PLC在可樂原液稀釋控制系統中的應用

文/羅賢 李雪嬌 林少歆

PLC在可樂原液稀釋控制系統中的應用

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可樂原液稀釋控制系統的工藝是用一定的熱水去稀釋可樂原液，使混合液達到一定的溫度，以滿足后續發酵工藝的要求。本設計主要針對可樂原液稀釋控制系統，提出了基于PID調節的PLC控制系統，并用觸摸屏顯示混合液的實測溫度，流量和電動控制閥門開度，通過反復試驗和改進，最終達到可靠性、實用性、推廣性較好的目標。

PLC PID調節 溫度控制 觸摸屏

PLC是一種工業控制計算機，是繼承計算機、自動控制技術和通信技術為一體的新型自動裝置。它具有抗干擾能力強，價格便宜，可靠性強，編程簡單，易學易用等特點，在工業領域中深受工程操作人員的喜歡，因此PLC已在工業控制的各個領域中被廣泛地使用。觸摸屏作為人機界面（HMI）是一種內含微處理芯片的智能化設備，它與PLC相結合可取代電控柜上眾多的控制按鈕、選擇開關、信號指示燈，及生產流程模擬屏和電控柜內大量的中間繼電器和端子排。所有操作都可以在觸摸屏上的操作元件上進行。PLC可以方便、快捷地對生產過程中的數據進行采集、處理，并可對要顯示的參數以二進制、十進制、十六進制、ASCII字符等方式進行顯示。在顯示畫面上，通過圖標的顏色變化反應現場設備的運行狀態，如閥門的開與關，電機的啟動與停止，位置開關的狀態等。本文介紹了一種基于PLC和觸摸屏的可樂原液稀釋控制系統，它結合了觸摸屏和PLC的優點，可以很好的實現對混合液的溫度控制，并利用觸摸屏實現對混合液的實際溫度和流量、閥門開度的顯示；通過反復試驗和改進，最終達到可靠性、實用性、推廣性較好的目標。

1 系統實現的功能

可樂原液稀釋控制系統主要是在可樂原液中摻入一定流量的熱水，使混合液能夠達到要求的溫度，以滿足后續發酵工藝的要求。熱水的流量是通過電氣調節閥的開度來改變的。根據溫度傳感器檢測到的混合液的實際溫度和系統要求溫度的溫度差，通過控制器來改變調節閥的開度即改變熱水的流量，溫度差大，則調節閥的開度大，溫度差小，則調節閥的開度小，這樣直到混合液的溫度達到要求的溫度。

2 設計方案的選擇

本文主要針對可樂原液稀釋控制系統，提出了基于PID調節的PLC控制系統，并用觸摸屏顯示混合液的實測溫度，流量和電動控制閥門開度。本系統是一個帶負反饋的閉環系統，PID控制的輸入是被測溫度和設定溫度的偏差，溫度傳感器將測得的溫度經過A/D模塊送給PLC處理，PID控制的輸出經過D/A模塊后送給電動控制閥作為其輸入信號，來改變閥的開度，通過改變閥的開度來改變熱水的流量，從而改變混合液的溫度，直到達到設定溫度。然后利用觸摸屏來顯示混合液的實測溫度，流量以及電動控制閥的開度。這種方案的優點是控制簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便。

3 過程論述

本系統的輸入信號有自動按鈕，手動按鈕，啟動熱水閥的按鈕，啟動原液閥的按鈕，停止熱水閥的按鈕，停止原液閥的按鈕，停止按鈕，溫度變送器，流量變送器。輸出信號控制的對象有熱水閥，原液閥，電動控制閥以及指示燈。

此外，測量溫度和測量流量的輸入量均+4～20mA的模擬電流信號，而PLC只能處理數字信號，因此采用了1個4A/D模塊將測量得到的模擬量轉換為PLC可以識別和操作的數字信息。將測量到的溫度和設定溫度比較，經過PID運算后的輸出送到電動控制閥，作為控制信號控制閥門的開度。但是由于PLC輸出的是數字信息，因此要將PID運算后的結果經4D/A處理后變為的+4～20mA模擬信息送給電動控制閥作為控制信號。

4 調試

本系統采用觸摸屏來實現系統的輸入輸出。設計畫面時，根據系統特點，由于控制分手動和自動部分，故準備設計三個畫面。即主控畫面，手動畫面，和自動畫面。

系統仿真的方法是：將FX2N-64MR、A/ D模塊、D/A模塊與PC機連接起來，（A/D模塊的輸入部分用兩個電位器代替）。打開程序，將程序稍入PLC中，按鍵F3打開監視狀態。再打開GT simulator 2（觸摸屏仿真軟件），在此軟件中打開之前設計的觸摸屏畫面設計（可樂原液稀釋控制系統）。點擊各個觸摸鍵，看其是否能實現相應的功能，并在PLC中實現相應動作。

5 結束語

本系統是一個帶負反饋閉環控制系統，其中涉及到的元器件很少，只有兩個電磁閥，一個電動控制閥，還有一個溫度變送器和一個流量變送器。其主要核心還是PID控制。系統主要是將實際溫度與設定溫度之間的溫度差作為PID控制的輸入信號，然后通過PID的輸出去控制電動控制閥的開度，從而改變熱水的流量達到控制混合液溫度的效果。

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作者單位1.南寧市科技館 廣西壯族自治區南寧市530029
2.桂林理工大學南寧分校 廣西壯族自治區南寧市 530001

羅賢（1985-），男，壯族，廣西壯族自治區南寧市人。大學本科學歷，學士學位。現為南寧市科技館助理工程師。主要研究方向為科普展品的研發與維護。