基于组态王模拟温度控制的设计

乔振民

摘 要：本文是基于三菱公司FX2N系列的可编程控制器和亚控公司的组态软件王的某一对象温度系统的设计。利用STEP 7-MICRO WIN中自带的PID控制模块，使得程序更为简洁，运行速度更为理想。利用组态软件王设计人机界面，实现控制系统的实时监控，数据的实时采样与处理。

关键词：组态王；模拟温度控制；PLC

近年来国内外对温度的控制器的研究进行了广泛深入的研究，特别是随着计算机技术的发展，温度控制器研究取得了巨大的发展，温度控制器的研究取得了巨大的发展，形成了一批商品化的温度调节器，如智能化PID，模糊系统，自适应控制等，其性能控制效果好，可广泛应用于温度控制系统机企业相关设备的技术改造服务。现今的工业控制中，多选用PLC作为现场的控制设备，用于数据采集与处理，逻辑判断，输出控制；而上位机则是利用HMI软件来完成工业控制状态，流程和参数的显示，实现监控，管理，分析和存储等功能。在这种方式的基础上设计了一套温度控制系统，实现了温度自动控制。

1 系统整体设计框图

系统整体设计框图如图1所示。

2 下位机设计

确定控制系统所需要的输入输出点数为1/3点。选用FX2N系列PLC，由于系统必须对温度信号进行采集和控制，还必须使用模拟量输入/输出模块FX2N-4AD模块，晶闸管跳功模块，温度变送器。整个硬件系统的原理图2如下：

蒸汽量流过热电偶对被测对象进行温度测量，将测量的结果送到温度变送器，通过温度变送器将模拟量转换为标准的1-5V的低压信号，转换后的标准电压信号通过FX2N-4A/D器转换为PLC可以识别的数字量。

3 上位机的设计

HMI监控系统由监控主画面及相应的功能子画面组成，HMI画面的设计是非常关键的。HMI画面使用组态软件来做的，常见的组态软件有西门子WINCC罗克韦尔的RSVIEW及国产的组态王力控等。组态王和其他软件相比最大的优势就是它操作方便，提供了资源管理器式的操作主界面。

4 元器件的选型

4.1 温度传感器

温度传感器是用来监测水温的，他将温度信号转换为电信号，再送到变送器。本次设计选用pt100铂电阻作为温度传感器，铂电阻的阻值变化为100.0-138.5欧，经变送器转换后输出4-20mA电流。

4.2 温度变送器

温度变送器，专用于热电阻或热电偶，将温度转换为4-20mA的电流信号。本次选用WZPB一体化温度变送器是温度传感器与变送器的完美结合，已十分简洁的方式把-200～+1600度范围的温度信号转换为二线制4～20MA DC 的电信号传输给显示仪，调节器，记录仪等，实现对温度的精确测量和控制。

4.3 PLC控制器

采用FX2n系列PLC，FX系列PLC为单元型，内含CPU电源和固定搭配的输入和输出。Q4AR系列为双击热条件系列，最大输出点数为8192点，A系列PLC的最大输入输出点数为2048点，F系列程控器的最大输入输出点数为256点，每台主机可连模入，摸出，高速记数，定位等特殊模块，不超过八个。

4.4 调压器

调压器是应用晶闸管，及其控制触发电路用于调整负载功率的盘装功率调整单元。本次采用PAD-37系列SCR晶闸管作为交流调压器，它的功能是通过对电压电流，功率的精确控制，从而实现精密控温。并且凭借先进的数字控制法，优化了电能使用效率。

[参考文献]

[1]张伟林.电气控制与PLC综合应用技术.人民邮电出版社，2009.

[2]黄艳丽，黎旭.设计与人机界面.北京理工大学出版社，2007.