基于mcgs的plc恒温控制系统

基于mcgs的plc恒温控制系统内容摘要：

优化企业生产经营中的各个环节。 下面是几种组态软件的介绍： (1)InTouch： Wonderware的 InTouch软件是最早进入我国的组态软件。 在 80年代末、90年代初，基于 Windows3． 1的 InTouch软件曾让我们耳目一新，并且 InTouch提供了丰富的图库。 但是，早期的 InTouch软件采用 DDE方式与驱动程序通信，性能较差，InTouch7． 0版己经完全基于 32位的 Windows平台，并且提供了 OPC支持。 (2)Fix： Intellution公司以 Fix组态软件起家， 1995年被爱默生收购，现在是爱默生集团的全资子公司， Fix6． x软件提供工控人员熟悉的概念和操作界面，并提供完备的驱动程序。 Intellution新的产品系列为 iFIX，在 iFIX中， Intellution提供了强大的组态功能，但新版本与以往的 6． x版本并不完全兼容。 原有的 Script语言改为 VBA(Visual Basic For Application)，并且在内部集成了微软的 VBA开发环境。 在 iFix中 Intellution的产品与 Microsoft的操作系统、网络进行了紧密的集成。 (3)WinCC： Simens的 WinCC也是一套完备的组态开发环境， Simens提供类 C语言的脚本，包括一个调试环境。 WinCC内嵌 OPC支持，并可对分布式系统进行组态。 但 WinCC的结构较复杂，较难以掌握 WinCC的应用。 (4)组态王：组态王是国内第一家较有影响的组态软件开发公司。 组态王提供了资源管理器式的操作主界面，并且提供了以汉字作为关键字的脚本语言支持。 组态王也提供多种硬件驱动程序。 (5)ForceControl(力控 )：北京三维力控公司的 ForceControl(力控 )也是国内较早就已经出现的组态软件之一。 力 控组态软件是在自动控制系统监控层一级的软件平台，它能同时和国内外各种工业控制厂家的设备进行网络通讯，它可以与高可靠的工控计算机和网络系统结合，便可以达到集中管理和监控的目的，同时还可以方便的向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，来实现与“第三方”的软、硬件系统来进行集成。 (6)MCGS:MCGS是北京昆仑通态的产品，出现比较晚，但是功能强大。 它的特点包括真正的 32位程序，支持多任务、多线程，运行于 Windows 95/98/NT/2020平台；提供近5 百种绘图工具和基本图符，快速构造图形界面；支持数据采集 板卡、智能模块、智能仪表、 PLC、变频器、网络设备等 7000多种国内外众多常用设备；支持 OPC接口、 DDE接口和 OLE技术；完善的网络体系结构可以支持最新流行的各种通信方式。 其它常见的组态软件还有 GE的 Cimplicity， Rockwell的 RSView， N1的 LockOut以及研华科技的 ADAMView,它们也都各具特色。 研究恒温控制系统的意义 在工业自动化领域内 ,PLC（可编程控制器） 以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、功能强大、性价比高、体积小、能耗低等显著特点广泛应用于现代工业的自动控制之 中。 目前的工业控制中 ,常常选用 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。 这种监控系统充分利用了 PLC 和计算机各自的特点 ,得到了广泛的应用。 在这种方式的基础上设计了一套温度控制系统。 以基于 PLC 的下位机和完成 HMI 功能的上位机相结合 ,构建成分布式控制系统 ,实现了温度自动控制。 PLC 不仅具有传统继电器控制系统的控制功能，而且能扩展输入输出模块，特别是可以扩展一些智能控制模块，构 成不同的控制系统，将模拟量输入输出控制和现代控制方法融为一体，实现智能控制、闭环控制、多控制功能一体的综合控制。 现代 PLC 以集成度高、功能强、抗干扰能力强、组态灵活、工作稳定受到普遍欢迎，在传统工业的现代化改造中发挥越来越重要的作用 ,尤其适合温度控制的要求。 此外，随着工业自动化水平的迅速提高，用户对控制系统的过程监控要求越来越高，人机界面 （ HMI） 的 出现正好满足了用户这一需求。 人机界面（ HMI）在自动控制领域的作用日益显著。 HMI 正在成为引导工业生产制造走向成功的重要因素，因为这些系统越来越多的用于监控生产过程，让过程变得更加准确、简洁和快速。 6 2 恒温控制系统的设计方案 恒温控制系统的组成 恒温控制装置结构如图 2所示，它包括控制恒温水箱、冷却风扇电动机、搅拌电动机、储水箱、电加热装置（功率为 ，温度范围为 40~）、测温装置、液位检测、流量检测以及电磁阀门等。 