橫拉通道設備基于PLC溫度監(jiān)控系統(tǒng)設計

1、橫拉通道設備基于plc溫度監(jiān)控系統(tǒng)設計摘要：可編程控制器(plc)廣泛應用工業(yè)控制的各個領 域，因其可通過軟件改變控制過程，且具有體積小，組裝靈 活，編程簡易抗干擾能力強及可靠性高等特點，非常適合于 在惡劣的工業(yè)環(huán)境下使用。本文設計的溫度監(jiān)控系統(tǒng)采用的 是西門子系列s7300的plc,配合wincc 6. 2上位機組態(tài)軟 件，能夠在中控室電腦上實時監(jiān)控橫拉現(xiàn)場各區(qū)溫度，并生 成趨勢曲線圖。關鍵字：wincc； plc；溫度監(jiān)控；軟件編程中圖分類號：0551.2文獻標識碼：a1概述現(xiàn)代控制是一個國家現(xiàn)代化的標志之一，而在工業(yè)自動 化領域，可編程邏輯控制器(plc)作為自動化控制三大技 術(plc

2、、機器人、cad/cam)之一，已成為大多數(shù)自動化系 統(tǒng)的設備基礎。plc是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，通過 內部存儲器執(zhí)行邏輯運算、順序控制、計算等操作指令，并 采用數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，完成對各種的機械或者 生產(chǎn)過程的控制。從美國1969年研制第一臺應用于汽車生 產(chǎn)線的plc獲得成功后，經(jīng)過40多年的來，隨著計算機和 微電子迅速發(fā)展，使plc成為工業(yè)自動化的主要核心控制系 統(tǒng)。本文涉及的溫度監(jiān)控系統(tǒng)以plc為核心，配合wincc上位機組態(tài)系統(tǒng)強大功能，實現(xiàn)對橫拉各區(qū)的溫度監(jiān)控、歷史 趨勢曲線生成及各種超溫故障的報警。2溫度監(jiān)控系統(tǒng)設計分析：2.1溫度監(jiān)控系統(tǒng)具體要求：2.1.1要求p

3、lc能監(jiān)控橫拉各區(qū)實際溫度，通過通訊 方式傳送到中控室上位機；2. 1.2能在上位機獨立界面上顯示各區(qū)實際溫度，并 能通過界面按鈕調出溫度趨勢曲線圖作線性分析。2.2系統(tǒng)結構模塊組成：基于以上要求，所設計系統(tǒng)結構模塊包括：溫度檢測單 元、plc、模擬量輸入模塊、監(jiān)控電腦（上位機）。溫度監(jiān)控 系統(tǒng)原理是：通過溫度檢測單元將檢測到的溫度信號傳送到 模擬量輸入模塊，經(jīng)模塊內部處理后轉換成數(shù)字量傳送到 plc, plc經(jīng)過指令運算對數(shù)字量進行處理，再通過wincc軟 件組態(tài)后，在監(jiān)控電腦上顯示溫度值及趨勢曲線。2. 2. 1溫度檢測單元的選型：溫度檢測單元的元件主要有pt100 （鉗熱電阻）和熱電偶兩

4、種:pt100 （鉗熱電阻）利用金屬鉗在溫度時自身阻值隨之改變特性測量溫度，對于變化在-5060（tc測量范內具有其他測溫元件無法比擬的優(yōu)勢，檢測精度高，穩(wěn)定性好，環(huán) 境抗干擾能力強等；熱電偶由兩種不同材質的導體進行連 接，對此接點上加熱時，在它們不加熱的部位就會產(chǎn)生電位 差，通過電位差與溫度存在線性關系測量溫度，其測溫材料 延展性較好，但靈敏度較低，容易受環(huán)境干擾信號影響。因為本系統(tǒng)溫度顯示要求實時無滯后快速反映溫度的 變化，且顯示精度精確到o. rc,因此選用鎧裝式ptioo雙 測溫探頭，并對探頭檢測材料和外徑進行專門選型訂做，同 時為減少現(xiàn)場環(huán)境的電磁干擾，模擬信號傳輸選用屏蔽雙絞 電纜

