PLC對溫度數(shù)據(jù)的采集與控制-文檔資料

1、PLC對溫度數(shù)據(jù)的采集與控制Collecting and Control of Temperature Data by PLCZHU Qinghui,WANG Zhikui(Nanyang Insititute of Technology,Nanyang,473004,China)：The monitoring and control of temperature in industrial control field is often met.The collecting and control of temperature data is the key to solve problems

2、.Usually,PLC is a system ' s control core and temperature variable collected via temperature sensors(thermocouples or thermal resistors)can be sent to the special function unit of a PLC,namely,temperature module (converting apparatus plus anologdigidal conversion).Temperature module converts the

3、 detected temperature anolog data (voltage or current) into digital data automatically(which can be read by a PLC finally).A PLC can process the units of the temperature data and convert the digital data into corresponding voltage or current by internal program.One can design certain PLC program wit

4、h the need of the industry field to control the temperature in open-loop or close-loop and control otherfacilitiesby using of the converted temperature data fromtime to time.Keywords： flash memory;thermocouple;thermal resistor;converting apparatus;anolog digital conversion1 引言工控現(xiàn)場離不開溫度控制， 溫度數(shù)據(jù)的采集通常由

5、溫度傳感 器熱電偶、熱電阻來完成，而溫度數(shù)據(jù)的變換與處理方法很多， 可用溫度儀、工控機(jī)、可編程序控制器 （又稱PLC）等。其中可編 程序控制器對溫度處理硬件實現(xiàn)可通過模塊化來實現(xiàn)， 編程也很 簡練，是理想的選擇。PLC還可對溫度進(jìn)行模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸 出對應(yīng)的模擬量進(jìn)而實現(xiàn)對溫度及其他設(shè)備的在線控制?？删幊绦蚩刂破鱌LC對溫度傳感器（熱電偶、熱電阻）的數(shù) 據(jù)進(jìn)行采集與處理時 ,溫度變量經(jīng)溫度傳感器送入 PLC 的溫度模 塊（變送器+模數(shù)轉(zhuǎn)換）,轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量可被 PLC以字（word） 的形式直接讀出，根據(jù)用戶所需，在PLC存儲器內(nèi)編制相應(yīng)的梯 形圖程序 , 對溫度進(jìn)行單位轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換 ,

6、進(jìn)而實現(xiàn)對溫度的 開環(huán)或閉環(huán)控制及溫度對其他設(shè)備的跟隨控制。本文以O(shè)MRO小型PLC為例為說明對溫度數(shù)據(jù)的采集和處理。溫度數(shù)據(jù)采集和控 制系統(tǒng)流程如圖 1 所示。2 OMRON、型 PLC簡介自從 20 世紀(jì) 70 年代可編程序控制器誕生之后 , 經(jīng)過不斷更 新和完善 , 在工業(yè)控制領(lǐng)域得廣泛的應(yīng)用 , 傳統(tǒng)的繼電接觸邏輯控制已無法與其相比。OMROI小型機(jī)具有與大中型機(jī)同等的數(shù)據(jù) 運(yùn)算、處理和組網(wǎng)能力 , 并且日益向模塊化方向發(fā)展 ,I/O 模塊不 僅僅局限于數(shù)字量 , 還有溫度數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換模塊、上位機(jī)鏈接 模塊及現(xiàn)場總線等通訊模塊,可方便地與OMRO各種可編程終端 （ 觸摸屏 / 人機(jī)界

7、面 ） 連接, 為工業(yè)控制現(xiàn)場提供更加完善的解決 方案?，F(xiàn)在流行的 OMRON!、型PLC有CPM1A CPM2/和CPM2C超 薄型）,三款PLC功能漸增，體積漸減，都可通過側(cè)掛功能模塊來 實現(xiàn)功能擴(kuò)展,I/O可通過擴(kuò)展由本機(jī)CPU的2060點增加到 100140點；程序后備為快閃存儲器,無需電池支持,基本指令 掃描時間僅為172卩s,外部中斷響應(yīng)時間在13 ms以下；本機(jī) 帶有 5 kHz 和 215 kHz 的單相和三相高速脈沖輸入計數(shù)功能 , 并有 2 kHz 以上的單脈沖輸出功能。3溫度模塊TS101DA寸溫度的采集及PLC對溫度數(shù)據(jù)的處理CPM1A及 CPM2制掛接的溫度模塊種類很

