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基于plc與組態王的溫度控制系統畢業論文(編輯修改稿)

2026-07-19 22:37 本頁面

　

【文章內容簡介】 26及以上機種。 EM231模擬量輸入模塊本溫度控制系統中，傳感器將檢測到的溫度轉換成0～41mv的電壓信號，系統需要配置模擬量輸入模塊把電壓信號轉換成數字信號再送入PLC中進行處理。在這里，我們選用了西門子EM231 4TC模擬量輸入模塊。EM231熱電偶模塊提供一個方便的，隔離的接口，用于七種熱電偶類型：J、K、E、N、S、T和R型，它也允許連接微小的模擬量信號(177。80mV范圍)，所有連到模塊上的熱電偶必須是相同類型，且最好使用帶屏蔽的熱電偶傳感器。EM231模塊需要用戶通過DIP開關進行組態： SW1～SW3用于選擇熱電偶類型，SW4沒有使用，SW5用于選擇斷線檢測方向，SW6用于選擇是否進行斷線檢測，SW7用于選擇測量單位，SW8用于選擇是否進行冷端補償。本系統用的是K型熱電偶，所以DIP開關SW1～SW8組態為00100000；EM231具體技術指標見表1。表1 EM231技術指標型號EM231模擬量輸入模塊總體特性外形尺寸：80mm62mm 功耗：3W輸入特性本機輸入：4路模擬量輸入電源電壓：標準DC 24V/4mA輸入類型：0~10V，0~5V，177。5V,177。,0~20mA分辨率：12 Bit轉換速度：250μS隔離：有耗電從CPU的DC 5V （I/O總線）耗電10mADIP開關SW1 0, SW2 0, SW3 1（以K型熱電偶為例）表2所示為如何使用DIP開關設置EM231模塊，開關2和3可選擇模擬量輸入范圍。所有的輸入設置成相同的模擬量輸入范圍。表中，ON為接通，OFF為斷開。表2 EM231選擇模擬量輸入范圍的開關表單極性滿量程輸入分辨率SW1SW2SW3ONOFFON0到10VONOFF0到5V0到20mA5uA雙極性滿量程輸入分辨率SW1SW2SW3OFFOFFON177。5VONOFF177。EM231校準和配置位置圖如圖2所示。圖2 DIP配置EM231 熱電式傳感器熱電式傳感器是一種將溫度變化轉化為電量變化的裝置。在各種熱電式傳感器中，以將溫度量轉換為電勢和電阻的方法最為普遍。其中最常用于測量溫度的是熱電偶和熱電阻，熱電偶是將溫度變化轉換為電勢變化,而熱電阻是將溫度變化轉換為電阻的變化。這兩種熱電式傳感器目前在工業生產中已得到廣泛應用。該系統中需要用傳感器將溫度轉換成電壓，且爐子的溫度最高達幾百度,所以我們選擇了熱電偶作為傳感器。熱電偶是工業上最常用的溫度檢測元件之一。國際標準熱電偶有S、B、E、K、R、J、T七種類型，在本系統中，我們選用了K型熱電偶（分度表如表3所示），其測溫范圍大約是0～1000℃。系統里的烤爐最高溫度不過幾百度，加上一定的裕度就足夠了，另外其成本也不算高[2]。表3 K型熱電偶分度表 I/O點分配及電氣連接圖（１）該溫度控制系統中I/O點分配表和整個硬件連接圖如表4和圖4所示。表4 I/O點分配表輸入觸點功能說明輸出觸點功能說明啟動按鈕運行指示燈（綠）停止按鈕停止指示燈（紅）固態繼電器控制系統數學模型的建立本溫度控制系統中，傳感器（電熱偶）將檢測到的溫度信號轉換成電壓信號經過溫度模塊后，與設定溫度值進行比較，得到偏差，此偏差送入PLC控制器按PID算法進行修正，返回對應工況下的固態繼電器導通時間，調節電熱絲的有效加熱功率，從而實現對爐子的溫度控制?？刂葡到y結構圖如圖3所示，方框圖如圖5所示。 PLC控制器固態繼電器烤爐溫度模塊熱電偶圖3圖4Gc(s)Go(s) R(s) + E(s) U(s) Y(s) 圖5 控制系統方框圖圖5中，R(s)為設定溫度的拉氏變換式；E(s)為偏差的拉氏變換式； Gc(s)為控制器的傳遞函數；Go(s)為廣義對象，即控制閥、對象控制通道、測量變送裝置三個環節的合并；該溫度控制系統是具有時滯的一階閉環系統，傳遞函數為 Gs=K0T0s+1eτs （11）式11中，為對象放大系數；為對象時間常數；為對象時滯。 K0=?y∞?u （12）由階躍響應法求得， =；=；=。第三章 PLC控制系統軟件設計 PID控制及參數整定比例、積分、微分三種控制方式各有獨特的作用。比例控制是一種最基本的控制規律，具有反應速度快，控制及時，但控制結果有余差等特點。積分控制可以消除余差，但是工業上很少單獨使用積分控制的，因為與比例控制相比，除非積分速度無窮大，否則積分控制就不可能想比例控制那樣及時的對偏差加以響應，所以控制器的輸出變化總是滯后與偏差的變化，從而難以對干擾進行及時且有效的控制。微分作用是對偏差的變化速度加以響應的，因此，只要偏差一有變化，控制器就能根據變化速度的大小，適當改變其輸出信號，從而可以及時克服干擾的影響，抑制偏差的增長，提高系統的穩定性。但是理想微分控制器的控制結果也不能消除余差，而且控制效果要比純比例控制器更差。將三種方式加以組合在一起，就是比例積分微分（PID）控制,其數學表達式為 ut=Kpet+1TI0tetdt+TDdetdt （1

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