plc在恒温箱中的应用(附件)【字数：9275】
摘 要现如今，随着电子技术的快速发展，对温度测量的使用在很多地方都有比较大的发展空间，很多物美价廉的温度传感器被设计开发并投入市场使用，在温度检测测量和控制方面均取得了较大的成功。在生活起居、工业制造、高校实验部门中恒温箱的应用于每一个角落。在日常起居中，我们会用恒温箱储存食品不让其变质，在工业制造中的一些原始材料也会用到恒温箱进行保存让其更好地使用，在大学实验部门中，生物专业的同学进行实验时也会大规模地用到恒温箱。除此之外，在医疗、水产养殖、金属工业、照相等领域，都需要稳定而精确的温度。温度、液位高低、压力大小和流量是四种最常见的过程变量，之中温度是最为关键的过程变量。因此世界各国各科研领域对于恒温箱的研究越来越深入，恒温箱的运用也进入到了老百姓的生活中，恒温箱的PLC控制系统加快了科学研究速度，同时也让老百姓的生活更加便捷，所以说这种低成本且能满足需求者的恒温箱就更有意义。本次毕业设计的恒温箱是以PLC技术为基础完成的，先期进行整体设计的规划、计划一些电气元件的清单，中期根据前期的设计进行硬件电路安装，后期配合硬件图加以软件调试，最终实现恒温箱的顺利运行。本次恒温箱的最终设计达到了箱内水温恒定的设计初衷，并且可以长时间稳定地运行。
目 录
第一章 绪论 1
1.1本设计的背景 1
1.2本设计研究的原理和内容 1
第二章 总体设计方案 1
2.1 比较各控制方案 1
2.1.1 纯模拟电路控制 2
2.1.2 PLC控制 3
2.1.3 单片机控制 3
2.2 PLC温度控制原理介绍 3
第三章 硬件设计 5
3.1 硬件分配 5
3.2 I/O电器接口图 5
3.3 恒温控制的PLC 控制装置示意图 6
3.4 I/O地址表 7
3.5 简介温度测量元件 8
3.5.1 热电偶的基本介绍 8
3.5.2 温度采集装置 9
3.5.3 A/D转换部分 10
3.6 PLC主机 10
3.7 执行单元 11
3.8 各电气元件型号的选择 12
第 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
四章 软件设计 13
4.1 恒温系统控制流程图 13
4.2 恒温系统梯形图 14
第五章 调试与总结 24
参考文献 25
绪论
1.1本设计的背景
恒温箱在很多领域都有着广泛的应用，在我们的生活中，对于恒温箱的应用也随处可见。医院的产室里，很多婴儿由于种种原因意外早产，他们自身还不能将自己维持在一个合适的体温，恒温箱就起到很大的作用。婴儿被放在恒温箱中进行进一步观察。不仅仅在医疗领域，农业工业也开始大量地使用恒温箱。成熟的水果蔬菜再运输的过程中需要用到恒温箱对其进行保鲜，一些工业上的化学材料也需要用到恒温箱去更安全的储存。所以说，恒温箱应用于我们生活的每个地方，对于恒温箱的研究也慢慢成为了我们学习中的重要部分。很多大学都在实验课程中加入了恒温箱的研究课题，毕业设计中恒温箱也是很多本科毕业生的研究方向。随着越来越多的领域使用到恒温箱，这种价格低廉又实用的商品必定会引起更多人的注意，其在未来也有着不可或缺的地位。
1.2本设计研究的原理和内容
本次的毕业设计实验中，对温度的控制决定了恒温箱控制系统的稳定性，总体结构上以PLC为主控制器，利用拨码开关设定初始温度，将设定温度和实际所测得的温度进行比对，再使用PLC装置对所得数据进行处理，以它们之间的信号差为关键，根据这个信号去控制加热装置或冷水泵，从而使恒温箱可以正常地调节温度来做到真正的恒温。这次的恒温箱PLC控制系统实验将依据PLC设计进行，实际操作当中会应用的温度传感器、数码LED显示管、加热装置、冷水泵、储水箱、温度显示屏、阀门及状态指示装置。恒温箱控制系统要求其水温在20~80摄氏度之间，同时可以保持在一个设定的固定温度中，当水温小于设定值时，采用加热管升温。当水温大于设定值时，放出一部分的热水，使外部水源经冷却器向恒温箱提供水。本次恒温箱的设计以PLC控制器为核心，同时本系统还应用了温度、液位、流量传感器，其中温度的测量与调节是本次设计的关键之处，恒温箱内的水温和实际温度必须控制在一个很小的范围内，温度传感器的使用与调试在本次实验中也要重点考虑。本次实验的实物电路图和使用三菱PLC编程软件编写的控制程序也会配合着实际电路去工作。本次的论文中也对PLC特殊功能的扩展模块和BCD译码器做了一些相关介绍去更好的推进实验。
