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温度控制

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基于 PLC 的温度控制系统设计

摘要

可编程控制器(plc)作为传统继电器控制装置的替代产品已广泛应用工业控制的各个领域，由

于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小，组装灵活，编程简单抗干扰能力强及可

靠性高等特点，非常适合于在恶劣的工业环境下使用。本文所涉及到的温度控制系统能够监

控现场的温度，其软件控制主要是编程语言，对 PLC 而言是梯形语言，梯形语言是 PLC 目

前用的最多的编程语言。

关键字： PLC 编程语言温度

Design of the temperature control Systems based on PLC

Abstract

Programming controler ( plc ) the replacing product as traditional relay control equipment each that already

applies industrial control extensively field ，Since it can change control course through software ，It is little to

have volume ， Assembly is flexible , the programming simple ability of interference rejection is strong and

reliability higher characteristic, suit very much in bad industrial environment use. The temperature control system

that this paper is concerned with can the temperature of monitoring , its software control is programming language

mainly, for PLC is ladder-shaped language, ladder-shaped language is the most programming language that PLC

now uses.

Keyword： PLC Programming language Temperature

摘要----------------------------------------------------------------------------------------------------1

Abstrack-----------------------------------------------------------------------------------------------1

1 引言-------------------------------------------------------------------------------------------------3

1.1 课题研究背景----------------------------------------------------------------------------------3

1.2 温度控制系统的发展状况----------------------------------------------------------------------3

1.3 总体设计分析----------------------------------------------------------------------------------6

2 系统结构模块 ------------------------------------------------------------------------------------6

3.1 PLC 的定义--------------------------------------------------------------------------------------7

3.2 PLC 的发展--------------------------------------------------------------------------------------8

3.2.1 我国 PLC 的发展-------------------------------------------------------------------- - ----8

3.3 PLC 的系统组成和工作原理-----------------------------------------------------------------9

3.3.1 PLC 的组成结构--------------------------------------------------------------------------9

3.3.2 PLC 的扫描工作原理------------------------------------------------------------------9

3.4 PLC 的发展趋势------------------------------------------------------------------------------10

3.5 PLC 的优势--------------------------------------------------------------------------------------10

3.6 PLC 的类型选择--------------------------------------------------------------------------------11

4.1 PID 控制程序设计-----------------------------------------------------------------------------12

4.1.1 PID 控制算法---------------------------------------------------------------------------12

4.1.2 PID 在 PLC 中的回路指令-------------------------------------------------------------14

4.1.3 PID 参数设置-----------------------------------------------------------------------------16

4.2 3A 模块及其温度控制-------------------------------------------------------------------17

4.2.1 3A 模块的介绍--------------------------------------------------------------------------17

4.2.2 数据转换----------------------------------------------------------------------------------18

4.2.3 软件编程的思路---------------------------------------------------------------------------19

5 程序的流程图---------------------------------------------------------------------------------------19

6 整个系统的软件编程---------------------------------------------------------------------------20

7 结束语---------------------------------------------------------------------------------------------23

谢词------------------------------------------------------------------------------------------------24

参考文献------------------------------------------------------------------------------------------24

1 引言

1.1 课题研究背景

温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相

关。在科学研究和生产实践的诸多领域中, 温度控制占有着极为重要的地位, 特别是在冶金、

化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。对于不同生产情况和工艺

要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。例如冶金、机械、食

品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等；燃料有煤气、天

然气、油、电等

[1]

。温度控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更

为先进的控制技术和控制理论。

可编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机，是继承计算机、自动控制

技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力强，价格便宜，可靠性强，编程

简单，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此 PLC 已在工业控制的

各个领域中被广泛地使用

[2]

。

目前在控制领域中，虽然逐步采用了电子计算机这个先进技术工具，特别是石油化工

企业普遍采用了分散控制系统（DCS）。但就其控制策略而言，占统治地位的仍然是常规

的 PID 控制。PID 结构简单、稳定性好、工作可靠、使用中不必弄清系统的数学模型

[3]

。PID

的使用已经有 60 多年了，有人称赞它是控制领域的常青树。

1.2 温度控制系统的发展状况

温度控制系统在工业生产中获得了广泛的应用，在工农业生产、国防、科研以及日常生

活等领域占有重要的地位。温度控制系统是人类供热、取暖的主要设备的驱动来源，它的出

现迄今已有两百余年的历史。期间，从低级到高级，从简单到复杂，随着生产力的发展和对

温度控制精度要求的不断提高，温度控制系统的控制技术得到迅速发展。当前比较流行的温

度控制系统有基于单片机的温度控制系统，基于 PLC 的温度控制系统，基于工控机（IPC）

的温度控制系统，集散型温度控制系统（DCS），现场总线控制系统（ FCS）等。

单片机的发展历史虽不长，但它凭着体积小，成本低，功能强大和可靠性高等特点，已

经在许多领域得到了广泛的应用。单片机已经由开始的 4 位机发展到 32 位机，其性能进一

步得到改善

[5]

。基于单片机的温度控制系统运行稳定，工作精度高。但相对其他温度系统而

言，单片机响应速度慢、中断源少，不利于在复杂的，高要求的系统中使用。

PLC 是一种数字控制专用电子计算机，它使用了可编程序存储器储存指令，执行诸如逻

辑、顺序、计时、计数与演算等功能，并通过模拟和数字输入、输出等组件，控制各种机械

或工作程序。PLC 可靠性高、抗干扰能力强、编程简单，易于被工程人员掌握和使用，目前

在工业领域上被广泛应用

[6]

。相对于 IPC，DCS，FSC 等系统而言，PLC 是具有成本上的优

势。因此，PLC 占领着很大的市场份额，其前景也很有前途。

工控机（IPC）即工业用个人计算机。IPC 的性能可靠、软件丰富、价格低廉，应用日

趋广泛。它能够适应多种工业恶劣环境，抗振动、抗高温、防灰尘，防电磁辐射。过去工业

锅炉大多用人工结合常规仪表监控，一般较难达到满意的结果，原因是工业锅炉的燃烧系统

是一个多变量输入的复杂系统。影响燃烧的因素十分复杂，较正确的数学模型不易建立，以

经典的 PID 为基础的常规仪表控制，已很难达到最佳状态。而计算机提供了诸如数字滤波，

积分分离 PID，选择性 PID。参数自整定等各种灵活算法，以及“模糊判断”功能，是常规仪

表和人力难以实现或无法实现的

[7]

。在工业锅炉温度检测控制系统中采用控机工可大大改善

了对锅炉的监控品质，提高了平均热效率

[7]

。但如果单独采用工控机作为控制系统，又有易

干扰和可靠性差的缺点。

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芙水~

2018-05-20

可以，有用

XianenZhou

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