基于MicroLogix1400 PLC的PID温度监控系统

汤荣秀

摘要

利用罗克韦尔公司的MicroLogix1400可编程控制器，通過过程控制指令（PID）来实现加热单元的温度闭环控制。热电阻（Pt100）用于采集温度信息，作为温度的反馈值，温度变送器将反馈的阻值转换为电压值，并将反馈值送给PID模块，与设定的温度值相比较，通过PID运算得到输出值，从而来控制加热功率，通过PID调节使电阻加热器的温度达到设定值的稳定状态。

【关键词】MicroLogix1400控制器 PID 调温

1 系统控制要求

某生产线有一个加热单元，该单元主要完成原材料的热处理加工等功能。该单元的控制要求如下：

（1）当上一个单元将货物移至传送带后，传送带开始运行。

（2）当光电传感器检测到有工件进入时，延迟一段时间后传送带停止运行，工件进入热处理工位。

（3）系统根据设定值，自动进行PID调节，当温度达到指定值或达到加热时间后，传送带启动运行，将货料送到出料口。

（4）在系统加热过程中，人机界面上会显示当前的温度值。

2 系统硬件组成

本系统选用的控制器是罗克韦尔公司旗下的AB品牌的MicroLogix 1400 PLC。型号为1766-28BXBA的PLC控制器支持犯个离散量I/O点（含20个离散量输入点和12个离散量输出点），同时具备6个模拟量I/O点（4路模拟量输入和2路模拟量输出。）

温度的检测选用Pt100铂金温度传感器，它的输出连接着一个温度变送器，温度变送器的输出连接到PLC的模拟量输入端I：0.4。

调温的输出是通过PLC的模拟量输出端O：0.4连接到一个光电隔离单相调压模块上面（型号为LTVDH-220V-10A），调压模块输出端连接热电偶用于加热。

3 PID指令调节

Micrologix 1400 PID指令使用了一个PD数据文件。可以通过创建一个新数据文件，然后将其归类为PD文件类型，来创建一个PD数据文件。每当在某个梯级上编写一条PID指令时，RSLogix自动创建一个新的PD文件或者PD子元素。然后，PD文件就出现在“数据文件”（Data Files）列表内。

在编程时设置屏幕（Setup Screen）提供对PIT）指令配置参数的访问，下面显示的就是RSLogix 500/RSLogix Micro设置PID参数如图1所示。

通过设置控制器比例增益来调节温度的变化快慢，通过调节复位项（Reset Ti）和速率项（Rate Td）来实现减小震荡的调节。通过观察整定偏差（Scale Error-SE）来观察温度差，过程变量（Proscess Variable）来观察当前温度。通过对设置屏幕中的相关参数的调节来使得PID的调节的温度值稳定，从而达到调节温度的目的。

4 梯形图程序

使用RSLogix 500软件编制梯形图程序。PID调节部分的梯形图程序如图2所示。其中I：0.4为温度变送器与PLC的连接输入端地址，O：0.4为PLC的模拟输出端。其中的SCP指令是比例调节指令，用于将温度传感器的A/D转换的数字量，通过计算转换成摄氏温度数值。

5 人机界面

使用罗克韦尔组态软件RSView 32设计出系统的人机界面，其运行结果如图3所示。

6 结束语

本系统实现的关键是在PID指令的三个参数的设置上面。如图2所示的增益、微分和积分三个参数是作者在调试过程中反复试验得出的数值，其温度调节的结果还有一点误差，这个误差的减弱需要对三个参数进一步的摸索和调整。