电加热恒温箱plc控制系统设计(附件)【字数：12183】
摘 要目前恒温箱广泛应用在我们生活中的方方面面，在很多生活中的很多设备上都能看到恒温的影子，比如电饭煲的保温功能，洗脚盆维持在我们设定的温度可以避免水温一会就变凉了，还有早产儿的保温箱都需要恒温。所以我们现在所说的恒温箱在实际的生活当中起着不小的作用，然而恒温箱在生活之外，它们是一种测试的设备，一般它们被用于在医学或者是化学实验或者是一些具体的科研的领域当中，它们就是是用来进行一些高温的试验的，它们也可以用来测定温度变化的一些参数和性能的。在具体的使用过程当中，可以让恒温箱调制到一定的温度，然后可以进行实验操作，对于恒温箱来讲一般的情况下，恒温箱它们可以采用电热丝加热的方式来进行保温的，有时候我们把这种装置叫做保温箱，但是在实际的实验过程当中，它们的加热保温方式通常采用的是电热式的，在保温箱当中可以有电热器另外还需要配备温度调节器这两种装置的，它们是一种外壁上拥保温材料的箱子，如今对于电热型的保温箱的使用是相当的广泛的，对于水热的保温箱，不经常使用了。对于恒温箱来说，可以在化学实验室里的化学实验中使用，因为实验工作者主要是为了得到一些具体的实验数据的，对于这些化学实验来说，它们对于环境和温度的要求比较严格，所以恒温箱在化学实验室中也是起着非同小可的关键地位，有时，衡量一个恒温箱的好坏，会直接影响到一个数据的正确性的，所以数据是否准确在研究的结果方面也会起着决定性的作用的，因此它们的作用是非常大的。 在本设计中需要用到plc控制恒温箱装置实现恒温箱的自动加热并可按给定温度变化图表控制温度，使得箱内温度可按图表的设定变化。同时利用pid算法实现更精准的控温。
目 录
第一章 绪论 1
1.1恒温箱研究的背景及意义 1
1.2恒温箱控制的系统的基本组成 1
1.3对于温度采集模块即AD转换的选择 2
1.4温度采集模块 3
1.5如何选择继电器 6
第二章 恒温控制中的核心PLC 7
2.1PlC的定义 7
2.1.1PLC的发展? 8
2.1.2为什么选择PLC控制 9
2.2控制线路的连接 10
第三章 系统控制的分析 12
3.1 PID的特 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
点 12
3.2 PID指令 13
3.3 PID的调节 14
3.4设置系统报警 15
3.5 PLC梯形图 17
第四章 组态软件的设计 19
4.1组态软件的介绍 19
4.2 HMI软件的安装与设置 19
4.3 PLC和HMI建立通讯 23
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
第一章 绪论
1.1恒温箱研究的背景及意义
恒温箱顾名思义就是保持在一个温度误差范围内，恒温箱通常采用闭环设计能够通过传感器的反馈来调节温度并确定是否加热，恒温箱根据所需要的场合，利用控制器通过程序设定达到所需的温度，并在允许的误差范围内。当然不同精度的恒温装置要求的精度也有所不同，目前我们大多数使用的一般是在实验室.工业.医药中。在我们生活中也有常见的恒温装置，当然在一般的实验室中，特别是一些重要的生物实验室中，对于这个恒温概念要求的比较严格，所以一般对于实验室中的恒温箱所起作用比较重要，因为在实验过程中可能很小的温度误差都会对研究的过程以及研究结果产生不同的影响。另外更加精确的结果也将会对所产生的实验结论以及在实际运用中产生更加积极的作用。
恒温箱在零件检测以及生物实验还有医药中发展产生巨大的推进作用。在一般的工业生产中，通常恒温箱的应用极其广泛的，有些时候一些设备的生产需要在特定的温度下才能生产，所以对于恒温环境的保持更加注重，另外生产的一些零件需要在一定温度环境下来测试是否能达到在工业生产中的高温环境，因为很多生产企业需要机器不停的运转工作，那么机器的不停运转就可能维持在一个较高的温度环境，那么所生产的一些零配件是否能够在高温环境下保持其原有的一些特性，这时候就必须通过恒温箱来测试该零件是否满足需要以此才能交付给一些重要的工厂企业中。恒温环境的能够稳定保持对于一般的工厂车间以及相关的工业生产中都相对重要。所以恒温箱在工业生产中必不可少。
