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恒温控制装置设计制作

3. 恒温控制装置设计制作. 任务分析. 一、控制对象说明 用 PLC 设计制作恒温控制装置，温度检测用 热电偶 连接 模拟量扩展模块 ，温度调节用功率调节模块控制加热器. 有什么功能？ 特性？. 什么是热电偶？. 任务分析. ℃. T 0. 温度曲线. 0. t. 二、控制要求 1. 采用温度闭环控制 2. 采用热电偶检测温度，功率调节模块控制加热器. 什么是闭环控制？. 任务分析. 三、技术指标 1. 温度范围： 100℃ ～ 150℃ 之间可调 2. 误差范围： ±1℃ 3. 温度上升时间：≤ 1min 4. 不能有超调.

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  1. 3 恒温控制装置设计制作

  2. 任务分析 • 一、控制对象说明 • 用PLC设计制作恒温控制装置，温度检测用热电偶连接模拟量扩展模块，温度调节用功率调节模块控制加热器 有什么功能？ 特性？ 什么是热电偶？ SiChuan Engineering Technical College-1959

  3. 任务分析 ℃ T0 温度曲线 0 t • 二、控制要求 • 1.采用温度闭环控制 • 2.采用热电偶检测温度，功率调节模块控制加热器 什么是闭环控制？ SiChuan Engineering Technical College-1959

  4. 任务分析 • 三、技术指标 • 1.温度范围：100℃～150℃之间可调 • 2.误差范围：±1℃ • 3.温度上升时间：≤1min • 4.不能有超调 要满足要求，则要用PID调节 SiChuan Engineering Technical College-1959

  5. 本情境主要内容 • 本学习情境主要讲授一下知识点 • 热电偶基础知识 • 模拟量模块知识 • 运算指令 • 复习闭环系统概念 SiChuan Engineering Technical College-1959

  6. 温度检测 • 温度检测的基本知识 温度：反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化学过程相联系。 温度概念的建立及测量：以热平衡为基础的， 温度最本质的性质：当两个冷热程度不同的物体接触后就会产生导热换热，换热结束后两物体处于热平衡状态，则它们具有相同的温度。 测量方法：接触式测温和非接触式测温 SiChuan Engineering Technical College-1959

  7. 温度检测 接触式测温 温度敏感元件与被测对象接触，经过换热后两者温度相等。 (1)膨胀式温度计 (2)热电阻温度计 (3)热电偶温度计 (4)其他原理的温度计 特点 直观、可靠，测量仪表也比较简单 SiChuan Engineering Technical College-1959

  8. 温度检测 非接触测温 温度敏感元件不与被测对象接触，而是通过辐射能量进行热交换，由辐射能的大小来推算被测物体的温度。 (1) 辐射式温度计 (2) 光纤式温度计： 不与被测物体接触，不破坏原有的温度场。精度一般不高。 特点 SiChuan Engineering Technical College-1959

  9. 温度检测 温 标 摄氏温标 ---------是把标准大气压下纯水的冰融点定为0度，纯水的沸点定为100度的一种温标。在0度和100度之间分成100等分，每一分为一摄氏度，符号为℃。 华氏温标 ---------规定在大气压下，纯水的冰融点为32度，纯水的沸点为212度，中间划分为180等分，每一分为一华氏度，符号为℉。 SiChuan Engineering Technical College-1959

  10. 温度检测 热力学温标 ---------又称开尔文温标，单位为开尔文（K）。 国际实用温标 ---------是一种符合热力学温标又使用简单的温标。 最新温标是1990年国际温标 (ITS－90) SiChuan Engineering Technical College-1959

  11. 温度检测 应用热膨胀原理测温 测量原理 物体受热时产生膨胀 液体膨胀式温度计 固体膨胀式温度计 玻璃管温度计 双金属温度计 SiChuan Engineering Technical College-1959

  12. 温度检测与热电偶 应用热电效应测温 测量原理 热电极 两种不同的金属A和B构成闭合回路 当两个接触端 T﹥ T0时，回路中会产生热电势 热电势由两种材料的接触电势和单一材料的温差电势决定 SiChuan Engineering Technical College-1959

  13. 热电偶 先看一个实验——热电偶工作原理演示 热电极B 热电势 热电极A 右端称为：自由端（参考端、冷端） 左端称为：测量端（工作端、热端） A B 结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。 SiChuan Engineering Technical College-1959

