基于西门子S7-1200的温度控制系统设计

基于西门子S7-1200的温度控制系统设计

【摘要】

在我们的日常生活和工作当中, 温度的影响力越来越大, 在工业生产中，占据着不可或缺的地位。在日常的生产生活中，精度要求不是很重要，但是对化工和科学研究过程中，精度反而是最重要的，但温度控制系统工艺庞杂且反复无常，具有不可控性。因此我们需要一种更加先进更加有效的控制方法。

本文主要介绍了由硬件方面西门子S7-1200,西门子1234模拟量输入模块，温度传感器以及触摸屏相结合，如何利用触摸屏控制PLC与模拟量模块与各种变送器设计出过程控制系统。利用该系统来准确、及时、有效的控制温度。同时利用了西门子博图集成软件编程，软件高效且先进，还集成了组态和仿真，使我们的编程和调试更加的方便。

【关键词】：温度；PLC；触摸屏

引言 1

（一）课题研究目的 1

（二）课题研究现状 1

一、温度控制系统的概述 2

（一）温度控制系统的必要性 2

（二）温度控制系统背景 2

二、硬件设计 2

（一）硬件配置 2

（二） PLC的I/O分配 6

（三）硬件接线图 6

三、PID控制设计 7

（一） PID控制程序设计 7

（一） PID控制算法 8

（二） PID在PLC中的回路指令 8

（四）实数统一化处理 10

（五） PID参数整定 10

四、程序设计 11

（一）编程软件SIMATIC TIA v13介绍 11

（二）内存地址分配与PID指令回路表 12

（三）S7-1200程序设计梯形图 12

（四）TP600触摸屏界面设计 21

（五）仿真测试 23

总结 26

参考文献 27

谢辞 28

引言

（一）课题研究目的

运用S7-1200中的程序控温算法的设计；并且把PID控制过程在实验中进行验证，真实的看见PID控制的优势方面，为今后在工作中学习PID打下坚实的基础；并且通过此次设计，能够强化PID控制工程的设计能力以及自动化工程安装调试能力。

运用计算机、西门子PLC S7-1200、触摸屏TP600 PN、电阻式一体化温度传感器等构成控制系统,利用S7-1200自带的PID指令，计算PID指数，完成对模拟工业对象的环境温度进行升温、降温、保持的控制，并在触摸屏构建实时温度曲线。在触摸屏上监测温度的变化，为了更加精确的观察温度的变化需要不停优化PID的参数。

（二）课题研究现状

温度的测量和控制对人类的生产和生活等都有着极其重要的作用。在日常的生产和生活当中，如果我们可以在第一时间获取目标的温度，那将是一个巨大的进步，最近几年，温控领域的发展突飞猛进，随着模电技术的飞跃，根据温控技术而发展而来的芯片如雨后春笋纷纷涌现，在人们的生产、生活当中产生了巨大的作用。但是PLC中的PID整定控温算法对温度的控制还是起到了极其重要的作用，它对温度的控制无与伦比，在许多场合当中都有它的身影。

目前，温度控制系统在日常生活、农业生产、工业生产、国防以及科研都占有重要的地位。温度是人们必不可少的，而温度控制系统是生活生产的设备程序的驱动，且对于保持恒温的环境更是必不可少的。在温度控制系统的发展过程中，从简单到复杂，低级到高级，从单元化到多元化，随着生产力的大力发展、温度控制精度要求的不断地提高、控制温度方法逐渐增加，使得温控系统得到了长足的发展。当前比较普遍的温度控制系统有基于单片机的温度控制系统，其中也有嵌入式等不同的技术方案；基于PLC 的温度控制系统，有闭环等不同的技术方案，如现场总线控制系统（FCS）和集散类型的温度控制系统（DCS）、基于工控机（IPC）的温度控制系统等等。环境温度是一个系统，适用于中等要求的环境控制，比如室温，锅炉温度，低级实验室温度等等，一般都采用PID调节进行控制。

目前，随着技术的发展，PLC的越来越广泛的应用，PLC控制器中都增加了PID 控制功能,在通常的逻辑控制和PID控制混合的生活环境中，采用PLC控制系统是较为合理的。PLC的抗干扰能力强、稳定性比较高、且编程简单易懂，被工程人员容易掌握和便于使用，因而在现代工业领域上广泛的被利用。PLC相对于DCS、FSC、IPC等PID系统具有成本控制上的优势。因此，在未来的一定时间内，PLC的应用将越来越广泛，其将占领着很大的市场份额，应用范围和方式也将会更加的广阔。

参考文献

[1] 李方园. 图解西门子S7-1200 PLC入门到实践[M]. 北京: 机械工业出版社,2011.

[2] 李方园. 自动化综合实践[M]. 北京: 中国电力出版社, 2009.

[3] 李方园. PLC控制技术[M]. 北京: 电子工业出版社, 2010.

[4] 刘华波. 西门子S7-1200 PLC编程与应用. 上海: 机械工业出版社, 2011.

[5] 廖常初. 西门子人机界面（触摸屏）组态与应用技术. 上海: 机械工业出版社, 2008.

[6] 白志刚.自动调节系统解析与PID整定. 北京: 化学工业出版社, 2012.

[4] 西门子博图手册.

http://www.bysj580.com/ http://www.bysj580.com/chajian/