引言

　　隨著電子技術的發展，可編程序控制器（PLC）已經由原來簡單的邏輯量控制，逐步具有了計算機控制系統的功能。在現代工業控制中，PLC 占有了很重要的地位，它可以和計算機一起組成控制功能完善的控制系統。在許多行業的工業控制系統中，溫度控制都是要解決的問題之一。如塑料擠出機大都采用簡單的溫控儀表和溫控電路進行控制，存在控制精度低、超調量大等缺點，很難生產出高質量的塑料制品。在一些熱處理行業都存在類似的問題。為此，設計了較為通用的溫度控制系統，具體系統參數或部分器件可根據各行業的要求不同來進行調整。系統采用羅克韋爾SLC500系列PLC，通過PLC串口通信與計算機相連接，界面友好、運行穩定。

　　1 系統構成

　　基于PLC的溫度控制系統一般有兩種設計方案，一種是PLC擴展專用熱電阻或熱電偶溫度模塊構成，另一種是PLC擴展通用A/D轉換模塊來構成。

　　1.1　擴展熱電阻/熱電偶模塊

　　在SLC500控制器擴展模塊中，有集溫度采集和數據處理于一身的專用智能溫度模塊—熱電阻/電阻信號輸入模塊（1746-NR4）。在此模塊中溫度模擬量產生對應的16位A/D數字值，其對熱電阻變送的溫度信號的分辨率約為1/8度，控制器在數值處理中可以直接使用模塊的轉換值，無需在硬件級電路上作其他處理。熱電阻溫度模塊的使用十分方便，只需要將熱電阻接到模塊的接線端子上，不需要任何外部變送器或外圍電路，溫度信號由熱電阻采集，變換為電信號后，直接送人溫度模塊中。熱電偶/毫伏輸入模塊（1746-NT4）的功能與熱電阻/電阻信號輸入模塊（1746-NR4）類似。

　1.2　擴展通用A/D模塊

　　在PLC溫度控制系統中，可以用通用模擬量輸入輸出混合模塊構成溫度采集和處理系統。通用A/D轉換模塊不具有溫度數據處理功能，因此溫度傳感器采集到的溫度信號要經過外圍電路的轉換、放大、濾波、冷端補償和線性化處理后，才能被A/D轉換器識別并轉換為相應的數字信號。SLC500系列PLC常用的模擬量輸入輸出混合模塊有—2路差分輸入/2路電壓輸出模塊（1746-NIO4V），其A/D轉換為16位。由A/D轉換模塊構建的溫控系統不但需要外加外圍電路，而且其軟件和硬件的設計也比較復雜。

2 輸入輸出控制

　　比較而言用溫度模塊1746-NR4構建的PLC溫控系統具有較好的控制效果。SLC500控制器的輸入通道中一個熱電阻模塊最多可以接4個溫度熱電阻溫度傳感器。輸出通道為模擬量輸出模塊（1746NIO4V），其輸出信號是電壓信號，可以通過電壓調整器控制電源的開度（即一周期內的導通比率），從而控制電源的輸出功率。

　在被控對象要求較高的控溫精度時，SLC500控制器可以采用PLC自身具有的PID指令進行PID控制算法的研究。SLC500系列PLC的PID指令使用下列算法：

　　輸出=Kc［（E）+1/Ti∫（E）dt+Td·D（PV）/Dt》+bias

　　程序設計時，輸入PID指令后，要輸入控制塊，過程變量和控制變量的地址。對于SLC500 PID指令，過程變量（PV）和控制變量（CV）兩者的量度范圍為0到16383。在使用工程單位輸入時，必須首先把用戶的模擬量范圍整定在0-16383數字量度范圍之內，為了實現這個目的，需要在PID指令之前使用數值整定指令（SCP指令）進行整定。

整定了PID指令的模擬量I/O范圍，用戶就能輸入適用的最小和最大的工程單位。過程變量，偏差，設定點和死區將在PID數據監視屏上以工程單位顯示。

一般溫控系統的控制算法可以采用分段式PID控制，即在系統工作的大多數時間內，為PID控制，其參數由10%電源開度下的溫度飛升曲線測得。在溫度響應曲線的由初態向設定點的上升段過程中，大致采用三段控制。首先置電源為滿開度，以最大的功輸出克服熱慣性;接下來轉入PID控制;接近設定點時置電源開度為0，提供一個保溫階段，以適應溫度的滯后溫升。基于以上要求。