PLC在可樂(lè)原液稀釋控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

文/羅賢 李雪嬌 林少歆

PLC在可樂(lè)原液稀釋控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

文/羅賢1李雪嬌2林少歆1

可樂(lè)原液稀釋控制系統(tǒng)的工藝是用一定的熱水去稀釋可樂(lè)原液，使混合液達(dá)到一定的溫度，以滿足后續(xù)發(fā)酵工藝的要求。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)可樂(lè)原液稀釋控制系統(tǒng)，提出了基于PID調(diào)節(jié)的PLC控制系統(tǒng)，并用觸摸屏顯示混合液的實(shí)測(cè)溫度，流量和電動(dòng)控制閥門開(kāi)度，通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和改進(jìn)，最終達(dá)到可靠性、實(shí)用性、推廣性較好的目標(biāo)。

PLC PID調(diào)節(jié) 溫度控制 觸摸屏

PLC是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是繼承計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動(dòng)裝置。它具有抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格便宜，可靠性強(qiáng)，編程簡(jiǎn)單，易學(xué)易用等特點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域中深受工程操作人員的喜歡，因此PLC已在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域中被廣泛地使用。觸摸屏作為人機(jī)界面（HMI）是一種內(nèi)含微處理芯片的智能化設(shè)備，它與PLC相結(jié)合可取代電控柜上眾多的控制按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、信號(hào)指示燈，及生產(chǎn)流程模擬屏和電控柜內(nèi)大量的中間繼電器和端子排。所有操作都可以在觸摸屏上的操作元件上進(jìn)行。PLC可以方便、快捷地對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理，并可對(duì)要顯示的參數(shù)以二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制、ASCII字符等方式進(jìn)行顯示。在顯示畫面上，通過(guò)圖標(biāo)的顏色變化反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如閥門的開(kāi)與關(guān)，電機(jī)的啟動(dòng)與停止，位置開(kāi)關(guān)的狀態(tài)等。本文介紹了一種基于PLC和觸摸屏的可樂(lè)原液稀釋控制系統(tǒng)，它結(jié)合了觸摸屏和PLC的優(yōu)點(diǎn)，可以很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)混合液的溫度控制，并利用觸摸屏實(shí)現(xiàn)對(duì)混合液的實(shí)際溫度和流量、閥門開(kāi)度的顯示；通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和改進(jìn)，最終達(dá)到可靠性、實(shí)用性、推廣性較好的目標(biāo)。

1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

可樂(lè)原液稀釋控制系統(tǒng)主要是在可樂(lè)原液中摻入一定流量的熱水，使混合液能夠達(dá)到要求的溫度，以滿足后續(xù)發(fā)酵工藝的要求。熱水的流量是通過(guò)電氣調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度來(lái)改變的。根據(jù)溫度傳感器檢測(cè)到的混合液的實(shí)際溫度和系統(tǒng)要求溫度的溫度差，通過(guò)控制器來(lái)改變調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度即改變熱水的流量，溫度差大，則調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度大，溫度差小，則調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度小，這樣直到混合液的溫度達(dá)到要求的溫度。

2 設(shè)計(jì)方案的選擇

本文主要針對(duì)可樂(lè)原液稀釋控制系統(tǒng)，提出了基于PID調(diào)節(jié)的PLC控制系統(tǒng)，并用觸摸屏顯示混合液的實(shí)測(cè)溫度，流量和電動(dòng)控制閥門開(kāi)度。本系統(tǒng)是一個(gè)帶負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，PID控制的輸入是被測(cè)溫度和設(shè)定溫度的偏差，溫度傳感器將測(cè)得的溫度經(jīng)過(guò)A/D模塊送給PLC處理，PID控制的輸出經(jīng)過(guò)D/A模塊后送給電動(dòng)控制閥作為其輸入信號(hào)，來(lái)改變閥的開(kāi)度，通過(guò)改變閥的開(kāi)度來(lái)改變熱水的流量，從而改變混合液的溫度，直到達(dá)到設(shè)定溫度。然后利用觸摸屏來(lái)顯示混合液的實(shí)測(cè)溫度，流量以及電動(dòng)控制閥的開(kāi)度。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便。

3 過(guò)程論述

本系統(tǒng)的輸入信號(hào)有自動(dòng)按鈕，手動(dòng)按鈕，啟動(dòng)熱水閥的按鈕，啟動(dòng)原液閥的按鈕，停止熱水閥的按鈕，停止原液閥的按鈕，停止按鈕，溫度變送器，流量變送器。輸出信號(hào)控制的對(duì)象有熱水閥，原液閥，電動(dòng)控制閥以及指示燈。

此外，測(cè)量溫度和測(cè)量流量的輸入量均+4～20mA的模擬電流信號(hào)，而PLC只能處理數(shù)字信號(hào)，因此采用了1個(gè)4A/D模塊將測(cè)量得到的模擬量轉(zhuǎn)換為PLC可以識(shí)別和操作的數(shù)字信息。將測(cè)量到的溫度和設(shè)定溫度比較，經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算后的輸出送到電動(dòng)控制閥，作為控制信號(hào)控制閥門的開(kāi)度。但是由于PLC輸出的是數(shù)字信息，因此要將PID運(yùn)算后的結(jié)果經(jīng)4D/A處理后變?yōu)榈?4～20mA模擬信息送給電動(dòng)控制閥作為控制信號(hào)。

4 調(diào)試

本系統(tǒng)采用觸摸屏來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的輸入輸出。設(shè)計(jì)畫面時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)，由于控制分手動(dòng)和自動(dòng)部分，故準(zhǔn)備設(shè)計(jì)三個(gè)畫面。即主控畫面，手動(dòng)畫面，和自動(dòng)畫面。

系統(tǒng)仿真的方法是：將FX2N-64MR、A/ D模塊、D/A模塊與PC機(jī)連接起來(lái)，（A/D模塊的輸入部分用兩個(gè)電位器代替）。打開(kāi)程序，將程序稍入PLC中，按鍵F3打開(kāi)監(jiān)視狀態(tài)。再打開(kāi)GT simulator 2（觸摸屏仿真軟件），在此軟件中打開(kāi)之前設(shè)計(jì)的觸摸屏畫面設(shè)計(jì)（可樂(lè)原液稀釋控制系統(tǒng)）。點(diǎn)擊各個(gè)觸摸鍵，看其是否能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，并在PLC中實(shí)現(xiàn)相應(yīng)動(dòng)作。

5 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)是一個(gè)帶負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)，其中涉及到的元器件很少，只有兩個(gè)電磁閥，一個(gè)電動(dòng)控制閥，還有一個(gè)溫度變送器和一個(gè)流量變送器。其主要核心還是PID控制。系統(tǒng)主要是將實(shí)際溫度與設(shè)定溫度之間的溫度差作為PID控制的輸入信號(hào)，然后通過(guò)PID的輸出去控制電動(dòng)控制閥的開(kāi)度，從而改變熱水的流量達(dá)到控制混合液溫度的效果。

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作者單位1.南寧市科技館 廣西壯族自治區(qū)南寧市530029
2.桂林理工大學(xué)南寧分校 廣西壯族自治區(qū)南寧市 530001

羅賢（1985-），男，壯族，廣西壯族自治區(qū)南寧市人。大學(xué)本科學(xué)歷，學(xué)士學(xué)位?，F(xiàn)為南寧市科技館助理工程師。主要研究方向?yàn)榭破照蛊返难邪l(fā)與維護(hù)。