如何利用PLC对电热水壶做加热控制?

一、案例任务控制要求描述     

电热水壶在日常生活中随处可见，但生活中的热水壶只能烧开一次，如果长时间不饮用就会变凉。为了解决这个问题，在本次案例中引用了PLC做加热控制。

控制要求：第一次按下启动按钮，进行加热，当水温达到100℃时，停止加热。在往后的过程中，如果水杯中的水温低于30℃时，就启动加热棒进行加热。按下停止按钮，无论处于什么状态都停止加热。

所需硬件：热电阻（Pt100），温度变送器，PLC（FX5U-32MT/ES），固态继电器，加热棒。如图1-1所示。

图 1-1 热水壶加热系统

二、相关基础知识     

任务中的案例基于三菱FX5U系列PLC的应用案例，在学习本案例前请先自评下是否具备以下基础，若对相关的基础知识不熟悉，请根据下方提供的二维码进行预先学习课程。

01     三菱FX5U本体模拟量模块的使用

通过此链接可以了解到FX5U模拟量输入参数的设置，希望学员们可以在观看完链接课程之后再来学习本场的直播课。在此列举比较重要或难理解的参数给大家进行讲解。

基本设置（见图2-1）

图 2-1模拟量输入基本设置

（1）A/D转换允许/禁止设置：

设置了A/D转换允许才能对模拟输入进行A/D转换。

（2）A/D转换方式：

采样处理：每来一次扫描，就采集一次；

时间平均：数字输出值=时间采集的合计值÷时间采集次数；

次数平均：数字输出值=次数采集的合计值÷采集次数；

移动平均：数字输出值=每个扫描周期设置的次数合计值÷次数。设置次数为4次时，如图2-2所示。

图 2-2 移动平均

02     应用设置（见图2-3）

图 2-3 应用设置

（1）报警输出功能：当数字运算值不在过程报警值的范围内，报警输出标志为ON；

（2）比例尺超出检测：输入的模拟电压值超过10.2V的值时检测。

（3）比例缩放设置：对要输出的数字值进行换算如图2-4所示。

图2-4 比例缩放设置

（4）移位功能：对要输出的数字值整体移位。

（5）数字剪辑设置：禁用时数字输出范围（0~4095），启用时数字输出范围（0~4000）。

三、任务的实施     

本案例会从电气元件选型—IO地址分配—硬件接线-软件参数设置-程序设计这五个方面进行讲解。

01     电气元件选型

根据任务控制的描述，在本例中需要一个PLC，两个按钮，热电阻（Pt100），温度变送器，固态继电器，加热棒。如下表3-1所示。

表3-1 BOM表         

02     I/O地址分配

根据任务控制的描述，在本例中需要使用到2个输入点1个输出点，I/O分配表如下表3-2所示。

表3-2 I/O地址分配表         

03     硬件接线图

FX5U本体PLC可兼容源性和漏型的输入，当S/S跟24V短接时，输入即为漏型输入如图3-1所示；当S/S跟0V短接时，输入即为源性型输入。在本案例中需要用到两个按钮，一个是启动按钮接在X0上面，一个是停止按钮接在X1上面。由于选的型号是FX5U-32MT/ES，输出类型是漏型输出，所以其公共端接0V。Y0输出给固态继电器的线圈，固态继电器线圈的另一端接24V，固态继电器的常开触点给加热棒的零线，另一个给电源的零线，加热棒的另一根接火线。

图3-1 PLC输入输出接线

先给温度变送器提供一个24V的电源。热电阻有三根线，其中两根银色线短接接入到温度变送器中，红色线单独接。温度变送器输出的电压信号接入到PLC模拟量输入中的V1+，而V-接到公共端0V。具体接线方式可参考图3-2。

图3-2 模拟量输入接线

04     软件参数设置

（1）模拟量输入基本设置：

将A/D转换允许/禁止设置改为允许，平均处理指令可选择采样。如图3-3所示。

图3-3 模拟量输入基本设置

（2）模拟量输入应用设置：

当温度在０℃时，模拟量的输入电压是０V；当温度在150℃时，模拟量的输入电压是10V。将得到的数值扩大到100倍，填入到如图3-4所示表格中，填写完成之后就可以利用SD6021监视当前的温度。

图3-4 模拟量输入应用设置

05     程序设计

写一个传统的起保停的程序，利用X0做启动，X1做停止，M0代表运行，如此可以先满足程序的要求。当第一次按下启动按钮时，就计数计1次，计数器C0的常开触点导通，此时当当前的温度小于100℃时就启动加热棒。当当前温度大于等于100℃时，就复位掉计数器C0。在往下的过程当中，只要当前温度小于30℃时就启动加热棒。

程序如图3-6所示。

图3-6 程序设计

审核编辑 ：李倩