文/羅賢 李雪嬌 林少歆

PLC在可樂原液稀釋控制系統(tǒng)中的應用

文/羅賢1李雪嬌2林少歆1

可樂原液稀釋控制系統(tǒng)的工藝是用一定的熱水去稀釋可樂原液，使混合液達到一定的溫度，以滿足后續(xù)發(fā)酵工藝的要求。本設計主要針對可樂原液稀釋控制系統(tǒng)，提出了基于PID調(diào)節(jié)的PLC控制系統(tǒng)，并用觸摸屏顯示混合液的實測溫度，流量和電動控制閥門開度，通過反復試驗和改進，最終達到可靠性、實用性、推廣性較好的目標。

PLC PID調(diào)節(jié) 溫度控制 觸摸屏

PLC是一種工業(yè)控制計算機，是繼承計算機、自動控制技術和通信技術為一體的新型自動裝置。它具有抗干擾能力強，價格便宜，可靠性強，編程簡單，易學易用等特點，在工業(yè)領域中深受工程操作人員的喜歡，因此PLC已在工業(yè)控制的各個領域中被廣泛地使用。觸摸屏作為人機界面（HMI）是一種內(nèi)含微處理芯片的智能化設備，它與PLC相結合可取代電控柜上眾多的控制按鈕、選擇開關、信號指示燈，及生產(chǎn)流程模擬屏和電控柜內(nèi)大量的中間繼電器和端子排。所有操作都可以在觸摸屏上的操作元件上進行。PLC可以方便、快捷地對生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)進行采集、處理，并可對要顯示的參數(shù)以二進制、十進制、十六進制、ASCII字符等方式進行顯示。在顯示畫面上，通過圖標的顏色變化反應現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)，如閥門的開與關，電機的啟動與停止，位置開關的狀態(tài)等。本文介紹了一種基于PLC和觸摸屏的可樂原液稀釋控制系統(tǒng)，它結合了觸摸屏和PLC的優(yōu)點，可以很好的實現(xiàn)對混合液的溫度控制，并利用觸摸屏實現(xiàn)對混合液的實際溫度和流量、閥門開度的顯示；通過反復試驗和改進，最終達到可靠性、實用性、推廣性較好的目標。

1 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能

可樂原液稀釋控制系統(tǒng)主要是在可樂原液中摻入一定流量的熱水，使混合液能夠達到要求的溫度，以滿足后續(xù)發(fā)酵工藝的要求。熱水的流量是通過電氣調(diào)節(jié)閥的開度來改變的。根據(jù)溫度傳感器檢測到的混合液的實際溫度和系統(tǒng)要求溫度的溫度差，通過控制器來改變調(diào)節(jié)閥的開度即改變熱水的流量，溫度差大，則調(diào)節(jié)閥的開度大，溫度差小，則調(diào)節(jié)閥的開度小，這樣直到混合液的溫度達到要求的溫度。

2 設計方案的選擇

本文主要針對可樂原液稀釋控制系統(tǒng)，提出了基于PID調(diào)節(jié)的PLC控制系統(tǒng)，并用觸摸屏顯示混合液的實測溫度，流量和電動控制閥門開度。本系統(tǒng)是一個帶負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，PID控制的輸入是被測溫度和設定溫度的偏差，溫度傳感器將測得的溫度經(jīng)過A/D模塊送給PLC處理，PID控制的輸出經(jīng)過D/A模塊后送給電動控制閥作為其輸入信號，來改變閥的開度，通過改變閥的開度來改變熱水的流量，從而改變混合液的溫度，直到達到設定溫度。然后利用觸摸屏來顯示混合液的實測溫度，流量以及電動控制閥的開度。這種方案的優(yōu)點是控制簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便。

3 過程論述

本系統(tǒng)的輸入信號有自動按鈕，手動按鈕，啟動熱水閥的按鈕，啟動原液閥的按鈕，停止熱水閥的按鈕，停止原液閥的按鈕，停止按鈕，溫度變送器，流量變送器。輸出信號控制的對象有熱水閥，原液閥，電動控制閥以及指示燈。

此外，測量溫度和測量流量的輸入量均+4～20mA的模擬電流信號，而PLC只能處理數(shù)字信號，因此采用了1個4A/D模塊將測量得到的模擬量轉(zhuǎn)換為PLC可以識別和操作的數(shù)字信息。將測量到的溫度和設定溫度比較，經(jīng)過PID運算后的輸出送到電動控制閥，作為控制信號控制閥門的開度。但是由于PLC輸出的是數(shù)字信息，因此要將PID運算后的結果經(jīng)4D/A處理后變?yōu)榈?4～20mA模擬信息送給電動控制閥作為控制信號。

4 調(diào)試

本系統(tǒng)采用觸摸屏來實現(xiàn)系統(tǒng)的輸入輸出。設計畫面時，根據(jù)系統(tǒng)特點，由于控制分手動和自動部分，故準備設計三個畫面。即主控畫面，手動畫面，和自動畫面。

系統(tǒng)仿真的方法是：將FX2N-64MR、A/ D模塊、D/A模塊與PC機連接起來，（A/D模塊的輸入部分用兩個電位器代替）。打開程序，將程序稍入PLC中，按鍵F3打開監(jiān)視狀態(tài)。再打開GT simulator 2（觸摸屏仿真軟件），在此軟件中打開之前設計的觸摸屏畫面設計（可樂原液稀釋控制系統(tǒng)）。點擊各個觸摸鍵，看其是否能實現(xiàn)相應的功能，并在PLC中實現(xiàn)相應動作。

5 結束語

本系統(tǒng)是一個帶負反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)，其中涉及到的元器件很少，只有兩個電磁閥，一個電動控制閥，還有一個溫度變送器和一個流量變送器。其主要核心還是PID控制。系統(tǒng)主要是將實際溫度與設定溫度之間的溫度差作為PID控制的輸入信號，然后通過PID的輸出去控制電動控制閥的開度，從而改變熱水的流量達到控制混合液溫度的效果。

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作者單位1.南寧市科技館 廣西壯族自治區(qū)南寧市530029
2.桂林理工大學南寧分校 廣西壯族自治區(qū)南寧市 530001

羅賢（1985-），男，壯族，廣西壯族自治區(qū)南寧市人。大學本科學歷，學士學位。現(xiàn)為南寧市科技館助理工程師。主要研究方向為科普展品的研發(fā)與維護。