总体设计方案
2.1 比较各控制方案
仔细查阅了毕设导师所给的任务书,恒温箱控制系统由PLC进行硬件软件控制，控制程序使用PID算法对状态的变化进行控制，以实现控制过程中全部导通、全部中断和变换参数的中断与导通三种状态控制，动态控制固态继电器的供电功率，从而让温度控制的精度最大化体现。在实际的操作实验中，大量被使用的控制方法是P（积分）控制、I（积分）控制和D（微分）控制，又称为PID控制。在建模的过程中存在一些困难、或是当我们不能完全掌握操控的电气元件的规格和参数时，系统控制器的所选规格和具体参数就要依靠设计者的实践经历和实验现场调节电路来决定具体解决方案，这时使用PID控制技术就非常合理有效。即当实验人员不完全了解一个系统和被控对象时﹐或在一些难以获取参数的情况下，使用PID的控制方法是最好的解决方案。PID控制器本质上是依据在系统内的误差，利用三种变换量计算出具体量来进行控制整个程序。
PID控制器有很多的优点，本文根据文献资料列出了几点。
P（比例控制）的优点:系统的反应速度很快，同时调节的能力非常快。
I（积分控制）的优点：减少误差。一般而言，一个控制系统在运行的过程中，在进入稳态过程后多多少少都会存在一些误差。系统在运行的过程中会出现一些稳态误差，控制系统中需要一个“I（积分）”去消除误差。积分项取决于时间的积累，和时间成一定的正比关系，积分项推动控制器去加大输出从而减少误差。
（3）D（微分控制）的优点：从偏差信号的变化来进行响应，根据动作趋势提前反应。大学的高数课程上学过微分的作用就是让一个数值无线趋近于0，微分控制就是基于这个原理让误差无限趋于0，一定程度上减小了误差保证了系统的正确运行，也有一定预测误差的作用。下面本文根据一些不同的情况列出了几种不同的控制方式进行比对，同时标出了各自可能存在的问题从而选择出最优方案。
2.1.1 纯模拟电路控制
之前的实际操作中人们会大量使用纯模拟电路并采用从KM（接触器）到J（继电器）的方法或者半导体材料（例如双向晶闸管）控制制冷装置的工作。纯模拟电路进行温度控制存在一些缺点，比如:纯模拟电路过于复杂很难去理解、温度调节精度不高、调整具体控制参数过分依赖工作人员，所以说很难做到动态调节，系统操作过于复杂又很难进行远程操控，可想而知很难做到正确快速高效地记录数据和监督信息管理。本次实验充分考虑了保温箱恒温设计的一些特点，最终决定系统应建立在PID控制的基础上。PID电路具有2.1所列出的众多优点，完美契合本次设计。
目 录
第一章 绪论 1
1.1本设计的背景 1
1.2本设计研究的原理和内容 1
第二章 总体设计方案 1
2.1 比较各控制方案 1
2.1.1 纯模拟电路控制 2
2.1.2 PLC控制 3
2.1.3 单片机控制 3
2.2 PLC温度控制原理介绍 3
第三章 硬件设计 5
3.1 硬件分配 5
3.2 I/O电器接口图 5
3.3 恒温控制的PLC 控制装置示意图 6
3.4 I/O地址表 7
3.5 简介温度测量元件 8
3.5.1 热电偶的基本介绍 8
3.5.2 温度采集装置 9
3.5.3 A/D转换部分 10
3.6 PLC主机 10
3.7 执行单元 11
3.8 各电气元件型号的选择 12
第 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
四章 软件设计 13
4.1 恒温系统控制流程图 13
4.2 恒温系统梯形图 14
第五章 调试与总结 24
参考文献 25
绪论
1.1本设计的背景
恒温箱在很多领域都有着广泛的应用，在我们的生活中，对于恒温箱的应用也随处可见。医院的产室里，很多婴儿由于种种原因意外早产，他们自身还不能将自己维持在一个合适的体温，恒温箱就起到很大的作用。婴儿被放在恒温箱中进行进一步观察。不仅仅在医疗领域，农业工业也开始大量地使用恒温箱。成熟的水果蔬菜再运输的过程中需要用到恒温箱对其进行保鲜，一些工业上的化学材料也需要用到恒温箱去更安全的储存。所以说，恒温箱应用于我们生活的每个地方，对于恒温箱的研究也慢慢成为了我们学习中的重要部分。很多大学都在实验课程中加入了恒温箱的研究课题，毕业设计中恒温箱也是很多本科毕业生的研究方向。随着越来越多的领域使用到恒温箱，这种价格低廉又实用的商品必定会引起更多人的注意，其在未来也有着不可或缺的地位。
