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1、盐城纺织职业技术学院毕业设计（论文）基于 PLCS7-200 温度控制系统毕业设计肖志敏班 级电气1012班专 业电气自动化技术所在系 机电工程系指导老师靖 文完成时间2012年12月17日至2013年6月竺日Ill摘要温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都及 温度密切相关。在科学研究和生产实践的诸多领域中, 温度控制占有着极为重要 的地位, 特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻 重的作用。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃 料，控制方案也有所不同。例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广 泛使用的各种加热炉、热
2、处理炉、反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等。 温度控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进 的控制技术和控制理论。可编程控制器(PLC)可编程控制器是一种工业控制计算机，是继承计算机、 自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力强，价格便 宜，可靠性强，编程简单，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员 的喜欢，因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。关键字：温度控制 PLC 新型自动装置AbstractTemperature is the common industrial production process parameter,
3、any physical change and chemical reaction process closely is related with the temperature. In scientific research and production practice of many areas, temperature control occupied an extremely important position, especially in the metallurgical, chemical, building materials, food, machinery, petro
4、leum industry, which play a decisive role role. For different production conditions and technological requirements of temperature control, the way of heating, fuel, control scheme is also different. For example, metallurgy, machinery, food, chemical and other types of industrial production is widely
5、 used in all kinds of heating furnace, heat treatment furnace, reactor; fuel gas, natural gas, oil, electricity etc. Temperature control system of the process is complex and changeable, uncertain, so the system requires more advanced control technique and control theory.Programmable logic controller
6、 ( PLC ) programmable controller is a kind of industrial control computer, is the successor of computer, automatic control technology and communication technology as a whole new type of automatic device. It has strong anti-interference ability, low price, high reliability, easy programming, easy to
7、use and other characteristics, in the industry in the field by the project operator like, so PLC has in the various fields of industrial control has been widely used.Key words: temperature control PLC automatic device目录引 言 41、温度控制系统的意义 42、温度控制系统背景 43、研究介绍 4第一章 硬件设计 6第1节硬件配置 6第2节I/O分配表8第3节硬件接线图 9第二章
8、软件设计 10第1节PID控制程序设计10第2节S7-200程序设计流程图14第3节内存地址分配及PID指令回路表15第4节S7-200程序设计梯形图16第三章 组态编程20第1节PLC通信配置及通信方式21第2节网络的通讯PPI协议21第3节组态软件 22第4节组态定义外部设备和数据变量 23第5节组态界面 25第6节启动组态 26结论 28致谢 29参考文献 30引言1、温度控制系统的意义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
9、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。2、温度控制系统背景自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、性能优异的温 度控制器及仪器仪表，并在各行各业广泛应用。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
10、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。3、研究介绍3.1 PLC可编程控制器的英文名称是Programmable Logic Controller，即可编程 逻辑
11、控制器，简称PLC。早期PLC仅仅是替代继电器控制装置完成顺序控制、定时等任务，但是其简单易懂、安装方便、体积小、能耗低、有故障显示、能重复使用的特点，使得PLC很快就得到了推广应用。随着超大规模集成电路技术和微处理器性能的飞速 发展，PLC的软、硬件功能不能丰富、完善。国际电工委员会（IEC）对PLC的正式定义：“可编程控制器是一种数字运算 操作的电子系统，专为工业环境应用而设计，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、计数及算术操作等面向用户 的指令，并通过数字或模拟或输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编 程控制器及其有关外部设备，都按易于及工
12、业控制系统联成一个整体、易于扩充 其功能的原则设计。”3.2 上位机即便远离生产现场，操作人员仍可以通过远程计算机即上位机直接向生 产设备发出控制指令的。上位机屏幕上可以动态实时显示各种信号变化（液压， 水位，温度等），便是人机界面（Human Machine In terface）。而下位机是获取 设备状况及直接控制设备的计算机，一般是PLC或单片机。3.3组态软件组态软件，处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活 的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软 件工具。随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，种类繁多 的控制设备和过
13、程监控装置在工业领域的应用，传统的工业控制软件已无法满足 用户的各种需求。在开发传统的工业控制软件时，一旦工业被控对象有变动，就 必须修改其控制系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的工控软件又由 于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低，导致它的价格昂贵。通用工业自 动化组态软件能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据 自己的对象和控制目的的任意组态，完成最终的自动化控制工程。第一章 硬件设计第1节硬件配置1.1 西门子 S7200 CUP226S7-200系列PLC可提供4种不同的基本单元和6种型号的扩展单元。其系 统构成包括基本单元、扩展单元、编程器、存储卡、写入器
14、等。S7-200系列的 基本单元如表2.1所示。表2.1 S7-200系列PLC中CPU22X的基本单元型号输入点输出点可带扩展模块数S7-200CPU221640S7-200CPU222862个扩展模块S7-200CPU22424107个扩展模块S7-200CPU224XP24167个扩展模块S7-200CPU22624167个扩展模块本论文采用的是CUP226。它具有24输入/16输出共40个数字量I/O点。可 连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。26K 字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高 速脉冲输出，具有P
15、ID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、 MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高 要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行 速度和功能更强的内部集成特殊功能。1.2 传感器热电偶是一种感温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信 号。常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是 指国家标准规定了其热电势及温度的关系、答应误差、并有统一的标准分度表的 热电偶，它有及其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量 级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的 测量。标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型 热电偶。本论文采用的是K型热电阻。1.3 EM235模拟量输入模块EM235模块是组合强功率精密线性电流互感器、意法半导体（ST）单片集成 变送器ASIC芯片于一体的新一代交流电流隔离变送器模块，它可以直接将被测 主回路交流电流转换成按线性比例输出的DC420mA （通过250Q电阻转换DC 15V或通过500Q电阻 转换DC210V）恒流环标准信号，连续输送到接收装 置（计
