溫度控制器是一類重要的溫度控制儀器,在室內溫度調節具有重要的作用,然而如何精準的調節溫度,是儀器儀表工作者非常注重的。本文簡單的介紹了PLC在溫控控制器中的應用,對PLC的相關問題進行分析,從而達到溫度控制器精準可靠控制的目的。
中圖分類號:TP273 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2012)04-0000-00
1、引言
隨著可編程控制器(PLC)深入到工業控制等諸多領域,微機技術應用到可編程控制器中,不但用邏輯編程取代了硬連線邏輯,還增加了運算、數據傳送與處理以及對模擬量進行控制等功能,使之真正成為一種電子計算機工業控制設備。而溫度控制器是重要的儀表控制組成單元,是對溫度進行控制的電開關設備,在食品、化工、生物等領域要重要的現實意義。因此,如何精確的對溫度控制器進行控制,是儀表控制中一類重要的研究方向。
2、可編程控制器(PLC)分析
所謂的可編程控制器就是一種帶有指令存儲器和數字或模擬I/O接口,一位運算為主,能夠完成邏輯、順序、定時、計數以及算術運算功能的自動控制裝置,隨著科學的發展與PLC的不斷進步,功能不斷增強,定義也會不斷的發生變化,但總的來說可編程控制器的內涵終究是實現自動控制的目的。
2.1 可編程控制器的主要功能及應用領域
PLC把自動化技術、計算機技術以及通信技術融為一體,在儀器儀表方面也有諸多的應用,簡單概括起來,功能可以表述為以下幾個方面:
(1)實現邏輯控制,PLC具有邏輯運算功能,它設置有“與”、“或”、“非”等邏輯指令,因此它可以代替繼電器等更為精確的實現組合邏輯與順序邏輯控制。
(2)定時控制,PLC具有定時控制的功能,為用戶提供若干個定時器,并設置了定時指令。
(3)計數控制,PLC有計數控制的功能,為用戶提供了若干個計數定時器,并設置了計數指令。
(4)步進控制,PLC為用戶提供了若干個移位寄存器,或者直接有步進指令,可用于步進控制。
(5)數模、模數轉換,有些PLC還提供了“數?!鞭D換和“模數”轉換等功能,能夠完成對模擬量的控制以及調節。
(6)數據處理,有的可編程控制器還存在有數據處理的能力,能進行數據并行傳送、比較和邏輯運算,BCD碼的四則運算,還能進行數據檢索、比較、數制轉換等功能。
(7)通信與聯網,有的PLC還采用了通信技術,可以進行遠程I/O控制,多臺PLC之間可以進行同位連接,還可以與計算機進行上位鏈接,由一臺計算機以及若干臺PLC可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制網絡,從而完成較大規模的復雜的控制。
(8)實現對控制系統監控,PLC具有較強的監控功能,操作人員通過監控命令可以監控有關部分的運行狀態。
2.2 可編程控制器的主要優點
總的來說可編程控制器一種邏輯控制單元,對于可編程控制器來說,首先,變成較為簡單,可編程控制器的設計者在設計PLC時已經充分考慮到使用者的習慣以及技術水平以及用戶的方便,構成了一個實際的PLC控制系統一般不需要很多的配套的外圍設備,PLC的基本指令不多,常用于編程的梯形圖以及傳統的繼電接觸控制線路圖有許多相似之處,編程器的使用簡便,對程序進行增減、修改和運行監視很方便;其次,可編程控制器的可靠性較高,PLC是專門為工業控制而設計的,在設計與控制過程中均采用了諸如屏蔽、濾波、隔離、無觸點、精選器件等多層次有效的抗干擾措施,因此可靠性很高,有資料顯示可編程控制器的無故障運行時間可長達3萬小時以上,PLC自帶的自診斷功能可以迅速方便的檢查判斷故障,縮短檢修時間;再次,可編程控制器的通用性以及功能很強,PLC的品種很多,針對不同的系統可以靈活的選用不同的PLC,用來滿足不同的控制要求,用一臺PLC可以實現控制不同對象或者滿足不同的控制要求;同時,可編程控制器還具有設計、施工以及調試周期短的優點,可編程控制器在很多領域是以軟件編程來取代硬件連線,用PLC構成的控制系統也比較簡單,編程也比較容易,安裝與使用方便,不需要很多的配套的外圍設備,程序調試修改也很方便,可大大縮短可編程控制系統的設計、施工以及投產時間。
在溫度控制器中采用PLC控制,能實現精確控制溫度,與此同時PLC具有良好的可靠性,能夠適應較為惡劣的工作環境,對所操作的環境進行溫度的合理控制,更有利于依賴溫度行業的需要。
2.3 PLC的基本結構
