基于PLC的温控电风扇系统设计

基于PLC的温控电风扇系统设计
摘要：温控风扇在现代社会中的生产以及人们的日常生活中都有广泛的应用，
如工业生产中大型机械散热系统中的风扇、现在笔记本电脑上的广泛应用的智能CPU风扇等。

本文设计了基于PLC的温控风扇系统，采用PLC作为控制器本设计
为一种温控风扇系统，具有灵敏的温度感测和显示性能，系统PLC对风扇转速进
行控制，性能稳定控制准确。

关键词： PLC；温度控制；无极调速；无噪声；风扇
1.引言
在空调日渐走入我们的生活的同时，电风扇仍然在市场上畅销不衰。

电风扇
制冷效果虽然不及空调，却胜在风力温和，价格低廉且环保低碳。

在日益激烈的
市场竞争中，传统的电风扇不断改进，但仍不太完美。

1.1研究目的及意义
电风扇制冷效果虽然不及空调，但却以风力温和，价格低廉且低碳环保使之
在市场上的销售依旧不衰。

人们常常通宵达旦地使用风扇，一旦气温稍有变化，
感冒的人数就会极具增加。

因此在日趋激烈的市场竞争环境中，传统的电风扇仍
不太完美:一是风力不能根据环境温度变化自动调节风扇转速；二是机械定时噪声大。

本设计由此出发完善上述缺陷，实现随室内环境温度变化而风力自动无级调
速的电风扇控制系统且定时无噪声。

1.2国内外研究现状
电风扇在中国仍然具有很大的市场，所以我国对电风扇的优化研究是很积极的。

智能电风扇已经开始投入市场，目前这方面的技术已经成熟。

下一阶段的研
究将是使其更加人性化，更好的满足不同群体的人的需求。

在21世纪，温控器越来越智能化，精确度高，功能全面，标准化程度高，安全性可靠性强，虚拟温控器的开发等等慢慢成为温控器未来发展的方向。

温控器
目前属于信息技术的前端科技产品，它越来越广泛的应用到生产行业，生活和科
学研究等各个领域。

2.设计的主体内容
2.1系统结构的设计
本系统由温度传感器实时采集环境温度送至PLC控制系统，利用 PLC 编制控
制程序,借助输出控制元件，控制电机两端的电压来改变电风扇转速；定时器功能，软件实现。

除此之外，仍保留传统风扇的自然风、档位控制等功能。

主要研究内容包括:
1）基于PLC的温控电风扇系统总体方案设计。

2）温度采集：通过传感器检
测室温以及风扇作用区域温度，实现温度采集。

3）温度控制算法设计。

4）基于PLC的温控电风扇硬件设计。

5）基于PLC的温控电风扇软件设计。

2.2技术路线
2.2.1基于PLC的温控电风扇系统总体方案设计
系统拟采用PWM调速的方式（与无级变速风扇类似）来改变风扇电机的转速，温度传感器采集温度信息传给PLC，PLC通过一定的控制算法输出控制信号，以改变风扇转速。

给出一个温度设定值作为下限温度，当环境温度高于此温度时，PLC输出控制固态继电器，风扇启动。

运行过程中，PLC随时将实时温度与设定
温度相比较，利用一定的控制算法，计算出新的转速控制信号。

2.2.2控制系统硬件、软件设计
系统采用西门子S7-200系列PLC作为系统控制器，并采用温度传感器作为温
度采集装置。

软件设计采用模块化设计思想，拟包含主控模块、温度信号采集处
理模块、转速控制模块等几个功能模块。

3.系统设计的基本理论知识
3.1设计原理
本系统由温度传感器实时采集环境温度送至PLC控制系统，利用PLC编写控
制程序,借助PWM输出控制固态继电器，进而控制风扇两端的电压来进行调压调速；通过调节模拟电位器来实现无级定时（定时精度20s）；采用常速及温度闭
环两种模式运行。

3.2硬件选择
硬件方面，已经完成对器件的选择，选择了常用型号AD590温度传感器，便
于更换及维修；小型机S7-200 PLC：既满足项目要求又可提高经济性；温度采集
方面，模拟量输入的EM235模块；用于调理电路的运放；接收来自PLC的PWM
信号控制风扇电压的固态继电器（SSR）；进行电路调理的若干电阻。

3.3软件运行
项目软件部分采用PLC编程，经过多次程序的模块修改和整体修改得到软件
成果：
1）主程序：系统软件设计的主要部分。

2）温度采集子程序：实现环境温度
的采集。

3）温度设定子程序：设定温度值，即实际温度值与之比较的数值。

4）
温度闭环控制子程序：26至34度调用PID子程序实现温度闭环控制。

5）PID子
程序：通过PID控制的输出改变PWM的占空比，从而改变风扇转速。

6）定时子
程序：通过模拟电位器实现无级定时。

4.创新点与项目特色
本项目的创新点与特色主要体现在以下几个方面：
1）利用PLC作为控制器对风扇进行调速具有以下特点：使用方便，编程简单；功能强，性能价格比高；硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强；可靠性高，
抗干扰能力强；系统的设计、安装、调试工作量少；维修工作量小，维修方便。

2）由于PWM是利用通断而不是传统电阻分压，所以电能消耗极小，可实现
节能；在电机允许的范围之内，通断时间比可以任意调节，可实现无级调速。

3）温度闭环控制，实时根据温度变化而调节风扇转速。

结语
本系统以PLC为控制核心，实现由温度对电风扇开启和关闭的智能控制，以
及温度的实时显示。

利用PLC实现的智能温控电风扇系统，性能可靠，成本较低，适合大众消费，有重要应用价值。

本系统的电路和程序稍作修改，还可以实现其
他一些功能，比如大棚温度控制、电动机温度检测、自动定时闹钟、家庭电器自
动控制系统等，系统移植性强。

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大学生创新创业训练计划资助。