基于PLC的温度控制系统的设计.docx

基于 PLC的温度控制系统的设计12020 年 4 月 19 日文档仅供参考1 引言1.1 设计目的温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，而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。1.2 设计内容主要是利用 PLC S7-200 作为可编程控制器，系统采用 PID 制算法，手动整定或自整定 PID 参数，实时计算控制量，控制加热装置，使加热炉温度为为一定值，并能实现手动启动和停止，运行指示灯监控实时控制系统的运行，实时显示当前温度值。控1.3 设计目标经过对温度控制的设计，提高在电子工程设计和实际操作方面的综合能力，初步培养在完成工程项目中所应具备的基本素质和要求。培养团队精神，科学的、实事求是的工作方法，提高查阅资料、语言表示和理论联系实际的技能。22020 年 4 月 19 日文档仅供参考2 系统总体方案设计2.1 系统硬件配置及组成原理2.1.1 PLC型号的选择本温度控制系统采用德国西门子S7-200 PLC。 S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200 系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200 系列具有极高的性能 / 价格比。2.1.2 PLC CPU的选择S7-200 系列的 PLC有 CPU221、CPU222、 CPU224、CPU226等类型。 S7-200PLC硬件系统的组成采用整体式加积木式，即主机中包括定数量的I/O端口，同时还能够扩展各种功能模块。S7-200PLC 由基本单元（ S7-200 CPU 模块）、扩展单元、个人计算机（ PC）或编程器，STEP 7-Micro/WIN编程软件及通信电缆等组32020 年 4 月 19日文档仅供参考成。表 2.1S7-200 系列 PLC中 CPU22X的基本单元型号输入点输出点扩展模块数量S7-200CPU221640S7-200CPU222862S7-200CPU22424107S7-200CPU224XP24167S7-200CPU22624167本设计采用的是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 PID 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。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。CPU226模块的 I/O 配置及四肢分配主机模块 0模块 1模块 2模块 3CPU2268IN4IN/4OUT4AI/1AQ4AI/1AQI4.0/Q2.0AIW0/AQW0AIW8/AQW4I0.0-I2.7/I3.0-I3.7I4.1/Q2.1AIW2AIW10Q0.0-Q1,.7I4.2/Q2.3AIW4AIW12I4.3/Q2.3AIW6AIW142.1.3 EM235 模拟量输入 / 输出模块42020 年 4 月 19 日文档仅供参考在温度控制系统中，传感器将检测到的温度转换成4-20mA的电流信号，系统需要配置模拟量的输入模块把电流信号转换成数字信号再送入PLC 中进行处理。在这里我们选择西门子的EM235 模拟量输入 / 输出模块。 EM235 模块具有4 路模拟量输入 /一路模拟量的输出。它允许S7-200 连接微小的模拟量信号，80mV 范围。用户必须用DIP 开关来选择热电偶的类型，断线检查，测量单位，冷端补偿和开路故障方向：SW1SW3 用于选择热电偶的类型，SW4 没有使用，SW5 用于选择断线检测方向，SW6 用于选择是否进行断线检测，SW7 用于选择测量方向，SW8用于选择是否进行冷端补偿。所有连到模块上的热电偶必须是相同类型。2.1.4 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。常见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与温度的关系、应答误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与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。标准化热电偶中国从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中国统一设计型热电偶。本论文采用的是 K 型热电阻。52020 年 4 月 19 日