CN100498596C - Plc系统及其温度测量与控制扩展模块、实现方法 - Google Patents
Plc系统及其温度测量与控制扩展模块、实现方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100498596C CN100498596C CNB2007100281503A CN200710028150A CN100498596C CN 100498596 C CN100498596 C CN 100498596C CN B2007100281503 A CNB2007100281503 A CN B2007100281503A CN 200710028150 A CN200710028150 A CN 200710028150A CN 100498596 C CN100498596 C CN 100498596C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- plc
- pid
- temperature
- temperature measurement
- control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 title claims abstract description 79
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Temperature (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Programmable Controllers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种PLC的温度测量与控制扩展模块，包括连接到主控制器的扩展总线接口，所述扩展总线接口中还设置有至少一个PID调节器参数寄存器，用于使PLC的主控制器通过扩展总线随时设定PID调节器参数；所述扩展总线接口中还设置有至少一个PID调节器输出值寄存器，用于存储通过测量所得的温度以及经PID调节器计算所得的PID温度输出值，并将其提供给PLC的主控制器执行。本发明还公开了一种PLC系统，以及利用PLC的温度测量与控制扩展模块实现对温度的测量与控制的方法。采用本发明，具有简化PLC用户的控制程序，降低其应用复杂性，提高系统稳定性的优点。
Description
技术领域
本发明涉及可编程逻辑控制器(Programmer Logical Control，PLC)领域，特别涉及一种可编程逻辑控制器的温度测量与控制的扩展模块和PLC系统以及用其实现温度测量与控制的方法。
背景技术
比例-积分-微分算法(Proportion Integral Derivative，PID)控制器具有结构简单、造价低廉等优点，在工业生产的各种控制设备上广泛使用。PID控制器应用上的关键就是参数整定及其在线调整。而带有PID调节器运算和输出驱动的可编程逻辑控制器的温度扩展模块，能够进行温度测量，并在对现场接入的温度传感器进行测量后，能够对温度控制目标直接进行PID调节输出，并驱动输出。
如图1所示，现有技术的可编程逻辑控制器的温度扩展模块具备温度测量的功能模块，可以实现PID调节和输出。
现有技术的缺点如下：
1、由于可编程逻辑控制器的温度测量模块固定了PID调节器的输出接口，而该输出接口往往不能满足多种多样的加热或冷却装置控制接口。在不能满足对加热或冷却装置接口的情况下必须附加驱动电路，或者废弃该模块的PID功能，仅把它当作普通温度测量模块来使用。
2、降低了可编程逻辑控制器PLC系统灵活性；
3、增加了模块成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种PLC的温度测量与控制的扩展模块，并利用其实现对被控对象的温度测量和控制，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种PLC的温度测量与控制扩展模块，包括连接到主控制器的扩展总线接口，还包括：
所述温度测量与控制扩展模块的扩展总线接口中还设置有至少一个PID调节器参数寄存器，用于使PLC的主控制器通过扩展总线随时设定PID调节器参数；
所述温度测量与控制扩展模块的扩展总线接口中还设置有至少一个PID调节器输出值寄存器，用于存储通过测量所得的温度以及经PID调节器计算所得的PID温度输出值，并将其提供给PLC的主控制器执行；所述温度测量与控制扩展模块中还包括微处理控制器，所述PID调节器温度计算由所述微处理控制器执行，计算得出PID温度输出值。
相应地，本发明还提供了一种PLC系统，包括主控制器和扩展总线，还包括温度测量与控制扩展模块，所述温度测量与控制扩展模块的扩展总线接口中还设置有至少一个PID调节器参数寄存器，用于使所述PLC的主控制器通过扩展总线随时设定PID调节器参数；
所述温度测量与控制扩展模块的扩展总线接口中还设置有至少一个PID调节器输出值寄存器，用于存储通过测量所得的温度以及经PID调节器计算所得的PID温度输出值，并将其提供给所述PLC的主控制器执行；所述温度测量与控制扩展模块中还包括微处理控制器，所述PID调节器温度计算由所述微处理控制器执行，计算得出PID温度输出值。
