PLC在恒溫控制系統中的應用

電氣自動化論文編號:ZD143   附開題報告,外文翻譯,調研報告,論文字數:22107,頁數:49

課題的主要內容（觀點）、創新之處：
    恒溫水箱內有一個加熱器，一個攪拌器，兩個液位開關，四個溫度傳感器。液位傳感器為開關量傳感器，測量水位的水位高低，反映無水或水溢出狀態。兩個傳感器分別為測量水箱入口處的水溫。恒溫水箱中的水可通過一個電磁閥或手動開關閥（手閥）將水放到儲水箱中。當溫度設定后，啟動水泵向恒溫水箱中進水，水上升到液位后（一定的位置），啟動攪拌電機。若進水時候無流量或加熱，冷卻時水溫無變化時應報警。所有這些過程的控制我們可以用PLC的軟件來實現，而不優先考慮通過單片機來實現，是因為PLC比單片機優化在于它的編程簡單，易于學習掌握；功能強，性能價格比高；硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強；可靠性高，可抗干擾能力強；系統的設計、安裝、調試工作量少；維修工作量少，維修方便；體積小，質量輕，功耗低；外部電路簡單。
由于在工業控制過程中溫度控制是一個很重要的問題，因此在設計中我們采用PLC中PID的算法來進行溫度的調節。創新之處就在于，我們采用FX2N進行編程，并采用PLC的專用熱電阻模塊FX2N-4AD-PT，EM231模塊具有冷端補償電路。使得溫控系統硬件電路設計較優為簡單，軟件的工作量也大大減少；并且采用撥碼盤進行溫度值修改以適應各種反應所要求的溫度。該系統是一個較為值得去深究的系統。

基本要求：1.系統具有自動和手動兩種工作方式。
          2.水溫與設定值之差小于5℃，采用PID調節；水溫高于設定值5℃~10℃進冷水；水溫高于設定值10℃以上時，采用進冷水與風冷同時進行的方法實現降溫控制。
          3.具有故障檢測﹑顯示﹑報警功能。
          4.溫度給定值為0到99度。
          5.設計PLC的外部接線圖，控制電路圖，主電路圖。
          6.設計滿足控制要求的程序流程圖，梯形圖。

目 錄
摘 要  I
Abstract   II
第1章 緒 論  1
1.1 系統控制要求   1
1.2 系統概述   2
1.3 可編程控制器的發展與應用   2
1.4 溫度概述  4
1.5 溫度測量的方法及其分類   4
1.6 控制系統設計的基本原則和一般步驟   5
1.7 系統設計目的與要求   6
第2章 設計思想與方案論證   7
2.1 理論分析及結構框圖  7
2.2 設計思想及方案   7
2.2.1 方案一   8
2.2.2  方案二   9
2.2.3 方案3   9
2.4 方案論證   10
第3章 系統硬件設計   12
3.1水箱恒溫裝置的工作過程和控制要求   12
3.1.1 恒溫控制裝置的工作過程   12
3.1.2 恒溫控制裝置的控制要求  12
3.2 PLC的型號選擇及硬件配置   13
3.3 FX2N-64MR主機外部電路設計   17
3.3.1 I/O地址分配    17
3.3.2 FX2N-64MR外部接線圖  18
3.4 溫度采集電路   18
3.4.1 熱電阻傳感器  19
3.4.2 FX2N-4AD-PT熱電阻模塊   21
3.4.3 報警電路  21
3.5 數碼顯示電路   22
3.6 撥碼盤預置溫度值  23
3.7 溫度控制電路   24
第4章 系統軟件設計   26
4.1 恒溫控制過程的主程序分析設計  26
4.2 PID控制程序設計   26
4.3 數碼顯示的程序設計  29
4.4 系統調試   30
第5章 PLC應用中應注意的問題   32
5.1 工作環境及安裝與布線  32
5.1.1工作環境  32
5.1.2 安裝與布線   32
5.2 PLC的接地  33
5.3 外部安全電路   33
5.4 I/O端的接線  34
結 論   35
致 謝   36
參考文獻   37
附錄1系統電路圖  38
附錄2 程序清單  39

摘 要
本文研究的是可編程控制器在水箱恒溫控制系統中的應用，水箱恒溫控制裝置主要用來完成對水箱中液體的液位和溫度檢測，并對溫度參數進行調節。系統中溫度控制是一個非常重要的部分，系統采用熱電阻作為溫度傳感器，通過擴展PLC的FX2N-4AD-PT熱電阻模塊對采集到溫度數據進行處理，此模塊本身具有線性化處理和冷端補償，不需任何外部變送器或外部電路，一個模塊就能完成全部數據采集及數據處理功能。系統采用撥碼盤進行溫度給定值的設定，通過PLC對采集到的溫度值與溫度給定值之間進行比較，再經過PID運算控制后，再對觸發電路進行調節，以完成對控制溫度控制要求。
本系統硬件主要由FX2N-64MR、FX2N-2LC PID過程控制模塊、FX2N-4AD-PT熱電阻模塊、液位傳感器、溫度傳感器、撥碼盤、LED、電動機等組成。其具體硬件電路設計包括CPU外部電路、溫度采集電路、溫度控制電路、溫度預置電路、LED顯示電路等。軟件設計包括了PID中斷程序、數碼顯示程序等。
系統經過調試，能夠基本滿足控制要求，具有一定的實際意義。

關鍵詞 FX2N-64MR PLC；PID運算；熱電阻；溫度控制；撥碼盤