基于組態王模擬溫度控制的設計

喬振民

摘 要：本文是基于三菱公司FX2N系列的可編程控制器和亞控公司的組態軟件王的某一對象溫度系統的設計。利用STEP 7-MICRO WIN中自帶的PID控制模塊，使得程序更為簡潔，運行速度更為理想。利用組態軟件王設計人機界面，實現控制系統的實時監控，數據的實時采樣與處理。

關鍵詞：組態王；模擬溫度控制；PLC

近年來國內外對溫度的控制器的研究進行了廣泛深入的研究，特別是隨著計算機技術的發展，溫度控制器研究取得了巨大的發展，溫度控制器的研究取得了巨大的發展，形成了一批商品化的溫度調節器，如智能化PID，模糊系統，自適應控制等，其性能控制效果好，可廣泛應用于溫度控制系統機企業相關設備的技術改造服務。現今的工業控制中，多選用PLC作為現場的控制設備，用于數據采集與處理，邏輯判斷，輸出控制；而上位機則是利用HMI軟件來完成工業控制狀態，流程和參數的顯示，實現監控，管理，分析和存儲等功能。在這種方式的基礎上設計了一套溫度控制系統，實現了溫度自動控制。

1 系統整體設計框圖

系統整體設計框圖如圖1所示。

2 下位機設計

確定控制系統所需要的輸入輸出點數為1/3點。選用FX2N系列PLC，由于系統必須對溫度信號進行采集和控制，還必須使用模擬量輸入/輸出模塊FX2N-4AD模塊，晶閘管跳功模塊，溫度變送器。整個硬件系統的原理圖2如下：

蒸汽量流過熱電偶對被測對象進行溫度測量，將測量的結果送到溫度變送器，通過溫度變送器將模擬量轉換為標準的1-5V的低壓信號，轉換后的標準電壓信號通過FX2N-4A/D器轉換為PLC可以識別的數字量。

3 上位機的設計

HMI監控系統由監控主畫面及相應的功能子畫面組成，HMI畫面的設計是非常關鍵的。HMI畫面使用組態軟件來做的，常見的組態軟件有西門子WINCC羅克韋爾的RSVIEW及國產的組態王力控等。組態王和其他軟件相比最大的優勢就是它操作方便，提供了資源管理器式的操作主界面。

4 元器件的選型

4.1 溫度傳感器

溫度傳感器是用來監測水溫的，他將溫度信號轉換為電信號，再送到變送器。本次設計選用pt100鉑電阻作為溫度傳感器，鉑電阻的阻值變化為100.0-138.5歐，經變送器轉換后輸出4-20mA電流。

4.2 溫度變送器

溫度變送器，專用于熱電阻或熱電偶，將溫度轉換為4-20mA的電流信號。本次選用WZPB一體化溫度變送器是溫度傳感器與變送器的完美結合，已十分簡潔的方式把-200～+1600度范圍的溫度信號轉換為二線制4～20MA DC 的電信號傳輸給顯示儀，調節器，記錄儀等，實現對溫度的精確測量和控制。

4.3 PLC控制器

采用FX2n系列PLC，FX系列PLC為單元型，內含CPU電源和固定搭配的輸入和輸出。Q4AR系列為雙擊熱條件系列，最大輸出點數為8192點，A系列PLC的最大輸入輸出點數為2048點，F系列程控器的最大輸入輸出點數為256點，每臺主機可連模入，摸出，高速記數，定位等特殊模塊，不超過八個。

4.4 調壓器

調壓器是應用晶閘管，及其控制觸發電路用于調整負載功率的盤裝功率調整單元。本次采用PAD-37系列SCR晶閘管作為交流調壓器，它的功能是通過對電壓電流，功率的精確控制，從而實現精密控溫。并且憑借先進的數字控制法，優化了電能使用效率。

[參考文獻]

[1]張偉林.電氣控制與PLC綜合應用技術.人民郵電出版社，2009.

[2]黃艷麗，黎旭.設計與人機界面.北京理工大學出版社，2007.