相应地，本发明还提供了一种利用温度测量与控制扩展模块实现温度测量与控制的方法，包括：
在PLC的主控制器的用户程序中设定PID温度模块的PID调节器参数；
对被控对象的温度信号进行测量，经处理后得到实测温度值；
将所述PID调节器参数和所述实测温度值输入微处理控制器进行PID运算，并将PID调节器输出值写入PID调节器输出寄存器；
PLC的主控制器获取所述PID温度输出值，执行对被控对象的温度控制。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明的实现和普通的温度模块具有相同的硬件成本，却提高了PID调节器获取温度输入的实时性，模块本地运算使得PLC有更多的空间和CPU运算能力完成PLC系统的其他控制工作，提高整体PLC系统的能力；
同时本发明把PID调节器输出的执行交给PLC执行，在不增加用户成本的情况下保留了系统的灵活性。
附图说明
图1是现有技术的PLC的温度测量模块的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的PLC的温度测量与控制扩展模块的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的PLC的温度测量与控制模块应用在PLC系统中的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的在PLC系统中利用温度测量与控制扩展模块实现对被控对象的温度测量与控制的方法流程图。
具体实施方式
本发明实施在PLC系统中提供高效的PLC的温度测量与控制扩展模块，在准确测量温度的基础上进行PID调节器的运算，实现对温度的测量与控制，以提高PID运算的实时性，同时可以让PID调解器的输出由PLC执行，从而在不降低PLC的性能的同时，提高PLC的灵活性。
为解决上述问题，本发明的实施例提供了一种PLC的温度测量与控制扩展模块。在带有温度测量与控制扩展模块的PLC系统中，PID温度模块是独立的子系统，扩展总线是以PLC为主控方的总线系统，要让PID温度模块进行PID调解器运算，而PID调解器输出执行由PLC主CPU执行，就必须提供一种技术方案，使得PLC主CPU可以随时设定PID调节器输入参数，并在PID运算中立刻生效；并且这种技术方案还可以让模块的PID调节器计算输出随时可以被PLC主CPU获取，为其自主执行PID调节器输出提供依据。
参见图2，为本发明实施例提供的PLC的温度测量与控制扩展模块的结构示意图；
本发明实施例的PLC的温度测量与控制模块，在扩展总线接口1中设定了一系列PID调节器设定参数寄存器，例如PID调节器参数寄存器100、PID调解器参数寄存器101以及PID调节器参数寄存器10n等等；这些寄存器的设定可以使PLC主CPU通过扩展总线随时设定PID调节器设定参数而不影响模块正在进行的温度测量等其他任务。
本发明实施例的PLC的温度测量与控制模块还在扩展总线接口1中设定了一系列的PID调节器输出值寄存器，例如PID调节器输出值寄存器110、PID调节器输出值寄存器111、PID调节器输出值寄存器11n等等，该一系列PID调解器输出寄存器的设定可以使PID温度测量与控制模块把通过测量所得的最新温度及PID调节器设定参数计算得到得PID调节器输出值立刻写入该PID调解器输出寄存器，而不需要顾及PLC主CPU当前是否正通过扩展总线访问温度测量与控制扩展模块以获取PID调节器输出值。其中，所述n个通道的PID调节器参数寄存器可由
PLC主模块写入，即由用户程序设定；而n个通道的PID调节器输出值寄存器可由PLC主模块读出，即由用户程序获取；进而可由用户程序确定其需要的温度控制输出形式。
需要说明的是，本实施例中描述的扩展总线接口1不限定于特定的协议，也限定于具体的使用器件，本实施例中使用的是并行可编程逻辑控制器(Complex Programmable Logic Device，CPLD)，此外还有现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等器件可以用于实现相同的功能。
本发明实施例提供的PLC的温度测量与控制模块还进一步包括彼此相连接的微处理控制器2(Microprocessor Control Unit，MCU)和模数转换器3，需要说明的是，MCU2和模数转换器3可以是分别独立的器件，也可以是具有模数转换器的合成MCU。
与所述模数转换器3相连接的还有多路复用电路4，当然具体实施的时候，该多路复用电路4可以不存在，而只需要接通道的传感器接口电路5，或者使用多路开关器件，或者多个分立固态继电器，或者其它形式的多路器来实现即可。
通过上述对PLC的温度测量与控制扩展模块的设置，使得该模块利用本地的处理器资源进行PID运算，并使运算结果再返回到PLC主模块成为可能。
