廣東 譚代六

引言

當(dāng)今人類已進(jìn)入了科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的信息社會(huì)。在生產(chǎn)實(shí)踐領(lǐng)域，高效率、高智能、自動(dòng)化、低成本已成為人們不斷追求的目標(biāo)。各種高新電子設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備被應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐之中，大大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。在生產(chǎn)實(shí)踐領(lǐng)域，存在著大量對(duì)溫度、壓力、速度等各種物理量的檢測要求，而這些物理量檢測得是否準(zhǔn)確和及時(shí)直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量。PLC控制多路溫度巡檢系統(tǒng)就是一種符合上述要求的系統(tǒng)，該套多路溫度巡檢系統(tǒng)以溫度作為檢測對(duì)象，以可編程序控制器（Programmable Controller）PLC作為核心，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多路溫度的自動(dòng)檢測、報(bào)警等功能。

一、系統(tǒng)功能

這種多路溫度巡檢系統(tǒng)是一種成本適中，并具有多種功能的溫度檢測系統(tǒng)。它以可編程序控制器（Programmable Controller）PLC為核心，適當(dāng)利用PLC可編程及數(shù)據(jù)處理等功能來完成多路溫度檢測的一種半自動(dòng)溫度檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有以下功能：

（一）能同時(shí)循環(huán)檢測多路溫度信號(hào)（本系統(tǒng)設(shè)計(jì)為八路），并利用數(shù)碼管直觀地顯示出來。

（二）具有單點(diǎn)讀出功能，任何時(shí)候都可以讀出任意通道的溫度值。

（三）具有自動(dòng)檢測故障的功能，在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測顯示電路是否正常，在系統(tǒng)檢測過程中也可人為檢測。

（四）具有溫度報(bào)警功能，可以設(shè)置預(yù)警溫度，當(dāng)溫度達(dá)到或超過該溫度時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警并顯示該通道號(hào)。

（五）可以根據(jù)需要手動(dòng)調(diào)節(jié)溫度巡檢的速度。

二、PLC控制多路溫度巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

（一）多路溫度巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則

1.最大限度地滿足設(shè)備或生產(chǎn)過程的控制要求；

2.在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)；

3.保證控制系統(tǒng)安全可靠；

4.考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC容量時(shí)，適當(dāng)留有余地。

（二）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)條件

1.能夠完成多路溫度循環(huán)檢測

2.測量溫度范圍0oC—100oC

3.測量溫度誤差不超過±0.5oC

（三）控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本要求

1.實(shí)現(xiàn)八路溫度巡檢功能

2.可以自動(dòng)巡檢，也可以手動(dòng)控制檢測某一路的溫度

3.巡檢速度可以調(diào)節(jié)

三、系統(tǒng)使用方法

第一步：接通PLC電源后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測顯示部分是否正常。其四個(gè)LED顯示管會(huì)從9開始變化到0為止，如果中途出現(xiàn)異常就說明顯示部分出現(xiàn)問題，應(yīng)馬上進(jìn)行修理。

第二步：進(jìn)行溫度報(bào)警值的設(shè)定，利用ADD鍵（加）或SUB鍵（減）對(duì)溫度報(bào)警值進(jìn)行設(shè)定，完成后將SET鍵置于接通狀態(tài)。

注：本系統(tǒng)的溫度報(bào)警值可以是0度以上任意值。

第三步：進(jìn)行手動(dòng)檢測或自動(dòng)循環(huán)檢測的選擇，若想進(jìn)行手動(dòng)檢測，只須按下CH0－CH7任意一個(gè)按鍵系統(tǒng)就可以檢測對(duì)應(yīng)通道的溫度值并將通道號(hào)和溫度值顯示出來。若想進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)檢測只須按下CIR鍵，系統(tǒng)就可以馬上進(jìn)入自動(dòng)循環(huán)檢測狀態(tài)。在自動(dòng)循環(huán)檢測狀態(tài)下，按下DIR鍵可以改變系統(tǒng)循環(huán)檢測的方向。

當(dāng)某一通道的溫度值達(dá)到報(bào)警值時(shí)系統(tǒng)會(huì)馬上終止一切動(dòng)作，并顯示該通道的通道號(hào)和溫度值。

第四步：系統(tǒng)的恢復(fù)，在任何狀態(tài)下按下RST鍵，系統(tǒng)就會(huì)馬上回到第一步的狀態(tài)。

四、系統(tǒng)總體框圖

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖

五、可編程序控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）輸入／輸出端子接線圖

圖2 輸入／輸出端子接線圖

（二）輸入模塊的選擇

PLC的輸入模塊用來檢測來自現(xiàn)場(如按鈕、行程開關(guān)、溫控開關(guān)、壓力開關(guān)等)的高電平信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部的低電平信號(hào)。選擇輸入模塊主要考慮以下兩點(diǎn)：

1.根據(jù)現(xiàn)場輸入信號(hào)(如按鈕、行程開關(guān))與PLC輸入模塊距離的遠(yuǎn)近來選擇電壓的高低。一般24V以下屬低電平，其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)。如12V電壓模塊一般不超過10米。距離較遠(yuǎn)的設(shè)備選用較高電壓模塊比較可靠。

2.高密度的輸入模塊，如32點(diǎn)輸入模塊，能允許同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不得超過總輸入點(diǎn)數(shù)的60%。

（三）輸出模塊的選擇

輸出模塊的任務(wù)是將PLC內(nèi)部低電平的控制信號(hào)，轉(zhuǎn)換為外部所需電平的輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、雙向可控硅輸出、晶體管輸出。

1.輸出方式的選擇

繼電器輸出價(jià)格便宜，使用電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，且有隔離作用。但繼電器有觸點(diǎn)，壽命較短，且響應(yīng)速度較慢，適用于動(dòng)作不頻繁的交直流負(fù)載。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載時(shí)，最大開閉頻率不得超過1Hz。

可控硅輸出(交流)和晶體管輸出(直流)都屬于無觸點(diǎn)開關(guān)輸出，適用于通斷頻繁的感性負(fù)載。感性負(fù)載在斷開瞬間會(huì)產(chǎn)生較高的反壓，必須采取抑制措施。

（四）PLC程序設(shè)計(jì)

新一代的PLC除了采用梯形圖編程外，還可以采用適用于順序控制的標(biāo)準(zhǔn)化語言——SFC(Sequential Function Chart)編制。這就使得順序控制程序的設(shè)計(jì)大大簡化了，程序更加簡潔、規(guī)范、可靠。三菱的小型PLC在基本邏輯指令之外還增加了兩條簡單的步進(jìn)順序控制指令，就可以類似SFC語言的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的方式進(jìn)行編程設(shè)計(jì)。

狀態(tài)流程圖完整地表現(xiàn)了控制系統(tǒng)的控制過程、各狀態(tài)的功能、狀態(tài)轉(zhuǎn)移的順序和條件。它是進(jìn)行PLC應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的很方便的工具。PLC程序流程圖如圖3所示。

圖3 PLC程序流程圖

[1]常斗南,李全利,張學(xué)武.可編程序控制器原理·應(yīng)用·實(shí)驗(yàn).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998年.

[2]陳春雨，李景學(xué).可編程序控制器應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)方法與技巧.北京：電子工業(yè)出版社，1998年.

[3]李景學(xué)，金廣業(yè).可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法.北京：電子工業(yè)出版社，1995年.