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安徽机电职业技术学院
毕业设计说明书
基于PLC与组态王的温度控制系统设计
系 （部） 电 气 工 程 系 专 业 机 电 一 体 化 班 级 姓 名 学 号 指导教师 白金老师
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2010 ～ 2011 学年第 一 学期
摘 要
可编程控制器是一种应用很广泛的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点，非常适合温度控制的要求。
在工业领域，随着自动化程度的迅速提高，用户对控制系统的过程监控要
求越来越高，人机界面的出现正好满足了用户这一需求。人机界面可以对控制系统进行全面监控，包括过程监测、报警提示、数据记录等功能，从而使控制系统变得操作人性化、过程可视化，在自动控制领域的作用日益显著。 本文主要介绍了基于西门子公司S7-200系列的可编程控制器和亚控公司的组态软件组态王的炉温控制系统的设计方案。编程时调用了编程软件STEP 7 -Micro WIN中自带的PID控制模块，使得程序更为简洁，运行速度更为理想。利用组态软件组态王设计人机界面，实现控制系统的实时监控、数据的实时采样与处理。实验证明，此系统具有快、准、稳等优点，在工业温度控制领域能够广泛应用。
[关键词]温度控制；可编程控制器；人机界面；组态王
目 录
摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 第一章
1.2
温度控制系统的介绍 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
温
度
控
制
系
统
的
现
1.1项目的背景和意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6
1.3温度控制系统的内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
第二章 PLC控制系统硬件设计 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8
2 2.1硬件系统组成及工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
2.1.1硬件系统组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 2.1.2硬件系统工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 2.2 S7-200 CPU的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 2.3 EM231模拟量输入模块．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 2.4
热
电
式
传
感
器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10
2.5 IO点分配及电气连接图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 2.6 控制系统数学模型的建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
第三章 PLC控制系统软件设计 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
3.1 PID控制及参数整定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 3.2
程
序
的
设
计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
3.2.1 3.2.2 3.2.3
控
制梯
设
程形
计序
图
流
思程程
路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16
3.2.4 PID指令向导的运用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 3.3 人机界面（HMI）设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
第四章 系统运行结果及分析 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
4.1
系
统
运
行．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
4.2
运
行
结
果
分
析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
4.2.1 4.2.2
温
报
度
趋警
势信
曲
息
线
分分
析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21 析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24
3 结束语．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25 谢辞．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27
引 言
随着社会经济的迅速发展，人民对温度的控制系统可靠性的要求不断提高。把先进的自动化技术、控制技术、通讯及网络技术等应用到温度控制领域，成为对温度系统的新要求。温度控制系统集自控技术、电气技术、现代控制技术于一体。采用该系统进行温度控制可以提高供温度系统的稳定性和可靠性，方便地实现温度系统的集中管理与监控；同时系统具有良好的节能效果，这在能量日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对于提高企业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。
第一章
1.1项目的背景和意义
温度控制系统的介绍
温度控制在电子、冶金、机械等工业领域应用非常广泛。由于其具有工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点，它对控制调节器要求极高。目前,仍有相当部分工业企业在用窑、炉等烘干生产线，存在着控制精度不高、炉内温度均匀性差等问题,达不到工艺要求，造成装备运行成本费用高，产出品品质低下，严重影响企业经济效益，急需技术改造。
近年来，国内外对温度控制器的研究进行了广泛、深入的研究，特别是随着计算机技术的发展，温度控制器的研究取得了巨大的发展，形成了一批商品化的温度调节器，如:职能化PID、模糊控制、自适应控制等，其性能、控制效果好,可广泛应用于温度控制系统及企业相关设备的技术改造服务。
在工业生产过程中，温度是最常见的过程参数之一。在冶金、化工、电力、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。由于其具有工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点，它对控制调节器要求极高。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为PID控制。
可编程控制器(PLC)是一种应用非常广泛的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点，非常适合温度控制的要求。
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