8、多，其中CPM2A-TS101D，ACPM1A-TS001/002 分別連接由鉑熱電阻和熱電 偶傳送來的溫度信號，盡管每個CPU可允許連接3個擴(kuò)展單元， 但同樣功能的模塊只能連接其中一種 ,且最多連接兩個同種模 塊。如圖2所示,TS101DA可接兩路鉑熱電阻，并且?guī)в袃陕纺?擬量輸出 Vout（ 電壓 ） 和 Iout（ 電流 ）, 但只能選擇其中一種。 溫度 模塊的輸入與輸出共占用 PLC三個輸入輸出字，輸入、輸出地址 字編號緊接PLC最后一個擴(kuò)展單元，即溫度模塊的前一個功能模 塊單元（假設(shè)輸入地址字n,輸出m則TS101DA勺第一路輸入（1A , 1B, 1B）地址字為n+1,第二路輸入為

9、n+2,輸出Vout和lout共用 一個地址字 m+1。TS101DA的溫度輸入范圍為-40+20 C ,對應(yīng)的 PtIOO阻 值分別為8 213 Q和19 411 Q,模擬量輸出的D/A線性比例 關(guān)系見圖 3。TS101DA模塊的電流輸出為420 mA,電壓輸出范圍有兩種 分別為010 V和-1010 V,可通過設(shè)置控制字來選擇輸出電壓 的范圍 , 如表 1 所示?？刂谱衷O(shè)置輸出電壓 （電流）范圍 FF00010 V 或 420 mAFF01-1010 V 或 420 mA控制字在PLC第一個掃描周期必須寫入對應(yīng)的模擬量輸 出通道m(xù)+1,否則整個模塊無法工作，即使不用模擬量輸出。為了 避免控

10、制字被覆蓋 , 后續(xù)程序中如果向該通道寫入數(shù)據(jù) , 應(yīng)在第 一個掃描周期之后。如 :鉑熱電阻采集到的溫度數(shù)據(jù)經(jīng)TS101DA內(nèi)的變送器和數(shù)模轉(zhuǎn)換后,可被PLC從對應(yīng)的輸入通道中讀出。TS101DA內(nèi)的溫度 字的格式如表 2 所示:TS101DA輸出的溫度字格式共有16位，其中013位為二 進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)， 13為最高位；第 14位為溫度數(shù)據(jù)的符號位， “0” 表示正溫度數(shù)據(jù)， “1”表示負(fù)溫度數(shù)據(jù)； 第“15”位為報警位， “0”表示溫度在允許范圍內(nèi)，“ 1”表示溫度超出允許范圍。PLC通過MOX指令把n+1或n+2通道采集到的溫度數(shù)據(jù)讀入 指定的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲區(qū) DM中，如溫度為正，把013位轉(zhuǎn)

11、化為 BCD碼，如果為負(fù)（負(fù)數(shù)以補(bǔ)碼形式存放）,取反加1后，再將0 13位轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的BCD碼。另外常用的接熱電偶的溫度模塊有TS001/002，溫度范圍通過模塊內(nèi)的旋轉(zhuǎn)開關(guān) （0F） 來設(shè)定, 該模塊可選兩種溫度單 位0和° F,通過模塊內(nèi)的DIP開關(guān)SW1來設(shè)定溫度單位和所測 溫度的精度（單精度精確到011 C或011 ° F,雙精度精確到 0101 C或0101 ° F）。采集到的溫度仍為二進(jìn)制數(shù)，但BCD轉(zhuǎn)換 后的是帶有小數(shù)位的十進(jìn)制數(shù)，需x 10或X 100才為真正的溫 度值。如讀入溫度 # 2134 （二進(jìn)制）, 即十進(jìn)制的 8500,如 DIP 開 關(guān)SW1的1位設(shè)為OFF,2位設(shè)為OFF則為850 C; 2位變?yōu)?ON,則為85 C。雙精度數(shù)據(jù)占用兩個輸入通道，即兩個字，在轉(zhuǎn) 換為BCD碼時，需用雙字轉(zhuǎn)換指令（CPM2A有）BCDL。當(dāng)讀入的 溫度輸入數(shù)據(jù)為 #7FFF 時, 說明輸入開路或溫度超出設(shè)置范 圍 ,#7FFE 為模塊正在初始化狀態(tài)。編程處理溫度數(shù)據(jù)時尤其應(yīng) 該注意。下面是一段對 OMRON PL對溫度模塊TS001/002采集 的數(shù)據(jù)的處理程序：4 結(jié)語PLC對溫度數(shù)據(jù)采集有單精度及雙精度 （分時采集）兩種格 式，誤差在0.10.01