基于西门子plc的温度pid调节.doc

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青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）

青岛农业大学

毕业论文（设计）

题目：

基于西门子PLC的温度PID调节

摘要

从上世纪80年代至90年代中期，PLC得到了快速的发展，在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。

PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。

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。

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：

温度控制系统、西门子S7—-200PLC、PID控制算法

ABSTRACT

Fromthelastcenturyto90inthemid80's,PLChasbeenrapiddevelopmentinthisperiod,PLCcapabilityindealingwithanaloganddigitalcomputingpower,man-machineinterfacecapabilitiesandnetworkcapabilitiesaregreatlyimproved,PLCgraduallyenteringthefieldofprocesscontrol,replacedinsomeapplicationsinthefieldofprocesscontroldominantDCS.PLChastheversatility,easeofuse,wideadaptation,highreliabilityandstronganti-interference,simpletoprogramandsoon.PLCcontrol,especiallyintheindustrialautomationsequencecontroltheposition,intheforeseeablefuture,isnosubstitute.

ThispaperintroducestheboilerasthechargedobjecttotheboilerwatertemperatureofthemainaccusedoftheexportparameterstofurnacetemperatureasdeputyaccusedofparameterstocontroltheheatingresistancewirevoltageparameterstoPLC,controller,constitutesaseriesofboilertemperaturelevelcontrolsystem;usingPIDalgorithm,theuseofPLCladderprogramminglanguage,programming,boilertemperaturecontrol.

Electricboilersawiderangeofapplications,inaconsiderablenumberoffield,theelectricboilerperformanceadvantagesanddisadvantagesofthedecisionThequalityoftheproduct.Electricboilercontrolsystemscurrentlyusedmostlyforcomputercontrolmicroprocessorcoretechnology,bothtoimprovetheautomationequipmenthaveimprovedthecontrolprecisionequipment.

Thispaperontheheatingboilercontrolsystemworks,selectionoftemperaturetransmitter,PLCconfigurations,theconfigurationsoftwaredesignaspectsweredescribed.Throughthetransformationofelectricboilercontrolsystemhasfastresponse,goodstability,highreliability,controlaccuracyandgoodfeatures,practicalsignificanceforindustrialcontrol.

Keywords:

temperaturecontrolsystemSIMATIC S7-200 ProgrammableLogicControllerclassicPIDcontrol

摘要 1

第一章绪论 4

1.1温度控制系统的意义 4

1.2温度控制系统背景 4

2.1传感技术 5

2.2PLC技术 6

2.3PID回路算法 7

第三章硬件设计 12

3.1西门子PLC的特点 12

3.2PLC各部分的作用 13

3.3硬件配置 15

3.4 硬件接线图 18

第四章PLC控制系统的软件设计 18

4.1PLC程序设计的方法 18

4.1编程软件STEP7--Micro/WIN概述 19

4.2.计算机与PLC的通信 20

4.3程序设计 21

4.4程序编写 31

第五章系统仿真及调试 34

5.1控制程序运行及其分析 34

5.2PID自整定失败原因及解决方法 37

结论 40

参考文献 42

第一章绪论

1.1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。

第二章研究技术介绍

2.1传感技术

传感技术、通信技术和计算机技术是现代信息技术的三大基础技术。

国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：

“能感受规定的被测量件并按照一定的规律（数学函数法则）转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。

“传感器”在新韦式大词典中定义为：

“从一个系统接受功率，通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件”。

随着新的技术的发展，世界开始进入信息时代。

在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。

因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。

在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。

现代科学技术的发展，进入了许多新领域：

例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到fm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到s的瞬间反应。

此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。

显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。

许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。

一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。

传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。

可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。

由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。

世界各国都十分重视这一领域的发展。

相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。

传感器的特点包括：

微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。

微型化是建立在微电子机械系统（MEMS）技术基础上的，已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。

2.2PLC技术

可编程控制器的英文名称是ProgrammableLogicController，即可编程逻辑控制器，简称PLC。

现代制造业必须对市场需求做出快速反应，生产小批量、多品种、多规格、