基于S7-200的温度控制系统设计_毕业设计论文.doc

毕业设计
课题:基于S7-200的温度控制系统设计

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摘要

温度是各种工业生产和科学实验中最普遍、也是最重要的热工参数之一。温度控制的精度对产品或实验结果会产生重大的影响。温度控制的模式多样,而PLC可靠性高,抗干扰能力强,易学易用,采用PLC控制是其中一种比较优越的控制。
本文介绍了基于西门子可编程控制器(PLC)S7-200和组态软件组态王的炉温监控系统的设计方案。硬件方面采用了CPU型号为224的S7-200、K型热电偶和温度模块EM231。热电偶作为温度的采集元件,采集的信号经过EM231的处理后就可把数据送入PLC中进行处理。PLC的程序中采用了位置式PID算法,脉宽调制PWM方式,运用了粗调和细调的思想,程序在不同的温度段使用不同的PID参数,实现温度的自动控制。
人机界面采用的是国内的一个比较流行的组态王软件。组态王可以实现在线监控。组态项目中制作了曲线画面、报表画面、报警画面和参数监控画面,用户可方便地查询PLC的运行情况、数据采集和在线控制。
实验结果表明,采用了粗调和细调思想的程序的PLC系统,具有反应速度快,超调量小,调节迅速,精度高等特点。组态王功能强大,操作方便,有助于系统的监视与控制,表明了组态软件的具有很好的发展前景。
目录
摘要 I
第一章绪论 1
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本课题研究内容 1
第二章可编程控制器概述 1
可编程控制器的产生 1
可编程控制器的基本组成 1
第三章硬件配置和软件环境 4
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西门子S7-200 4
传感器 4
EM 231模拟量输入模块 5
STEP 7 Micro/WIN32软件介绍 6
7-MWIN32 6
系统参数设置 8
第四章控制算法描述 10
PWM技术 10
PID控制程序设计 10
PID控制算法 11
PID在PLC中的回路指令 13
PID参数整定 15
第五章程序设计 17
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程序流程图 19
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第六章组态画面设计 31
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37
建立报警窗口 39
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第七章系统测试 42
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参数监控和设定 43
报警信息提示 44
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分析历史趋势曲线 47
致谢 50
参考资料 51
第一章绪论

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与温度密切相关。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、热处理炉、反应炉等;燃料有煤气、天然气、油、电等[1]。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[2]。
目前在控制领域中,虽然逐步采用了电子计算机这个先进技术工具,特别是石油化工企业普遍采用了分散控制系统(DCS)。但就其控制策略而言,占统治地位的仍然是常规的PID控制。PID结构简单、稳定性好、工作可靠、使用中不必弄清系统的数学模型[3]。PID的使用已经有60多年了,有人称赞它是控制领域的常青树。
组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件,它们是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。在组态概念出现之前,要实现某一任务,都是通过编写程序来实现的。编写程序不但工作量大、周期长,