CN202150060U - 高温蠕变持久试验机的plc温控结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种高温蠕变持久试验机的PLC温控结构，该温控结构的热电偶将采集的温度信号传送到PLC的热电偶输入模块中，热电偶输入模块将采集到的模拟量数据信号转换成数字量的信号传送到中央处理器中；中央处理器通过在内部的程序判断来控制固态继电器。本实用新型的效果是使用该温控结构可以实现控温精度高，稳定性好，在较长的实验期间内温度控制精度保持在±0.3度之内；升温时超调量控制在2度以内。同时使高温蠕变、持久试验机具有整体性，逻辑控制和温度控制均由PLC完成，且所有控制装置均集合在试验机内，大大缩短了热电偶补偿导线，降低成本并减少信号的衰减；由于温度和逻辑控制均采用了PLC控制，与上位机的通讯更加方便和经济，占地面积大大缩小，明显降低成本。
Description
技术领域
本实用新型是一种在高温蠕变持久试验机的PLC温控结构。
背景技术
目前国内使用中的高温蠕变持久试验机都是利用温控仪表控制电阻丝加热的方式来控制炉膛内的温度，国内外现有技术的状况是：
1、由于温控仪表需在单独的控制柜里安装，因此多台试验机一般是由若干组控制柜组成，控制柜数量与试验机组的数量有关，数量越大，所需控制柜组就越多，体积就越庞大，占据实验室面积就越大。
2、采用控温仪表的MODEL BUS通讯方式通过通讯接口与计算机联络；
3、从每台试验机到控制柜需要大量通讯电缆和温度补偿导线，而且温度控制器的主体元件--智能控温仪表非常昂贵，使设备装备成本居高不下，势必加大了生产成本。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种高温蠕变持久试验机的PLC温控结构，以达到控温精度高，稳定性好，操作简便、降低制造成本的目的。
为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是提供一种高温蠕变持久试验机的PLC温控结构，其中：该温控结构包括有依次电连接的热电偶、包括热电偶输入模块及中央处理器的PLC、固态继电器；所述热电偶将采集的温度信号通过补偿导线传送到热电偶输入模块中，热电偶输入模块将采集到的模拟量数据信号转换成数字量的信号传送到中央处理器中；中央处理器通过在内部的程序判断来控制固态继电器。
所述中央处理器为带有14个开关量输入10个具备晶闸管输出方式的开关量输出的CPU224模块。
所述热电偶模块为4路输入的EM231CN模块。
本实用新型的效果是使用该温控结构可以实现控温精度高，稳定性好，在较长的实验期间内温度控制精度保持在±0.3度之内；升温时超调量控制在2度以内。同时使高温蠕变、持久试验机具有整体性，逻辑控制和温度控制的所有控制装置均集合在试验机内，试验机外部只需要引进电源和通讯输出线；由于温控装置安装在试验机箱体内因此大大缩短了热电偶补偿导线，这样降低成本并减少信号的衰减；由于温度和逻辑控制均采用了PLC控制，所以与上位机的通讯较传统的温控器通讯方式更加方便和经济；PLC温度模块自带热电偶冷端补偿，取消了传统温控方式对温度的补偿；PLC温度控制还取消了控制室内仪表温度控制柜，占地面积大大缩小，明显降低成本。
附图说明
图1为本实用新型高温蠕变持久试验机的温控结构的PLC硬件结构；
图2-1为本实用新型高温蠕变持久试验机的PLC与负载的硬件结构；
图2-2为图2-1的固态继电器线圈放大图；
图3为本实用新型高温蠕变持久试验机的PLC与上位机的硬件结构；
图4-1、4-2、4-3均为本实用新型高温蠕变持久试验机的温控应用实例效果图。
图中：
a、上端热电偶b、中端热电偶c、下端热电偶d、工件
具体实施方式
结合附图及实施实例对本实用新型的高温蠕变持久试验机的PLC温控结构加以说明。
本实用新型的高温蠕变持久试验机的PLC温控结构，该温控结构包括有依次电连接的热电偶、热电偶输入模块、中央处理器、固态继电器；所述热电偶将采集的温度信号通过补偿导线传送到热电偶输入模块中，热电偶输入模块将采集到的模拟量数据信号转换成数字量的信号传送到中央处理器中；中央处理器通过在内部的程序判断来控制固态继电器。
所述中央处理器为带有14个开关量输入10个具备晶闸管输出方式的开关量输出的CPU224模块，所述热电偶模块为4路输入的EM231CN模块。
在高温蠕变、持久试验机上使用该温控结构的功能是这样实现的：
