自EMERSON EC20系列PLC推向市場(chǎng)以來(lái)卸禽，以其卓越的性能唬辛，高品位的性價(jià)比伙斯，完善的服務(wù)體系受到用戶好評(píng)，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電子泉扛、食品飲料笛坦、空調(diào)制冷設(shè)備、鍋爐苔巨、物流倉(cāng)庫(kù)版扩、科技農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸侄泽、石油化工资厉、供水、玻璃/鋼鐵蔬顾、紡織機(jī)械宴偿、線纜機(jī)械、塑機(jī)诀豁、印染包裝等各個(gè)領(lǐng)域窄刘。本文介紹了EC20小型PLC在老化房控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，并著重闡述了該產(chǎn)品的PID閉環(huán)功能在恒溫控制上的實(shí)現(xiàn)和強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信功能對(duì)EMERSON EV2000變頻器運(yùn)行控制的實(shí)現(xiàn)舷胜。
   
    老化房控制系統(tǒng)工藝要求
   
    該老化房控制系統(tǒng)是家電娩践、電子、電腦行業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)檢測(cè)的重要設(shè)備烹骨，也是產(chǎn)品生產(chǎn)合格檢查的重要環(huán)節(jié)翻伺。該系統(tǒng)采用EMERSON EC20 PLC和多臺(tái)EV2000變頻器，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度和變頻器運(yùn)行的集中控制。老化房結(jié)構(gòu)如圖1所示： 主要要求如下：

    （1）該系統(tǒng)所控制的老化房面積達(dá)16m×30m第六，要求控制范圍在20℃～55℃拖牢，控制精度達(dá)±5℃，能夠在上位機(jī)對(duì)溫度設(shè)定/顯示/保存乙遵。

圖1 老化房結(jié)構(gòu)示意圖

    （2）該系統(tǒng)有3個(gè)風(fēng)機(jī)浦忠，用于進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)和排風(fēng)轮庵；有4個(gè)風(fēng)閘：進(jìn)風(fēng)閘韩记，回風(fēng)閘，排風(fēng)閘沦靖，防火閘喂交；2個(gè)防塵過(guò)濾網(wǎng)；6個(gè)火災(zāi)報(bào)警點(diǎn)防偿；在正常情況下（溫濕度）察夕，關(guān)閉進(jìn)風(fēng)閥和排風(fēng)閥，停止進(jìn)風(fēng)電機(jī)和排風(fēng)電機(jī)掠廓，打開(kāi)回風(fēng)閥和防火閥换怖，啟動(dòng)回風(fēng)風(fēng)機(jī)，保持老化房?jī)?nèi)回風(fēng)循環(huán)蟀瞧；在高溫情況下沉颂，排風(fēng)閥和進(jìn)風(fēng)閥打開(kāi)，啟動(dòng)排風(fēng)電機(jī)和進(jìn)風(fēng)電機(jī)悦污，抽出部分空氣铸屉；在火災(zāi)報(bào)警情況下，防火閥關(guān)閉切端，回風(fēng)禁止循環(huán)彻坛，全部從室內(nèi)抽出；同時(shí)排風(fēng)閥和進(jìn)風(fēng)閥打開(kāi)踏枣，啟動(dòng)排風(fēng)電機(jī)和進(jìn)風(fēng)電機(jī)昌屉，抽出室內(nèi)空氣。
   
    PLC控制原理
   
    PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示：

圖2 EC 20系列PLC結(jié)構(gòu)示意圖

    根據(jù)老化房工藝要求組成如圖2的控制系統(tǒng)：上位機(jī)采用臺(tái)灣研華IPC（工控計(jì)算機(jī)）茵瀑；監(jiān)控畫(huà)面采用亞控公司的KINGVIEW軟件间驮，該軟件操作簡(jiǎn)單，元件形象豐富煤蔚，性能穩(wěn)定试填；核心控制部分采用艾默生EC20-2012BTA類(lèi)型的PLC和4個(gè)溫度采集模塊（EC20-4TC，接受K型溫度信號(hào)）谦枢；傳動(dòng)采用艾默生EV2000通用型變頻器三麦。
   
