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浅析基于PLC的温湿度智能控制系统设计

作者: 发布时间:2019-12-17 12:34:09 阅读: 77 次

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浅析基于PLC的温湿度智能控制系统设计

 

摘要:在工业生产过程中,产品质量会受到环境温湿度的影响,工业企业需要做好生产环境的温湿度控制工作。基于此,工业企业可以利用基于PLC的温湿度智能控制系统实现生产环境温湿度的精准控制,本文从该系统的组成和原理入手,阐述了系统设计的要点,以期为工业企业研发及应用智能控制系统提供帮助。

关键词:PLC;温湿度;智能控制系统

 

前言:在工业生产过程中,环境温度和湿度是生产控制的关键要素,特别是在化工及精密电子等工作环境要求较高的生产活动中,工业企业需要严格控制生产环境的温湿度。可编辑逻辑控制器(PLC)具有可靠性和灵活性偏高等优势,工业企业可以将其作为核心进行温湿度智能控制系统的设计,创设良好的工作环境。

一、基于PLC的温湿度智能控制系统分析

一般来说,基于PLC的温湿度智能控制系统主要是将西门子S7-200系列可编辑逻辑控制器作为控制元件的系统,可以实时监测工业生产环境的温湿度,并根据工业生产的具体需求,有针对性地调节温湿度。在温湿度智能控制系统中,需要应用传感器(温度及湿度两种)、可编辑逻辑控制器、开关按钮、LED显示屏以及外围控制设备(如风机、制冷阀等)等模块,通过模块间的协调配合,实现控制系统的稳定运行。其中,传感器主要负责采集生产环境的温度和湿度实时数据,可编辑逻辑控制器会将实时数据与标准数值进行对比,并控制外围控制设备,调节工业生产环境的温湿度,使其符合工业生产的要求。在这一过程中,工业生产环境的实时温湿度数据及标准温湿度数据均会体现在LED显示屏中,为工作人员开展生产管理提供参考[1]

二、基于PLC的温湿度智能控制系统设计

(一)系统电路的合理设计

在进行智能控制系统的电路设计时,技术人员首先要做好PLC设备的选型工作,技术人员需要根据工业生产的实际需求及生产条件,进行PLC设备的选型。通常来说,温湿度智能控制系统需要4个输入信号点,包括开启按钮、停止按钮、计数值+1和-1按钮;以及17个输出信号点,包括段选码的8个输出点、译码器的4个输出点、独立数码管的输出点以及四个外围控制设备的输出点。考虑到系统预留的20%备用点,智能控制系统中共有5个输入信号点和20个输出信号点。基于上述要求,工业企业可以选择西门子S7-200型号的PLC设备。然后,技术人员需要做好传感器的选型工作,根据工业生产环境现状,选择合理型号及规格的传感器,为PLC的控制提供可靠的数据。

在温度传感器选择方面,技术人员可以选择集成温度传感器LM35,这类传感器在智能控制系统中具有显著优势,主要体现在以下几点:传感器的温度数值可以通过摄氏温度进行校准;传感器的精度为0.5℃,可以精准采集-55℃-150℃范围内的温度数据;成本低廉,可以用于遥控设备中。与此同时,LM35型号的温度传感器漏泄电流小于60μA,工作电压在4-30V的范围内,其运行稳定性和可靠性偏高,具有较长的使用寿命,为智能控制系统的应用奠定了良好的基础。

在湿度传感器选择方面,技术人员可以选择HMI1500湿度传感器,这类传感器具有响应时间短、测量范围大和检测精度高等优势,在智能控制系统中的应用性价比偏高。具体而言,HMI1500湿度传感器的参数优势体现在以下几点:传感器的本身灵敏度是+25mV/RH;测量精度是3%RH;传感器的响应时间在5s左右。在HMI1500湿度传感器应用过程中,主要通过电容及相对湿度间的函数完成湿度的检测,根据输出电压与相对湿度间的关系曲线,利用最小二乘法明确两者间的函数关系,从而实现环境湿度数据的精准获取。

(二)显示界面的合理设计

在基于PLC的温湿度智能控制系统中,西门子PLC中的Q0.0-Q0.7可以为显示屏提供段选码显示,技术人员可以将译码器的端口连接到PLC的Q1.0-Q1.3,实现温湿度数据的全面精准显示。一般来说,生产企业可以选择74LS138型号的译码器,这类译码器具有输出点数较少,运行流程简单、扩展性强等优势。但是这类译码器的信号输出为低电平,所以技术人员需要为译码器配置低电平设备进行驱动,保障显示屏的正常运行。在LED显示屏的数码管中,最后一个数码管表示为“_”,主要用来展示生产环境中的零下温度,通常由PLC的Q1.4进行独立驱动。

(三)系统设施的合理设计

在基于PLC的温湿度智能控制系统中,系统设施的合理设计主要涵盖硬件设施和软件设施这两方面。对于系统硬件设施来说,技术人员需要做好智能控制系统的硬件设施配置及接线工作,按照智能控制系统的运行流程及硬件面积,合理设输入输出接口及开关的位置。在智能控制系统设计过程中,需要接线的器件包括温湿度传感器、开关按钮、外围控制设备以及显示屏等,技术人员需要确保系统接线的有序性及规范性,避免系统接线混乱对智能控制系统的控制效果产生不利影响。

对于系统软件设施来说,可编辑逻辑控制器的控制程序,确保PLC可以精准控制外围控制设备,调节工业生产环境的温度,充分发挥出智能控制系统的优势。在实际设计过程中,外围控制设备主要包括加热阀门、加湿阀门、制冷阀门以及风机等部分,技术人员需要在可编辑逻辑控制器的控制程序中设定工业生产环境的标准温湿度范围,并控制温湿度传感器每个十分钟进行一次环境温湿度采集工作,将采集到的数据和标准温湿度范围进行对比。如果环境温度超过标准范围,控制程序会发出开启制冷阀门的指令,控制制冷阀门的开度,直到环境温度降低到标准范围内;反之则会开启加热阀门。如果环境湿度超过标准范围,控制程序会发出开启风机的指令,启动风机,直到环境湿度降低到标准范围内;反之则会开启加湿阀门[2]。另外,技术人员也可以将外围控制设备的开关设置为定时模式,在开启半分钟或者一分钟后自动关闭。

结论:综上所述,基于PLC的温湿度智能控制系统在工业生产中具有显著优势,可以推广应用。通过本文的分析可知,技术人员需要做好系统电路、显示界面及系统设施的合理设计,从整体提升基于PLC的温湿度智能控制系统的有效性及可行性,充分发挥其精准控制的优势,提升工业企业的生产水平。

参考文献:

[1]董小艳,王娟勤,李梅.基于AT89C52的农业温湿度智能控制系统设计[J].安徽农业科学,2019,47(02):237-240+254.

[2]刘军.基于单片机的仓库温湿度智能控制系统设计[J].哈尔滨铁道科技,2016(01):9-11.