基于PLC的温度控制.docx

一．概述 1.1?PLC?简介 随着微处理器，计算机的和数字通讯技术的飞速发展，计算机控制技术已经渗 透到所有工业领域。当前用于工业控制的计算机可分为:可编程控制器,基于?PC?总 线的工业控制计算机,基与单片机的测控装置,用于模拟量闭环控制的可编程调节器,集 散控制系统(DCS)和现场总线控制系统(FCS)等。可编程控制器是应用广泛,功能强 大,使用方便的通用工业控制装置,已成为当代工业自动化的重要支柱.近几年来， 在国内已得到迅速推广普及。正改变着工厂自动控制的面貌，对传统的技术改造、 发展新型工业具有重大的实际意义。 可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工 艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。 另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用 户的要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特点，可编程控制器问世 以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。 可编程序控制器，英文称?Programmable?Controller，简称?PC。但由于?PC 容易和个人计算机（Personal?Computer）混淆，故人们仍习惯地用?PLC?作为可 编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统 装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部 存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字 式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC?是微机 技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中 的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分 利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别 是?PLC?的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继 电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学； 调试与查错也都很方便。用户在购到所需的?PLC?后，只需按说明书的提示，做 少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将?PLC?应用于生产 实践。 1 1.2?PLC?原理 现代社会要求制造业对市场需求迅速的反应，生产出小批量、多品种、多 规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一需求，生产设备的控制系统必须 具有极高的灵活性和可靠性，可编程控制器就顺应而生。随着微处理器、计算 机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展到所有的控制领域。在建材， 化工，食品，机械，钢铁，煤矿等工业生产中广泛应用带式运输机运送原料物 品。可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了 大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单 元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。 可编程程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用 而设计。它采用了可编程程序存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序 控制、定时、计数、和算术运算等操作的指令。并通过数字式和模拟式的输入 和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC?及其有关外部设备，都应该易 于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 PLC?是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在?PLC?运行时， CPU?根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号 （或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺 序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的 扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等 工作。 PLC?的扫描一个周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。 PLC?在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输 入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中， 即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。 PLC?在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经 相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所 有的内容随着程序的执行而改变。 2 输出刷新阶段?:当扫描用户程序结束后，PLC?就进入输出刷新阶段。在此期间， CPU?按照?I/O?映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出 电路驱动相应的外设。这时，才是?PLC?的真正输出。 二．硬件设计 2.1?设计要求 本实验的给定值（目标值）可以预先设定后直接输入到回路中；过程变量由 在受热体中的?Pt100?测量并经温度变送器给出，为单极性电压模拟量；输出值 是送至加热器的电压，其允许变化范围为