）2.指令向?qū)Ь幊檀蜷_編程軟件 STEP7-Micro/WIN，點(diǎn)擊菜單元“工具一指令向?qū)А?，出現(xiàn)如圖16-3所示 的指令向?qū)М嬅妫x擇PID,點(diǎn)擊“下一步”按鈕后，出現(xiàn)如圖16-4畫面，在該畫面中配置0號回路，點(diǎn)擊

5、“下一步”按鈕。圖16-3 指令向?qū)В?）圖16-4 指令向?qū)В?）圖16-5 指令向?qū)В?）在圖16-5中設(shè)置給定值的低限與高限，對應(yīng)溫度值?；芈穮?shù)值需整定填入。 點(diǎn)擊“下步”按鈕。圖16-6 指令向?qū)В?）在圖16-6中設(shè)置標(biāo)定為單極性， 范圍低限為0,范圍高限為32000。輸出類型為數(shù)字量, 占空比周期設(shè)為10S。點(diǎn)擊“下一步”按鈕，出現(xiàn)如圖 16-7,在該圖中配置分配存儲(chǔ)區(qū)。注 意配置的地址元件在程序要求全部未使用過。然后點(diǎn)擊“下一步”按鈕。圖16-7 指令向?qū)В?）PID指令向?qū)驅(qū)?chuàng)津一個(gè)子程序，用于初蛤化朗選FID配量.此初始化子程序應(yīng)如何命名3 .IDO IWIT圖16-9

6、主程序向?qū)мD(zhuǎn)為HD回路控制創(chuàng)建一個(gè)中撕程序.此崔呼還將執(zhí)行必費(fèi)的W國檢奎口此中斷程序應(yīng)如何命名號IFID-EXEr增加PDJ手動(dòng)控制就選擇對FI1）進(jìn)行手動(dòng)控制*處于手動(dòng)橫式時(shí)，不執(zhí)行PID汁笠，回路輸出由用戶程序上一步 下一步圖16-8 指令向?qū)В?）在圖16-8畫面中可命名初始化子程序名和中斷程序名，默認(rèn)即可。然后點(diǎn)擊 “下一步按鈕直至指令向?qū)ЫY(jié)束。PID指令配置完成后，自動(dòng)生成了圖 主程序中調(diào)用初始化子程序即可對溫度進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)1SMO.OAIWD-50.0-ENFIDO INITSetcoinOutputMOO16-8中所設(shè)定義的初始化子程序和中斷程序。在PID調(diào)節(jié)。主程序如圖 16-9所

7、示。 A1W0為溫度檢測值50. 0為溫度設(shè)定值M0. 0為離散量輸出網(wǎng)維2MOOQ1.0II（）網(wǎng)絡(luò)3MOOQ1.1I，I（）PID調(diào)節(jié)控制面板”，在PID調(diào)節(jié)PID參數(shù)，使系統(tǒng)達(dá)到較好的控PLC運(yùn)行過程中，可在編程軟件中點(diǎn)擊菜單“工具一 控制面板上可動(dòng)態(tài)顯示被控量的趨勢曲線，并可手動(dòng)設(shè)置 制效果。四、觸摸屏監(jiān)控設(shè)PLC采用第一種編程方式， 即PLC指令編程方式，觸摸屏的功能是能對 PID的各參 數(shù)進(jìn)行設(shè)置，能對溫度的設(shè)定值進(jìn)行設(shè)置，還能對恒溫箱的溫度值進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。組態(tài)變量表如表16-3所不。表16-3變量表JIKtt設(shè)定值PLCRed2 1041is=回躇地益PLCRNVD 212115=快的間PIXVC 2201=蹴行時(shí)間PLCTO 2241is檢測值PLCIntWW1 300115=控制生輸出PLCRea巾2061IS本項(xiàng)目組態(tài)了 3個(gè)畫面，分別為系統(tǒng)畫面、PID參數(shù)設(shè)置畫面和溫度監(jiān)控畫面，分別如 圖 16-10、16-11、16-12 所示。恒溫箱溫度控制系統(tǒng)當(dāng)前溫度 000灰色工低溫區(qū)黃色：中溫區(qū)紅色;高溫區(qū)恒溫箱（可根據(jù)不同的溫度區(qū)間顯示不同的顏色）P1D參數(shù)設(shè)置畫面溫度監(jiān)示畫面圖