需要说明的是，本PLC的温度测量与控制扩展模块中内置了成熟的PID调节器算法，并由模块MCU2实施计算，从而省去用户在PLC主模块中实施该PID调节器算法带来的麻烦和对PLC主模块资源的消耗。如图2所示，由于该温度测量与控制模块对通道n完成温度测量后立刻进行PID调节器计算，其计算得到的PID调节器输出值具有很好的实时性，避免了一般做法中把温度通过扩展总线传给PLC主模块的延时以及PLC主模块在负载不确定情况下PID调节器算法计算输出的实时性差，跟随性不好的弊端。
由于以上装置的部署使得PLC主CPU上的系统和PID温度模块系统可以异步运作，提高了各自的效率和性能，从而提高了整体系统的控制性能，尤其是对温度控制的效果。
参见图3，为本发明实施例提供的PLC的温度测量与控制模块应用在PLC系统中的结构示意图。
该PLC系统具体包括主控制器1，用于向PID温度测量与控制模块2中的参数寄存器21写入用于进行温度调节的参数，即用户程序设定；并用于从PID温度测量与控制模块2中的输出值寄存器22处获取温度调节器的输出值，即用户程序获取；进而可以由用户程序确定其需要的温度控制输出形式。
主控制器1和PID温度测量与控制模块2通过扩展总线0相连接，具体包括：
PID参数寄存器21，用于在其中写入进行温度测量与控制的参数值；
PID输出值寄存器22，用于存储经过PID调节的温度输出值，并将其通过扩展总线0输出至主控制器1中进行执行；
PID运算模块23，用于根据PID参数寄存器21中设置的参数值和温度测量模块24中测量的数据计算用户所需要的温度值；
温度测量模块24，用于实时测量被控对象的温度值，将其发送给PID运算模块进行计算；
所述PLC系统还包括有输出模块3，其通过扩展总线0与主控制器1、PID温度测量与控制模块2相连接，用于与被控对象5的加热单元52以及冷却单元53向连接，将PID温度模块2计算输出的温度值用于所述加热单元52，以及冷却单元53；根据加热单元52或制冷单元53，输出模块3可以是各种电压型模拟量输出模块，电流型模拟量输出模块，晶体管输出模块，继电器输出模块，PWM输出模块等等各种控制输出装置。另外，其他模块4也可以通过扩展总线0与主控制器1、PID温度模块2以及输出模块3相互连接。
PLC系统中的被控对象5具体包括温度传感器51以及上述的加热单元52、冷却单元53；
温度传感器51可以使各种分度的热电偶，热电阻，或者其它温度探头；
加热单元52可以是通过数字量控制的固态继电器连接的加热电阻，或者是模拟量电压输出控制的增压执行机构等等多种形式使被控对象提高温度的机构。
制冷单元53可以是以是通过数字量控制的固态继电器连接的风冷开关，或者是通过模拟量电压输出控制的可调节阀门来控制的流体冷媒等等多种形式使被控对象降低温度的机构。
参见图4，是本发明实施例提供的在PLC系统中利用PLC的温度测量与控制扩展模块实现对被控对象的温度测量与控制的方法流程图。
结合本发明实施例提供的PLC的温度测量与控制模块应用在PLC系统中的结构示意图3，本发明实施例提供的PLC的温度测量与控制方法通过以下步骤来实现对被控对象的温度测量与控制。
在步骤S100，在运行于主控制器中的用户程序中设定PID温度测量与控制模块的PID调节器参数；
在步骤S101，由传感器探头把被控对象的温度信号传递到PID温度测量与控制模块；
在步骤S102，在PID温度测量与控制模块中对该信号进行测量后，经滤波，查表等运算后得到实测温度；
在步骤S103，PID温度测量与控制模块把所述实测温度，以及该通道PID调节器参数作为PID调节器算法的输入进行计算；
在步骤S104，PID温度测量与控制模块把计算得到的PID调节器输出值写入PID调节器输出寄存器；
在步骤S105，PLC系统的主控制器读取所述PID输出值寄存器中的温度值，对被控对象进行温度控制。
需要说明的是，运行于PLC系统的主控制器中的用户程序在需要对被控对象进行控制时任何时候，直接通过扩展总线就可以获取PID调节器输出寄存器中的值，而不需要进行PID计算就可以知道调节量和调节极性；
运行于PLC系统的主控制器中的用户程序按实际应用的需要，可以自由配置加热输出，还是冷却输出，还是二者都要；用户自由配置使用模拟量输出还是用脉宽调制(Pulse-Width Modulation，PWM)输出等各种连接特定的加热或冷却装置。比如，调节器输出为正的时候，信号路径是主控制器——扩展总线－—输出模块——加热单元；PID温度测量与控制扩展模块输出为负的时候，信号路径可以是主控制器——扩展总线——输出模块——冷却单元。
本发明实施例提供的温度测量与控制扩展模块，以及温度测量与控制的实现方法，在不增加用户附加成本的情况下，充分利用了所述模块的资源，分布了PLC温度控制系统应用于PID调节器的运算，同时提高了PID调节器的运算的实时性；
本发明实施例把PID调节器输出控制交给用户执行，用户可以自主决定其输出控制形式，最大程度的保留了PLC系统的灵活性；另外由于没有附加增家硬件成本，用户还可以在不同的通道选择使用PID调节器的输出量，简而言之，就是需要PID调节器的通道就使用它来确定输出量，不需要PID调节器的通道，就可以当作普通的测量通道，而不需要为每个通道都固定特定的输出控制电路。
本发明的实施例明显的简化了PLC用户的控制程序，降低了PLC应用的复杂性，也显著提高了系统的稳定性。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (7)