  14. 热电偶 闭和回路总电势 A B SiChuan Engineering Technical College-1959

  15. 热电偶 分 度 表 如果能使冷端温度t0 固定，则总电势就只与温度t成单值函数关系 分度表-----热电势与热端温度之间 关系列成表格 注：热电势与热端温度之间 关系是非线性 SiChuan Engineering Technical College-1959

  16. 热电偶 补偿导线 问题引出 热电偶冷端暴露于空间，受环境温度影响热电极长度有限，冷端受到被测温度变化的影响 SiChuan Engineering Technical College-1959

  17. 热电偶 解决方法 把热电偶的冷端延伸到远离被测对象且温度比较稳定的地方，但是会造成浪费 补偿导线 于是选用一种具有和所连接的热电偶相同的热电性能，其材料又是廉价金属导线 其一实现了冷端迁移； 其二是降低了成本。 作 用 SiChuan Engineering Technical College-1959

  18. 热电偶 使用补偿导线注意问题 不同型号的热电偶所配用的补偿导线不同 连接补偿导线时要注意区分正负极，使其分别与热电偶的正负极一一对应 补偿导线连接端的工作温度不能超出（0~100℃），否则会给测量带来误差。 SiChuan Engineering Technical College-1959

  19. 热电偶 SiChuan Engineering Technical College-1959

  20. 热电偶 • 补偿导线外形 A’ B’ 屏蔽层 保护层 SiChuan Engineering Technical College-1959

  21. 热电偶 冷端温度补偿 热电偶的分度表所表征的是冷端温度为0℃时的热电势-温度关系，与热电偶配套使用的显示仪表就是根据这一关系进行刻度的。 问题引出 解决方法 0℃恒温法 冷端温度修正法 仪表机械零点调整法 补偿电桥法 SiChuan Engineering Technical College-1959

  22. 热电偶 0℃恒温法 适用于实验室中的精确测量和检定热电偶时使用 SiChuan Engineering Technical College-1959

  23. 热电偶 冷端温度修正法 设：冷端温度恒为t0（t0≠0）被测温度为 t 测量得出的热电势 修正公式 被测温度 t 的热电势 冷端 t0的热电势 仪表机械零点调整法 将显示仪表的机械零点调至t0处，相当于在输入热电偶热电势之前就给显示仪表输入了电势E(t0, 0) SiChuan Engineering Technical College-1959

  24. 热电偶 例 用S型热电偶测温，热电偶的冷端温度t0=20℃，测得热电势为7.32 mv，求被测对象的实际温度t 。 解 由分度表查得 E (20,0 ) = 0.113 mv 则 E (t, 0) = E (t, t0)+E (t0, 0) = 7.32 + 0.113 = 7.434 mv 再查分度表得其对应的被测温度t = 808℃ SiChuan Engineering Technical College-1959

  25. 热电偶 使用补偿电桥注意问题 根据各类热电偶的型号选择配套的补偿电桥 注意补偿温度的起点 在20℃平衡，须把显示仪表的机械零点预先调整到20℃ 在0℃平衡，须把显示仪表的机械零点预先调整到0℃ 补偿是相对的，以此有一定误差 SiChuan Engineering Technical College-1959

  26. 热电偶 热电偶结构 为保证热电偶的正常工作，热电偶的两极之间以及与保护套管之间都需要良好的电绝缘，而且耐高温、耐腐蚀和冲击的外保护套管也是必不可少的。 1.普通型装配式结构 2. 柔性安装型铠装结构 SiChuan Engineering Technical College-1959

  27. 热电偶 SiChuan Engineering Technical College-1959

  28. 热电偶 分度概念见教辅资料《热电偶温度传感器》 热电偶的种类 1）标准型热电偶 主要有：铂铑30-铂铑6热电偶，分度号“B”； 铂铑10-铂热电偶，分度号“S”；镍铬-镍硅热电偶 ，分度号“K”；镍铬-康铜热电偶 ，分度号“E”；铁-康铜热电偶，分度号“J”；铜-康铜热电偶，分度号“T”。 K S E B SiChuan Engineering Technical College-1959

  29. 热电阻 T 热电阻 R • 应用热电阻原理测温 测量原理 导体或半导体的电阻值随温度变化 在0～630.74℃范围内，金属铂的电阻值与温度的关系为 在-50～180℃范围内，金属铜的电阻值与温度的关系为 温度t℃时的电阻值 温度0℃时的电阻值 SiChuan Engineering Technical College-1959

