第四章PLC应用技术_温度控制技术.ppt

PLC应用技术
第四章 PLC温度控制技术
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第四章 PLC温度控制技术
温度控制系统广泛应用于工业控制领域,如钢铁厂、化工厂、火电厂等锅炉的温度控制系统,电焊机的温度控制系统等。锅炉温度是一个大惯性系统,一般采用PID调节进行控制。本章首先介绍温度传感器的使用和S7-300 PLC中块的基本概念,然后对PID控制器的基本概念进行简单介绍,并结合一个水箱温度控制系统的实例,详细介绍S7-300 PLC中PID控制器的应用。
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温度的采集
温度采集和压力、流量等一样,是一种工业控制中最普及的应用,它可以直接测量各种生产过程中液体、蒸汽、气体介质和固体表面的温度。常用的有热电阻、热电偶两种方式,此外还有非接触型的红外测温等产品,一个典型的应用例子是钢铁厂中的红外测温设备。这里我们主要介绍热电阻和热电偶。
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温度传感器与选型
温度采集和压力、流量等一样,是一种工业控制中最普及的应用,它可以直接测量各种生产过程中液体、蒸汽、气体介质和固体表面的温度。常用的有热电阻、热电偶两种方式,此外还有非接触型的红外测温等产品,一个典型的应用例子是钢铁厂中的红外测温设备。这里我们主要介绍热电阻和热电偶。
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工业热电偶作为测量温度的传感器,通常和显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用,它可以直接测量各种生产过程中不同范围的温度。若配接输出4-20mA、0-10V等标准电流、电压信号的温度变送器,使用更加方便、可靠。对于实验室等短距离的应用场合,可以直接把热电偶信号引入PLC进行测量。
热电偶的工作原理是,两种不同成份的导体,两端经焊接,形成回路,直接测量端叫工作端(热端),接线端子端叫冷端,当热端和冷端存在温差时,就会在回路里产生热电流,这种现象称为热电效应;接上显示仪表,仪表上就会指示所产生的热电动势的对应温度值,电动势随温度升高而增长。热电动势的大小只和热电偶的材质以及两端的温度有关,而和热电偶的长短粗细无关。
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根据使用场合的不同,热电偶有铠装式热电偶、装配式热电偶、隔爆式热电偶等种类。装配式热电偶由感温元件(热电偶芯)、不锈钢保护管、接线盒以及各种用途的固定装置组成。铠装式热电偶比装配式热电偶具有外径小、可任意弯曲、抗震性强等特点,适宜安装在装配式热电偶无法安装的场合,它的外保护管采用不同材料的不锈钢管,可适合不同使用温度的需要,内部充满高密度氧化绝缘体物质,非常适合于环境恶劣的场合。隔爆式热电偶通常应用于生产现场伴有各种易燃、易爆等化学气体的场合,如果使用普通热电偶极易引起气体爆炸,则在这种场合必须使用隔爆热电偶。
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热电阻是中低温区最常用的一种温度测量元件。热电阻是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。当电阻值变化时,二次仪表便显示出电阻值所对应的温度值。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热电阻的测量精度是最高的。
铂热电阻根据使用场合的不同与使用温度的不同,有云母、陶瓷、簿膜等元件。作为测温元件,它具有良好的传感输出特性,通常和显示仪、记录仪、调节仪以及其它智能模块或仪表配套使用,为它们提供精确的输入值。若做成一体化温度变送器,可输出4-20mA标准电流信号或0-10V标准电压信号,使用起来更为方便。
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热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜。此外,现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造热电阻。
根据使用场合的不同,热电阻也有铠装式热电阻、装配式热电阻、隔爆式热电阻等种类,与热电偶类似。
铂电阻的工作原理是,在温度作用下,铂热电阻丝的电阻值随温度变化而变化,且电阻与温度的关系即分度特性符合IEC标准。分度号Pt100的含义为在0℃时的名义电阻值为100Ω,目前使用的一般都是这种铂热电阻。此外还有Pt10、Pt200、Pt500和Pt1000等铂热电阻,Cu50、Cu100的铜热电阻等。
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本章将要介绍的水箱温度控制系统,传感器采用Pt100铂热电阻,型号WZP-035,测量温度范围0-300℃。表4-1列出了范围为0-100℃的Pt100铂热电阻的温度和电阻值的对应关系。
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表4-1