电加热器加热恒温水箱水温，搅拌器使恒温水箱中的水上下水温均匀，两个液位检测传感器用于测量缺水和溢出状态，三个温度传感器分别测量恒温水箱中水的温度、入口温度及储水箱中水的温度，水泵用来使系统内的水循环流动，三个电磁阀门用来使水进入储水箱或冷却器中，水的流量采用流量计检测，水的冷却采用风扇进行冷却。 恒温水箱中水温、入水口水温、储水箱中水温、水的流速和加热器功率分别用数显仪表显示。 阀门、搅拌器及冷却器工作状态用指示灯指示。 液位 1液位 2温度 1 检测电加热搅拌电机温度 3 检测泵溢流阀阀门 2阀门 1手阀 1阀门 3流量计温度 2 检测风扇电动机手阀 2储水箱恒温水箱7 图 2 恒温控制装置结构图 恒温控制系统控制过程 本系统是一恒温控制系统，要求设定的恒温箱水温的某一值。 加热采用电加热，功率为 ，温度设定范围在 2080摄氏度之间。 恒温水箱内有一个加热器，一个搅拌器，两个液位开关，三个温度传感器。 液位开关为开关量传感器，测量水的水位高低，反应无水或水溢出状态。 两个温度传感器分别为测量水箱入口处的水温和水箱中水的温度。 贮水箱中，也装有一个温度传感器。 恒温水箱中的水可以通过一个电磁阀引入到冷却器中，也可直接引入到恒温水箱中。 水由一个水泵提供动力，使水在系统中循环。 水的流速由流量计测量。 恒温水箱 中的水温，入水口水温，贮水箱中水温，流速及加热功率均有 LED 显示。 两个电磁阀的通、断、搅拌和冷却开关均有指示灯显示。 控制系统控制过程如下：当设定温度后，启动水泵向恒温水箱中进水，水上升到液位后（一定位置），启动搅拌电机，测量水箱水温并与设定值比较，若温度差小于 5 度，要采用 PID 调节加热。 当水温高于设定值 510 度时，要进冷水。 当水温在设定值 05度范围内，仍采用 PID 调节加热。 当水温高于设定值 10 度以上时，采用进水与风机冷却同时进行的方法实现降温控制。 此外，对温度、流量、加热的电功率要进实测并显示。 若进水 时无流量或加热、冷却时水温无变化时应报警。 8 3 硬件电路的设计 系统的硬件配置 PLC 的型号选择 选择 PLC的主要原则，就是选用的可编程控制器，其具有的 1/0 点数应不少于需要的 1/0 点数，而三菱 FX 系列中的 FX2N 一 60MR 型可编程控制器有 36个输入点， 24个输出点，能够满足这里的控制要求，所有选择 FX2N 一 60MR 型号 PLC 作为恒温控制系统的主控制器。 FX2N系列是 FX家族中功能最强、速度最高的微型 PLC。 它的基本指令执行时间高达。 内置的用户存 储器为 8K 步，最大可以扩展到 256 个 I/O 点，有多种特殊功能模块和功能扩展板，可以实现多轴定位控制。 机内有时钟， PID指令用于模拟量闭环控制。 有功能很强的数学指令集，例如浮点数运算、开平方和三角函数等。 每个 FX2N 基本单元可以扩展 8 个特殊单元。 FX2N 系列 PLC 具有丰富的元件资源，有 3072 点辅助继电器。 提供了多种特殊功能模块，可实现过程控制位置控制。 有多种 RS— 232C/RS— 422/RS— 485串行通信模块或功能扩展板支持网络通信。 基本单元是构成 PLC 系统的核心部件，内有CPU、存储器、 I/O 模块、通 信接口和扩展接口等。 表 FX2N 基本单元（继电器输出） 继电器输出 输入 点数 输出点 数 扩展模块可用点数 FX2n16MR001 8 8 24～ 32 FX2n32MR001 16 16 24～ 32 FX2n48MR001 24 24 48～ 64 FX2n64MR001 32 32 48～ 64 FX2n80MR001 40 40 48～ 64 FX2n128MR001 64 64 48～ 64 9 表 FX2N 基本单元（ 可控硅输出 ） 可控硅输出 输入 点数 输出点 数 扩展模块可用点数 FX2n16MS 8 8 24～ 32 FX2n32MS 16 16 24～ 32 FX2n48MS 24 24 48～ 64 FX2n64MS 32 32 48～ 64 FX2n80MS 40 40 48～ 64 表 FX2N 基本单元（晶体管输出 ） 晶体管输出 输入点数 输出点 数 扩展模块可用点数 FX2n16MT 8 8 24～ 32 FX2n32MT 16 16 24～ 32 FX2n48MT 24 24 48～ 64 FX2n64MT 32 32 48～ 64 FX2n80MT 40 40 48～ 64 FX2n128MT 64 64 48～ 64 扩展模块的选择 在本系统中，需要用到 A/D、 D/A模块， BCD 模块译码器，传感器等。 (1)A/D、 D/A 模拟量输入输出模块 考虑能与主机单元相容外，还要考虑模拟量输入模块的性能，包括分辨率、转换速度、通道数以及量程等。 应此次系统的要求，我们选择 FX2N－ 4AD 模拟输入模块作为模拟量的输入， FX2N－ 4DA 模拟量输出模块作为模拟量的输出。 这里，。