基于MicroLogix1400 PLC的PID溫度監控系統

湯榮秀

摘要

利用羅克韋爾公司的MicroLogix1400可編程控制器，通過過程控制指令（PID）來實現加熱單元的溫度閉環控制。熱電阻（Pt100）用于采集溫度信息，作為溫度的反饋值，溫度變送器將反饋的阻值轉換為電壓值，并將反饋值送給PID模塊，與設定的溫度值相比較，通過PID運算得到輸出值，從而來控制加熱功率，通過PID調節使電阻加熱器的溫度達到設定值的穩定狀態。

【關鍵詞】MicroLogix1400控制器 PID 調溫

1 系統控制要求

某生產線有一個加熱單元，該單元主要完成原材料的熱處理加工等功能。該單元的控制要求如下：

（1）當上一個單元將貨物移至傳送帶后，傳送帶開始運行。

（2）當光電傳感器檢測到有工件進入時，延遲一段時間后傳送帶停止運行，工件進入熱處理工位。

（3）系統根據設定值，自動進行PID調節，當溫度達到指定值或達到加熱時間后，傳送帶啟動運行，將貨料送到出料口。

（4）在系統加熱過程中，人機界面上會顯示當前的溫度值。

2 系統硬件組成

本系統選用的控制器是羅克韋爾公司旗下的AB品牌的MicroLogix 1400 PLC。型號為1766-28BXBA的PLC控制器支持犯個離散量I/O點（含20個離散量輸入點和12個離散量輸出點），同時具備6個模擬量I/O點（4路模擬量輸入和2路模擬量輸出。）

溫度的檢測選用Pt100鉑金溫度傳感器，它的輸出連接著一個溫度變送器，溫度變送器的輸出連接到PLC的模擬量輸入端I：0.4。

調溫的輸出是通過PLC的模擬量輸出端O：0.4連接到一個光電隔離單相調壓模塊上面（型號為LTVDH-220V-10A），調壓模塊輸出端連接熱電偶用于加熱。

3 PID指令調節

Micrologix 1400 PID指令使用了一個PD數據文件。可以通過創建一個新數據文件，然后將其歸類為PD文件類型，來創建一個PD數據文件。每當在某個梯級上編寫一條PID指令時，RSLogix自動創建一個新的PD文件或者PD子元素。然后，PD文件就出現在“數據文件”（Data Files）列表內。

在編程時設置屏幕（Setup Screen）提供對PIT）指令配置參數的訪問，下面顯示的就是RSLogix 500/RSLogix Micro設置PID參數如圖1所示。

通過設置控制器比例增益來調節溫度的變化快慢，通過調節復位項（Reset Ti）和速率項（Rate Td）來實現減小震蕩的調節。通過觀察整定偏差（Scale Error-SE）來觀察溫度差，過程變量（Proscess Variable）來觀察當前溫度。通過對設置屏幕中的相關參數的調節來使得PID的調節的溫度值穩定，從而達到調節溫度的目的。

4 梯形圖程序

使用RSLogix 500軟件編制梯形圖程序。PID調節部分的梯形圖程序如圖2所示。其中I：0.4為溫度變送器與PLC的連接輸入端地址，O：0.4為PLC的模擬輸出端。其中的SCP指令是比例調節指令，用于將溫度傳感器的A/D轉換的數字量，通過計算轉換成攝氏溫度數值。

5 人機界面

使用羅克韋爾組態軟件RSView 32設計出系統的人機界面，其運行結果如圖3所示。

6 結束語

本系統實現的關鍵是在PID指令的三個參數的設置上面。如圖2所示的增益、微分和積分三個參數是作者在調試過程中反復試驗得出的數值，其溫度調節的結果還有一點誤差，這個誤差的減弱需要對三個參數進一步的摸索和調整。