基于plc的觸摸屏溫度控制系統(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 標 度 變 換 與 誤 差 補 償 ，得 到 測 溫 點 的 實 際 溫 度 值 。本 系 統 利 用 熱 電 偶 完 成 加 熱 管 溫 度 檢 測 （ 熱 端 檢 測 加 熱 管 溫 度 ， 冷 端 置于 0℃ 溫 度 中 ） 、 FX2N2AD 模 塊 一 個 通 道 實 現 A/D 轉 換 。 加 熱 管 溫 度 檢測 與 放 大 電 路 由 熱 電 偶 、 低 通 濾 波 、 信 號 放 大 和 零 點 遷 移 電 路 四 部 分 組 成 。其 電 路 如 圖 23 所 示 。 熱 電 偶 和 放 大 器 原 理 及 參 數 詳 見 附 錄 二 。溫度變送器11圖 23 加 熱 管 溫 度 檢 測 與 放 大 電 路圖 中 ， R C1 完 成 低 通 濾 波 ， R RP、 2CW51 組 成 零 點 遷 移 電 路 ， 加 熱管 溫 度 檢 測 元 件 采 用 鎳 鉻 —鎳 鋁 熱 電 偶 ， 分 度 號 為 EU2， 查 分 度 表 可 得 ，當 溫 度 為 0~100℃ 時 ， 輸 出 電 勢 為 0~。 檢 測 信 號 經 二 級 放 大 后iu送 FX2N2AD 模 塊 ， 第 一 級 放 大 倍 數 為 50， 第 二 級 放 大 倍 數 為 零 點 遷 移 ， 其 輸 出 電 壓 為0 )()(5621uuKu????式 中 ， 為 零 點 遷 移 值 。 根 據 設 計 要 求 ， 給 定 溫 度 值 為 0~100℃ ， 本 系 統2u選 取 測 溫 范 圍 為 0~100℃ ， 將 0℃ 作 為 測 溫 起 點 （ 零 點 ） 。 調 整 多 圈 電 位 器RP， 使 =50*=560mV， 當 加 熱 管 溫 度 為 0℃ 時 ， =0mV， =560mV，2 iu1于 是 =0。 經 零 點 遷 移 后 ,加 熱 管 溫 度 為 0~100℃ 時 ，u=0~， =0~， A/D 轉 換 后 的 數 字 量 為 0~4000。i u 過 零 檢 測 電 路按 設 計 要 求 ， 要 求 過 零 檢 測 電 路 在 每 個 電 源 周 期 開 始 時 產 生 一 個 脈 沖 ，作 為 觸 發 器 的 同 步 信 號 ， 其 設 計 電 路 如 圖 24（ a） 所 示 。圖 24（ a） 過 零 檢 測 電 路圖 中 ， GND 為 +5V 電 源 地 ， LM339 為 過 零 比 較 器 .LM339 集 成 塊 內 部 裝 有 四個 獨 立 的 電 壓 比 較 器 ， 共 模 范 圍 很 大 ； 差 動 輸 入 電 壓 范 圍 較 大 ， 大 到 可 以 等于 電 源 電 壓 。 二 極 管 用 作 LM339 輸 入 保 護 。 電 路 的 工 作 波 形 如 圖 24（ b） 所 示 。12圖 24（ b） 過 零 檢 測 電 路 的 工 作 波 形 圖 晶 閘 管 電 功 率 控 制 電 路晶 閘 管 是 晶 體 閘 流 管 的 簡 稱 ， 也 叫 可 控 硅 。 它 是 一 種 半 控 型 器 件 ， 是 一種 可 以 利 用 控 制 信 號 控 制 其 導 通 而 不 能 控 制 其 關 斷 的 電 力 電 子 器 件 。 它 的 關斷 完 全 是 由 其 在 主 電 路 中 承 受 的 電 壓 和 電 流 決 定 的 。 也 即 說 ， 若 要 使 已 導 通的 晶 閘 管 關 斷 ， 只 能 利 用 外 加 反 向 電 壓 和 外 電 路 的 作 用 使 流 過 晶 閘 管 的 電 流降 到 接 近 零 的 某 一 數 值 以 下 。晶 閘 管 控 制 電 熱 元 件 消 耗 的 電 能 有 兩 種 方 法 ， 一 是 采 用 移 相 觸 發 控 制 輸入 電 壓 的 大 小 ， 二 是 采 用 過 零 觸 發 控 制 輸 入 電 壓 加 到 電 熱 元 件 上 的 周 波 數 。