可編程控制器是從計算機以及機電接觸系統等發展而來的,因此,在結構上可以總結為以下幾個單元:
輸入輸出部件,輸入部件接受從開關、按鈕、繼電接觸器和傳感器等輸入的現場控制信號,并將這些信號轉換成中央處理單元能夠接受以及處理的數字信號,而輸出部件接收經過中央處理單元輸出的數字信號,并能把它轉化成能被控制設備以及顯示裝置所能接受的電壓或者電流信號,以驅動接觸器、電磁閥等。
中央處理單元(CPU),它是PLC的核心部件,整個可編程控制器的工作過程都在中央處理單元的控制下統一指揮和協調進行。
存儲器是保存系統程序和用戶程序的器件,系統存儲器主要用于存放系統正常工作所必需的程序。
電源部件為可編程控制器提供所需要的直流電源和外部輸入設備所需要的直流穩壓電源。
編程器是可編程控制必不可缺少的重要的外圍設備,她主要對用戶程序進行編輯、輸入、檢查、調試和修改,并用來監視PLC的工作狀態。
3、溫度控制器分析
溫度控制器是對溫度進行控制的電開關設備,溫度控制器所控制的空調房間內的溫度范圍一般在18℃--28℃。窗式空調常用的溫度控制器是以壓力作用原理來推動觸點的通與斷。其結構由波紋管、感溫包(測試管)、偏心輪、微動開關等組成一個密封的感應系統和一個轉送信號動力的系統。 按照控制方法溫度控制器一般分為兩種:一種是由被冷卻對象的溫度變化來進行控制,多采用蒸氣壓力式溫度控制器,另一種由被冷卻對象的溫差變化來進行控制,多采用電子式溫度控制器。其中蒸氣壓力式溫度控制器又分為:充氣型、液氣混合型和充液型。家用空調機械式溫度控制器都以這類溫度控制器為主。而電子式溫度控制器分為:電阻式溫度控制器和熱電偶式溫度控制器。
3.1蒸氣壓力式溫度控制器原理分析
溫度控制器波紋管的動作作用于彈簧,彈簧的彈力是由控制板上的旋鈕所控制的,毛細管放在空調機的室內吸入空氣的風口處,對室內循環回風的溫度起反應。當室溫上升至調定的溫度時,毛細管和波紋管中的感溫劑氣體膨脹,使波紋管伸長并克服彈簧的彈力把開關觸點接通,此時壓縮機運轉,系統制冷,直到室溫又降至設定的溫度時,感溫包氣體收縮,波紋管收縮與彈簧一起動作,將開關置于斷開位置,使壓縮機的電動機電路切斷。以此反復動作,從而達到控制房間溫度的目的。
3.2電子式溫度控制器原理分析
電子式溫度控制器(電阻式)是采用電阻感溫的方法來測量的,一般采用白金絲、銅絲、鎢絲以及半導體(熱敏電阻等)為測溫電阻,這些電阻各有其優確點。家用空調溫度控制器的傳感器大都是以熱敏電阻式。
3.3溫度控制器PLC控制系統分析
一般溫度控制器可以采用采用PID模糊控制技術,用先進的數碼技術通過Pvar、Ivar、Dvar(比例、積分、微分)三方面的結合調整形成一個模糊控制來解決慣性溫度誤差問題。據了解,很多廠家在使用溫度控制器的過程中,往往碰到慣性溫度誤差的問題,苦于無法解決,依靠手工調壓來控制溫度。采用PID模糊控制技術,能較好地解決了慣性溫度誤差的問題。傳統的溫度控制器,是利用熱電偶線在溫度化變化的情況下,產生變化的電流作為控制信號,對電器元件作定點的開關控制器?;谶@種電流控制信號,采用PLC對溫度控制器進行控制使控制更加精準。傳統的溫度控制器的電熱元件一般以電熱棒、發熱圈為主,兩者里面都用發熱絲制成。發熱絲通過電流加熱時,通常達到1000℃以上,所以發熱棒、發熱圈內部溫度都很高。一般進行溫度控制的電器機械,其控制溫度多在0-400℃之間,所以,傳統的溫度控制器進行溫度控制期間,當被加熱器件溫度升高至設定溫度時,溫度控制器會發出信號停止加熱。但這時發熱棒或發熱圈的內部溫度會高于400℃,發熱棒、發熱圈還將會對被加熱的器件進行加熱,即使溫度控制器發出信號停止加熱,被加熱器件的溫度還往往繼續上升幾度,然后才開始下降。當下降到設定溫度的下限時,溫度控制器又開始發出加熱的信號,開始加熱,但發熱絲要把溫度傳遞到被加熱器件需要一定的時候,這就要視乎發熱絲與被加熱器件之間的介質情況而定。通常開始重新加熱時,溫度繼續下降幾度。所以,傳統的定點開關控制溫度會有正負誤差幾度的現象,但這不是溫度控制器本身的問題,而是整個熱系統的結構性問題,使溫度控制器控溫產生一種慣性溫度誤差。因此基于PLC的溫度控制器的實現有重要的現實意義。
4、結語
本文簡單介紹了PLC以及溫度控制器,分析了PLC應用的優點以及在溫度控制器應用中的優勢,有利于PLC在溫度控制器中的廣泛應用。
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