基于PLC的恒温控制系统设计

桑吴刚

（江苏省昆山第一中等专业学校 ，江苏昆山，215300）

基于PLC的恒温控制系统设计

桑吴刚

（江苏省昆山第一中等专业学校 ，江苏昆山，215300）

针对恒温系统的控制，在很多企业应用中较为广泛，本文介绍基于三菱PLC和触摸屏控制恒温控制系统，详细介绍系统的总体框架，工作原理及软硬件结构，PID控制过程，触摸屏的总体设计，该系统具备工作可靠性好，自动化程度高等优点，对于一些需要恒温控制的场合，具有一定的应用价值。

PLC；温度；触摸屏

1 系统总体设计

恒温控制系统由三菱FX3U系列PLC控制，FX2N-4AD模块进行温度模拟量处理，设定温度由昆仑通态触摸屏进行设定，并由触摸屏对温控系统实时监控，并由触摸屏记录温度实时曲线，由PLC软件对系统进行PID进行调节控制。如图1所示，为该系统总体设计。

图1 系统总体设计

通过人机界面（触摸屏）实现与系统对话，PLC实时对温度的监控和加热器的控制，实现恒温室的温度达到设定值，通过PLC中PID进行参数调节，使温度能够稳定、快速、准确响应。

2 系统硬件设计

恒温控制系统以PLC为核心控制器件，主要包括温度采集模块、加热器、人机界面模块，如图2所示，通过对恒温室温度采集，与设定值进行比较，PLC来进行处理，使恒温室温度趋近于设定值，并达到稳定，根据恒温室温度变化，采用PID进行调节，通过PLC输出，控制固态继电器进行对加热器进行控制，在加热过程中，为使恒温室温度达到均匀，在恒温室加装风扇来实现空气对流，使恒温室温度更加均匀，该系统设置报警电路，发生故障或达到极限温度，PLC输出声光报警，同时，触摸屏记录当前报警，并发出提示。

图2 PLC系统硬件设计

此温控系统属于单闭环控制系统，PID功能指令的参数整定，在调试过程中，通过经验来进行参数整定，先按照实际条件进行模拟实验，再根据实验结果进行参数的设置，并根据实际需要进行调节。温度传感器采用铂热电阻PT100，经RTD模块处理后送入PLC扩展模块FX2N-4AD，将温度转化为数字量，来进行处理，通过PLC内部PID控制算法，来转化为一个时间值，从而用时间的变化来控制固态继电器的导通时间，调节加热器的工作电流，实现对恒温室的温度控制。设温度初始值为t0，恒温室设定值为T，温度偏离值为T- t0，温度偏离值越大，加热器单位时间工作时间就越长，偏离值越大，单位工作时间就越短，当温度偏离值为T- t0趋近于零时，加热器工作单位时间最短。

3 触摸屏设计

通过PLC和触摸屏的结合，合理布置参数设置，对触摸屏设置主菜单窗口、数据显示窗口、实时曲线窗口和实时报警窗口。如图3所示。

数据窗口，可设置恒温室所需要的温度，同时，显示恒温室内的实时温度，并设置温度的上下极限，起到保护作用，并通过触摸屏来启停风扇的动作，起到散热和均匀温度的作用，在触摸屏上，设置相关指示灯，以显示控制过程所需要的指示，同时，在触摸屏上，设置相关参数，并绘制温度的实时曲线，直接明了显示温度的运动轨迹，若恒温控制系统发生安全故障，PLC会发生声光报警，同时触摸屏也会进行实时报警并记录数据。

图3 触摸屏主菜单窗口

4 系统软件的设计

通过设计程序，实现手动干预和自动控制运行，设置温度的上下限。如果在发生紧急情况，可手动干预来实现紧急停止加热或手动干预散热风扇的启停。

如图4所示，系统的PLC程序流程图，系统初始化，给定恒温室所需温度，PT100温度传感器采集恒温室温度，与设定值进行比较，由于刚开始工作，恒温室内温度低于设定值，加热器在PLC控制作用下，进行连续加热（单位时间内加热时间长），并开启风扇来进行均匀恒温室温度，温度逐渐趋近于设定值，加热器在PLC的控制下，采取断续加热（单位时间内加热时间短）方式，由于加热具有惯性，PLC采用指令PID进行调节，在控制过程中，因为恒温室温度和设定值不可能达到理想相等，所以不断的通过传感器采集恒温室的温度，不断的和设定值进行比较，不断的进行处理，使恒温室温度向设定值无限接近。

图4 系统PLC程序流程图

5 总结

综上所述，PLC、触摸屏有机结合，能够方便地对温度采取有效的控制，基于PLC的强大功能，可有效保障温度实现的稳定性，通过PID的控制，可实现系统的快速响应，准确并达到稳定值，在工业中，需要恒温控制的场合，具有一定的应用价值。

[1]严春平,宋耀华,熊望平.采用PWM方式的PLC恒温控制系统设计[J].机电信息，2015(36).

[2]周晓娟,张艳,马丽丽.基于PLC的PID恒温箱控制系统研究 [J].工业控制计算机，2014(12).

Design of constant temperature control system based on PLC

Sang Wugang
(Kunshan Jiangsu No.1 Secondary Vocational school, Kunshan Jiangsu,215300)

The control for constant temperature system, is widely used in many enterprise applications, this paper based on MITSUBISHI PLC and touch screen control temperature control system, the overall framework of the system is introduced in detail, the working principle and hardware structure, PID control process, the overall design of the touch screen, the system has good reliability, high degree of automation for some, need constant temperature control occasions, and has certain application value.

PLC; temperature; touch screen