    在設(shè)備連接方面墙冻，EC20 PLC充分體現(xiàn)了自身的優(yōu)勢(shì)，由于EC20 PLC本身帶有2個(gè)串行通信口（1個(gè)RS232口屈宿，集成自由協(xié)議/編程協(xié)議/MODBUS從站協(xié)議奏尽，1個(gè)RS232/485口，集成自由協(xié)議/MODBUS主站/從站協(xié)議）球逢，EC20 PLC利用COM0口和IPC進(jìn)行通信（EC20 PLC做從站原承，設(shè)置成MODBUS從站協(xié)議）碳环，利用COM1和多臺(tái)變頻器組成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中控制（EC20 PLC的COM1設(shè)置成MODBUS主站協(xié)議）矮蘑。
   
    IPC為整個(gè)系統(tǒng)的人機(jī)接口，IPC讀取PLC采集的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)如各風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)鞍后，各測(cè)溫點(diǎn)溫度置塘，報(bào)警狀況并顯示在監(jiān)控畫(huà)面上，IPC又把各種操作命令傳給PLC以控制系統(tǒng)的運(yùn)行伴澄，如溫度的設(shè)定赋除，PID參數(shù)設(shè)定，各種閥門(mén)的開(kāi)閉非凌，變頻器的啟動(dòng)举农、停止等設(shè)定。并且可以實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的工作運(yùn)行狀態(tài)敞嗡、動(dòng)作過(guò)程及故障報(bào)警等颁糟，IPC還可以根據(jù)設(shè)定對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存打印。
   
    在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中喉悴，EC20 PLC為整個(gè)系統(tǒng)的核心棱貌，執(zhí)行各種系統(tǒng)操作及計(jì)算，EC20 PLC根據(jù)工藝要求和現(xiàn)場(chǎng)狀況進(jìn)行邏輯判斷箕肃，開(kāi)閉各種閥門(mén)和啟停各風(fēng)機(jī)婚脱；同時(shí)利用自身的PID功能對(duì)溫度進(jìn)行控制，具體方法后面描述勺像。
   
    艾默生EV2000系列變頻器自帶RS485接口的通訊單元障贸，符合RS485通訊規(guī)范，用于實(shí)現(xiàn)PLC與多臺(tái)變頻器的聯(lián)網(wǎng)痛但。根據(jù)MODBUS通訊協(xié)議厨杆，可以通過(guò)RS485網(wǎng)絡(luò)輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的運(yùn)行控制。由于RS485通訊鏈路傳輸距離遠(yuǎn)攘宝、配線簡(jiǎn)單缘荧、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高下驴，因此在設(shè)計(jì)中蒿榄，我們省略了變頻器的外部起脱敕猓控制線路，對(duì)變頻器的所有控制都通過(guò)RS485通訊鏈路來(lái)完成夹昼，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)高效的目的徐渗。
   
    監(jiān)控畫(huà)面
   
    整個(gè)系統(tǒng)監(jiān)控畫(huà)面主要分為主畫(huà)面（如圖3），實(shí)時(shí)溫度監(jiān)控（如圖4）帘达，PID參數(shù)設(shè)定（如圖5）店麻，三個(gè)部分（其他部分省略），具體如下：

圖3 主畫(huà)面

    主要完成對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)控（如各種風(fēng)閥的開(kāi)閉狀態(tài)栏蝙，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)坐求，報(bào)警狀態(tài)），數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（如系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間晌梨，啟停系統(tǒng)的次數(shù)）桥嗤，溫度設(shè)定/測(cè)量等功能。

圖4 實(shí)時(shí)溫度監(jiān)控畫(huà)面

    主要用于對(duì)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控仔蝌，并描繪出溫度曲線趨勢(shì)泛领，以便判斷系統(tǒng)的溫度控制是否處于良好狀態(tài)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度進(jìn)行保存/打印等操作敛惊。

圖5 PID參數(shù)設(shè)定畫(huà)面

    主要用于比例常數(shù)P渊鞋、積分常數(shù)I、微分常數(shù)D的設(shè)定瞧挤，同時(shí)根據(jù)實(shí)時(shí)溫度曲線狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)锡宋；同時(shí)顯示PID控制的輸出比例。

    對(duì)溫度控制的實(shí)現(xiàn)
   
