基于PLC的恒溫控制系統設計

桑吳剛

（江蘇省昆山第一中等專業學校 ，江蘇昆山，215300）

基于PLC的恒溫控制系統設計

桑吳剛

（江蘇省昆山第一中等專業學校 ，江蘇昆山，215300）

針對恒溫系統的控制，在很多企業應用中較為廣泛，本文介紹基于三菱PLC和觸摸屏控制恒溫控制系統，詳細介紹系統的總體框架，工作原理及軟硬件結構，PID控制過程，觸摸屏的總體設計，該系統具備工作可靠性好，自動化程度高等優點，對于一些需要恒溫控制的場合，具有一定的應用價值。

PLC；溫度；觸摸屏

1 系統總體設計

恒溫控制系統由三菱FX3U系列PLC控制，FX2N-4AD模塊進行溫度模擬量處理，設定溫度由昆侖通態觸摸屏進行設定，并由觸摸屏對溫控系統實時監控，并由觸摸屏記錄溫度實時曲線，由PLC軟件對系統進行PID進行調節控制。如圖1所示，為該系統總體設計。

圖1 系統總體設計

通過人機界面（觸摸屏）實現與系統對話，PLC實時對溫度的監控和加熱器的控制，實現恒溫室的溫度達到設定值，通過PLC中PID進行參數調節，使溫度能夠穩定、快速、準確響應。

2 系統硬件設計

恒溫控制系統以PLC為核心控制器件，主要包括溫度采集模塊、加熱器、人機界面模塊，如圖2所示，通過對恒溫室溫度采集，與設定值進行比較，PLC來進行處理，使恒溫室溫度趨近于設定值，并達到穩定，根據恒溫室溫度變化，采用PID進行調節，通過PLC輸出，控制固態繼電器進行對加熱器進行控制，在加熱過程中，為使恒溫室溫度達到均勻，在恒溫室加裝風扇來實現空氣對流，使恒溫室溫度更加均勻，該系統設置報警電路，發生故障或達到極限溫度，PLC輸出聲光報警，同時，觸摸屏記錄當前報警，并發出提示。

圖2 PLC系統硬件設計

此溫控系統屬于單閉環控制系統，PID功能指令的參數整定，在調試過程中，通過經驗來進行參數整定，先按照實際條件進行模擬實驗，再根據實驗結果進行參數的設置，并根據實際需要進行調節。溫度傳感器采用鉑熱電阻PT100，經RTD模塊處理后送入PLC擴展模塊FX2N-4AD，將溫度轉化為數字量，來進行處理，通過PLC內部PID控制算法，來轉化為一個時間值，從而用時間的變化來控制固態繼電器的導通時間，調節加熱器的工作電流，實現對恒溫室的溫度控制。設溫度初始值為t0，恒溫室設定值為T，溫度偏離值為T- t0，溫度偏離值越大，加熱器單位時間工作時間就越長，偏離值越大，單位工作時間就越短，當溫度偏離值為T- t0趨近于零時，加熱器工作單位時間最短。

3 觸摸屏設計

通過PLC和觸摸屏的結合，合理布置參數設置，對觸摸屏設置主菜單窗口、數據顯示窗口、實時曲線窗口和實時報警窗口。如圖3所示。

數據窗口，可設置恒溫室所需要的溫度，同時，顯示恒溫室內的實時溫度，并設置溫度的上下極限，起到保護作用，并通過觸摸屏來啟停風扇的動作，起到散熱和均勻溫度的作用，在觸摸屏上，設置相關指示燈，以顯示控制過程所需要的指示，同時，在觸摸屏上，設置相關參數，并繪制溫度的實時曲線，直接明了顯示溫度的運動軌跡，若恒溫控制系統發生安全故障，PLC會發生聲光報警，同時觸摸屏也會進行實時報警并記錄數據。

圖3 觸摸屏主菜單窗口

4 系統軟件的設計

通過設計程序，實現手動干預和自動控制運行，設置溫度的上下限。如果在發生緊急情況，可手動干預來實現緊急停止加熱或手動干預散熱風扇的啟停。

如圖4所示，系統的PLC程序流程圖，系統初始化，給定恒溫室所需溫度，PT100溫度傳感器采集恒溫室溫度，與設定值進行比較，由于剛開始工作，恒溫室內溫度低于設定值，加熱器在PLC控制作用下，進行連續加熱（單位時間內加熱時間長），并開啟風扇來進行均勻恒溫室溫度，溫度逐漸趨近于設定值，加熱器在PLC的控制下，采取斷續加熱（單位時間內加熱時間短）方式，由于加熱具有慣性，PLC采用指令PID進行調節，在控制過程中，因為恒溫室溫度和設定值不可能達到理想相等，所以不斷的通過傳感器采集恒溫室的溫度，不斷的和設定值進行比較，不斷的進行處理，使恒溫室溫度向設定值無限接近。

圖4 系統PLC程序流程圖

5 總結

綜上所述，PLC、觸摸屏有機結合，能夠方便地對溫度采取有效的控制，基于PLC的強大功能，可有效保障溫度實現的穩定性，通過PID的控制，可實現系統的快速響應，準確并達到穩定值，在工業中，需要恒溫控制的場合，具有一定的應用價值。

[1]嚴春平,宋耀華,熊望平.采用PWM方式的PLC恒溫控制系統設計[J].機電信息，2015(36).

[2]周曉娟,張艷,馬麗麗.基于PLC的PID恒溫箱控制系統研究 [J].工業控制計算機，2014(12).

Design of constant temperature control system based on PLC

Sang Wugang
(Kunshan Jiangsu No.1 Secondary Vocational school, Kunshan Jiangsu,215300)

The control for constant temperature system, is widely used in many enterprise applications, this paper based on MITSUBISHI PLC and touch screen control temperature control system, the overall framework of the system is introduced in detail, the working principle and hardware structure, PID control process, the overall design of the touch screen, the system has good reliability, high degree of automation for some, need constant temperature control occasions, and has certain application value.

PLC; temperature; touch screen