5、，并且模擬信號電纜的屏蔽層進行接地處理。2.2.2溫度信號模擬量輸入模塊的選型模擬量數(shù)據(jù)處理模塊選用的是西門子sm331擴展模塊， 其作用是將現(xiàn)場各種模擬量傳輸出的直流電壓、電流信號轉 換到plc內部處理用的數(shù)字信號，同時它最大優(yōu)點是能直接 連接溫度傳感器（pt100和熱電偶）。sm331主要原理是先將 輸入的模擬量信號通過數(shù)/模轉換，轉化后的數(shù)據(jù)plc能直 接識別讀取，然后再通過程序進行相關運算處理；另外其輸 入信號種類用安裝在模塊側面的量程卡來設置，每兩個通道 為一組，共有4個量程卡，可以設置"a” "b” “c” "d” 四個位置，對應含義是："a

6、”為熱電阻、熱電偶；“b”為 電壓；“c”為四線制電流；“d”為兩線制電流，使用時按 輸入信號種類對量程卡進行設置。3.3本設計系統(tǒng)的深化分析總結：老式傳統(tǒng)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)都是在現(xiàn)場安裝一個標準的 電柜，并在電柜內對應的每個溫度監(jiān)控區(qū)配備一個溫度表， 當需監(jiān)控的系統(tǒng)有多個溫度點時，溫控表和現(xiàn)場電線電纜的 布線數(shù)量都非常龐大，使得電氣系統(tǒng)搭建起來后故障頻發(fā)， 故障排除相當?shù)睦щy；另外溫控表本身雖然能實時顯示反映 各監(jiān)控區(qū)的溫度，但由于每個表的數(shù)據(jù)采樣處理周期都各有 差異，同時其在使用一段時間后也經(jīng)常會出現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示零位 漂移；最后溫控表顯示的數(shù)據(jù)都只能通過設備人員或者班組 人員定期抄寫記錄，然后錄入

7、電腦生成曲線：一方面人為抄 寫數(shù)據(jù)存在主觀性，另一方面因為是定期記錄數(shù)據(jù)，期間必 定會存在數(shù)據(jù)盲區(qū)，使得對設備和工藝等方面的數(shù)據(jù)監(jiān)控不 能有效反應設備的真實情況，因此其數(shù)據(jù)監(jiān)控的價值也大打 折扣，形同虛設。而本文設計的基于plc的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，首先是通過集 成的數(shù)據(jù)處理模塊、上位機wincc6. 2組態(tài)軟件代替原來各 點分散的溫控表，使得現(xiàn)場布線、安裝變得十分簡易，系統(tǒng) 搭建起來后目前為止未出現(xiàn)電氣故障；同時因為是通過plc 嚴謹?shù)某绦蚓帉憗硖幚韺崟rpt100采集的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)顯示穩(wěn) 定，不會出現(xiàn)零漂等異?，F(xiàn)象；最關鍵的是通過wincc6. 2 這個功能強大的上位機組態(tài)軟件，能把plc采集的實時數(shù)據(jù) 連續(xù)準確地顯示在人機界面上，并對應生成實時的趨勢曲線 圖，此趨勢曲線還可以多區(qū)域疊加對比，也能根據(jù)設備和工 藝的要求實時調整采樣周期，同時wincc還能設置各區(qū)溫控 點溫度上下限報警功能，真正的24小時無間斷的監(jiān)控設備 的運行狀況，既減少了操作人員的勞動強度，也使得設備人 員對設備的維護管理更加得心應手。結語通過此基于plc的監(jiān)控系統(tǒng)的設計經(jīng)驗，后續(xù)我將會把 它推廣應用到整體生產(chǎn)線的其他設備（如各區(qū)域電機的電 流、扭矩和轉速參數(shù)等）運行監(jiān)控上，為設備維護人員提供 一個強大的整線監(jiān)控系統(tǒng)，使他們實現(xiàn)對整線設備維護保養(yǎng) 快