基于PLC的溫度控制器的應(yīng)用

摘 要：在很多的工業(yè)和機(jī)械的技術(shù)中，都要用到溫度控制器，過去生產(chǎn)者們常常進(jìn)行人為的控制，這樣不僅僅是對(duì)于人力的浪費(fèi)，也增加了溫度控制生產(chǎn)過程中的不穩(wěn)定性，基于此，本文對(duì)于PLC基礎(chǔ)上的溫度控制器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析， PLC溫度控制由于具有很好的穩(wěn)定性，便于編制程序等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用起來非常方便，使得PLC溫度控制系統(tǒng)在啤酒發(fā)酵過程中使用具有了可行性。

關(guān)鍵詞：PLC 溫度控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）07（c）-0104-02

在傳統(tǒng)的工業(yè)和機(jī)械生產(chǎn)溫度控制過程中，人們發(fā)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)往往是人為的手動(dòng)調(diào)節(jié)，而且要求生產(chǎn)者們不間斷的看守，費(fèi)時(shí)費(fèi)神，消耗了大量的人力。同時(shí)，過去這種人為手動(dòng)調(diào)節(jié)，達(dá)不到優(yōu)質(zhì)高效要求，生產(chǎn)出來的啤酒口感差，對(duì)于生產(chǎn)過程中的各種工參數(shù)的修改與制定添加了很大的難度[1]。在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程中，在已知的幾種過程變量中，溫度被視為是最重要的，因此在設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝時(shí)，溫度的控制作常常是作為第一位的技術(shù)參數(shù)來考慮，而對(duì)于溫度的控制，應(yīng)用PLC是人們所認(rèn)可的最好方法。怎樣才能使用有限的人力、物力、財(cái)力來解決所遇到的問題。作者認(rèn)為利用PLC控制器，發(fā)揮PLC的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)發(fā)酵罐溫度進(jìn)行自動(dòng)操作控制，并且可實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多控”的效果，程序運(yùn)行結(jié)束后自動(dòng)關(guān)閉。本文主要就是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)其的設(shè)計(jì)，并且闡述其應(yīng)用。

1 控制系統(tǒng)的組成合功能

目前在可編程邏輯控制器市場(chǎng)中，選擇性較多，我國也有不少廠家推出可編程邏輯控制器產(chǎn)品，因此難以統(tǒng)一系列標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品在功能方面也是良莠不齊。在選擇可編程邏輯控制器的過程中，需要對(duì)產(chǎn)品性價(jià)比進(jìn)行綜合性考量，選擇功能齊全、可靠性高、負(fù)載能力滿足需求且成本符合預(yù)算的。制造業(yè)的產(chǎn)品自動(dòng)化檢測(cè)實(shí)際上是一種基于數(shù)據(jù)的邏輯兩控制。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，當(dāng)前的可編程邏輯控制器的功能越來越豐富，可以實(shí)現(xiàn)包括矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算以及邏輯運(yùn)算在內(nèi)的一系列數(shù)學(xué)運(yùn)算，可以對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸及轉(zhuǎn)換，不僅如此，還具有查表、排序以及位操作等諸多功能，利用可編程邏輯控制器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的收集、分析以及處理。對(duì)于數(shù)據(jù)，可以將其與保存在存儲(chǔ)器中的參考值進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而開展相應(yīng)的控制操作，除此之外，還可以借助通信功能向特定的智能裝置傳輸這些數(shù)據(jù)，或者是直接對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行打印，并制成相應(yīng)表格。通常情況下，數(shù)據(jù)處理主要應(yīng)用在如無人控制的柔性制造系統(tǒng)等規(guī)模較大的控制系統(tǒng)當(dāng)中，或者是適用于諸如冶金、造紙或者是食品加工等大型控制系統(tǒng)中。

PLC控制器在電氣系統(tǒng)中早已成熟應(yīng)用，并且有效地代替原始繼電器，更成為電氣控制的必然方向，PLC控制器本身的安全性極高，不易損壞。因此在實(shí)際生產(chǎn)中能獲得更大的效益。PLC控制系統(tǒng)的成本少。合理地利用現(xiàn)有的PLC設(shè)備，僅需在少量投入資金來購買專用的通信電纜及ERPOM塊就可以自行進(jìn)行溫度控制系統(tǒng)。全部費(fèi)用也就幾萬元，一但設(shè)計(jì)成功，將可長(zhǎng)期受益。

