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基于PLC的远程温度控制系统设计 2007-12-7 15:28:00　马立修 李广富 孙丰刚　供稿 摘　要　????介绍了一种基于SIMATIC?PLC和MCGS的远程温度控制系统的设计和开发。详细阐述了系统的功能、硬件组成、通信以及软件设计。经过系统仿真和组装实验,该系统完全达到设计要求。关键词　PLC?　MCGS　温度控制　触摸屏 0引言????在工业自动化领域内,PLC（可编程控制器）?以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、功能强大、性价比高、体积小、能耗低等显著特点广泛应用于现代工业的自动控制之中。目前的工业控制中,常常选用PLC?作为现场的控制设备,用于数据采集与处理、逻辑判断、输出控制；而上位机则是利用HMI/?SCADA?软件来完成工业控制状态、流程和参数的显示,实现监控、管理、分析和存储等功能?。这种监控系统充分利用了PLC?和计算机各自的特点,得到了广泛的应用。在这种方式的基础上设计了一套温度控制系统。以基于PLC?的下位机和完成HMI/?SCADA?功能的上位机相结合,构建成分布式控制系统,实现了温度自动控制。 1、系统工作原理????将被控系统的温度控制在10摄氏度到100摄氏度之间，当温度低于10摄氏度或高于100摄氏度时，应能自动调节，当调整1分钟后仍不能脱离不正常状态，应使高温报警指示灯闪烁。????系统设置一个启动按钮来启动控制程序，设置绿、红、蓝，三个指示灯来指示温度状态，被控温度在要求范围内，绿灯亮，表示系统运行正常，当被控温度超过上限或者温度超高景调整不能回到正常范围，红灯亮；当被控温度低于下限，蓝灯亮。为了把温度传感器PT100随温度变化的电阻转换成相应的温度变化值，利用下面的温度公式求得：T=（温度数字量-0偏置量）/1数字量?，温度数字量=存储在AIWx（x=0,2,4）中的值，0偏置量=在0测量出的数字量，1数字量=温度每升高1的数字量。2、PLC控制系统的构成????采用西门子S7-200PLC作为控制器，并应具备模拟量输入、输出及运算能力。根据被控系统的要求，选用CPU222?DC\DCPLC基本单元，并配置EM235模拟量输入/输出单元。在被控系统中温度测量点，温度信号经变送器变成4-20mA的电流信号送入EM235的第二个模拟量输入通道AIW2中，PLC读入温度值后，再取其平均值作为被控系统的实际温度值。若被测温度超过允许范围，则温度高报警指示灯亮，且系统自动调整，如果调整时间过长（超过一分钟），系统立即切断电源，停止加热；如果被测温度低于预设值，则温度低报警指示灯亮，系统立即启动加热器，进行加热，直至达到设定温度范围内。 3?温度控制系统的软件设计与实现????软件设计主要包括上位机监控软件和下位机软件设计。3.1?下位机软件设计????下位机软件设计是在监控级利用STEP7?系列的编程软件STEP7?-?Micro/?Win4.?0?完成对下位机程序的编制与调试,?然后把调试好的程序通过PPI编程电缆下载到PLC?中。下位机软件主要实现PLC?与监控级的通讯、PLC?对温度自动控制,故障诊断等。上电初始化，当系统开始运行时,为了保证系统运行的安全性,首先将系统的所有输出点置为安全状态。初始化操作包括对RAM、ROM清零,对控制参数的初始化,当前模拟量采样值清零等参数进行预置。系统要求温度控制在10摄氏度-100摄氏度的范围之内，为了控制方便，设定一个温度比较值（50摄氏度），并以此作为被空温度的基准值。在此系统中，PLC通过输出端口Q0.0控制绿灯的亮灭，Q0.1控制红灯的亮灭，Q0.2控制蓝灯的亮灭，Q0.3控制风扇的启停，Q0.4控制加热器的起停。系统流程图设计如图1。3.2?实现温度监测与控制过程1）?PLC投入运行时，通过特殊继电器SM0.0产生初始化脉冲进行初始化，包括将温度校准值、设定值等，存入有关的数据寄存器，使定时器复位。2）?按动启动按钮控制系统投入运行。3）?Pt100传感器把所测量的温度送到温度变送器中进行标准量转换（4-20mA）。4）?模拟量输入通道AIW2通过读入4-2mA的模拟电流量送入PLC。5）?经过程序计算后得出实际测量的温度Q。6）?将Q与Qmax（温度允许上限）比较。如未超过上限，将Q与Qmin（温度允许下限）比较，若也未低于下限，则说明温度正常，绿灯亮，等待下一次采样。7）?若QQmax，进行上限处理，计算Q与上限温度偏差，根据偏差计算调整量，发出调整命令，并判断调节时间，若调节时间太长，超高温度报警灯闪烁，若未到调节时间超高温度就被调节到正常温度范围内，则温度正常指示灯亮。8）当采样温度低于下限，即QQmin时，进行下限处理，计算Q与下限温度偏差，计算调节量，发出调节命令，并判断