1、一种PLC的温度测量与控制扩展模块，包括连接到所述PLC的主控制器的扩展总线接口，其特征在于，
所述温度测量与控制扩展模块的扩展总线接口中还设置有至少一个PID调节器参数寄存器，用于使PLC的主控制器通过扩展总线随时设定PID调节器参数；
所述温度测量与控制扩展模块的扩展总线接口中还设置有至少一个PID调节器输出值寄存器，用于存储通过测量所得的温度以及经PID调节器计算所得的PID温度输出值，并将其提供给PLC的主控制器执行；
所述PLC的温度测量与控制扩展模块还包括：微处理控制器，所述PID调节器温度计算由所述微处理控制器执行，计算得出PID温度输出值。
2、如权利要求1所述的一种PLC的温度测量与控制扩展模块，其特征在于，所述PID调节器参数寄存器的参数设定由主控制器的用户程序写入。
3、如权利要求1所述的一种PLC温度测量与控制扩展模块，其特征在于，所述PID调节器输出值寄存器的PID温度输出值由主控制器的用户程序读出。
4、一种PLC系统，包括主控制器和扩展总线，其特征在于，还包括温度测量与控制扩展模块，所述温度测量与控制扩展模块的扩展总线接口中还设置有至少一个PID调节器参数寄存器，用于使所述PLC的主控制器通过扩展总线随时设定PID调节器参数；
所述温度测量与控制扩展模块的扩展总线接口中还设置有至少一个PID调节器输出值寄存器，用于存储通过测量所得的温度以及经PID调节器计算所得的PID温度输出值，并将其提供给所述PLC的主控制器执行；
所述温度测量与控制扩展模块中还包括微处理控制器，所述PID调节器温度计算由所述微处理控制器执行，计算得出PID温度输出值。
5、如权利要求4所述的一种PLC系统，其特征在于，所述主控制器用于设定PLC的温度测量与控制扩展模块的PID调节器参数，并获取所述PID温度输出值，执行对被控对象的温度控制。
6、一种利用PLC的温度测量与控制扩展模块实现温度测量与控制的方法，其特征在于，包括：
在PLC的主控制器的用户程序中设定PLC的温度测量与控制扩展模块的PID调节器参数；
对被控对象的温度信号进行测量，经处理后得到实测温度值；
将所述PID调节器参数和所述实测温度值输入微处理控制器进行PID运算，并将PID温度输出值写入PID调节器输出寄存器；
PLC的主控制器获取所述PID温度输出值，执行对被控对象的温度控制。
7、如权利要求6所述的利用PLC的温度测量与控制扩展模块实现温度测量与控制的方法，其特征在于，所述PLC的主控制器通过扩展总线接口获取PID调节器输出寄存器中的值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2007100281503A CN100498596C (zh) | 2007-05-23 | 2007-05-23 | Plc系统及其温度测量与控制扩展模块、实现方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2007100281503A CN100498596C (zh) | 2007-05-23 | 2007-05-23 | Plc系统及其温度测量与控制扩展模块、实现方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101105412A CN101105412A (zh) | 2008-01-16 |
| CN100498596C true CN100498596C (zh) | 2009-06-10 |
Family
ID=38999412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2007100281503A Expired - Fee Related CN100498596C (zh) | 2007-05-23 | 2007-05-23 | Plc系统及其温度测量与控制扩展模块、实现方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100498596C (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101901016A (zh) * | 2010-07-26 | 2010-12-01 | 大连理工大学 | 一种sopc采用模糊pid控制的程序升温控制器 |
| CN102445286B (zh) * | 2010-09-30 | 2014-07-23 | 深圳市合信自动化技术有限公司 | 一种基于可编程逻辑控制器的温度测量方法和系统 |
| CN102230748B (zh) * | 2011-06-29 | 2013-04-17 | 宝纳资源控股(集团)有限公司 | 一种高温炉温度控制系统 |
| CN102945036B (zh) * | 2012-11-16 | 2014-10-29 | 江苏科技大学 | 一种船用液压水密门电气控制装置及方法 |
