题目 一 、课题背景: PLC在恒温箱中的应用 1、 PLC与温度： 随着现在工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。温度是一个非常重要的过程变量。例如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度控制。这方面的应用大多是基于单片机进行PID控制，然而单片机控制的DDC系统软硬件设计较为复杂，特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处，然而PLC在这方面却是公认的最佳选择。 随着PLC功能的扩充在许多PLC控制器中都扩充了PID控制功能，因此在逻辑控制与PID控制混合的应用场所中采用PLC控制是较为合理的，通过采用PLC来对它们进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大的优点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，PLC对温度控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。这也正是本课题所重点研究的内容。 2、恒温箱： 随着社会发展的需求，国内外对于恒温箱的研究越来越深入，恒温箱的用途也越来越广泛，在日常生活当中，人们对恒温箱的需求也逐渐增大，工业生产和实验室中电热恒温箱的应用随处可以见到。在生活中我们保存食物用到恒温箱，自制一些小食品等也可以用到恒温箱;工业生产中一些生产原料的保存用到恒温箱，在实验室里，特别是生物的培育实验，恒温箱的应用更是普遍。用于工业生产的各种作用的恒温箱产品越来越多，但有却不能满足工业生产需求，但是要用到恒温箱的地方，要是用工业生产所用的恒温箱的话，对这些需求的用户来说成本相当高，因而这种低成本而又能达成需求者要求的恒温箱就有了意义。 二、恒温箱的控制过程： 本系统的控制过程是 这样的：当设定水温后，启动水泵向恒温水箱中注水，当水上升到液位检测点2是启动搅拌电动机，测量水温并与设定值比较，若温度差小于设定值，则开始加热。当水温高于设定值是，进冷水，当储备水箱水温高于设定值时，采取进水与风机冷却同时进行的方法实现降温控制。 系统还要求具有报警功能，如当启动泵时无流量，或加热时无温度变化则发出报警信号。 三、控制方案的分析： 由系统的工艺过程及控制过程要求知，本系统的工作实质是根据恒温 水箱及储备水箱中水的温度，决定系统的工作状态：或加热搅拌，或经两个途径（冷却及不冷却）为恒温箱供入冷水。由于温度传感器为模拟量传感器，系统中三处温度对应的模拟量均需要变换为数字量供PLC运算处理。为提高加热的快速性及系统的稳定性，加热采用可调压的可控电源，且电源的功率采用PID控制。可调压电源为电压量控制方式。这样系统为输入及输出均需模拟量的控制系统。需为PLC配置A/D、D/A转换单元。本系统还有流量显示要求，拟选用叶轮式流量计，采用PLC的高速计数器对流量计输出脉冲计数的方式测定流量。 从总体控制功能来说，系统为温度值控制下的加热或冷却系统，输入量为温度值、液位值、流量值，输出为搅拌电动机，冷却风扇电动机及电磁阀的动作及自动调节的加热功率。为了方便温度、流量、功率的显示并减少投资，拟采用同一组数码管分时完成。数码管的驱动及译码片信号选用可编程器的输出口，因而PLC应选用晶体管输出的品种。 四、恒温控制流程图： 初始化 测试水箱温度并与设定值比较 否 否 判断与PC机连上否？ 是 温度低于设定值吗？ 是 测室温送PC机处理 PID调节 温度设定工作方式选择 加热功率D/A 进水 否 水温与设定值比较？ 高 低 液位到否？ 是 启动搅拌电动机 启动阀放水启动泵上水进行水温调节 五、设计任务完成的阶段内容及时间安排 第一周 收集、查找资料 第二周 复习相关课程，阅读相关资料，确定设计方案 第三周 写开题报告 第四周、五周 选择合适硬件，画出硬件的连接草图。 第六周、七周 设计系统软件 第八周 计算系统的控制算法 第九周、第十周 系统的调式 第十一周 完成设计论文 第十二周、十三周 检查设计系统和论文 第十四周、十五周 准备答辩 六、参考文献 《电气控制与PLC应用》 王淑英 编 《PLC应用与维修技术》 张万忠 编 《基于PLC架构的可编程序控制器》 苏中 编 《PLC应用技术》 张伟林 编 《电子系统设计与实践》 周群 编
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