種智能化的多路溫度監(jiān)控系統(tǒng)
 

本系統(tǒng)充分利用了具有的眾多特點(diǎn)，尤其是它能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下可靠運(yùn)行和較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力；同時(shí)避免PLC自身存在的不足。隨著處理模擬量個(gè)數(shù)的增加而使硬件成本顯著增加以及自身缺少數(shù)碼直觀顯示等功能，設(shè)計(jì)了一個(gè)應(yīng)用接口系統(tǒng)。在元需增加模擬量處理模塊的情況下，能使溫度處理通道數(shù)根據(jù)實(shí)際需要來(lái)設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)性能價(jià)格比達(dá)到優(yōu)。同時(shí)還增加了LED數(shù)碼顯示接口電路，用來(lái)實(shí)時(shí)顯示各測(cè)溫點(diǎn)的溫度值或系統(tǒng)信息。這樣可使系統(tǒng)的處理能力大大加強(qiáng)，以滿足某些特定應(yīng)用場(chǎng)合的需要。

二、系統(tǒng)硬件構(gòu)成

現(xiàn)以A-B公司小型模塊組合式可編程控制器SLC5/03及溫度傳感器Pt100為例，討論系統(tǒng)硬件構(gòu)成及各部分作用。SLC5/03型PLC采用模塊式組合結(jié)構(gòu)，可根據(jù)實(shí)際情況任意選擇I/0模塊的類型和數(shù)量，既適用于小型單機(jī)控制系統(tǒng)，也適用于大型集散控制系統(tǒng)，同時(shí)還提供了許多原本只在大型PLC上才具有的功能。銷熱電阻Pt100(型號(hào)為WZP)是國(guó)際溫標(biāo)ITS一90標(biāo)準(zhǔn)中作為-200～+850℃溫區(qū)的測(cè)量元件之一。所以，用SLC5/03型PLC和溫度傳感器Pt100作為例子，具有一定的典型性。系統(tǒng)硬件由SLC5/03型PLC、溫度傳感器Pt100、多路溫度采集單元、鍵盤顯示單元、加熱驅(qū)動(dòng)器和電加熱器等組成，如圖1所示。

圖1  系統(tǒng)硬件框圖

1、可編程控制器本系統(tǒng)所用的SLC5/03型PLC是由框架1746一A7、電源模塊1746-P2、CPU模塊1747一L532、開關(guān)量輸入模塊1746-IB16、模擬量輸入模塊1746一NI4、TTL電平輸出模塊1746一OG16和開關(guān)量輸出模塊1746一0W16等組成口主要負(fù)責(zé)各測(cè)溫點(diǎn)溫度信號(hào)的采集、數(shù)據(jù)處理、輸出顯示信息和控制信號(hào)等。

2、多路溫度采集單元多路溫度采集單元由精密電壓源電路、測(cè)溫電橋、電子開關(guān)選擇電路等組成。在PLC的控制下，分時(shí)將各測(cè)溫點(diǎn)溫度傳感器Pt100送來(lái)的溫度信號(hào)(電阻值)轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)。

3、信號(hào)放大器由集成運(yùn)放LM124及外圍元件組成了能抑制共模信號(hào)的同相并聯(lián)差動(dòng)放大器。該放大器的放大倍數(shù)在一定范圍內(nèi)可調(diào)，以便將多路溫度采集單元送來(lái)的電壓信號(hào)放大到一定的幅值，以滿足PLC的模擬量輸入模塊的電平要求。

4、鍵盤顯示單元由3～8譯碼器74HC138、八D觸發(fā)器74H口73、達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器MC1413、數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)器MC14495及LED數(shù)碼管等組成。主要用于P氏的信息顯示以及接收控制命令。

5、加熱驅(qū)動(dòng)器和電加熱器加熱驅(qū)動(dòng)器將PLC的控制信號(hào)加以放大后再去驅(qū)動(dòng)電加熱器工作，以實(shí)現(xiàn)恒溫控制功能。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

考慮到系統(tǒng)控制功能易于擴(kuò)展的實(shí)際情況，采取了模塊化方案編制整個(gè)控制軟件。該軟件由初始化模塊、鍵盤處理模塊、溫度采樣模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、溫度控制模塊和顯示模塊等組成，如圖2所示。各模塊的主要功能為:初始化模塊為系統(tǒng)起動(dòng)運(yùn)行做好準(zhǔn)備工作；鍵盤處理模塊負(fù)責(zé)鍵盤掃描與譯碼工作；溫度采樣模塊負(fù)責(zé)分時(shí)采集各路溫度信號(hào)；數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)解決Pt100的非線性問(wèn)題，溫度控制模塊負(fù)責(zé)產(chǎn)生恒溫控制信號(hào)；顯示模塊負(fù)責(zé)輸出顯示信息。

圖2