一种基于PLC的PID温度控制实训平台的制作方法

本实用新型属于教学设备领域，具体涉及一种基于PLC的PID温度控制实训平台。

背景技术：

PLC控制器是可编程逻辑控制器，是一种具有微处理机的数字电子设备，广泛应用于工业控制领域。当今的闭环自动控制技术都是基于反馈的概念以减少不确定性。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关键的是被控变量的实际值，与期望值相比较，用这个偏差来纠正系统的响应，执行调节控制。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，即PID控制。

教学设备是各类学校或培训机构使用的实训设备，由于其特殊性，对教学设备的安全要求较高。在现有的PID温度控制实训平台中，通常是利用加热棒对水进行加热，温度传感器检测水温并反馈给控制器，控制器根据当前水温与设定水温进行比较，发送加热指令给加热棒，通过不断地反馈调节，直至水温达到设定温度。然而，这种实训平台存在以下缺陷：实验中通常会选用较大功率的加热棒以达到较好的实验效果，功率较大，导致用电量大造成浪费；而且由于电流比较大，易造成超载而导致危险。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对上述存在的问题和不足，提出一种结构简单、安全可靠、操作简单方便、成本低的基于PLC的PID温度控制实训平台。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于PLC的PID温度控制实训平台，包括底板，所述底板上设置有PLC控制器、触摸屏、温度传感器、温度变送器、直流电机PWM调速器、风扇和电源；所述温度传感器用于测量被测物体的温度，所述风扇正对温度传感器设置；所述电源用于为PLC控制器、触摸屏、温度变送器、直流电机PWM调速器和风扇供电；

温度传感器的温度信号经温度变送器输出至PLC控制器，PLC控制器给直流电机PWM调速器输出调速信号，直流电机PWM调速器输出转动信号给风扇，触摸屏与PLC控制器连接。

进一步地完善上述技术方案，所述风扇上设置有用于测量风扇转速信号的转速传感器，转速传感器的转速信号输出至PLC控制器。

进一步地，所述温度传感器采用型号为PT100温度传感器。

进一步地，所述电源为220V交流电经开关电源转换而成的24V直流电压。

进一步地，220V交流电与所述开关电源之间设置有漏电开关。

本实用新型的有益效果：本实用新型采用PLC控制器进行PID温控，通过温度传感器测量被测物体温度、风扇对被测物体进行降温，使得被测物体的温度达到设定温度，实验过程简单，耗电量小，成本低；触摸屏直接量化显示被测物体温度信息和风扇转速信息，简单直观明了。本实用新型通过开关电源将220V市电转换成24V直流电压，为本装置供电，流过本装置的电流较小，提高了本装置整体安全性能，减小了安全隐患。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型电路结构框图；

图3为本实用新型电气连接图；

图4为图2中开关电源电路连接图；

图5为图2中温度传感器和温度变送器电路连接图；

图6为图2中直流电机PWM调速器和风扇电路连接图；

其中，1、温度传感器；2、风扇；3、温度变送器；4、直流电机PWM调速器；5、底板；6、开关电源；7、触摸屏；8、PLC控制器。

具体实施方式

为使本实用新型的内容更加清楚，下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本实用新型无关的、本领域普通技术人员已知的部件的表示和描述。

实施例1：

本实用新型提供的基于PLC的PID温度控制实训平台，如图1所示，包括底板5，所述底板5上设置有开关电源6、PLC控制器8、触摸屏7、用于测量被测物体温度的温度传感器1、温度变送器3、直流电机PWM调速器4和风扇2；温度传感器1、风扇2、温度变送器3和直流电机PWM调速器4设置在底板5的左侧(L)，开关电源6、触摸屏7和PLC控制器8设置在底板5的右侧(R)。所述风扇2正对温度传感器1设置，用于为被测物体降温；风扇2上设置有转速传感器，用于测量风扇2的转速信号。

如图2所示，所述温度传感器1连接温度变送器3，温度变送器3连接PLC控制器8的输入，将温度传感器1检测的被测物体温度信号转换成模拟的电信号输出至PLC控制器8处理。所述转速传感器连接PLC控制器8的输入，将风扇2的转速信号传输给PLC控制器8。PLC控制器8的输出依次连接直流电机PWM调速器4和风扇2，PLC控制器8通过直流电机PWM调速器4控制风扇2的转速，从而控制风扇2的风速来降低被测物体温度，使得被测物体的温度达到设定温度。所述触摸屏7与PLC控制器8连接，实时显示风速传感器检测的被测物体的温度、风扇2的转速等信息，以及被测物体温度和风扇2转速的历史变化曲线；同时，通过触摸屏7可设置被测物体的设定温度等参数。

如图3和4所示，所述开关电源6将220V交流电压转换成24V直流电压，为PLC控制器8、温度变送器3、直流电机PWM调速器4和触摸屏7供电。220V交流电与开关电源6之间设置有漏电开关QFI，起到安全防护的作用。

如图5所示，所述温度传感器1采用型号为PT100的温度传感器1，用于测量被测物体的温度。实验过程中，操作者可将手部温度作为温度传感器1监测和控制的对象；温度传感器1将检测的操作者手部温度信号经温度变送器3转换成模拟的电信号传输给PLC控制器8。具体电路连接方式：温度传感器1的两根引线根据极性分别连接温度变送器3的A和B端，温度变送器3的C端连接至PLC控制器8的输入端(AI0端)，温度变送器3的电源+端连接在开关电源6的+24V端，温度变送器3的电源－端连接在开关电源6的－24V端。

如图6所示，直流电机PWM调速器4的电源端P+和P－分别连接开关电源6的+24V端和－24V端；PLC控制器8的模拟量输出端(0M和0)对应连接直流电机PWM调速器4的输入端(0V和+5V)，PLC控制器8输出0～5V电压给直流电机PWM调速器4控制风扇2电机的转速，对风扇2电机的转速进行模拟量控制；直流电机PWM调速器4的输出端(M+和M－)分别连接风扇2电机的输入端(V+和V－)，改变接线方向即可改变风扇2电机的转动方向；风扇2电机的转速信号端口(Speed)连接PLC控制器8的数字信号输入端(DI0)，为PLC控制器8传输转速信号。

本实用新型的工作原理：温度传感器1将检测的手部温度信息经温度变送器3传输给PLC控制器8；转速传感器将检测的风扇2转速信息传输给PLC控制器8；通过触摸屏7显示被测物体温度和风扇2转速信息，并设置被测物体的设定温度；PLC控制器8对温度传感器1传输的温度信号与设定温度进行比较，当被测物体温度高于设定温度时，PLC控制器8通过控制直流电机PWM调速器4来控制风扇2电机的转速，从而控制风扇2的风速为被测物体降温，使得被测物体的温度达到设定温度。

以上仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。