PLC在可乐原液稀释控制系统中的应用

文/罗贤 李雪娇 林少歆

PLC在可乐原液稀释控制系统中的应用

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可乐原液稀释控制系统的工艺是用一定的热水去稀释可乐原液，使混合液达到一定的温度，以满足后续发酵工艺的要求。本设计主要针对可乐原液稀释控制系统，提出了基于PID调节的PLC控制系统，并用触摸屏显示混合液的实测温度，流量和电动控制阀门开度，通过反复试验和改进，最终达到可靠性、实用性、推广性较好的目标。

PLC PID调节 温度控制 触摸屏

PLC是一种工业控制计算机，是继承计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力强，价格便宜，可靠性强，编程简单，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。触摸屏作为人机界面（HMI）是一种内含微处理芯片的智能化设备，它与PLC相结合可取代电控柜上众多的控制按钮、选择开关、信号指示灯，及生产流程模拟屏和电控柜内大量的中间继电器和端子排。所有操作都可以在触摸屏上的操作元件上进行。PLC可以方便、快捷地对生产过程中的数据进行采集、处理，并可对要显示的参数以二进制、十进制、十六进制、ASCII字符等方式进行显示。在显示画面上，通过图标的颜色变化反应现场设备的运行状态，如阀门的开与关，电机的启动与停止，位置开关的状态等。本文介绍了一种基于PLC和触摸屏的可乐原液稀释控制系统，它结合了触摸屏和PLC的优点，可以很好的实现对混合液的温度控制，并利用触摸屏实现对混合液的实际温度和流量、阀门开度的显示；通过反复试验和改进，最终达到可靠性、实用性、推广性较好的目标。

1 系统实现的功能

可乐原液稀释控制系统主要是在可乐原液中掺入一定流量的热水，使混合液能够达到要求的温度，以满足后续发酵工艺的要求。热水的流量是通过电气调节阀的开度来改变的。根据温度传感器检测到的混合液的实际温度和系统要求温度的温度差，通过控制器来改变调节阀的开度即改变热水的流量，温度差大，则调节阀的开度大，温度差小，则调节阀的开度小，这样直到混合液的温度达到要求的温度。

2 设计方案的选择

本文主要针对可乐原液稀释控制系统，提出了基于PID调节的PLC控制系统，并用触摸屏显示混合液的实测温度，流量和电动控制阀门开度。本系统是一个带负反馈的闭环系统，PID控制的输入是被测温度和设定温度的偏差，温度传感器将测得的温度经过A/D模块送给PLC处理，PID控制的输出经过D/A模块后送给电动控制阀作为其输入信号，来改变阀的开度，通过改变阀的开度来改变热水的流量，从而改变混合液的温度，直到达到设定温度。然后利用触摸屏来显示混合液的实测温度，流量以及电动控制阀的开度。这种方案的优点是控制简单、稳定性好、工作可靠、调整方便。

3 过程论述

本系统的输入信号有自动按钮，手动按钮，启动热水阀的按钮，启动原液阀的按钮，停止热水阀的按钮，停止原液阀的按钮，停止按钮，温度变送器，流量变送器。输出信号控制的对象有热水阀，原液阀，电动控制阀以及指示灯。

此外，测量温度和测量流量的输入量均+4～20mA的模拟电流信号，而PLC只能处理数字信号，因此采用了1个4A/D模块将测量得到的模拟量转换为PLC可以识别和操作的数字信息。将测量到的温度和设定温度比较，经过PID运算后的输出送到电动控制阀，作为控制信号控制阀门的开度。但是由于PLC输出的是数字信息，因此要将PID运算后的结果经4D/A处理后变为的+4～20mA模拟信息送给电动控制阀作为控制信号。

4 调试

本系统采用触摸屏来实现系统的输入输出。设计画面时，根据系统特点，由于控制分手动和自动部分，故准备设计三个画面。即主控画面，手动画面，和自动画面。

系统仿真的方法是：将FX2N-64MR、A/ D模块、D/A模块与PC机连接起来，（A/D模块的输入部分用两个电位器代替）。打开程序，将程序稍入PLC中，按键F3打开监视状态。再打开GT simulator 2（触摸屏仿真软件），在此软件中打开之前设计的触摸屏画面设计（可乐原液稀释控制系统）。点击各个触摸键，看其是否能实现相应的功能，并在PLC中实现相应动作。

5 结束语

本系统是一个带负反馈闭环控制系统，其中涉及到的元器件很少，只有两个电磁阀，一个电动控制阀，还有一个温度变送器和一个流量变送器。其主要核心还是PID控制。系统主要是将实际温度与设定温度之间的温度差作为PID控制的输入信号，然后通过PID的输出去控制电动控制阀的开度，从而改变热水的流量达到控制混合液温度的效果。

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作者单位1.南宁市科技馆 广西壮族自治区南宁市530029
2.桂林理工大学南宁分校 广西壮族自治区南宁市 530001

罗贤（1985-），男，壮族，广西壮族自治区南宁市人。大学本科学历，学士学位。现为南宁市科技馆助理工程师。主要研究方向为科普展品的研发与维护。