基于PLC的水箱温度控制系统设计研究

基于PLC的水箱温度控制系统

摘要

本文研究的是可编程控制器在水箱恒温控制系统中的应用，水箱恒温控制装置主要用来完成对水箱中液体的液位和温度检测，并对温度参数进行调节。系统中温度控制是一个非常重要的部分。通过铂热电阻对温度进行测量，将测量到的温度传到PLC中。PLC 对采集到的温度值与给定值进行比较，经过PID运算后，调节双向晶闸管在设定周期内通断时间的比例，改变加热丝中电流大小及加热时间，以完成对温度的控制要求。

本系统硬件部分主要由CPU224、EM235、双向晶闸管等组成；软件部分主要由PID 控制来完成。

关键词：PLC CPU224 EM235 双向晶闸管 PID控制

Abstract

In this paper, is the programmable controller in the water tank temperature control system application, water tank temperature control system is mainly used to complete the tank liquid level and temperature detection, and adjust the temperature parameters. System, temperature control is a very important part. By platinum RTD temperature measurement will be measured in the temperature reached the PLC. PLC on the collected temperature values compared with a given value, after a PID operation, the regulator Triac off the set period of time the ratio of change in heating wire in the current size and heating time to complete the right temperature control requirements.

The system hardware mainly by the CPU224, EM235, bi-directional thyristor etc.; software, some of the major by the PID control to complete.

Key words:PLC CPU224 EM235 Triac PID Contro l

1.前言 (1)

1.1恒温系统应用 (1)

1.2PLC的结构 (1)

1.2.1中央处理单元(CPU) (1)

1.2.2存储器 (1)

1.2.3电源 (2)

1.3PLC的工作原理 (2)

1.3.1 PLC的基本工作原理 (2)

1.3.2 PLC 编程方式 (3)

1.4PLC的控制系统发展趋势 (3)

1.5PLC控制系统的构成设计原则及步骤 (4)

1.5.1 PLC的设计原则 (4)

1.5.2 PLC的设计步骤 (5)

2硬件设计 (7)

2.1工作过程 (7)

2.2I/O地址分配 (7)

2.3选择硬件 (8)

2.3.1 CPU224 (8)

2.3.2双向晶闸管 (9)

2.3.3热电阻原理构造 (10)

3 PID的介绍 (11)

3.1PID的工作原理 (11)

3.2PID参数整定 (12)

3.3PID模块介绍 (13)

3.3.1 PID回路表的格式及初始化 (13)

3.3.2 PID程序 (14)

4程序 (18)

4.1顺序功能流程图 (18)

4.2程序设计 (20)

结束语 (25)

谢辞 (26)

参考文献 (27)

1.前言

1.1恒温系统应用

在日常生活、工业生产和实验室中电热恒温箱的应用随处可以见到。在生活中我们保存食物用到恒温箱，工业生产中一些生产原料的保存用到恒温箱，实验室里，特别是生物的培育实验室，恒温箱的应用更是普遍。

可编程控制器即PLC是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发出来的，现在已经广泛应用于工业控制的各个领域。它以微处理器为核心，用编写程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量是输入/输出来控制设备或生产过程。在本设计中，我们针对实验水箱而设计的一个恒温系统，针对温度控制的特点以及实现准确温度控制的意义，设计了一种基于PID的恒温检测控制系统。1.2 PLC的结构

PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构基本上与微型计算机相同。1.2.1中央处理单元(CPU)

中央处理单元(CPU)是PLC 的控制中枢，它按照PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据、检查电源、存储器I/O以及警戒定时器的状态；并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后，按指令的规定执行逻辑或算数运算, 运算的结果送入I/O 映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行直到停止运行。

为了进一步提高PLC 的可靠性，近年来对大型PLC 还采用双CPU 构成冗余系统或采用三CPU 的表决式系统，这样即使某个CPU 出现故障整个系统仍能正常运行。

1.2.2存储器

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器；

存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。

(1) PLC 常用的存储器类型

①RAM (Random Assess Memory)，这是一种读/写存储器(随机存储器) ，其存取速度最快，由锂电池支持。

②EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)，这是一种可擦除的只读存储器，在断电情况下存储器内的所有内容保持不变(在紫外线连续照射下可擦除存储器内容)。

③ EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)，这是一种电