基于plc和组态王的温度控制系统设计.doc
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基于plc和组态王的温度控制系统设计,基于plc和组态王的温度控制系统设计63页共计22816字摘 要可编程控制器是一种应用很广泛的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点，非常适合温度控制的要求。 在工业领域，随着自动化程度的迅速提高，用户对控制系统的过程监控要求...
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基于PLC和组态王的温度控制系统设计
63页共计22816字
摘 要
可编程控制器是一种应用很广泛的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点，非常适合温度控制的要求。
在工业领域，随着自动化程度的迅速提高，用户对控制系统的过程监控要求越来越高，人机界面的出现正好满足了用户这一需求。人机界面可以对控制系统进行全面监控，包括过程监测、报警提示、数据记录等功能，从而使控制系统变得操作人性化、过程可视化，在自动控制领域的作用日益显著。
本文主要介绍了基于西门子公司S7-200系列的可编程控制器和亚控公司的组态软件组态王的炉温控制系统的设计方案。编程时调用了编程软件STEP 7 -Micro WIN中自带的PID控制模块，使得程序更为简洁，运行速度更为理想。利用组态软件组态王设计人机界面，实现控制系统的实时监控、数据的实时采样与处理。实验证明，此系统具有快、准、稳等优点，在工业温度控制领域能够广泛应用。
目 录
第一章 前言 1
1.1 项目背景、意义 1
1.2 温控系统的现状 2
1.3 项目研究内容 3
第二章 PLC和HMI基础 5
2.1 可编程控制器基础 5
2.1.1 可编程控制器的产生和应用 5
2.1.2 可编程控制器的组成和工作原理 5
2.1.3 可编程控制器的分类及特点 8
2.2 人机界面基础 8
2.2.1 人机界面的定义 8
2.2.2 人机界面产品的组成及工作原理 9
2.2.3 人机界面产品的特点 9
第三章 PLC控制系统硬件设计 10
3.1 PLC控制系统设计的基本原则和步骤 10
3.1.1 PLC控制系统设计的基本原则 10
3.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤 11
3.2 PLC的选型与硬件配置 13
3.2.1 PLC型号的选择 13
3.2.2 S7-200 CPU的选择 14
3.2.3 EM231模拟量输入模块 14
3.2.4 热电式传感器 16
3.3 I/O点分配及电气连接图 17
3.4 PLC控制器的设计 17
3.4.1 控制系统数学模型的建立 17
3.4.2 PID控制及参数整定 19
第四章 PLC控制系统软件设计 22
4.1 PLC程序设计方法 22
4.2 编程软件STEP7--MICRO/WIN概述 23
4.2.1 STEP7-Micro/WIN简单介绍 23
4.2.2 梯形图语言特点 24
4.2.3 STEP7-Micro/WIN参数设置（通讯设置） 25
4.3 程序设计 27
4.3.1 设计思路 27
4.3.2 控制程序流程图 27
4.3.3 梯形图程序 28
4.3.4 PID指令向导的运用 31
4.3.5 语句表（STL）程序 35
第五章 基于组态王的HMI设计 37
5.1 人机界面（HMI）设计 37
5.1.1 监控主界面 38
5.1.2 实时趋势曲线 39
5.1.3 历史趋势曲线 40
5.1.4 报警窗口 40
5.1.5 设定画面 42
5.2 变量设置 42
5.3 动画连接 44
第六章 系统运行结果及分析 46
6.1 系统运行 46
6.2 运行结果分析 47
6.2.1 温度趋势曲线分析 47
6.2.2 报警信息分析 49
第七章 总结 50
参考文献 51
致 谢 52
关键词：温度控制 可编程控制器 人机界面 组态王
参考文献
[1] 郁汉琪.可编程控制器原理及应用.中国电力出版社，2004
[2] 努尔哈孜•朱玛力.可编程序控制器在电炉温度控制系统中应用的研究. 新疆大学学报，2006,13(2):267-268
[3] 黄柱深，黄超麟. 基于PLC的高精度温度控制系统. 机电工程技术, 2006，10(2)：123-125
[4] Chotai A, Young P. C., Behzadi M.A.. Self-adaptive design of a nonlinear temperature control system. IEE Proceedings of Control Theory and Applications, 2002, 1(138):41-49
[5] 高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例. 人民邮电出版社，2004
[6] 赵燕.可编程控制器原理及应用. 中国林业出版社，2006
[7] 李方园.人机界面设计及应用. 化学工业出版社，2008
[8] 严盈富. 触摸屏与PLC入门. 人民邮电出版社，2006
[9] 张扬. S7-200PLC原理与应用系统设计. 机械工业出版社，2007
[10] 付家才. PLC实验与实践. 高等教育出版社，2006
[11] 刘继修. PLC应用系统设计. 福建科技出版社，2007
[12] 徐亚飞，刘官敏，高国章. 温箱温度PID与预测控制. 武汉理工大学学报交通科学与工程版，2004，28(4)：554-557
[13] 曾贵娥,邱丽,朱学峰. PID控制器参数整定方法的仿真与实验研究.石油化工自动化, 2005，7(4):89-91
[14] 张浩风. 梯形图设计方法与应用举例. 机械工业出版社，2008
[15] 肖宝兴. 西门子S7-200PLC的使用经验和技巧. 机械工业出版社，2008
[16] 郑凤翼，郑丹丹. PLC控制系统梯形图和语句表. 人民邮电出版社，2006
[17] Yamamoto T., Shah S.L. . Design and experimental evaluation of a multivariable self-tuning PID controller. IEE Proceedings of Control Theory and Applications, 2004, 5(151):645-652
