基于PLC温度控制系统设计

编号: 毕业论文(设计)

题目基于PLC温度控制系统的设计

指导教师

学生姓名

学号

专业自动化

教学单位机电工程学院

毕业论文（设计）开题报告书

德州学院毕业论文（设计）中期检查表

院(系)：机电工程学院专业：自动化 2014 年 4月 7日

目录

1引言 (2)

1.1课题背景以及研究的目的、意义 (2)

1.2温控系统的现状 (2)

1.3项目研究内容 (3)

2系统硬件设计 (4)

2.1 PLC选择 (4)

2.2 硬件电路设计 (7)

3 系统软件设计 (13)

3.1 编程与通信软件的使用 (14)

3.2 程序设计 (14)

3.3 系统程序流程图 (15)

3.4 控制系统控制程序的开发 (16)

4系统的仿真和运行测试 (25)

4.1 组态王的运行 (25)

4.2 实时曲线的观察 (26)

4.3 分析历史趋势曲线 (27)

4.4 编辑数据的报表 (27)

4.5系统稳定性测试及最终评估 (27)

参考文献 (29)

谢辞 (30)

附录一三菱FX系列PLC指令一览表 (30)

附录二系统程序（梯形图） (32)

基于PLC温度控制系统的设计

（德州学院机电工程学院，山东德州253023）

摘要：本文主要介绍了基于日本三菱公司FX2N系列的可编程控制器从而进行硬件设计和软件设计，进而完成了一个完整的关于炉温控制系统的设计方案。该设计编程时调用了PID控制模块，使得程序更为简洁，运行速度更为理想。在软件上，则是通过利用比较新型的三菱专用软件三菱（PLC）GX Developer 8.86Q，实现控制系统的实时监控、数据的实时采样与处理。实验证明，此系统具有快、准、稳等优点，在工业温度控制领域能够广泛应用。

关键词：温度控制；可编程控制器；三菱FX2N；PID控制模块

1引言

1.1课题背景以及研究的目的、意义

进入21世纪后，我国社会的各项发展突飞猛进,世界的技术更是日新月异，竞争也愈演愈烈,传统的人工的操作已不能满足于目前的制造业前景,也无法保证高质量的要求，更不能提升高新技术企业的形象。

在各种控制领域中，温度控制在电子业、机械业、冶金业等工业领域应用非常广泛。由于其具有工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点，它对控制调节器要求极高。近年来，温度测控领域发展迅速，并且随着数字技术的发展，温度的测控芯片也相应的登上历史的舞台，能够在工业、农业等各领域中广泛使用。目前,仍有部分工业和企业生产线，存在着控制精度不高、炉内温度均匀性差等问题,造成工艺要求不达标、装备运行成本费用高、产品品质低下，严重影响企业的经济效益，急需进行技术的改造。

目前，在我国的工业控制自动化领域中，可编程控制器（PLC）则在社会的发展中以其拥有可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、功能强大、性价比高、体积小、能耗低等各种优点获得了广大的好评，因此被各种自动控制设计者应用于现代工业的自动控制之中。在现代的各种工业控制中,设计者通常会选用可编程控制器（PLC）作为自动设备的控制系统,用该系统进行相应的数据采集与处理、逻辑判断、输出控制等。

可编程控制器（PLC）在控制中还能够根据设计要求的需求进行一定的扩展输入输出模块，最终能够组成不同的控制系统，并且可以最终将模拟量输入输出的控制和现代控制的方法互相融为一体，实现各种功能一体的综合控制。现代社会的发展可编程控制器（PLC）正在以集成度高、功能强、抗干扰能力强、组态灵活、工作稳定受到广大社会的普遍欢迎，在各种的工业的现代化控制中发挥着其独有的重要作用,并且对温度控制尤其适合。

1.2温控系统的现状

在我国，自改革开放以来，我国的工业由于飞速的发展，各种工业过程控制急需发展，

同时，面对世界的控制发展，尤其是在电子技术和计算机技术的迅猛发展下，对自动控制和自动设计的方面都有了重大的推动。对于我国的国内温度控制系统的发展方面，也有了重大的突破。当然相对于在自适应、参数自整定等方面面对一些发达国家还是有很大的差距，在这几个方面，则以美国、德国、瑞典等国的技术比较领先，都自主的生产出了一批性能优越，操作简便的温度控制器及仪器仪表,并在世界的各行有了广泛的应用。

目前,我国发展的比较成熟的产品其实主要以“点位”控制及很普通的PID控制器为主,这种控制系统的性能很低，在一些温度控制中，其只能适应很普通的温度控制。对于一些复杂、控制滞后、时变温度系统的控制，我国的产品就会感觉很乏力。在许多的工业控制中，更需要一些智能化，自适应控制仪表等高性能的控制器。但是随着我国经济的快速发展，控制能力的不足已经引起了我国政府及一些大企业的重视，并不断地进行自主更新，并且取得一些良好的产品效应。通过一系列的有力措施，目前看来我国在一些温度仪表，温度控制等重要的工业中已经得到了比较迅速的发展。

随着社会生活的高速的发展，人们在生活和生产中对温度控制系统的要求也变得越来越高，因此，高精度、智能化、人性化的温度控制系统是国内外必然发展趋势。

1.3项目研究内容

可编程控制器(PLC)是集计算机技术、自动控制技术和通信技术等三种不同的但有关联的技术为一体的自动控制装置。可编程控制器(PLC)性能非常的优越，现在已经被广泛的应用到工业控制的多种领域，并且已经成为了工业自动化的三大支柱(PLC、工业机器人、CAD/CAM)之一。可编程控制器(PLC)的应用已成为工业潮流中不可缺少的一员，随着社会的发展，相信可编程控制器(PLC)技术在我国将得到更为全面的推广和应用。

本篇的论文研究的就是可编程控制器(PLC)技术在锅炉的温度监控系统上的一种比较先进的自动控制应用。该论文是从整体上分析了、研究了控制系统的硬件的设计、电路图的设计、程序的设计，以及控制算法的选择和参数的整定等各种具体详细的设计。

本篇的论文就是通过三菱FX2N PLC控制器，运用这种温度传感器将检测到的实际炉温转化为电压信号，然后会经过模拟量的输入模块转换成为数字量信号并送到PLC中进行PID 调节，然后PID的控制器输出量会转化成占空比，通过固态继电器控制炉子的加热的通断来实现对炉子最终的温度的控制。同时，在通过串行口与可编程控制器通信，对控制系统进行全面的监控，从而会让使用的用户操作更为方便。