在一些养鸡企业中需要对小鸡进行孵化，恒温的作用显而易见，温度过高可能会直接使小鸡死掉，而温度过低又会达不到小鸡孵化的条件，所以通过恒温装置，在不同的时间根据以往的经验设定温度数值这样也确保更多的小鸡孵化出来给企业带来更大的效益。另外对于一些科研工作中一些热处理以及平时生活中的消毒都需要用到恒温装置。
在医药方面，医用恒温箱主要用于药品，试剂的生产.储存.运输.疫苗，血液的冷藏保温，生物样品的保存，透析液的加温，生理盐水的加温等。还有早产儿的保温箱里，以上可以明显的看出恒温箱的重要作用。对于医药方面，没有恒温箱是很难实现这些应用的。
我国在恒温技术方面技术还不是很成熟，通常所成熟的产品都是利用PID控制器为主，当然这样适合一般环境也就是精度要求不高的一些应用中，无法适应严格的对于精度较高的环境中，当然我们国家还是很重视这方面的加大企业与科研单位的紧密合作，是科研成果跟迅速的投入市场更好的服务社会。
1.2恒温箱控制的系统的基本组成
此设计用到的恒温箱是基于PLC控制器开发的，所以核心就是PLC，而我们需要检测的温度是模拟量，所以需要用到模数转换器也就是通常所说的AD转换器，然后为了实现相对精准的温度控制就需要用到PID算法，如果我们设定一个温度值然后和热电偶传感器检测到的温度模拟量经过模数转换进行对比，并按PID调节控制的一般规律对误差值进行对比计算。然后送给输出模块，通过比较是否达到设定温度，继而控制加热装置是否开始加热，从而达到一闭环设计系统，。另外需要一个风扇配合是恒温箱内部的温度均匀分布。最后我们需要一个触摸屏能够直观的显示数据[1]。
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图11 恒温箱控制系统的组成
图11是恒温控制的一个基本的电路图，对于PLC的选择我们选择了FX2N系列因为FX2N系列是三菱FX系列中最先进的小型PLC系列，这个系列有着高速及可扩展模块，基本满足对于单个需要扩展的特殊功能模块。它的灵活性和可控制能力较强。同FX2N系列是小型化，高速度，高性能的小型PLC。系统配置既固定有相对灵活。高速的运算，以及高性能使其使用用途极其广泛。
对于FX2N16MR它的基本单元带8点输入/8点继电器输出。满足了该计的需要，另外对于它的输出部分连接了主电路的控制开关，能够确保对于主电路的开关控制。
1.3对于温度采集模块即AD转换的选择
我们常说的AD转换其实是英文的缩写即AnalogtoDigital Convert翻译成中文的意思就是把模拟信号转换成数字信号，其中模拟量可以为电流电压信号，也可以是温度.压力.位移.湿度.声音等非电信号。但是对于输入到转换器的转换信号必须是经过传感器转换的电压信号。
目 录
第一章 绪论 1
1.1恒温箱研究的背景及意义 1
1.2恒温箱控制的系统的基本组成 1
1.3对于温度采集模块即AD转换的选择 2
1.4温度采集模块 3
1.5如何选择继电器 6
第二章 恒温控制中的核心PLC 7
2.1PlC的定义 7
2.1.1PLC的发展? 8
2.1.2为什么选择PLC控制 9
2.2控制线路的连接 10
第三章 系统控制的分析 12
3.1 PID的特 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
点 12
3.2 PID指令 13
3.3 PID的调节 14
3.4设置系统报警 15
3.5 PLC梯形图 17
第四章 组态软件的设计 19
4.1组态软件的介绍 19
4.2 HMI软件的安装与设置 19
4.3 PLC和HMI建立通讯 23
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
第一章 绪论
1.1恒温箱研究的背景及意义
