基于PLC的温室温度控制系统设计

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在此设计中,实际值和设定值都可以自定义设定,方便于调节到任何理想的温度值,以保证温室中的培养物的成功培养。

2.2.3 故障报警

在温室处在自动控制状态时,会发生超温,变送器的掉线等故障。所以,要对此作出相应的措施。

(1)超温报警

当温度检测值大于或等于报警温度最高值时,高温报警灯亮,报警铃声响起。此时,急停开关启动,切断所有加热器。

(2)变送器掉线

当发生变送器掉线,使得PLC没有了输入,无法进行温度的比较,就不能控制加热器的的开关,实现温室的自动控制。在此情况下,一旦PLC没有输入,掉线灯亮,开启急停按钮,停止温室的一切电器操作。

2.2.4 八个固定及活动冷库的温度检测,高温报警。

(1)温度检测

在每一个冷库中,有一个测定点,温度变送器把测温值传送给上位,在上位可以实现或者在冷库的现场操作显示盘上,有温度计显示的冷库温度。

(2)高温报警

温度变送器把所测温度送给上位,上位根据所设定的温度报警上限值作比较,一旦温度达到或超过它时,报警灯亮起,并伴以报警铃声。报警铃声在没有作出任何措施时一直报以铃声,直到按下急停按钮或温度回落到报警值一下的时候,铃声消失【6】。

2.2.5 设定值的独立设定

(1)各个的温度设定值(1-50度),超温报警值,以及各个温室自控启停控制要分别独立设定和操作。

各温室的温度设定值(0~50度)和调整设定值都是可以更改,并独立设计的,每个温度都对应着同类型不同的上位程序来控制温室温度。在温度超过报警值时每个温度上都有独立的报警灯作报警,在显示盘上显示。每个温度上都还独立拥有启/停按钮,随时控制温室的开关状态。

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(2)要求各个温度的温度控制精度设定值分别设定,精度设定值最小可达0.01度。

在各温度的实际温度的设定值以及调整温度的设定值,都采取了浮点数值型,精度完全可达0.01。但是,在温度超过调整设定值1或实际值时,3个加热器都停止工作,为了保证温度不会立即下降或下降速度过快,影响了控制的精度,所以在温度的硬件配置上要采取一定的措施。首先,要在温室的墙壁上都装上温度隔热膜,这样一来,可以大大减少温度的散发,减缓温度的下降;其次,在温室中装上风扇,用它来搅匀空气以此达到温室各个部分温度匀衡,减小温度差,也可以减缓温度下降,提高了精度;最后选定的温度变送器仪器要求灵敏度相对比较高,可以满足精度设定值最小可达0.01。

综上所述,完成精度设定值最小可达0.01度是可以实现的。

(3)要求各个温室的高温报警值(-1~+10度)能够分别设定。 每个冷库相对应有一个高温报警值的设定,在温度达到或超过10度时,在每个温度显示盘上的报警灯会亮起。

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第3章 温室自动温度控制系统硬件系统设计

3.1 主电路的设计

3.1.1 主电路的设计方案

(1)主电路的设计中对各个温室的加热器的供电 1)对控制1区的加热器的供电

二、四区组成的控制1区内一共有30个加热器,每个加热器由三相交流电供电,为了使三相电源上负载均匀,所以各项上接有10个加热器。

2)对控制2区的加热器的供电

三区、冷库组成的控制区二一共有19个加热器,同理为了保持电源每相上的负载均衡,两相上分配六个加热器,另一相上分配七个加热器。

在主电路设计内,由三,冷库组成的控制2区类似控制1区的设计,与控制1区区别在于冷库无加热器,所以无需考虑它的供电【7】。

(2)主电路的设计中对电路的保护 1)对电源的保护

在本设计中采用的是220V三相交流电给主电路供电,为了对主线路的保护,有空气开关的保护,也有熔断器的保护。在选择熔断器的时候,注意到加热器的频繁启动或者同时工作的个数的多少,必须考虑到需用系数。但是,在实际温室的温度控制中加热器并不会频繁地启动,同时全部开启的机率也不是很高。所以,在设计中,把需要系数设为1来考虑。

2)对加热器的保护

每个加热器上都有熔断器的保护,以防止过流造成加热器的损坏。

3.2 选型计算

3.2.1 控制1区的选型计算

(1)熔断器1的选择

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在本设计中,所有温室的加热器都是两千瓦的,而三相交流电的每一相都是220V。根据计算:

2000W/220V=9.091A (每一个加热器的电流容量)

一共有三十个加热器,为了在三相电源上每一相的负载均衡,每一相分配有十个加热器。

9.091A*10=90.91A,

所以每一相的电流容量为90.91A ,在设计中选择熔断器1的型号是RT0,额定电流为100A。

(2)熔断器2的选择

如熔断器1的选择,每个加热器的电流容量: 2000W/220V=9.091A,

所以,设计中选择的熔断器2的型号是RL1-10,电流容量是10 A。 (3)熔断器3的选择

熔断器3是针对PLC每相输出的保护,它的要求是1-2A 的熔断器。所以,在设计中选择的熔断器3的型号是RL1-2,电流容量是2A。

(4)接触器的选择

如熔断器2的选择,每个加热器的电流容量:2000W/220V=9.091A。 所以,设计中选择的接触器的型号是CT10-10,额定电流19A,额定电压380V。

(5)中间继电器的选择

PLC每相输出的电流在1-2A之间。所以,在设计中选择的中间继电器的型号为JZ7-22,额定电流5A,额定电压380V。

(6)空气开关1的选择

每个加热器的电流容量:2000W/220V=9.091A ; 交流电源每一相的容量:9.091A*10=90.91A;

所以,在设计中选择的空气开关的型号为DZ10-100/330,额定电流为100A,三极。

(7)空气开关2的选择

在PLC的电源输入上,为了保护PLC,加了空气开关2,它的电流容量为2A。所以,在设计中选择的空气开关2的型号为DZ1-2,额定电流为2A。

(8)加热器的选择

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任务要求加热器的额定功率为2000W,所以在设计中选择的是便于用在实验室温室培养的加热器DH-35,它的额定电压为220V,功耗为2000W。

(9)温度变送器的选择

任务要求温室的温度范围为0-50度,精度为0.01。所以,选择的温度变送器的型号为STWB-PT100,精度0.2%,温度范围0-50度,符合要求。

(10)直流电源的选择:

因为变送器的电源和PLC的输入电源都为24V,所以在设计中选择的是额定电压是220V,输出电压是24V的电源【8】。

3.2.2 控制区二的选型计算

熔断器1的选择:在本设计中,所有温室的加热器都是两千瓦的,而三相交流电的每一相都是220V。根据计算:

一共有十九个加热器,为了在三相电源上每一相的负载均衡,有两相分别分配六个加热器,另一相分配七个加热器。

电源各相负载电流的计算: 9.091A*6=54.546A , 9.091A*6=54.546A 9.091A*7=63.637A;

为了符合最大负载电流63.637的要求,所以 在设计中选择的空气开关的型号为DZ10-100/330,额定电流为100A,三极。

其他的电器的选型与控制1区一样,这里不再重复。 以下是所选的选型表:

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