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1、目录第一章 绪论 11.1 温度控制系统研究背景 11.2 PLC 概况 21.3 组态软件 21.3.1 组态的定义 21.3.2 MCGS 软件的特点 21.3.3 MCGS 软件组成部分 31.4 研究主要内容 3第二章 硬件电路的设计 42.1 控制系统结构图 42.2 系统结构组成 4第三章 MCGS 组态软件设计 53.1 监控系统功能设计 53.1.1 组态软件的设计要求 53.1.2 组态功能设计 53.2 MCGS 组态界面设计 63.2.1 工艺流程监控 63.2.2 组态测试 7第四章 系统测试 104.1 各种参数的响应曲线图 104.2 曲线分析 12第五章 总结 1
2、3参考文献 14沈阳理工大学课程设计1第一章 绪论1.1 温度控制系统研究背景温度与人们的生存生活生产息息相关。从古人类的烧火取暖，到今天的工业温度控制，处处都体现了温度控制。随着生产力的发展，人们对温度控制精确度要求也越来越来高，温度控制的技术也得到迅速发展。各种温度控制算法如：PID 温度控制，模糊控制算法，神经网络算法，遗传算法等都应用在温度控制系统中。传统的温度控制器多由继电器组成的，但是继电器的触点的使用寿命有限，故障率偏高，稳定性差，无法满足现代的控制要求。而随着计算机技术的发展，嵌入式微型计算机在工业中得到越来越多的应用。将嵌入式系统应用在温度控制系统中，使得温度控制系统变得更小
3、型，更智能。随着国家的“节能减排”政策的提出，嵌入式温度控制系统能够降低能耗，节约成本这一优点使得其拥有更加广阔的市场前景，而 PLC就是最具代表性的一员。目前智能温度控制系统广泛应用于社会生活、工业生产的各个领域，适用于家电、汽车、材料、电力电子等行业，成为发展国民经济的重要热工设备之一。在现代化的建设中，能源的需求非常大，然而我国的能源利用率极低，所以实现温度控制的智能化，有着极重要的实际意义。温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比有着较大差距。目前，我国在这方面总体技术水平处于 20 世纪 50 年代中
4、后期水平，成熟产品主要以“点位”控制及常规的 PID 控制器为主。它只能适应一般温度系统控制，难以控制滞后、复杂、时变温度系统。而适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并在仪表控制参数的自整定方面，国外已有较多的成熟产品。但由于国外技术保密及我国开发工作的滞后还没有开发出性能可靠的自整定软件。控制参数大多靠人工经验及现场调试确定。 国外温度控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果。日本、美国、德国、瑞典等技术领先的国家，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度
5、、智能化、小型化等方面快速发展。沈阳理工大学课程设计21.2 PLC 概况可编程控制器(Programmable Controller)是集计算机技术、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动控制装置。其性能优越，已被广泛的应用于工业控制的各个领域，并已经成为工业自动化的三大支柱（PLC、工业机器人、CAD/CAM）之一。PLC 的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式。每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。 CPU 从第一条指令开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。 PLC 就是这样周而复始地重复上述循环扫描的。1.3 组态软件1.3.1
6、组态的定义组态就是用应用软件中提供的工具、方法，完成工程中某一具体任务的过程。组态软件是有专业性的，一种组态软件只能适合某种领域的应用。组态的概念最早出现在工业计算机控制中，如 DCS(集散控制系统)组态，PLC 梯形图组态。人机界面生成软件就叫工控组态软件。工业控制中形成的组态结果是用在实时监控的。从表面上看，组态工具的运行程序就是执行自己特定的任务。在当今工控领域，一些常用的大型组态软件主要有：ABB-OptiMax，WinCC，iFix，Intouch，MCGS，力控，易控，MCGS 等。本设计采用 MCGS 工控组态软件进行组态的设计。1.3.2 MCGS 软件的特点MCGS 工控组态
7、软件为用户建立全新的过程测控系统提供了一整套解决方案。MCGS工控组态软件是一套 32 位工控组态软件，可稳定运行于 Windows95/98/NT 操作系统，集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、双机热备、工程报表、数据与曲线等诸多强大功能于一身，并支持国内外众多数据采集与输出设备，广泛应用于石油、电力、化工、钢铁、矿山、冶金、机械、纺织、航天、建筑、材料、制冷、交通、通讯、食品、制造与加工业、水处理、环保、智能楼宇、实验室等多种工程领域。沈阳理工大学课程设计31.3.3 MCGS 软件组成部分MCGS 组态软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和
8、运行策略五部分构成，每一部分分别进行组态操作，完成不同的工作，具有不同的特性。图 1.1 MCGS 的组成1.4 研究主要内容本设计的主要流程为使用组态软件 MCGS 作为上位机，以 S7-200 PLC 作为下位机，上位机通过 PPI 通讯读写下位机内存状态，下位机通过程序控制温度对象。本设计的主要内容有：(1)使用组态软件 MCGS 制作控制对象的工艺流程，报警组态，实时曲线与历史曲线等。(2)MCGS 与 S7-200 PLC 的通讯研究。(3)温度控制系统的温度采集与控制电压输出。沈阳理工大学课程设计4第二章 硬件电路的设计2.1 控制系统结构图温度控制系统的结构图如图 2.1 所示，该结构包括一台计算机、一台 S7-200 PLC、一个输出电压控制电路、一个温度检测电路、一个加热器、一个模拟量输入输出模块和串口通信线路等组成。图 2.1 控制系统结构2.2 系统结构组成MCGS 组态软件的系统结构