由 于 移 相 觸 發 控 制 會 產 生 較 大 的 諧 波 干 擾 信 號 “污 染 ”電 網 ， 因 此 采 用 過零 觸 發 控 制 。 又 由 于 本 電 路 所 控 制 的 電 阻 爐 只 有 一 根 電 阻 絲 ， 功 率 也 不 大 ，因 此 ， 本 系 統 采 用 單 相 電 源 供 電 ， 電 源 的 通 斷 由 二 個 晶 閘 管 反 并 控 制 ， 如圖 25 所 示 。圖 25 電 功 率 控 制 電 路這 種 控 制 方 法 的 原 理 是 ： 各 晶 閘 管 的 觸 發 角 α 恒 為 0186。， 使 得 一 個 周期 內 電 源 均 加 在 電 熱 元 件 上 ， 通 過 控 制 一 個 控 制 周 期 內 晶 閘 管 導 通 周 波 數 ，就 可 控 制 電 熱 元 件 消 耗 的 電 能 。 根 據 電 熱 爐 的 數 字 模 型 可 知 ， 溫 度 的 增 量 與它 消 耗 的 電 能 成 正 比 ， 而 電 熱 爐 消 耗 的 電 能 與 晶 閘 管 導 通 周 波 數 成 正 比 ， 因此 ， 晶 閘 管 導 通 周 波 數 n 與 控 制 輸 出 控 制 量 u（ k） 的 關 系 為n=K*u(k)式 中 ， K= / 為 比 例 系 數 （ 約 為 1） ， 為 一 個 控 制 周 期 內 的 電 源maxntumaxn周 波 數 ， 溫 度 偏 差 不 同 ， 則 u（ k） 、 n 不 同 ， 電 熱 爐 消 耗 的 電 能 亦 不 同 ， 達到 了 根 據 溫 度 偏 差 調 節 輸 入 電 能 ， 保 證 爐 溫 按 要 求 變 化 的 目 的 。晶 閘 管 由 正 向 導 通 到 關 斷 時 ， 由 于 空 穴 積 蓄 效 應 ， 晶 閘 管 反 向 阻 斷 能 力的 恢 復 需 要 一 段 時 間 。 在 這 段 時 間 里 ， 晶 閘 管 元 件 流 過 反 向 電 流 ， 接 近 終 止時 ， 很 大 ， 它 與 線 路 電 感 共 同 作 用 產 生 的 電 壓 L* 可 能 損 壞 晶 閘tid tid管 ， 必 須 采 取 保 護 措 施 ， 在 晶 閘 管 兩 端 并 聯 阻 容 吸 收 裝 置 。13設 計 電 路 中 的 元 器 件 的 選 擇 如 下 ：（ 1） R 和 C 的 選 擇阻 容 吸 收 裝 置 的 參 數 按 晶 閘 管 ITN 根 據 經 驗 值 選 取 為 ：R=80Ω C= F 電 容 C 的 交 流 耐 壓 為 ： ??? 電 阻 R 的 功 率 應 滿 足 ： WXRPC 08.)(808*10 26222??? 實 選 電 容 F/630V 一 只 ， 電 阻 80Ω / 一 只 。（ 2） 快 速 熔 斷 器 FU 的 選 擇快 速 熔 斷 器 是 專 門 用 來 保 護 晶 閘 管 的 ， 其 熔 體 電 流 按 下 式 選 取 ：??式 中 ， 5/6 為 修 正 參 數 ， 為 保 證 可 靠 與 選 用 方 便 ， 一 般 取 。 實 選TNFI?熔 體 額 定 電 流 為 20A 的 RLS50 螺 旋 式 快 速 熔 斷 器 二 只 ， 分 別 與 二 只 晶 閘 管串 聯 ， 其 額 定 電 壓 為 500V。（ 3） 晶 閘 管 的 選 擇電 阻 爐 的 額 定 功 率 為 4KW， 電 源 電 壓 為 220V， 故 負 載 電 流IL=。 由 于 每 個 晶 閘 管 只 導 通 半 個 電 源 周 波 且 本 系 統 采 用 過 零 觸 發（ α =0176。） ， 流 過 每 個 晶 閘 管 的 平 均 電 流 為 。 關 斷 時 ， 承 受 正 反 向 峰值 電 壓 為 ， 考 慮 到 晶 閘 管 的 過 載 能 力 小 及 環 境 溫 度 的 變 化 等 因 素 ，V晶 閘 管 的 額 定 電 流 應 為 ：~)~(??