基于组态软件的温度监测与控制系统的设计

2022-09-12

温度控制在现实生活的应用非常广泛。随着工业, 尤其是制造业的发展, 对温度控制的要求也越来越高。例如:要求对参数进行采集监控, 并具有实时显示功能;由计算机进行数据采集保存实时数据;多种方式显示实时、历史数据;打印输出实时、历史数据曲线、数据表格等。为了满足这些要求, 我们可以运用组态控制技术。本课题提出了利用组态王开发界面环境, PLC开发控制环境, 通过传感器检测现场的温度值, 从而实现温度的自动控制。

1 系统所要达到的控制要求的原理图

(以空气源热泵测试间的温湿度监控为例) 如图1:其中表示碟阀, 表示水泵, 表示球阀。

本系统的主要目的是通过检测恒温水箱水温是否为设定值来判断检测热泵在高、低温情况下能否正常工作。

(1) 高温情况, 即通过分汽缸将各气流分别送至加湿管和加热盘管或启动水泵7将冷却塔中的水送至水冷压缩冷凝机组将液态水转换成浮游态水, 再通过蒸发器对蒸汽加热来得到高温空气。此时检测恒温水箱水温, 若高于设定值, 分别启动水泵1、2、5将水送至风冷冷水机组、风柜、表冷器进行降温, 然后回送至恒温水箱;若低于设定温度, 一种方法是启动水泵3将水送至被测机器, 进行加温, 然后回送至恒温水箱;另一种方法是启动水泵4将水送至汽水分离器, 同时将分汽缸中热蒸汽送至汽水分离器对水加温, 然后将水回送水箱。如此反复直至水温恒定。

(2) 低温情况, 即通过分汽缸将气流送至低温空气处理机组或者启动水泵6将冷却塔中的水送至水冷压缩冷凝机组, 再到达低温空气处理机组, 从而得到低温空气。此后的比较控制部分同上。

2 系统的初步设计分为两部分

一是上位机部分, 这部分根据空气源热泵测试间的温湿度监控的原理图画出系统的主界面, 利用组态王软件开发出系统监控的各个画面, 采用多种方式显示测量数据及趋势曲线;二是下位机部分, 这部分要求利用FX2n型的可编程控制器的扩展模块FX2n-2LC进行温湿度控制的编程;利用热电阻测量控制对象的温度;温控模块的输出和固态继电器相连, 从而通过固态继电器控制加热器的开/关, 如图2。

各组成部分的作用如下: (1) 微机主要是一个组态王开发的监控环境, 主要用来模拟监控系统的工作状态, 并采用多种方式显现; (2) RS232串行总线用作短距离的通信; (3) FX2n型PLC主要起一个桥梁作用, 并且为温控模块提供24V电源和COM端;

(4) 温控模块是整个系统的主要控制部分, 温湿度控制通过扫描其温控程序达到; (5) 温度传感器用来测量控制对象的温度; (6) 固态继电器控制加热器 (台灯) 的通断。

3 结语

经过对整个系统进行连接和运行调试发现, 该系统能很好的完成一个短距离内的温度的监测与控制。但在实际的工业生产过程中需对整个工厂进行控制, 也就是一个远程监控, 这时我们可以采用现场总线控制的方式。所谓现场总线, 是将现场设备 (如数字传感器、变送器、仪表与执行机构等) 与工业过程控制单元、现场操作站等互联而成的计算机网络, 具有全数字化、分散、双向传输和多分支的特点, 是工业控制网络向现场级发展的产物。它可与因特网 (Internet) 、内联网 (Intranet) 相连, 且位于生产控制和网络结构的底层, 因而有人称为底层网 (Intranet) 。它作为网络系统最显著的特征是具有开放统一的通信协议, 肩负着生产运行一线测量控制的特殊任务。一般而言, 我们将网络系统分为3至4个层次:管理层、控制器层、部件层, 部件层也就是指装置层和传感器层。

摘要：论文主要介绍了温湿度监控系统的组成、工作原理、上位机和下位机的设计方法及连接以及系统的运行结果。采用先进的计算机控制技术、可编程控制器 (PLC) 、组态软件技术, 研究设计出一种可视化的温度自动检测控制系统。温湿度控制系统的在线监控主要由两部分组成:在上位机中利用组态王软件 (Version6.5) 绘制系统的各个虚拟界面, 进行系统模拟和各类数据、曲线的显示;在下位机中利用可编程控制器PLC (FX) 中的扩展温控模块 (FX2LC) 编制相应的程序, 进行温度的测量与控制。

关键词：可编程控制器PLC,温控模块,组态王,温湿度控制,测控