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1、 学号 电气控制与 PLC 技术课 程 设 计 （ 届本科） 题 目： 基于S7-200的家用浴缸水温PID的控制 系（部）院：专业： 作者姓名：指导教师： 完成日期： 年 二 一 三 年 六 月目 录摘 要. 1第一章 概述. 21.1 PLC简述 . 21.2 PLC工作原理 . 2第二章 硬件设计. 32.1 控制要求 . 32.2选择PLC型号和硬件 . 4 2.2.1 PLC型号选择 . 4 2.2.2 硬件选择 . 42.3 S7-200 PLC的PID功能指令 . 42.4 系统设计流程图 . 62.5 I/O分配表 . 72.6 I/O接线图 . 8第三章 软件设计. 93.1
2、软件梯形图 . 93.2程序调试 . 113.3语句表 . 123.4实际操作 . 12结束语 . 15参考文献. 16 摘 要 随着现代工业的发展，在工业生产中，温度,流量，压力和液位是最常见的四种过程变量。其中温度是一个重要的变量。例如在冶金工业，化工工业和电力工业等诸多领域，都需要对加热炉，热处理炉和锅炉等的温度进行控制。本次试验模拟工业控制中对温度的控制。本次PLC课程设计为温度PID控制，顾名思义就是用PID的算法去控制温度，使之快速、稳定、准确的达到要求的温度值。在硬件方面主要用到温度控制单元、计算机、S7-200 PLC；而软件方面则通STEP7-Micro/WIN32编程软件对
3、PLC的PID指令进行操作。实验需要在温度控制单元上进行连线，应用PLC的扩展模块模拟量输入模块和模拟量输出模块对反馈回来的值进行处理,然后再送往PLC的CPU。可以用软件进行监控，观察系统达到稳定的时间，然后不断改变PID系数，使系统达到最佳。 关键字：PLC；PID；受热体；加热器；温度控制1第一章 概述1.1 PLC简述可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC具有控制能力
4、强、可靠性高、使用灵活方便和易于编程、扩张、通信等一系列优点，是当今及今后工业控制的主要手段和控制核心，因此PLC技术、数控计数、计算机辅助设计、计算机辅助生产以及机器人技术、已并列为现代工业生产自动化的四大支柱。西门子是中国多个业务领域的领先工业解决方案供应商，在制造业自动化、流程工业自动化、运动控制、驱动、低压控制以及电气安装技术方面提供了各类创新、可靠、高效和优质的产品。并全面提供系统的解决方案和服务，产品涵盖范围广，在信息、通信、自动化与控制、电力、交通医疗、照明等各个行业领域处于优势。1.2 PLC工作原理PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的，即在PLC运行时，CPU根
5、据用户按控制要求编制好并存于用户存储器的程序。按指令序号（或地址号）做周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直到程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和输出状态的刷新等工作。PLC的扫描一个周期必须输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。输入刷新阶段 在输入刷新阶段，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。完成输入端刷新工作后，将关闭输入端口，转入程序执行阶段。在程序执行期间即使输入端状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变，而这些变化必须等到下一工作周期的输入刷新阶段才能被读入。程序执
6、行阶段 在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐步执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。当最后一条控制程序执行完毕后，即转入输入刷新阶段。输出刷新阶段 当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电 2路（输出映像寄存器），并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC的实际输出。由此可见，输入刷新、程序执行和输出刷新三个阶段构成PLC一个工作周期，由此循环往复，因此称为循环扫描工作方式。显然扫描周期的长短主要取决于程序的长短。扫描周期越长，响应速度越慢。由于每个扫描周期只进行一次I/O刷新，即每一个扫描周期P
7、LC只对输入、输出状态寄存器更新一次，所以系统存在输入输出滞后现象，这在一定程度上降低了系统的响应速度。但是由于其对I/O的变化每个周期只输出刷新一次，并且只对有变化的进行刷新，这对一般的开关量控制系统来说是完全允许的，不但不会造成影响，还会提高抗干扰能力。这是因为输入采样阶段仅在输入刷新阶段进行，PLC在一个工作周期的大部分时间是与外设隔离的，而工业现场的干扰常常是脉冲、短时间的，误动作将大大减小。PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进行程序执行阶段。PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果在写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。此课程设计使用S7-200实现温度PID控制第二章 硬件设计2.1 控制要求欲使受热体维持一定的温度，则需要降温工具不断给其降温。这就需要同时有一加热器以不同加热量给受热体加热，这样才能保证受热体温度恒定。本系统的给定值（目标值）可以预先设定后直接输入到回路中；过程标量由在受热体