    為便于對(duì)整個(gè)老化房?jī)?nèi)溫度的控制皿伺，同時(shí)充分利用EC20 PLC自身PID功能和PWM脈沖輸出（Y0员辩，Y1）的優(yōu)勢(shì)，室內(nèi)溫度區(qū)域分為2個(gè)部分（上層和下層各8個(gè)測(cè)溫度點(diǎn)）鸵鸥，對(duì)溫度取平均值作為溫度的測(cè)量值企电，并把此平均值送入PID功能塊進(jìn)行運(yùn)算，同時(shí)對(duì)加熱執(zhí)行元件也進(jìn)行了分組處理：溫度偏差較小的情況下护忠，進(jìn)行PID運(yùn)算乃筐，通過(guò)Y0輸出脈沖給SSR1，同時(shí)關(guān)閉SSR2前茧，SSR3（即Y1玄饶，Y2停止輸出）；如果溫度偏差較大丰浙，則Y1李腐，Y2也參加輸出，具體處理思路如下：
   
    通過(guò)此法處理可以把溫度控制精度保持在±0.3℃以內(nèi),而且無(wú)論提升溫度還是下降溫度都很快速袄映；同時(shí)把PID輸出轉(zhuǎn)化為PWM的占空比輸出憎苦，又大大節(jié)省了PLC的資源（充分利用Y0丘登，Y1的高達(dá)100KHZ的脈沖輸出功能）。
   
    EC20 PLC的編程軟件CONTROLSTAR的操作簡(jiǎn)單方便叁震，指令豐富竿漂，功能強(qiáng)大，是一個(gè)很優(yōu)秀的全中文編輯工具窘问。
   
    實(shí)現(xiàn)步驟具體如下：首先辆童，在數(shù)據(jù)塊設(shè)定PID各參數(shù)，其中的重點(diǎn)是設(shè)置P惠赫，I把鉴，D三個(gè)參數(shù)和輸出量的上下限范圍，由于PID的輸出結(jié)果直接和PWM結(jié)合在一起汉形，所以設(shè)置時(shí)要特別注意纸镊，在本例子中倍阐，按照PWM的周期為4s（=4000MS）計(jì)算概疆，把PID的輸出上下限分別設(shè)定為4000和0；另外按照逆動(dòng)作（BIT0=1）峰搪，輸出限定（BIT5=1）的要求對(duì)D7911各位進(jìn)行賦值岔冀。其次,在程序里調(diào)用PID指令和PWM指令用于控制Y0的輸出（對(duì)SV和PV的比較而進(jìn)行的邏輯控制輸出較簡(jiǎn)單，故此處省略）概耻。

　　對(duì)變頻器的啟褪固祝控制
   
    由于EMESON EC20 PLC和EV2000變頻器（非標(biāo)）都集成MODBUS協(xié)議，所以實(shí)現(xiàn)它們的通信相對(duì)比較簡(jiǎn)單鞠柄，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)采用RS485通信方式确确。

圖6 EC20 PLC對(duì)各設(shè)備接口通信參數(shù)的設(shè)置

    （1）各設(shè)備接口通信參數(shù)設(shè)置，對(duì)EC20 PLC設(shè)置如圖6所示烧论。
    （2）EV2000的設(shè)置要點(diǎn)：各通信參數(shù)要和EC20 PLC一致面啄；各變頻器的地址要有自己惟一的從機(jī)地址；注意變頻器的通信跳線開(kāi)關(guān)CN14撥在RS485方向旋挺；變頻器的延時(shí)應(yīng)答設(shè)為(FF.03)30-50ms焊蕉。
    （3）EC20PLC和變頻器的連接：采用MODBUS RTU方式通信，Modbus采用“Big Endian”編碼方式责爹，先發(fā)送高位字節(jié)谊弯，然后是低位字節(jié)。
   
    該系統(tǒng)以前是采用IPC+控制I/O卡的方式進(jìn)行控制的牧僻，但是存在系統(tǒng)穩(wěn)定性能差霍鹿，控制效果不理想，故障率高的缺點(diǎn)臊整，自從改用EMERSON 的PLC作為系統(tǒng)的核心設(shè)備后障漓，系統(tǒng)不僅達(dá)到良好的控制效果和很好的經(jīng)濟(jì)效益格缘，同時(shí)比較容易維護(hù)。

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