| CN104422537A (zh) * | 2013-08-19 | 2015-03-18 | 苏州能健电气有限公司 | 一种plc控制系统的温度信号采集电路 |
| CN107908184B (zh) | 2018-01-05 | 2020-03-24 | 濮阳市百福瑞德石油科技有限公司 | 计算机控制系统介入控制方法及介入式计算机控制系统 |
-
2007
- 2007-05-23 CN CNB2007100281503A patent/CN100498596C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101105412A (zh) | 2008-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100498596C (zh) | Plc系统及其温度测量与控制扩展模块、实现方法 | |
| CN105929316A (zh) | 多路igbt结温及热疲劳实时监控系统 | |
| CN104950954B (zh) | 实现陀螺仪均匀温度场的多加热点协调温度控制方法 | |
| CN202024548U (zh) | 一种基于单片机的多tec调温控制系统 | |
| TW201523245A (zh) | Fpga功率管理系統 | |
| CN203396032U (zh) | 基于模糊自适应pid的室温控制装置 | |
| CN104950950A (zh) | 实现陀螺仪均匀温度场的多加热点协调温度控制装置 | |
| CN110094838A (zh) | 一种基于空调系统的可变参数无模型自适应控制方法 | |
| CN101901016A (zh) | 一种sopc采用模糊pid控制的程序升温控制器 | |
| CN106249778A (zh) | 一种医用多温区恒温控制器及其控制方法 | |
| CN101881742A (zh) | 多通道热导率测量装置 | |
| CN110045681B (zh) | 一种基于位置预测的数控机床位置相关型误差的外置补偿方法 | |
| CN115054002A (zh) | 雾化设备加热控制方法、装置、电路、介质、程序产品 | |
| CN201035741Y (zh) | 一种分布式数据采集仪 | |
| CN104964389A (zh) | 空调器、空调器的室外机及其功率估算控制方法、装置 | |
| CN104612993A (zh) | 一种有效减少器件温度余量降低散热功耗的服务器风扇调控方法 | |
| CN104122965A (zh) | 一种减少器件温度余量的服务器风扇调控方法 | |
| CN108664693A (zh) | 基于热分析软件外部调用接口的卫星温度场实时计算方法 | |
| CN100451903C (zh) | 一种具有保护功能的脉宽调制式温度控制器 | |
| CN203930529U (zh) | 多路开关量的高精度型数显温度控制器 | |
| CN201210260Y (zh) | 特殊实验室温湿度测控装置 | |
| Li et al. | Design of low-cost acquisition system for multi-channel analog signal for PLC and its application in temperature control system | |
| CN203824193U (zh) | 半导体制冷控制器 | |
| Li et al. | Design of automatic control system of coal sampling robot hydraulic system oil temperature | |
| CN221979107U (zh) | 一种基于多通道温控器的加热系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 518052 Guangdong city of Shenzhen province Nanshan District Xili town tea light road on the south side of Shenzhen integrated circuit design and application of Industrial Park 209 Patentee after: CO-TRUST Technologies Co., Ltd. Address before: 518052 room 1008, Nanshan Software Park, Shennan Road, Shenzhen, Guangdong, Shenzhen, Nanshan District Patentee before: CO-TRUST Technologies Co., Ltd. |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090610 Termination date: 20180523 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |