基于PLC的温度控制系统设计

基于PLC的温度控制系统设计

摘要：可编程控制器(plc)作为传统继电器控制装置的替代产品已广泛应用工业控制的各个领域，由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小，组装灵活，编程简单抗干扰能力强及可靠性高等特点，非常适合于在恶劣的工业环境下使用。本文所涉及到的温度监控系统能够监控现场的温度，并且能够通过现场和计算机控制，其软件控制主要是编程语言，对PLC而言是梯形语言，梯形语言是PLC目前用的最多的编程语言。

关键词：西门子S7-200PLC；编程语言；温度

1．工艺过程

在工业生产自动控制中，为了生产安全或为了保证产品质量，对于温度，压力，流量，成分，速度等一些重要的被控参数，通常需要进行自动监测，并根据监测结果进行相应的控制，以反复提醒操作人员注意，必要时采取紧急措施。

温度是工业生产对象中主要的被控参数之一。本设计以一个温度监测与控制系统为例，来说明PLC在模拟量信号监测与控制中的应用问题。

2．系统控制要求

PLC在温度监测与控制系统中的逻辑流程图如图所示：

具体控制要求如下：

被控系统的温度的正常范围在10度-100度之间，基准温度为50度.高于60度可进行散热调整,低于40度时可进行加热调整.

系统设置一个启动按纽-启动控制程序，设置绿，红，蓝3个指示灯来指示温度状态。被控温度在要求10到100度范围内，绿灯亮，表示系统运行正常。当被控温度超过上限100度时,红灯亮,当低于10度时蓝灯亮,红蓝灯亮示警操作人员做必要处置.另外,当温度处于正常范围,且高于60度时,启动风扇进行散热;当低于40度时启动加热器进行加热,从而使被控温度趋于50度的基准温度.

在被控系统中设置1个温度测量点，温度信号经变送器变成4~20ma的电信号（对应温度0~100度），送入AIW2模拟量输入通道。PLC读入温度值后根据要求做进一步处理。

若被测温度超过允许范围，按控制算法运算后，通过模拟量输出通道，向被控系统送出模拟量温度控制信号。PLC通过输入端口连接启动按钮，通过输出端口控制绿灯，红灯，蓝灯的亮灭。

为了控制方便，设定一个温度较佳值（本题设为50度），并以此作为被控温度的基准值。另外，还需要设定输出控制信号时的调节基准量，正常情况下，输出基准量时被控制温度接近较佳值。

3.控制系统的I/O点及地址分配

控制系统的模块号,输入/输出端子号,地址号,信号名称,说明表:

4.PLC系统选型

参照西门子S7-200产品目录及市场实际价格，选用主机为CPU222（8/6继电器输出）一台，再扩展一个模拟量模块EM235（4AI/1AO）。这样的配置是最经济的。整个PLC系统的配置如图所示。

5.电气控制系统原理图

电气控制系统原理图包括主电路图，控制电路图

1）主电路图

如图所示为电控系统主电路。一台加热器为M1。接触器KM1控制着M1正常运行，FR1为加热器过载保护用的热继电器；QF1为断路器；FU1为主电路的熔断器。

2）控制电路图如图所示，

6.主程序及梯形图

S7-200模拟界面：

7结论：通过对本系统的设计和调试，我们认识到，对于复杂系统的控制，如果采用继电控制，不仅系统繁琐，调试困难，故障概率大，而且对以后的维护也带来困难。用PLC控制除了能解决以上问题以外，还具有以下特点：

①控制条理清楚，接线简单明了。

②用软件代替传统的继电控制，减少了设计上的困难，减少了系统的故障。

③模块化程序设计，便于调试，并且方便功能的改进。

④编程图形化，使之一目了然。

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8参考文献：

【1】可编程序控制器的编程方法与工程应用廖常初重庆大学出版社

【2】可编程序控制器及其应用万太福重庆大学出版社【3】控制仪表及装置吴勤勤化学工业出版社【4】电气控制技术实验指导书刘星平湖南工程学院

【5】电气控制与plc应用技术黄永红机械工业出版社