强、配置灵活、性价比高。本温度控制系统中PLC我们选择FX2N-48MR-001型,它与外部设备的连接如图2、表 1所示。
图2
表1 PLCI/O地址分配表
2) 流程设计
根据恒温箱温度控制要求,本系统控制流程图如图所示。
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恒温箱控制流程图
3) 控制运算方法
由于温度控制本身有一定的滞后性和惯性,这使系统控制出现动态误差。为了减小误差提高系统控制精度,采用PID控制算法,另外考虑到系统的控制对象,采用增量型PID算法。
△V(n)=U(n)-U(n-1) + [e(n)-2e(n-1)+e(n-2)>}=KP{△e(n)+ e(n)+ [△e(n)-△e(n-1)>} 式中e(n)、e(n-1)、e(n-2)为PID连续三次的偏差输入。△e(n)、△e(n-1)为系统连续两次执行的误差。KP为比例放大系数T、TI、TD分别为采样周期、积分时间、微分时间。 当 恒温箱刚启动恒温箱时,由于测到的恒温箱温度为常温,sp-pv
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=△U为正值且较大,△U为PID调节器的输入,此时PID调节器中P起主要作用,使SCR为最大 电压给恒温箱。当恒温箱温度达到100℃以上时,sp-pv=△U为负值,经PID调节,使SCR输出电压减小,恒温箱温度降低。当温度正好达到 100℃时,△U为零PID不调节,此时SCR输出的电压正好平衡恒温箱消耗的热量,系统达到动态平衡。
1、 K型热电偶分度电压拟合
(1)根据具体问题,确定拟合多项式的次数为n。 (2)由公式
Sk=(k=0,1,2, ??2n) tr= yi(r=0,1,2, ??n) 计数出Sk与Tr
(3)解正规方程组 求出a0,a1,?,an (4)写出拟合公式多项式Pn(X)=一 次多项式也叫作线性拟合。由上述方法可拟合出K分度电压随温度变化公式为:V=0.04T(其中V为电压,T为温度)。此拟合公式是在温度从0℃到 120℃之间变化的近似公式,因此正规方程只用到S0、S1、S2拟合的多项式次数为n=1,电压随温度的变化可近似为线性变化。如果温度变化范围比较 大,则电压随温度变化为非线性变化,上述电压随温度变公式需要重新拟合,拟合多项式的次数也必然大于2。
2、 系统调试
系统调试分为两大步骤,一是系统软件调试;二是系统硬件调试。 (1)系统软件调试。系统软件调试是在PC机上进行,我们将PLC控制程序输入PC机后,根据运行要求,设定若干数字开关量,模拟量,对系统的每一个功能进行检测测试并在此基础上不断完善程序以达到系统要求。
(2)系统硬件调试。相应的系统硬件也是在实验室里进行,用一个设备来摸仪控制对象。首先检查设备的诸个单元是否合乎要求,
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其次将软件和硬件结合起来进行测试。并不断完善PLC软硬件的配置以达到最优的结果。
2.2模块功能的指令
2.2.1展热电阻/热电偶模块用法
在PLC控制器扩展模块中,有集温度采集和数据处理于一身的专用智能温度模块—热电阻/电阻信号输入模块。在此模块中温度模拟量产生对应的16位A/D数字值,其对热电阻变送的温度信号的分辨率约为1/8度,控制器在数值处理中可以直接使用模块的转换值,无需在硬件级电路上作其他处理。热电阻温度模块的使用十分方便,只需要将热电阻接到模块的接线端子上,不需要任何外部变送器或外围电路,温度信号由热电阻采集,变换为电信号后,直接送人温度模块中。热电偶/毫伏输入模块(1746-NT4)的功能与热电阻/电阻信号输入模块类似。系统如图2.1所示。
扩展温度模块的温控系统
扩展通用A/D模块
在PLC温度控制系统中,可以用通用模拟量输入输出混合模块构成温度采集和处理系统。通用A/D转换模块不具有温度数据处理功能,因此温度传感器采集到的温度信号要经过外围电路的转换、放大、滤波、冷端补偿和线性化处理后,才能被A/D转换
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