基于PLC的温度控制系统设计

摘 要

温度是各种工业生产和科学实验中最普遍、也是最重要的热工参数之一。温度控制的精度对产品或实验结果会产生重大的影响。温度控制的模式多样，而PLC可靠性高，抗干扰能力强，易学易用，采用PLC控制是其中一种比较优越的控制。

本文介绍了基于西门子可编程控制器(PLC)S7-200和组态软件组态王的炉温监控系统的设计方案。硬件方面采用了CPU型号为224的S7-200、K型热电偶和温度模块EM231。热电偶作为温度的采集元件，采集的信号经过EM231的处理后就可把数据送入PLC中进行处理。PLC的程序中采用了位置式PID算法，脉宽调制PWM方式，运用了粗调和细调的思想，程序在不同的温度段使用不同的PID参数，实现温度的自动控制。

人机界面采用的是国内的一个比较流行的组态王软件。组态王可以实现在线监控。组态项目中制作了曲线画面、报表画面、报警画面和参数监控画面，用户可方便地查询PLC的运行情况、数据采集和在线控制。

实验结果表明，采用了粗调和细调思想的程序的PLC系统，具有反应速度快，超调量小，调节迅速，精度高等特点。组态王功能强大，操作方便，有助于系统的监视与控制，表明了组态软件的具有很好的发展前景。

关键词： 温度控制；可编程控制器；PID；组态王

目 录

第一章  前  言 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 温度控制系统的发展状况 2

1.3本文的研究内容 4

第二章 可编程控制器的概述 5

2.1 可编程控制器的产生 5

2.2 可编程控制器的基本组成 5

第三章  硬件配置和软件环境 8

3.1实验配置 8

3.1.1 西门子S7-200 8

3.1.2 传感器 8

3.1.3 EM 231模拟量输入模块 9

3.2 STEP 7 Micro/WIN32软件介绍 10

3.2.1安装STEP 7-MWIN32 V4.0 10

3.2.2 系统参数设置 12

第四章 控制算法描述 14

4.1 PWM技术 14

4.2 PID控制程序设计 14

4.2.1 PID控制算法 15

4.2.2 PID在PLC中的回路指令 16

4.2.3 PID参数整定 19

第五章 程序设计 21

5.1方案设计思路 21

5.2 程序流程图 23

5.3助记符语言表 24

5.4梯形图 29

第六章 组态画面设计 35

6.1组态软件概述 35

6.2组态王的介绍 35

6.3组态画面的建立 35

6.3.1创建项目 36

6.3.2建立主画面 38

6.3.3建立趋势曲线画面 39

6.3.4建立数据报表 41

6.3.5建立报警窗口 43

6.3.6建立参数监控画面 45

第七章 系统测试 46

7.1启动组态王 46

7.2 参数监控和设定 47

7.3 报警信息提示 48

7.4报表系统查询 49

7.5趋势曲线监控 50

7.5.1实时趋势曲线 50

7.5.2 分析历史趋势曲线 51

第八章 结 论 54

参考文献 55

致 谢 56