1.2本设计研究的原理和内容
本次的毕业设计实验中，对温度的控制决定了恒温箱控制系统的稳定性，总体结构上以PLC为主控制器，利用拨码开关设定初始温度，将设定温度和实际所测得的温度进行比对，再使用PLC装置对所得数据进行处理，以它们之间的信号差为关键，根据这个信号去控制加热装置或冷水泵，从而使恒温箱可以正常地调节温度来做到真正的恒温。这次的恒温箱PLC控制系统实验将依据PLC设计进行，实际操作当中会应用的温度传感器、数码LED显示管、加热装置、冷水泵、储水箱、温度显示屏、阀门及状态指示装置。恒温箱控制系统要求其水温在20~80摄氏度之间，同时可以保持在一个设定的固定温度中，当水温小于设定值时，采用加热管升温。当水温大于设定值时，放出一部分的热水，使外部水源经冷却器向恒温箱提供水。本次恒温箱的设计以PLC控制器为核心，同时本系统还应用了温度、液位、流量传感器，其中温度的测量与调节是本次设计的关键之处，恒温箱内的水温和实际温度必须控制在一个很小的范围内，温度传感器的使用与调试在本次实验中也要重点考虑。本次实验的实物电路图和使用三菱PLC编程软件编写的控制程序也会配合着实际电路去工作。本次的论文中也对PLC特殊功能的扩展模块和BCD译码器做了一些相关介绍去更好的推进实验。
总体设计方案
2.1 比较各控制方案
仔细查阅了毕设导师所给的任务书,恒温箱控制系统由PLC进行硬件软件控制，控制程序使用PID算法对状态的变化进行控制，以实现控制过程中全部导通、全部中断和变换参数的中断与导通三种状态控制，动态控制固态继电器的供电功率，从而让温度控制的精度最大化体现。在实际的操作实验中，大量被使用的控制方法是P（积分）控制、I（积分）控制和D（微分）控制，又称为PID控制。在建模的过程中存在一些困难、或是当我们不能完全掌握操控的电气元件的规格和参数时，系统控制器的所选规格和具体参数就要依靠设计者的实践经历和实验现场调节电路来决定具体解决方案，这时使用PID控制技术就非常合理有效。即当实验人员不完全了解一个系统和被控对象时﹐或在一些难以获取参数的情况下，使用PID的控制方法是最好的解决方案。PID控制器本质上是依据在系统内的误差，利用三种变换量计算出具体量来进行控制整个程序。
PID控制器有很多的优点，本文根据文献资料列出了几点。
P（比例控制）的优点:系统的反应速度很快，同时调节的能力非常快。
I（积分控制）的优点：减少误差。一般而言，一个控制系统在运行的过程中，在进入稳态过程后多多少少都会存在一些误差。系统在运行的过程中会出现一些稳态误差，控制系统中需要一个“I（积分）”去消除误差。积分项取决于时间的积累，和时间成一定的正比关系，积分项推动控制器去加大输出从而减少误差。
（3）D（微分控制）的优点：从偏差信号的变化来进行响应，根据动作趋势提前反应。大学的高数课程上学过微分的作用就是让一个数值无线趋近于0，微分控制就是基于这个原理让误差无限趋于0，一定程度上减小了误差保证了系统的正确运行，也有一定预测误差的作用。下面本文根据一些不同的情况列出了几种不同的控制方式进行比对，同时标出了各自可能存在的问题从而选择出最优方案。
2.1.1 纯模拟电路控制
之前的实际操作中人们会大量使用纯模拟电路并采用从KM（接触器）到J（继电器）的方法或者半导体材料（例如双向晶闸管）控制制冷装置的工作。纯模拟电路进行温度控制存在一些缺点，比如:纯模拟电路过于复杂很难去理解、温度调节精度不高、调整具体控制参数过分依赖工作人员，所以说很难做到动态调节，系统操作过于复杂又很难进行远程操控，可想而知很难做到正确快速高效地记录数据和监督信息管理。本次实验充分考虑了保温箱恒温设计的一些特点，最终决定系统应建立在PID控制的基础上。PID电路具有2.1所列出的众多优点，完美契合本次设计。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/752.html