  30. 热电阻 • 热电阻温度计 应用于-200~600℃范围内的温度测量 热电阻＝电阻体（最主要部分）＋绝缘套管＋接线盒 热电阻的材料要求： 电阻温度系数要大；电阻率尽可能大，热容量要小，在测量范围内，应具有稳定的物理和化学性能；电阻与温度的关系最好接近于线性； 应有良好的可加工性，且价格便宜。 SiChuan Engineering Technical College-1959

  31. 热电阻 电阻率较大，电阻-温度关系呈非线性，但测温范围广，精度高，且材料易提纯，复现性好 铂电阻 工业用铂电阻分度号为Pt100和Pt10 电阻值与温度的关系几乎呈线性，电阻温度系数也较大，而且其材料易提纯，价格比较便宜，但缺点是在100℃以上易被氧化 铜电阻 工业用铜热电阻的分度号为Cu50和Cu100 （负温度系数热敏电阻 NTC ） 电阻温度系数约为铂电阻的4～9倍，且本身电阻值较高。半导体热敏电阻的电阻-温度特性呈非线性，并且稳定性和互换性差。 热敏电阻 常用热电阻 SiChuan Engineering Technical College-1959

  32. 热电阻 6 5 4 热电阻结构 SiChuan Engineering Technical College-1959

  33. 热电阻 流体流动方向 测温元件安装注意事项 插入深度要求 测量端应有足够的插入深度，应使保护套管的测量端超过管道中心线5~10mm。 插入方向要求 保证测温元件与流体充分接触，最好是迎着被测介质流向插入，正交90°也可，但切勿与被测介质形成顺流。 SiChuan Engineering Technical College-1959

  34. 模拟量模块介绍 • 模拟量模块简介 4 AI×12位 EM231 4 AI / 1AO×12位 EM235 2 AO×12位 EM232 SiChuan Engineering Technical College-1959

  35. 模拟量模块介绍 SiChuan Engineering Technical College-1959

  36. 模拟量模块介绍 • 线路连接 通过微动开关设定量程与极性 SiChuan Engineering Technical College-1959

  37. 温度运算 • 模拟量数据输入/输出 直接用地址读出或写入 那该用运算指令了？ 模拟量地址： AIW0~AIW6 AQW4 数字量地址： I0.0~I1.4 Q0.0~Q1.1 SiChuan Engineering Technical College-1959

  38. 温度运算 • 算术运算指令 当I0.0=1时，VW100+100=VW200 有哪些运算呢？！ SiChuan Engineering Technical College-1959

  39. 温度运算 • 算术运算指令类型 • ——加法 加法运算：IN1+IN2=IN3 操作数：W、D、R，必须一致 SiChuan Engineering Technical College-1959

  40. 温度运算 • 算术运算指令类型 • ——减法 减法运算：IN1- IN2=IN3 操作数：W、D、R，必须一致 SiChuan Engineering Technical College-1959

  41. 温度运算 • 算术运算指令类型 • ——乘法 乘法运算：IN1×IN2=IN3 操作数：W、D、R 整数入 双整数出 整数 双整数 实整数 SiChuan Engineering Technical College-1959

  42. 温度运算 • 算术运算指令类型 • ——除法 除法运算：IN1÷IN2=IN3 操作数：W、D、R，必须一致 整数入 双整数出 高余数 低商 整数 双整数 实整数 SiChuan Engineering Technical College-1959

  43. 温度运算 • 算术运算指令类型 • ——其它 自然对数 平方根 指数 SiChuan Engineering Technical College-1959

  44. 温度运算 • 算术运算指令类型 • ——其它 正切 正弦 余弦 SiChuan Engineering Technical College-1959

  45. PID指令 • PID指令 其中TABLE是回路表的起始地址，LOOP是回路环号（0~7） 什么是回路表？ SiChuan Engineering Technical College-1959

  46. PID指令 • 回路表 SiChuan Engineering Technical College-1959

  47. PID指令 • PID程序的编写 • ——用PID指令 SiChuan Engineering Technical College-1959

  48. PID指令 • PID程序的编写 • ——用PID指令 （续） SiChuan Engineering Technical College-1959

  49. PID指令 • PID程序的编写 • ——用PID指令 （续） SiChuan Engineering Technical College-1959

  50. PID指令 • PID程序的编写 • ——用指令向导 SiChuan Engineering Technical College-1959

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