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1、安徽大学机械与电气工程学院毕业设计(论文) 课 题： 基于s7-200 PLC的温度控制系统设计 专 业： 自 动 化 安徽建筑大学机械与电气工程学院 二一三年六月 安徽建筑大学 毕业设计（论文）摘要 随着科学技术不断进步和社会飞速发展，热水器成为人民日常生活息息相关的电器产品；。设计方法也开始多种多样，从而使全自动热水机显得更加智能化。可编程控制器(PLC)以微处理器为核心，普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计，编程容易，功能扩展方便，修改灵活而且结构简单，抗干扰能力强。 S7-200系列可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩设备，
2、其中的模拟输入设备和通信设备更是符合全自动洗衣机控制系统的要求与特点。 本设计选择S7-200为核心部件，着重进行硬件接口设计，利用梯形图和指令表进行编程，实现了水的加热控制系统的自动化。在整个设计程序以及程序结束的处理操作过程中，更快捷。总之，整体梯形图的设计简练，有很强的可读性及操作性。关键字：PLC、继电接触器、可编程控制器、自动化 Model Along with the constant progress of science and technology and the social rapid development, the water heater become People
3、s Daily life is closely linkedElectrical products; . Design method are also beginning to varied, so that the automatic hot water machine appear more intelligent. Programmable controller (PLC) in the microprocessor as the core, the widely used electrical principle diagram based on relay contactor con
4、trol system establishment of ladder diagram programming language, programming easy, convenient function extension and modification flexible and simple structure, strong anti-jamming capability. S7-200 series programmable controller instruction is rich, can meet various output and input expansion equ
5、ipment, has a lot of special equipment, and the analog input equipment and communication equipment is in accordance with the requirements and features of fully automatic washing machine control system. This design choose S7-200 as the core part, emphatically carries on the hardware interface design
6、and programming using ladder diagram and instruction list, automate the water heating control system. Throughout the design process, in the process of the processing operations by the end of the program and more quickly. In a word, the whole ladder diagram design concise, has the very strong readabi
7、lity and operability.Key words: PLC, relay contactor, PLC, automation1绪论12 系统的介绍32.1系统的描述32.2系统的功能32.3 系统的流程图43 硬件设计53.1 温度变送器53.3PLC的简介103.3.1 PLC主机的选型103.3.2 PLC的输入和输出模块的选型113.4 PID123.4.1 PID在PLC中的回路指令143.4.2 回路输入输出变量的数值转换方法153.4.3 实数归一化处理153.4.4 PID参数整定153.5可控硅164 软件设计17.1软件的设计174.2 程序的编写18致 谢23
8、参考文献24附录25附录2281外文文献28 1绪论温度及湿度的测量和控制对人类日常生活、工业生产、气象预报、物资仓储等都起着极其重要的作用。在许多场合，及时准确获得目标的温度、湿度信息是十分重要的，近年来，温湿度测控领域发展迅速，并且随着数字技术的发展，温湿度的测控芯片也相应的登上历史的舞台，能够在工业、农业等各领域中广泛使用。自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国内外温度控制系统发展迅速，并在职能化、自适应、参数自整定等方面取得成果，在这方面，一日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都产生了一批商品化的、性能
9、优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行各业广泛应用。其中PLC的快速发展使得各种控制系统更加的简洁，效率更高，而且系统稳定可靠。S7-200是西门子公司开发的一种可编程控制器。PLC（Programmable Logic Controller）可编程逻辑控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。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。是工业控制的核心部分。S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复
10、杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。 温度控制系统在国内各行各业的应用虽然十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比仍然有着较大的差距。目前，我国在这方面总体水平处于20实际80年代中后期水平，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，难于控制滞后、复杂、时变温度系统控制。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
11、还不十分成熟。形成商品化并在仪表控制系统参数的自整定方面，还没开发性能可靠的自整定软件。参数大多靠人工经验及我国现场调试来确定。随着科学技术的不断发展，人们对温度控制系统的要求越来越高，因此，高精度、智能化、人性化的温度控制系统是国内外必然发展趋势。本次设计即是利用温度控制硬件设备、计算机与PLC相结合，实现对水箱温度自行控制的测量。 本装置主要由电源、S7-200 PLC，模拟量输入模块，模拟量输出模块，计算机，温度传感器及变送器，电力调整器、水箱构成。本次设计设计以上各个部分。本论文主要完成温度的采集，温度的调节以及水加热系统的设计。 2 系统的介绍2.1系统的描述本系统为基于PLC的水箱
12、温度控制系统。开始的时候打开入口电磁阀箱水箱中加水，在水箱中放置一个浮球用来测试水面的高度。系统开始工作时，将水箱中得水温通过传感器传送给PLC主机，主机再通过控制加热器来加热水箱中的水，当水箱中的水温达到设定值时，就自动减少功率加热。当热水层中的水量少于一半时，停止加热，加热层在自动补水，补满后继续加热，以此往复的工作。2.2系统的功能 本系统中所使用的有温度传感器用来实现对温度的数据的采集，所采集的数据通过温度变数器传送给PLC，中间有个数据的转换，我们所使用的温度传感器是Pt100，它主要是受温度的变化是的电阻也发生变化，根据这个原理来采集温度数据，因为直接采集的不是温度的具体值，所以要
13、通过温度变送器来转化数据，然后通过PLC的程序来调节。这个被采集的数据不能直接送到PLC中，需要一个输入模块，通过输入模块把数据送到PLC中，因为对数直接加热而不经过调节会使得误差较大，所以在这个系统中用了PID控制，它可以使得误差更小，对水温的调节更加的精确。经过CPU处理后，输出的数据通过PLC的输出模块，来控制可控硅的偏转角，从而控制加热器。当达到所要求的水温时，因为水箱会散热，所以加热器不能停止加热，而是小功率的在加热。2.3 系统的框图 电源开关量输入模块输出模块 加热器PLC主机 水箱3 硬件设计 3.1 温度变送器 工作原理: 温度变送器采用热电偶、热电阻作为测温元件，从测温元件
14、输出信号送到变送器模块，经过稳压滤波、运算放大、非线性校正、V/I转换、恒流及反向保护等电路处理后，转换成与温度成线性关系的420mA电流信号输出。 作用: 将物理测量信号或普通电信号转换为标准电信号输出或能够以通讯协议方式输出的设备。温度变送器是将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表，主要用于工业过程温度参数的测量和控制。电流变送器是将被测主回路交流电流转换成恒流环标准信号，连续输送到接收装置。温度电流变送器是把温度传感器的信号转变为电流信号，连接到二次仪表上，从而显示出对应的温度。比如，温度传感器的型号为PT100，那么温度电流变送器的作用就是把电阻信号转变为电流信号，输入仪表，显示温度。性能指标: * 执行标准：IEC688：1992，QB/LF系列20071* 输入范围：-60175* 精度等级：0.5%.F.S* 整机功耗：0.5VA* 绝缘电阻：20M(DC500V)* 响应时间：350mS* 工作环境：-1050，20%90%无凝露* 贮存环境：-40100，20%95%无凝露* 将被测环境温度隔离转换成按线性比例输出的单路标准直流电压或直流电流；* 低功耗
