基于PLC的远程温度控制系统的设计与调试 文献综述
文献综述
基于PLC的远程温度控制系统的设计与调试
一、概述
在现代工业生产中,许多领域都需要对温度的监控,如工厂的生产设备、医药生产、航空航天、化工领域、农作物的种植和储存、实验室等等. 有很多领域的温度可能较高或较低,人无法靠近或现场无需人力来监控, 我们可以用远程监控,坐在办公室里就可以对现场进行监控,又方便又节省人力。
随着电子技术的发展, 可编程序控制器(PLC)已经由原来简单的逻辑量控制, 逐步具有了计算机控制系统的功能，同时还能实现与PC机的交流，可以实现连续复杂的控制。在现代工业控制中, PLC 占有了很重要的地位, 它可以和计算机一起组成控制功能完善的控制系统。在许多行业的工业控制系统中, 温度控制都是要解决的问题之一。如塑料挤出机大都采用简单的温控仪表和温控电路进行控制, 存在控制精度低、超调量大等缺点, 很难生产出高质量的塑料制品。在一些热处理行业都存在类似的问题。所以，设计一个较为通用的温度控制系统具有重要意义,具体系统参数或部分器件可根据各行业的要求不同来进行调整。
二、研究历史与现状
通常由位式或时间比例式温度调节仪控制的工业加热炉温度控制系统，其主回路由接触器控制时因为不能快速反应，所以控温精度都比较低，大多在几度甚至十几度以上。随着电力电子技术及元器件的发展，出现了以下几种解决的方案：
1、 主回路用无触点的可控硅和固态继电器代替接触器，配以PID或模糊逻辑控制的调节仪构成的温度控制系统[5]， 其控温精度大大提高，常在±2℃以内，优势是采用模糊控制与PID 控制相结合，对控制范围宽、响应快且连续可调系统有巨大的优越性。
2、 采用单片机温度控制系统[16]。用单线数字温度传感器采集温度数据,打破了传统的热电阻、热电偶再通过A/D 转换采集温度的思路。 用单片机对数字进行处理和控制,通过RS - 232 串口传到PC 机对温度进行监视与报警,设置温度的上限和下限。其优势是结构简单，编程不需要用专用的编程器,只需点击电脑鼠标就可以把编好的程序写到单片机中,很方便且调试、修改和升级很容易。
3、 ARM(Advanced RISC Machine)嵌入式系统模糊温度控制[4]。利用ARM处理器的强大功
能，通过读取温度传感器数据，并与设定值进行比较，然后对温度进行控制。通过内嵌的操作系统μCLinux获得极好的实时性，并且通过TCP/IP协议能与PC机很快的通讯。其优势不只是温度控制精度高，而且能够通过现场跟远程两种方式来设定控制温度。
如加热炉这样的大惯性系统，在采用PID调节模式时， 其参数随物料的物理特性及质量而变，参数整定需要比较高的专业知识和经验，如果参数配置不好也难获得好的效果，所以使用比较复杂。在一些比较大的系统，或还有其它控制目标的场合也常采用工业控制机和PLC（可编程逻辑控制器），加上相应的温度转换摸块构成温度控制系统，大多也采用PID 或模糊逻辑控制模型。
模糊控制过程包括以下部分:
(1) 模糊化　将输入变量(温差和温差变化率) 的精确值变换成其对应论域上的模糊集;
(2) 模糊逻辑推理　模仿人的思维特征,根据专家知识或控制经验取得的模糊控制规则进行模糊推理,决策出模糊输出控制量;
(3) 反模糊化　对经模糊逻辑推理所得的模糊控制量进行模糊表决,把输出的模糊量转化为精
确量,作用于被控对象。
通用的A/D转换模块如图1：
图1 通用A/D 转换模块温控系统
（一） PT100温度传感器
PT100温度传感器是比较常用的铂电阻温度传感器，它适用于测量-60℃到+400℃之间的温度，工业应用通常在0～150℃之间。为了把温度传感器PT100随温度变化的电阻转换成相应的温度变化值，利用下面的温度公式求得：
T℃=（温度数字量-0℃偏置量）/1℃数字量 
温度数字量=存储在AIWx（x=0,2,4）中的值
0℃偏置量=在0℃测量出的数字量
1℃数字量=温度每升高1℃的数字量
（二 ）CPM2AH-20/30/40/60CDR-A属于小型应用PLC
如CPM2AH-20技术参数: CPM2AH系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。
三、存在的问题分析
单片机温度控制系统在多点测量的时候扩展性不强，可靠性低,易受外界干扰,同时对超过100米距离的传输不足，开发成本高，控制响应频繁对系统其他部件如加热器等不利[16]。
ARM嵌入式温度控制系统对软件要求比较高，与网络技术结合紧密，适合远程控制，但是开发复杂,并且对工程人员要求很高。
四、总结与研究思路
对于远程的温度控制系统，在非超远程传输控制的时候，采用工业4～20mA标准电流，充分考虑温度控制系统的实时性，有效性，以及过程控制的现实需要，利用PLC的优良扩展性和逻辑控制功能，与PC机组建灵活的温度控制系统。
参考文献
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