1、 自动化系自动化系 电气控制技术课程设计报告电气控制技术课程设计报告 题题 目：目： 恒温控制恒温控制 专专 业：业： 自动化自动化 班班 级：级： 自动化自动化 104 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 设计完成日期：设计完成日期： 2013 年年 7 月月 3 日日 课程设计任务书 题目： 恒温控制 课程设计时间： 2013.6.172013.7.5 一、设计任务 采用西门子 S7-300 系列 PLC，使用 Step-7 编写并调试 PLC 控制程序，控制 电炉丝加热，实现手动调温、自动恒温、超温报警、显示温度等功能。 二、设计内容及要求 1. 掌握温度变送器的工作原理； 2.
2、 掌握固态继电器的工作原理； 3. 恒温控制装置的总体方案设计； 4. PLC 控制系统的硬件设计； 5. PLC 控制系统的软件设计和调试； 6. 撰写课程设计报告。 三、设计重点 PLC 控制系统的软件设计与现场调试。 四、课程设计进度要求 2013.6.172012.6.18 学习温度变送器和固态继电器的工作原理； 2013.6.192013.6.21 总体方案及 PLC 硬件设计； 2013.6.222013.6.26 PLC 控制系统的软件设计和仿真调试； 2013.6.272013.7.1 PLC 控制系统的现场调试； 2013.7.22013.7.3 撰写设计报告； 2013.7
3、.4 验收答辩。 五、参阅书目 1 SIEMENS SIMATIC 温度控制手册，2003 年 12 月版 2 SIEMENS SIMATIC 使用 STEP7 编程手册，2007 年 8 月版 目目 录录 1 任务分析和性能指标任务分析和性能指标 1 1.1 任务分析 1 1.2 性能指标 1 2 总体方案设计总体方案设计. 2 2.1 硬件方案. 2 2.2 软件方案. 3 3 硬件设计与实现硬件设计与实现 4 3.1 检测电路 4 3.2 控制电路 4 4 软件设计与实现软件设计与实现 6 4.1 主程序 6 4.2 中断程序 7 5 调调试及性能分析试及性能分析 . 8 5.1 调试分
4、析 8 5.1.1 软件调试. 8 5.1.2 硬件调试. 8 5.1.3 系统功能调试. 8 总总 结结 9 参考文献 10 附录 1 调试系统照片 11 1 1 任务分析和性能指标任务分析和性能指标 1.1 任务分析 随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种 最常见的过程变量。 其中， 温度是一个非常重要的过程变量。 例如： 在冶金工业、 化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、 热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行控制。 这方面的应用大多是基于单片机进行PID控制,然而单片机控制的DDC 系统 软硬件设计较为复杂,特别是涉及到逻辑控制方
5、面更不是其长处,然而PLC在这方 面却是公认的最佳选择。 随着电子技术的发展，可编程序控制器（PLC）已经由原来简单的逻辑量控 制，逐步具有了计算机控制系统的功能。在现代工业控制中，PLC 占有了很重要 的地位，它可以和计算机一起组成控制功能完善的控制系统。在许多行业的工业 控制系统中，温度控制都是要解决的问题之一。 1.2 性能指标 本 PLC 温度控制系统的具体指标要求是： 对加热器加热温度调整范围为 40 200，温度控制精度小于 2，系统的超调量须小于 15%。考虑到本系统控 制对象为电炉，是一个大延迟环节，且温度调节范围较宽，所以本系统对过渡过 程时间不予要求。 对给定值（目标值）可
6、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；输出值是送至固 态继电器的 PWM，其允许变化范围为最大值的 0% 至 100% 2 2 总体方案设计总体方案设计 根据系统具体指标要求，可以对每一个具体部分进行分析设计。整个控制系 统分为硬件电路设计和软件程序设计两部分。 系统硬件框图结构如图所示: 图 2.1 系统硬件框图 被控对象为炉内温度，温度传感器检测炉内的温度信号，经温度变送器将温度值 转换成 420mA 的电流信号送入 PLC AI 模块。PLC 把这个测量信号经过标度变 换与设定值比较得到偏差，经 PID 运算后，发出 PWM 控制信号，经 PWM 来控 制固态继电器，来调节炉丝两端的电压，从而实现炉丝温度的连续控制。 2.1 硬件方案硬件方案 经过资料查找，并观看了课程设计设备，确定了以下硬件方案，由西门子 s7-300 PLC 做控制器，通过 PWM 控制固态继电器来调节炉丝电压，检测变送环 节由 Pt100 检测，并由变
