基于PLC的温度PID控制.docx

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基于PLC的温度PID控制

目录

1概述1

2PLC简介2

3硬件设计3

3.1.控制要求3

3.2选择PLC型号4

3.3控制面板4

3.4输入/输出接线列表5

3.5程序简单流程6

4软件设计6

4.1设计梯形图6

4.2设计指令表10

5程序调试12

6．结束语13

7参考文献14

1概述

现代社会要求制造业对市场需求迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。

为了满足这一需求，生产设备的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性，可编程控制器就顺应而生。

随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展到所有的控制领域。

在建材，化工，食品，机械，钢铁，煤矿等工业生产中广泛应用带式运输机运送原料物品。

PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。

即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。

然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。

在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。

PLC的扫描一个周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。

PLC在输入采样阶段：

首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。

随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。

PLC在程序执行阶段：

按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。

此课设使用S7-200实现PID温度控制。

2PLC简介

随着微处理器，计算机的和数字通讯技术的飞速发展，计算机控制技术已经渗透到所有工业领域。

当前用于工业控制的计算机可分为:

可编程控制器,基于PC总线的工业控制计算机,基与单片机的测控装置,用于模拟量闭环控制的可编程调节器,集散控制系统（DCS）和现场总线控制系统（FCS）等。

可编程控制器是应用广泛,功能强大,使用方便的通用工业控制装置,已成为当代工业自动化的重要支柱.近几年来，在国内已得到迅速推广普及。

正改变着工厂自动控制的面貌，对传统的技术改造、发展新型工业具有重大的实际意义。

可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。

另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的要求专门设计控制器，适合批量生产。

由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。

可编程序控制器，英文称ProgrammableController，简称PC。

但由于PC容易和个人计算机（PersonalComputer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。

它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。

用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。

3硬件设计

3.1.控制要求

欲使受热体维持一定的温度，则需一风扇不断给其降温。

这就需要同时有一加热器以不同加热量给受热体加热，这样才能保证受热体温度恒定。

本系统的给定值（目标值）可以预先设定后直接输入到回路中；过程变量由在受热体中的Pt100测量并经温度变送器给出，为单极性电压模拟量；输出值是送至加热器的电压，其允许变化范围为最大值的0%至100%。

3.2选择PLC型号

S7-200 PLC系列是西门子公司的可编程控制器,这一系列产品可以满足多种多样的自动化控制要求，由于具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令，使得S7-200 PLC可以满足小规模的控制要求。

此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时，具有很强的是适用性。

1台S7-200 PLC包括一个单独的S7-200 CPU，或者带有各种各样的可选扩展模块。

S7-200 CPU模块包括一个中央处理单元（CPU）、电源以及数字量I/O点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。

CPU负责执行程序和存储数据，以便对工业自动化控制任务或过程进行控制;

 输入和输出是系统的控制点:

输入部分从现场设备中采集信号，输出部分则控制泵、电机、以及控也过程中的其他设备;电源向CPU 及其所连接的任何设备提供电力;

通讯端口允许将S7-200 CPU同编程器或其他一些设备连起来;

状态信号灯显示了CPU 的工作模式（运行或停止），本机I/O的当前状态，以及检查出来的系统错误;

通过扩展模块可提供其通讯性能;

通过扩展模块可增加CPU的I/O点数（CPU 221不扩展）;

一些CPU有内置的实时时钟，或添加实时时钟卡;

EEPROM卡可以存储CPU程序，也可以将一个CPU中的程序送到另一个CPU中; 通过可选的插入式电池盒可延长RAM中的数据存储时间;