恒温箱顾名思义就是保持在一个温度误差范围内，恒温箱通常采用闭环设计能够通过传感器的反馈来调节温度并确定是否加热，恒温箱根据所需要的场合，利用控制器通过程序设定达到所需的温度，并在允许的误差范围内。当然不同精度的恒温装置要求的精度也有所不同，目前我们大多数使用的一般是在实验室.工业.医药中。在我们生活中也有常见的恒温装置，当然在一般的实验室中，特别是一些重要的生物实验室中，对于这个恒温概念要求的比较严格，所以一般对于实验室中的恒温箱所起作用比较重要，因为在实验过程中可能很小的温度误差都会对研究的过程以及研究结果产生不同的影响。另外更加精确的结果也将会对所产生的实验结论以及在实际运用中产生更加积极的作用。
恒温箱在零件检测以及生物实验还有医药中发展产生巨大的推进作用。在一般的工业生产中，通常恒温箱的应用极其广泛的，有些时候一些设备的生产需要在特定的温度下才能生产，所以对于恒温环境的保持更加注重，另外生产的一些零件需要在一定温度环境下来测试是否能达到在工业生产中的高温环境，因为很多生产企业需要机器不停的运转工作，那么机器的不停运转就可能维持在一个较高的温度环境，那么所生产的一些零配件是否能够在高温环境下保持其原有的一些特性，这时候就必须通过恒温箱来测试该零件是否满足需要以此才能交付给一些重要的工厂企业中。恒温环境的能够稳定保持对于一般的工厂车间以及相关的工业生产中都相对重要。所以恒温箱在工业生产中必不可少。
在一些养鸡企业中需要对小鸡进行孵化，恒温的作用显而易见，温度过高可能会直接使小鸡死掉，而温度过低又会达不到小鸡孵化的条件，所以通过恒温装置，在不同的时间根据以往的经验设定温度数值这样也确保更多的小鸡孵化出来给企业带来更大的效益。另外对于一些科研工作中一些热处理以及平时生活中的消毒都需要用到恒温装置。
在医药方面，医用恒温箱主要用于药品，试剂的生产.储存.运输.疫苗，血液的冷藏保温，生物样品的保存，透析液的加温，生理盐水的加温等。还有早产儿的保温箱里，以上可以明显的看出恒温箱的重要作用。对于医药方面，没有恒温箱是很难实现这些应用的。
我国在恒温技术方面技术还不是很成熟，通常所成熟的产品都是利用PID控制器为主，当然这样适合一般环境也就是精度要求不高的一些应用中，无法适应严格的对于精度较高的环境中，当然我们国家还是很重视这方面的加大企业与科研单位的紧密合作，是科研成果跟迅速的投入市场更好的服务社会。
1.2恒温箱控制的系统的基本组成
此设计用到的恒温箱是基于PLC控制器开发的，所以核心就是PLC，而我们需要检测的温度是模拟量，所以需要用到模数转换器也就是通常所说的AD转换器，然后为了实现相对精准的温度控制就需要用到PID算法，如果我们设定一个温度值然后和热电偶传感器检测到的温度模拟量经过模数转换进行对比，并按PID调节控制的一般规律对误差值进行对比计算。然后送给输出模块，通过比较是否达到设定温度，继而控制加热装置是否开始加热，从而达到一闭环设计系统，。另外需要一个风扇配合是恒温箱内部的温度均匀分布。最后我们需要一个触摸屏能够直观的显示数据[1]。
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图11 恒温箱控制系统的组成
图11是恒温控制的一个基本的电路图，对于PLC的选择我们选择了FX2N系列因为FX2N系列是三菱FX系列中最先进的小型PLC系列，这个系列有着高速及可扩展模块，基本满足对于单个需要扩展的特殊功能模块。它的灵活性和可控制能力较强。同FX2N系列是小型化，高速度，高性能的小型PLC。系统配置既固定有相对灵活。高速的运算，以及高性能使其使用用途极其广泛。
对于FX2N16MR它的基本单元带8点输入/8点继电器输出。满足了该计的需要，另外对于它的输出部分连接了主电路的控制开关，能够确保对于主电路的开关控制。
1.3对于温度采集模块即AD转换的选择
我们常说的AD转换其实是英文的缩写即AnalogtoDigital Convert翻译成中文的意思就是把模拟信号转换成数字信号，其中模拟量可以为电流电压信号，也可以是温度.压力.位移.湿度.声音等非电信号。但是对于输入到转换器的转换信号必须是经过传感器转换的电压信号。
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