[18] 张伟林. 电气控制与PLC综合应用技术. 人民邮电出版社，2009
[19] 黄艳丽，黎旭. 设计与人机界面. 北京理工大学出版社，2007
63页共计22816字
摘 要
可编程控制器是一种应用很广泛的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点，非常适合温度控制的要求。
在工业领域，随着自动化程度的迅速提高，用户对控制系统的过程监控要求越来越高，人机界面的出现正好满足了用户这一需求。人机界面可以对控制系统进行全面监控，包括过程监测、报警提示、数据记录等功能，从而使控制系统变得操作人性化、过程可视化，在自动控制领域的作用日益显著。
本文主要介绍了基于西门子公司S7-200系列的可编程控制器和亚控公司的组态软件组态王的炉温控制系统的设计方案。编程时调用了编程软件STEP 7 -Micro WIN中自带的PID控制模块，使得程序更为简洁，运行速度更为理想。利用组态软件组态王设计人机界面，实现控制系统的实时监控、数据的实时采样与处理。实验证明，此系统具有快、准、稳等优点，在工业温度控制领域能够广泛应用。
目 录
第一章 前言 1
1.1 项目背景、意义 1
1.2 温控系统的现状 2
1.3 项目研究内容 3
第二章 PLC和HMI基础 5
2.1 可编程控制器基础 5
2.1.1 可编程控制器的产生和应用 5
2.1.2 可编程控制器的组成和工作原理 5
2.1.3 可编程控制器的分类及特点 8
2.2 人机界面基础 8
2.2.1 人机界面的定义 8
2.2.2 人机界面产品的组成及工作原理 9
2.2.3 人机界面产品的特点 9
第三章 PLC控制系统硬件设计 10
3.1 PLC控制系统设计的基本原则和步骤 10
3.1.1 PLC控制系统设计的基本原则 10
3.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤 11
3.2 PLC的选型与硬件配置 13
3.2.1 PLC型号的选择 13
3.2.2 S7-200 CPU的选择 14
3.2.3 EM231模拟量输入模块 14
3.2.4 热电式传感器 16
3.3 I/O点分配及电气连接图 17
3.4 PLC控制器的设计 17
3.4.1 控制系统数学模型的建立 17
3.4.2 PID控制及参数整定 19
第四章 PLC控制系统软件设计 22
4.1 PLC程序设计方法 22
4.2 编程软件STEP7--MICRO/WIN概述 23
4.2.1 STEP7-Micro/WIN简单介绍 23
4.2.2 梯形图语言特点 24
4.2.3 STEP7-Micro/WIN参数设置（通讯设置） 25
4.3 程序设计 27
4.3.1 设计思路 27
4.3.2 控制程序流程图 27
4.3.3 梯形图程序 28
4.3.4 PID指令向导的运用 31
4.3.5 语句表（STL）程序 35
第五章 基于组态王的HMI设计 37
5.1 人机界面（HMI）设计 37
5.1.1 监控主界面 38
5.1.2 实时趋势曲线 39
5.1.3 历史趋势曲线 40
5.1.4 报警窗口 40
5.1.5 设定画面 42
5.2 变量设置 42
5.3 动画连接 44
第六章 系统运行结果及分析 46
6.1 系统运行 46
6.2 运行结果分析 47
6.2.1 温度趋势曲线分析 47
6.2.2 报警信息分析 49
第七章 总结 50
参考文献 51
致 谢 52
关键词：温度控制 可编程控制器 人机界面 组态王
参考文献
[1] 郁汉琪.可编程控制器原理及应用.中国电力出版社，2004
[2] 努尔哈孜•朱玛力.可编程序控制器在电炉温度控制系统中应用的研究. 新疆大学学报，2006,13(2):267-268
[3] 黄柱深，黄超麟. 基于PLC的高精度温度控制系统. 机电工程技术, 2006，10(2)：123-125
[4] Chotai A, Young P. C., Behzadi M.A.. Self-adaptive design of a nonlinear temperature control system. IEE Proceedings of Control Theory and Applications, 2002, 1(138):41-49
[5] 高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例. 人民邮电出版社，2004
[6] 赵燕.可编程控制器原理及应用. 中国林业出版社，2006
[7] 李方园.人机界面设计及应用. 化学工业出版社，2008
[8] 严盈富. 触摸屏与PLC入门. 人民邮电出版社，2006
[9] 张扬. S7-200PLC原理与应用系统设计. 机械工业出版社，2007
[10] 付家才. PLC实验与实践. 高等教育出版社，2006
[11] 刘继修. PLC应用系统设计. 福建科技出版社，2007
[12] 徐亚飞，刘官敏，高国章. 温箱温度PID与预测控制. 武汉理工大学学报交通科学与工程版，2004，28(4)：554-557
[13] 曾贵娥,邱丽,朱学峰. PID控制器参数整定方法的仿真与实验研究.石油化工自动化, 2005，7(4):89-91
[14] 张浩风. 梯形图设计方法与应用举例. 机械工业出版社，2008
[15] 肖宝兴. 西门子S7-200PLC的使用经验和技巧. 机械工业出版社，2008
[16] 郑凤翼，郑丹丹. PLC控制系统梯形图和语句表. 人民邮电出版社，2006
[17] Yamamoto T., Shah S.L. . Design and experimental evaluation of a multivariable self-tuning PID controller. IEE Proceedings of Control Theory and Applications, 2004, 5(151):645-652
[18] 张伟林. 电气控制与PLC综合应用技术. 人民邮电出版社，2009
[19] 黄艳丽，黎旭. 设计与人机界面. 北京理工大学出版社，2007