最大I/O配置。

3.3控制面板

此面板中的Pt100为热电偶,用来监

测受热体的温度，并将采集到的温度信号

送入变送器，再由变送器输出单极性模拟

电压信号，到模拟量模块，经内部运算处

理后，输出模拟量电流信号到调压模块输

入端，调压模块根据输入电流的大小，改

变输出电压的大小，并送至加热器。

为了使温度变送器正常工作,还要对其

参数进行设置。

在基本状态下按键并

保持约2秒钟，即进入参数设置状态。

在参

数设置状态下按键，仪表将依次显示各

参数，例如上限报警值HIAL、参数锁Loc等

等，对于配置好并锁上参数锁的仪表，只出

现操作工需要用到的参数（现场参数

）。

用

、、等键可修改参数值，按键并

保持不放，可返回显示上一参数。

先按

键不放接着再按键可退出设置参数状态。

如果没有按键操作，约30秒钟后会自动退出

设置参数状态。

需要设定的参数有

CTRL＝0SN＝21DIL＝000.0DIH＝100.0DIP＝1

3.4输入/输出接线列表

加热指示+

加热指示-

冷却风扇+

冷却风扇-

保持温度

控制输入+

控制输入-

信号输出+

信号输出-

主机L+

Q0.1

Q0.0

Q0.0

Q0.2

EM235

Uo

EM235Mo

EM235A+

EM235A-

3.5程序简单流程

4软件设计

4.1设计梯形图

4.2设计指令表

LDSM0.1

CALLSBR_0:

SBR0

LDSM0.0

MOVR0.1985,VD104

MOVR0.15,VD112

MOVR35.0,VD116

MOVR30.0,VD120

MOVR0.0,VD124

MOVB100,SMB34

ATCHINT_0:

INT0,10

ENI

LDSM0.0

ITDAIW0,AC0

DTRAC0,AC0

/R32000.0,AC0

MOVRAC0,VD100

LDSM0.0

PIDVB100,0

LDSM0.0

LPS

MOVRVD108,AC0

*R16000.0,AC0

ROUNDAC0,AC0

DTIAC0,AC0

MOVWAC0,MW0

MOVRVD100,AC1

-RVD104,AC1

AR>AC1,0.0015

MOVW+0,AQW0

AENO

=M0.0

LRD

AR

MOVW+16000,AQW0

AENO

=M0.1

LPP

AR>=AC1,-0.005

AR<=AC1,0.0015

MOVWMW0,AQW0

AENO

=M0.2

LDM0.0

=Q0.0

LDM0.1

=Q0.1

LDM0.2

=Q0.2

5程序调试

本程序分为三部分：

主程序，子程序，中断程序

子程序主要是将各个PID运算所需的参数变量输入寄存器中。

中断程序主要是将模拟量输入到寄存器中，并将运算完毕的整数值写到模拟输出寄存器中。

输入的数据时，装入设定值0.193，回路増溢0.15，采样时间35秒，积分时间30分钟，关闭微分作用。

设定定时中断0的时间间隔是100ms设定定时中断，以定时执行PID指令。

检查程序有无错误，检查无误后接通电源，将程序下载到运行模拟平台上并运行该程序，并检查运行情况看看是否运行正常。

运行正常停止运行，关闭计算机关闭电源。

结束

6．结束语

通过本次课程设计，使我加深了对PLC梯形图、指令表、外部接线图的理解，还有经过在网上查找资料以及到图书馆学习，也使我更好的理解和认识了关于PLC设计原理和实际中的应用过程。

在课程设计过程中我们互相讨论，请教老师，在不断的调试各自的程序中，发现了很多各自的问题并进行研究解决。

我们试着用不同的设计方法来实现我们的课题，这样不仅可以拓宽我们的思路，还可以使我们的设计成果更加严谨。

本次课程设计可以为我以后工作打下一定的基础，感谢本次课程设计，感谢我的指导老师！

在这次课设中，我以前关于PLC的知识面得到了拓展，知道的得到了巩固，不知道的，借助于图书馆和网络得到解决，很多辣手的疑难杂症在刘老师和康老师的帮助下得到了很好的解决。

在相关的资料的查询中，我对信息的筛选能力又得到了提升。

再次感谢刘凤先老师和康代红老师不惜浪费自己的时间来帮助我决绝问题。

7参考文献

1.TVT—99系列教学实物模型使用说明书.天津：

天津职业技术师范学院源峰科技发展有限公司

2.章文浩.《可编程控制器原理及实验》.北京：

国防工业出版社，2003年.

3.钟肇新，范建东主编.可编程控制器原理及应用.第三版.广州：

华南理大学出版社，2003.5

4.郝海青.串联关节式机械手的控制系统分析与设计.万方数据库硕博士论文，2002

5.李乃夫主编.可编程控制器原理、应用、实验.北京：

中国轻工业出版社，2003

6.求是科技编著PLC应用开发技术与工程实践北京人民邮电出版社，2005.1

7.钟肇新、彭侃编译可编程控制器原理及应用第二版广州：

华南理大学出版社，2003.5