唐怀义
(中国铝业西北铝加工厂,甘肃 陇西 748111)
S7-300PLC在加热炉控制系统中的应用
唐怀义
(中国铝业西北铝加工厂,甘肃 陇西 748111)
温度控制系统广泛应用于工业领域,这方面主要是基于单片机PID 控制领域比较广泛, 由于控制复杂,近年来PLC得到广泛使用,PLC系统控制系统简单,系统稳定性强。本次设计将使用西门子S7-300PLC控制加热炉温度的控制系统。本设计的主要内容是温度控制系统的控制原理及组成,PLC的硬件及软件设计。
PLC S7-300闭环控制系统;PID;温度传感器(热电偶)
1.1 加热控制系统工作原理
加热炉的温度由热电偶转化为电流及电压信号,PLC主控系统内部的数模转换模块加数模模拟信号,电流或电压信号转换为数字信号,接下来系统设定的温度值与反馈的温度值进行比较,并经过PID运算器计算后,输出控制信号控制电动执行机构,通过此闭环控制系统,使反馈回来的温度值越来越接近设定的目标接近值,从而达到控制温度的要求.
1.2 加热控制系统组成
1.2.1 系统的基本设计结构
加热控制系统由逻辑运算和逻辑控制部分、电动执行部分、加热容器、温度检测等4个部分组成。
1.2.2 硬件设计
上位机:主要用来编写和修改S7-300PLC程序、可以对加热工艺参数进行设定和修改。
PS307:为PLC控制系统提供24V的直流电源,满足PLC系统供电需求。
CPU314:S7-300控制器的核心运算部分,可以根据程序对PLC采集的各种信号进行逻辑对比和计算,然后给出相应的动作信号或者运算结果,用于指导系统的运行。
FM355:具有PID调节控制功能的模块,可以将采集到的温度信号经过一系列分析比对和运算之后,对加热炉的加热输出进行调整控制,使控温精度更加精确和稳定。
AI8ⅹTC:一个具有8通道的热电偶输入模块,它可以将热电偶的电信号通过测量计算后,转化成数字信号,来提供给PLC控制系统进行比对和计算控制。
DI32ⅹDC24V:具有32节点的数字量输入模块,通过它可以检测与之连接的各单元的输入状态,当某个单元的状态发生改变后,PLC经运算后触发相应的动作程序,来完成相应的动作。
DO16ⅹRel:具有继电器输出功能的输出模块,它是PLC控制系统对外动作的直接执行者,属于继电器类型,支持较大电流的输出,通过它PLC可以对外部执行单元进行动作控制。
TP270:一个图形界面运行系统,它具有触屏功能,可以将通过组态软件编辑的组态项目下载安装到它的内部存储器,通过它调运运行来实现各种功能。包括目标温度设定、设备运行状态监控、以及状态报警等功能。
1.3 软件设计
1.3.1主画面
在显示屏中,可以直管的监控各加热区的当前温度、目标温度,并且在主画面中我们很清楚的看到各个加热区的运行情况及各加热参数的变化,在主画面中,由 “系统设置”、“报警设置”、“口令设置”、“加热设置”、 并且有温度曲线的显示。
1.3.2口令设置
“口令设置”功能的是为了我们更好的安全生产而创建的。在这里主要提供口令修改和用户创建功能。
1.3.3 报警设置
在设备的运行过程中,需要一个报警系统.在这个置界面里,共有三个功能:报警信息列表、加热区报警设定和工作区报警设定.另外,系统还会根据S7-300PLC检测到的设备外部状态信号,对一些必要条件进行检测,一但有问题,便发出报警信号并生成报警信息。
1.3.4 参数补偿
在加热过程中,由于热电偶等温度传感器经常处于高热状态,加之热电偶等仪表的误差,这就要求该控制系统必须具有温度参数补偿功能,此功能的主要作用是对热电偶的测量值进行校正,保证提测量值的准确性,从而使整个设备的温度精度和稳定性得到保障。
1.3.5 加热曲线
此功能的主要作用是可以直观目测到加热区的温度值及温度变化,有效的保证设备安全生产的进行。
1.3.6 加热控制
“加热控制”功能是本系统中最重要的一个功能,也是本设计的核心部分,所有的加热工艺参数都需要在这里进行设置,在本功能中,对目标温度和工艺参数设定完毕后,设备就会启动加热程序,并且按照我们要求的工艺参数进行加热,在该界面中,我们可以监控到加热炉的设定温度,当前温度,以及运行状态。
加热炉温度控制系统通过plc控制以后,系统的稳定性和精确性得到了大幅度的提高,安全性能相比以前的单片机进行的控制,有显著提高,同时提高了设备的自动化程度,减少了故障,是目前加热炉温度控制最佳选择。
[1]宫淑贞等.可编程逻辑控制器原理及应用教育[M].北京:人民邮电出版社,2004.
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