①、PLC硬件结构
图1是西门子PLC S7-200系列硬件连接结构示意图。
CPU224是带有14个开光量输入10个开关量输出的，具备晶闸管输出方式的中央处理器，其中的模拟量输入模块是选择EM235，12位模数转换，不仅满足高温蠕变、持久设备调平系统的逻辑控制需要，而且具备了对加热系统频繁启动控制的要求；热电偶输入模块是EM231CN，4路输入，具有断线检测功能和专门的冷端补偿电路，不用定时人为进行修正；利用正负500毫伏满足蠕变试验的位移变化，改变传统的测量温度方式，便于数据采集。
②、PLC与负载的硬件连接，
如图2-1、图2-2所示，三个K型热电偶a、热电偶b、热电偶c分为“上”、“中”、“下”捆绑在被试验的工件d上，并连接到PLC的热电偶输入模块，通过模拟量输入模块的12位模数转换，再通过PLC程序对三个温度回路进行PID闭环调节，PLC在内部通过程序判断的开关量输出模块分别对三个固态继电器k1、k2、k3控制，从而控制相应段加热炉丝的通断，达到高精度的温度控制。
③、热电偶与PLC的硬件连接，
热电偶与PLC的硬件连接表示PLC通过热电偶采集高温蠕变、持久设备加热炉内的温度，通过补偿导线把得到的信号传送到热电偶输入模块中；热电偶输入模块将采集到的模拟量数据转换成数字量的形式传送到中央处理器CPU中；中央处理器CPU在内部通过程序判断来控制固态继电器；通过以上步骤来完成对其加热炉进行温度控制。由于PLC安装在试验机箱体内，因此大大缩短了热电偶补偿导线，这样降低成本并减少信号的衰减。
④、PLC温度控制结构与上位机的硬件结构，
如图3所示，工控机A与工控机B是通过软件实现相互备用，防止一台电脑出现故障后出现数据丢失给试验带来影响。工控机与PLC之间是通过DP总线的形式把每一台设备连接起来，实现PLC与工控机之间数据的交换；从而实现了对每一台设备的监控与数据的采集。如天津钢管公司钢研所的42台高温蠕变、持久试验机的改造项目中，24台PLC S72001#、S72002#、以至S720042#，实现PLC与工控机之间数据的交换；从而实现了对每一台设备的监控与数据的采集。
本实用新型的高温蠕变持久试验机的PLC温控结构是将捆绑在工件上的三个K型热电偶、热电偶、热电偶连接到热电偶模拟输入模块，模块内部通过15位模数转换芯片转为数字量，再通过PLC程序进行三个回路的控制，三个温度回路独立闭环调节，分别通过固态继电器控制相应段加热炉丝，最终达到分别控制试样上中下不同部位温度，使试样上的温度趋于一致的效果。
试验工件d的上、中、下温度设定可通过操作画面直接设定给PLC，并通过PLC调节相应段加热丝，即加热炉上段加热丝、加热炉中段加热丝、加热炉下段加热丝的通断来保证实验工件的温度，而且工件温度也通过显示器画面显示出来。温度上下限超限时报警，既可通过画面报警又可有现场报警。
升温、保温过程曲线图形实施例如图4-1、4-2、4-3所示，主坐标代表温度、横坐标代表时间、次坐标是输出功率百分比，SP表示设定温度值、PV1表示上端温度值、PV2表示中端温度值、PV3表示下端温度值。从此曲线图上可以看出，在温度分别设定在200℃、500℃、900℃时，上、中、下温度的超调量基本在1度附近。在通过一周期稳定后，温度保持在设定值±0.5℃附近震荡。
Claims (3)
1.一种高温蠕变持久试验机的PLC温控结构，其特征是：该温控结构包括有依次电连接的热电偶、包括热电偶输入模块及中央处理器的PLC、固态继电器；所述热电偶将采集的温度信号通过补偿导线传送到热电偶输入模块中，热电偶输入模块将采集到的模拟量数据信号转换成数字量的信号传送到中央处理器中，中央处理器通过在内部的程序判断来控制固态继电器。
2.根据权利要求1所述的高温蠕变持久试验机的PLC温控结构，其特征是：所述PLC的中央处理器为带有14个开关量输入10个具备晶闸管输出方式的开关量输出的CPU224模块。
3.根据权利要求1所述的高温蠕变持久试验机的PLC温控结构，其特征是：所述热电偶输入模块为4路输入的EM231CN模块。
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| CN108827756A (zh) * | 2018-04-23 | 2018-11-16 | 上海应用技术大学 | 电子蠕变及持久试验机远程测控系统 |
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