1、 学号学号 电气控制与电气控制与 PLCPLC 技术技术 课课 程程 设设 计计 （ 2010 届本科）届本科） 题题 目：目： 基于 S7-200 的家用浴缸水温 PID 的控制 系（部）院：系（部）院： 专专 业：业： 电气工程及其自动化 作者姓名：作者姓名： 指导教师：指导教师： 职称：职称： 完成日期：完成日期： 2013 年年 月月 日日 二 一 三 年 六 月 目目 录录 摘 要要 . 1 第一章第一章 概述概述. 2 1.1 PLC 简述 . 2 1.2 PLC 工作原理 2 第第二章二章 硬件设计硬件设计 3 2.1 控制要求. 3 2.2 选择 PLC 型号和硬件 4 2.2
2、.1 PLC 型号选择 . 4 2.2.2 硬件选择 4 2.3 S7-200 PLC 的 PID 功能指令 . 4 2.4 系统设计流程图 6 2.5 I/O 分配表 7 2.6 I/O 接线图 8 第第三章三章 软件设计软件设计 9 3.1 软件梯形图 9 3.2 程序调试 11 3.3 语句表 . 12 3.4 实际操作 12 结束语结束语 . 15 参考文献参考文献 16 1 摘摘 要要 随着现代工业的发展，在工业生产中，温度,流量，压力和液位是最常见的四种过程变 量。其中温度是一个重要的变量。例如在冶金工业，化工工业和电力工业等诸多领域，都需 要对加热炉，热处理炉和锅炉等的温度进行控
3、制。本次试验模拟工业控制中对温度的控制。 本次 PLC 课程设计为温度 PID 控制，顾名思义就是用 PID 的算法去控制温度，使 之快速、稳定、准确的达到要求的温度值。在硬件方面主要用到温度控制单元、计算 机、S7-200 PLC；而软件方面则通 STEP7-Micro/WIN32 编程软件对 PLC 的 PID 指令进 行操作。 实验需要在温度控制单元上进行连线，应用 PLC 的扩展模块模拟量输入模块和模拟 量输出模块对反馈回来的值进行处理,然后再送往 PLC 的 CPU。可以用软件进行监控，观察系 统达到稳定的时间，然后不断改变 PID 系数，使系统达到最佳。 关键字关键字：PLCPLC
4、；PIDPID；受热体；加热器；温度控制；受热体；加热器；温度控制 2 第一章第一章 概述概述 1.1 PLC 简述简述 可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC） ，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、计数与算术操作等面向用户 的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC 具有控制能 力强、可靠性高、使用灵活方便和易于编程、扩张、通信等一系列优点，是当今及今后工业 控制的主要手段和控制核心，因此 PLC 技术、数控计数、计算机辅助设计、计算机辅助生产 以及机器人技术、已并列为现代
5、工业生产自动化的四大支柱。 西门子是中国多个业务领域的领先工业解决方案供应商， 在制造业自动化、 流程工业自 动化、运动控制、驱动、低压控制以及电气安装技术方面提供了各类创新、可靠、高效和优 质的产品。并全面提供系统的解决方案和服务，产品涵盖范围广，在信息、通信、自动化与 控制、电力、交通医疗、照明等各个行业领域处于优势。 1.2 PLC 工作原理工作原理 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的程序。 按指令序号 （或地址号） 做周期性循环扫描， 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，直到
6、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输出 状态的刷新等工作。 PLC 的扫描一个周期必须输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。 输入刷新阶段 在输入刷新阶段，CPU 扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存 器。完成输入端刷新工作后，将关闭输入端口，转入程序执行阶段。在程序执行期间即使输 入端状态发生变化， 输入状态寄存器的内容也不会改变， 而这些变化必须等到下一工作周期 的输入刷新阶段才能被读入。 程序执行阶段 在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐步执行，并将 相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。 当最后一条控制程序执 行完毕后，即转入输入刷新阶段。 输出刷新阶段 当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电 3 路（输出映像寄存器） ，并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成 PLC 的实际输出。 由此可见
