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电子科技 Electronics Technology 基于PLC技术在温度控制系统中的应用 杨 征 海南科技职业学院 海南海口 571126 *基金项目：2013年海南省高等学校科学研究项目 批准号：Hjkj2013-60 【文章摘要】 随着科学技术的发展，工业中很多系统采取了自动化控制。本文中主要研究的是PLC加热炉温度控制系统，基于PLC技术分析了PLC加热炉温度控制系统的组成及工作原理、系 统结构、系统的软件结构。在温度控制系统中应用PLC技术，显著提高了系统的可靠性和安全性。 【关键词】 PLC技术；加热炉温度控制系统；原理 ；结 构 0 引言 随着电子科学技术的不断发展，PLC（可编程控制器）也在不断发展，其功能也 在不断完善，由原来的简单的逻辑量控制到现在的拥有计算机控制系统的功能，其 发展非常迅速，并在现代工业控制中具有非常广泛的应用前景。PLC 还具备以下 的优点 ：强大的抗干扰性及可靠性、体积小易于携带、编程简单易修改、网络功能 强大等，并能和计算机共同组成具有强大功能的控制系统。 1 PLC技术与温度控制系统 1.1 PLC技术 可编程控制器是一种计算机技术，在可编程控制器的发展前期其被称为可编程逻辑控制器，简称 PLC 技术，随着计算机技术和 PLC 本身的不断发展和成熟，PLC 应用范围的不断扩大，早已超出了原来的逻辑控制的范围。它主要应用在工业中，是工业控制中专用的控制器，但是还是习惯称其为 PLC。PLC 控制主要分为输入采样阶段、输出刷新阶段及用户程序执行阶段共 3 个阶段。输入采样阶段，此阶段的主要功能就是采用数据扫描器读入全部的系统运行数据，并将这些数据存储在 PLC 的 I/O 映像区内。然后根据自上到下的顺序对用户程序进行一一扫描，扫描结果通常为一个梯形图，完成扫描后再进行逻辑运算，完成运算之后，按照结果对系统 RAM 存储区中逻辑线圈的对应位状态进行刷新。完成用户程序的扫描之后，进入输出刷新阶段。系统接收到控制器中 CPU 的指令后进行电路锁存，电路锁基于PLC技术在温度控制系统的应用存以 I/O 映像区内对应的状态和数据刷新结果为依据，经过输出电路驱动外设对系统进行控制。PLC 的基本结构组成如图 1所示。 温度控制在工业生产和科研活动中非常重要，因为它是一个变量，需要不断测量，并持续保持，能否将其控制在需要的温度范围内成为温度控制的关键。温度控制原来采用的一般是继电器控制技术，采用外部接线的方式实现逻辑控制，虽然在一定范围内实现了温度控制，但是控制系统容易出现问题，体积大能耗高，不能保证温度控制的稳定性，从而对工业生产 及科研造成一定的影响。随着计算机控制技术的进一步发展，出现了 PLC 控制技术。采用PLC 控制技术的控制系统易维护、耗能低，因此，继电器控制技术逐渐被淘汰。基于 PLC 温度控制系统的控制采用内部编程的方式，并对 PLC 控制器进行了扩充使其具体 PID 控制功能，该系统属于过程控制系统，结合了逻辑控制与 PID 控制两种方式。加热炉温度控制系统是当前具有代表性的过程控制系统，实现了加热炉温度的自动化控制。 2 加热炉温度控制系统的组成及工作原理 2.1 系统组成 该系统主要由四部分组成，分别为PLC 主控系统、加热炉（加热容器）、温度检测系统、继电器，该系统的具体组成结构如图 2所示 2.2 系统工作原理 控制系统通常分为两种 ：开环控制系统及闭环控制系统。加热炉温度控制系统中应用的是闭环控制系统，其结构如图 3所示。 该温度控制系统采用的闭环控制器为 PID。系统的工作过程如下 ：设定系统的目标温度值也就是预期的加热炉温度，温度传感器测得加热炉温度，并将其转换成数字量，PID 控制器接收目标设定温度值及温度传感器的反馈温度值两者的差值，差值经过 PID 运算处理之后得到一个叠加的数字量，经过上限位和下限位处理该数字量进行 D/A 转换，由数字信号转换成电压信号，输出一个电压信号去控制继电器的输出，继而控制加热炉的加热节律，实现温度控制。 3 基于PLC的加热炉温度控制系统结构 基于 PLC 的加热炉温度控制系统结构及具体的温度控制流程如图 4 所示。 在该温度控制系统中，温度传感器采集加热炉的温度数据并将其传输到 PLC控制器，PLC 控制器将系统的温度设定值和采集值进行对比和运算，然后输出信号到周波控制器，实现加热炉导通周期的控制。同时，温度传感器将再次采集的加热炉温度数据传输到 PLC 控制器，PLC 控制器再次将系统的温度设定值和采集值进行对比和运算，并再次输出控制信号到周波控制器，调整加热器输出，形成闭环控制系统，实现温度控制。P