額 定 電 壓 應 為 ：TUVTN960)(根 據 以 上 計 算 ， 主 回 路 的 二 只 晶 閘 管 選 擇 為 KP2010(參 數 為 ：20A， 1KV， ， 3V) 脈 沖 輸 出 通 道由 于 PLC 有 很 強 的 抗 干 擾 性 和 可 靠 性 ， 且 FX2N48MR001 為 繼 電 器 輸出 ——2A/1 點 （ KP2010 晶 閘 管 的 觸 發 電 流 和 電 壓 分 別 為 和 3V） ，因 而 FX2N48MR001 的 輸 出 點 能 可 靠 地 觸 發 晶 閘 管 導 通 ， 而 無 須 設 計 光 電14隔 離 和 功 率 放 大 。 脈 沖 輸 出 通 道 電 路 如 圖 26 所 示 。圖 26 脈 沖 輸 出 通 道圖 中 ， 初 始 時 ， Y0 和 Y1 都 為 低 電 平 ， 當 系 統 檢 測 到 從 X0 輸 入 的 同 步 信號 為 高 （ 低 ） 電 平 時 ， Y0（ Y1） 由 低 電 平 變 高 電 平 ， 輸 出 電 流 值 為 2A 的觸 發 電 流 ， 去 觸 發 晶 閘 管 VT1（ VT2） 導 通 ； 當 X0 從 高 電 平 變 低 電 平 （ 從低 電 平 變 高 電 平 ） 時 ， Y0（ Y1） 脈 沖 結 束 ， 電 路 恢 復 為 初 態 。 報 警 指 示 電 路按 設 計 要 求 ， 報 警 指 示 電 路 設 計 了 一 個 恒 溫 指 示 （ 綠 燈 ） 燈 、 故 障 報 警（ 紅 燈 ） 和 輸 入 出 錯 報 警 （ 黃 燈 ） ， 完 成 指 示 、 報 警 功 能 。 顯 示 及 給 定 溫 度值 均 由 GT1040QBBDC 觸 摸 屏 完 成 。 設 計 電 路 如 圖 27 所 示 。 圖 27 報 警 指 示 電 路 復 位 電 路復 位 電 路 由 一 個 開 關 SB12 完 成 開 /關 功 能 ， 當 按 下 開 關 SB12 時 系 統啟 動 ， 正 常 運 行 ， 執 行 任 務 ； 當 斷 開 SB12 時 ， 系 統 停 止 運 行 ， 不 執 行 任何 任 務 。 設 計 電 路 如 圖 28 所 示 。15圖 28 復 位 電 路第 三 章 系 統 軟 件 設 計PLC 程 序 輸 入 可 以 通 過 手 持 編 程 器 、 專 用 編 程 器 或 計 算 機 完 成 。 但 由 于手 持 編 程 器 在 程 序 輸 入 或 閱 讀 理 解 分 析 時 比 較 煩 瑣 ； 專 用 編 程 器 價 格 高 ， 通用 性 差 ， 而 計 算 機 除 了 可 以 進 行 PLC 的 編 程 外 ， 還 可 作 為 一 般 計 算 機 的 用途 ， 兼 容 性 好 ， 利 用 率 高 。 因 此 ， 利 用 計 算 機 進 行 PLC 編 程 和 通 信 更 具優 勢 。 本 次 軟 件 設 計 即 是 利 用 計 算 機 編 程 ， 在 三 菱 PLC 編 程 軟 件GTDESINER 下 完 成 程 序 編 寫 和 通 信 。 編 程 與 通 信 軟 件 的 使 用三 菱 FX 系 列 PLC 通 信 軟 件 名 稱 為 GXWORK， 它 供 對FX0/FX0S、 FX FX2/FX2C、 FX1S、 FX1N 和 FX2N/FX2NC 系 列 三 菱 PLC 以及 監 控 PLC 中 各 軟 元 件 的 實 時 狀 態 。 它 的 運 行 環 境 為 或window95 以 上 的 版 本 ， 其 具 體 應 用 說 明 如 下 。（ 1） 編 程?雙 擊 圖 標 ， 即 可 進 入 編 程 環 境 。?首 先 打 開 File（ 文 件 ） 菜 單 下 的 New（ 新 文 件 ） 子 菜 單 ， 選 擇 FX3U PLC 型 號 ， 進 入 程 序 編 制 環 境 。 （ 若 想 打 開 已 有 文 件 ， 打 開 File（ 文 件 ）菜 單 下 的 Open（ 打 開 ） 子 菜 單 ， 選 擇 正 確 的 文 件 和 PLC 型 號 后 ， 按 回 車 鍵即 可 。 ）?采 用 梯 形 圖 編 寫 程 序 ： 打 開 View（ 視 圖 ） 菜 單 ， 選 中 Ladder view（ 梯 形 圖 ） 子 菜 單 。 然 后 選 擇 View（ 視 圖 ） 菜 單