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基于PLC控制的加热炉温度控制系统设计

摘要

温度控制系统广泛应用于工业控制领域，如钢铁厂、化工厂、火电厂等锅炉的温度控制系统，电焊机的温度控制系统等。加热炉温度控制在许多领域中得到广泛的应用。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面更不是其长处, 然而PLC 在这方面却是公认的最佳选择。加热炉温度是一个大惯性系统，一般采用PID调节进行控制。随着PLC功能的扩充在许多PLC 控制器中都扩充了PID 控制功能, 因此在逻辑控制与PID控制混合的应用场所中采用PLC控制是较为合理的。本设计是利用西门子S7-300PLC控制加热炉温度的控制系统。首先介绍了温度控制系统的工作原理和系统的组成，然后介绍了西门子S7-300PLC和系统硬件及软件的具体设计过程。

关键词：西门子S7-300PLC，PID，温度传感器，固态继电器

 
The application of Siemens S7-300 in temperature control

Abstract
Temperature control system has been widely used in the industry controlled field，as the temperature control system of boilers and welding machines in steel works、chemical plant、heat-engine plant etc. Heating-stove temperature control has also been applied widely in all kinds of fields .The application of this aspect is based on SCM which is making the PID control, yet the hardware and software design of DDC system controlled by SCM is somewhat complicated , it’s not an advantage especially related to logic control, however it is accepted as the best choice when mentioned to PLC.
The furnace temperature of heating-stove is a large inertia system，so generally using PID adjusting to control. With the expanding of PLC function, the control function in many PLC controllers has been expanded. Therefore it is more reasonable to apply PLC controlling in the applicable fields where logical control and PID control blend together. The design has utilized the control system with which Siemens S7-300 PLC control the temperature heating-stove. In the first place this paper presents the working principles of the temperature control system and the elements of this system. Then it introduces Siemens S7-300 PLC and the specific design procedures of the hardware and the software.

Key words：Siemens S7-300 PLC，PID，temperature pickup, solid state relay

 
目录
摘要 I
Abstract II
第一章  引言 1
1.1系统设计背景 1
1.2系统工作原理 1
1.3系统设计目标及技术要求 2
1.4技术综述 2
第二章 系统设计 4
2.1控制原理与数学模型 4
2.1.1PID控制原理 4
2.1.2掌握S7-300PLC的PID指令及应用方法 8
2.1.3PID指令的使用注意事项 13
2.2采样信号和控制量分析 14
2.3系统组成 15
第三章   硬件设计 16
3.1 PLC的基本概念 16
3.1.1模块式PLC的基本结构 16
3.1.2 PLC的特点 18
3.1.3PLC的应用领域 19
3.2 PLC的工作原理 22
3.2.1逻辑运算 22
3.2.2 PLC的循环处理过程 23
3.2.3用户程序的执行过程 25
3.3 S7-300简介 25
3.3.1数字量输入模块 26
3.3.2 数字量输出模块 26
3.3.3数字量输入/输出模块 27
3.3.4模拟量输入模块 28
3.3.5模拟量输出模块 30
3.3.6 S7-300的其他模块 31
3.4温度传感器 32
3.5固态继电器 34
第四章 软件设计 38
4.1STEP7编程软件简介 38
4.1.1STEP7概述 38
4.1.2STEP 7的硬件接口 38
4.1.3 STEP 7的编程功能 38
4.1.4 STEP 7的硬件组态与诊断功能 39
4.2 STEP7项目的创建 40
4.2.1使用向导创建项目 40
4.2.2直接创建项目 42
4.2.3硬件组态与参数设置 43
4.3用变量表调试程序 51
4.3.1系统调试的基本步骤 51
4.3.2 变量表的基本功能 52
4.3.3变量表的生成 53
4.3.4 变量表的使用 54
4.4 S7-300的编程语言 55
4.4.1PLC编程语言的国际标准 55
4.4.2STEP7中的编程技术 56
结束语 61
参考文献 62
附录 63
致谢 65