2 PLC溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 PLC溫度控制基本原理分析

系統(tǒng)框圖如圖1所示，經(jīng)過放大、VF轉(zhuǎn)換以后各個(gè)元件測(cè)得的虛擬信號(hào)傳送到PLC上在指定時(shí)間內(nèi)通過SPD計(jì)數(shù)，且由測(cè)溫元件校對(duì)、計(jì)算，使得頻率轉(zhuǎn)換成溫度值，獲得生產(chǎn)所需真實(shí)溫度，然后分別與機(jī)械生產(chǎn)所選溫度曲線中需要的設(shè)定溫度進(jìn)行比較，通過PID指令進(jìn)行運(yùn)算，控制PLC輸出點(diǎn)的導(dǎo)通時(shí)間，分別控制每個(gè)固態(tài)繼電器SSR的輸出，獲得控溫效果。控制加熱主電源的通斷是PLC控制接觸器的開合來實(shí)現(xiàn)的。（如圖1）

2.2 控制系統(tǒng)的組成

按照實(shí)際過程，可將冷卻盤設(shè)置在啤酒發(fā)酵罐體的上、中、下三個(gè)部位，生產(chǎn)流程圖如圖2所示。全部的控制系統(tǒng)包括上位機(jī)和下位機(jī)兩部分。一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)和一臺(tái)打印機(jī)構(gòu)成上位機(jī)。下位機(jī)為S7-300可編程的控制器。兩部分通過Profibus-DP總線連接，組成整個(gè)溫度控制系統(tǒng)，其中PLC控制，按照所需控制罐體的數(shù)量，可以使數(shù)臺(tái)PLC亦可以是一臺(tái)。（如圖2）

2.3 控制系統(tǒng)的功能

（1）檢測(cè)發(fā)酵罐體的上中下三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度，達(dá)到自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)，檢測(cè)罐內(nèi)壓力。整個(gè)過程按照：主酵→雙乙酰還原→冷卻→酵母回收→后貯的階段。為使PLC溫控系統(tǒng)系統(tǒng)控制精度更符合工藝要求，各階段可設(shè)定曲線實(shí)行控制，同時(shí)采用滯后預(yù)估等控制方法[4]。

（2）計(jì)算機(jī)可以將發(fā)酵罐的工藝流程動(dòng)態(tài)的顯示出來，達(dá)到對(duì)發(fā)酵罐進(jìn)行宏觀管，如即溫度、壓力、進(jìn)酒時(shí)間、酒齡及超限聲光報(bào)警等。計(jì)算機(jī)還能夠顯示閥門的狀態(tài)。

（3）當(dāng)累積酒齡達(dá)到時(shí)，自動(dòng)出信號(hào)，可以方便認(rèn)為的執(zhí)行后續(xù)操作。這是PLC控制系統(tǒng)對(duì)壓力周期曲線和溫度周期曲線的監(jiān)控結(jié)果。

（4）按照發(fā)酵的實(shí)際技術(shù)要求對(duì)各個(gè)階段的工藝參數(shù)進(jìn)行報(bào)表處理。確保了系統(tǒng)的可靠性，提高了生產(chǎn)效率。

3 結(jié)語

伴隨著自動(dòng)控制技術(shù)的快速發(fā)展，很多生產(chǎn)過程中溫度控制的自動(dòng)化水平將有待提高，使系統(tǒng)外部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，得到動(dòng)態(tài)性能良好的、高的控制精度、穩(wěn)定的控制效果、穩(wěn)定可靠的工作系統(tǒng)等特點(diǎn)。嵌入式技術(shù)微電子的迅猛發(fā)展以及不斷完善現(xiàn)的代控制理論，性能高的嵌入式處理器進(jìn)行溫度的智能控制將進(jìn)入實(shí)際使用階段，同時(shí)能在嵌入式處理器中加入繁瑣的控制理論從而達(dá)到工業(yè)過程的精密控制。者認(rèn)為利用PLC控制器，發(fā)揮PLC的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)工業(yè)機(jī)械生產(chǎn)中的溫度控制進(jìn)行自動(dòng)操作，可實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多控”的效果，且具有很好的穩(wěn)定性，便于編制程序等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用起來非常方便。

參考文獻(xiàn)

[1] 孔曉鳴，許敬德，馬金平，等.基于PLC和觸摸屏的制冷空調(diào)產(chǎn)品檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)[J].機(jī)械與電子，2009（1）.

[2] 任俊杰，李永霞，李媛，等.基于PLC的閉環(huán)控制系統(tǒng)PID控制器的實(shí)現(xiàn)[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2009（4）.

[3] 徐春忠，吳軍成.PLC在制造業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)方面的應(yīng)用[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2007（10）.