毕业论文-PLC西门子S7-200温度控制系统毕业设计.doc

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天津轻工职业技术学院毕业论文

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天津轻工职业技术学院毕业论文

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内容摘要

温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都

与温度密切相关。在科学研究和生产实践的诸多领域中, 温度控制占有着极为重

要的地位, 特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足

轻重的作用。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，

燃料，控制方案也有所不同。例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中

广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电

等。温度控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为

先进的控制技术和控制理论。

可编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机，是继承计算机、

自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力强，价格

便宜，可靠性强，编程简单，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人

员的喜欢，因此 PLC 已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。

关键字：温度控制 PLC 组态

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1 引言 .................................................................3

1.1 温度控制系统的意义 .................................................3

1.2 温度控制系统背景 ...................................................3

1.3 研究技术介绍 .......................................................3

2 硬件设计 .............................................................6

2.1 硬件配置 ...........................................................6

2.2 I/O 分配表..........................................................8

2.3 硬件接线图 ........................................................10

3 软件设计 ............................................................10

3.1 PID 控制程序设计...................................................15

3.2 S7-200 程序设计流程图..............................................16

3.3 内存地址分配与 PID 指令回路表 ......................................17

3.4 S7-200 程序设计梯形图..............................................17

4 组态编程 ............................................................25

4.1 PLC 通信配置与通信方式.............................................25

4.2 网络的通讯 PPI 协议 ................................................25

4.3 组态软件 Kingview..................................................27

4.4 组态王定义外部设备和数据变量 ......................................27

4.5 组态王界面 ........................................................30

4.6 启动组态王 ........................................................29

结论 ...................................................................32

致谢 ...................................................................35

参考文献 ...............................................................36

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1 引言

1.1 温度控制系统的意义

温度及湿度的测量和控制对人类日常生活、工业生产、气象预报、物资仓

储等都起着极其重要的作用。在许多场合，及时准确获得目标的温度、湿度信

息是十分重要的，近年来，温湿度测控领域发展迅速，并且随着数字技术的发

展，温湿度的测控芯片也相应的登上历史的舞台，能够在工业、农业等各领域

中广泛使用。

1.2 温度控制系统背景

自 70 年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算机

技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国内外温度控制

系统发展迅速，并在职能化、自适应、参数自整定等方面取得成果，在这方面，

一日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都产生了一批商品化的、性能优异

的温度控制器及仪器仪表，并在各行各业广泛应用。

温度控制系统在国内各行各业的应用虽然十分广泛，但从国内生产的温度

控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比仍

然有着较大的差距。目前，我国在这方面总体水平处于 20 实际 80 年代中后期

水平，成熟产品主要以“点位”控制及常规的 PID 控制器为主，它只能适应一

般温度系统控制，难于控制滞后、复杂、时变温度系统控制。而适应于较高控

制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟。形成商品化并在

仪表控制系统参数的自整定方面，还没开发性能可靠的自整定软件。参数大多

靠人工经验及我国现场调试来确定。

随着科学技术的不断发展，人们对温度控制系统的要求越来越高，因此，

高精度、智能化、人性化的温度控制系统是国内外必然发展趋势。

1.3 研究技术介绍

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1.3.1 传感技术

传感技术、通信技术和计算机技术是现代信息技术的三大基础技术。

中华人名共和国国家标准 GB7665-1987 对传感器（transducer/sensor）的

定义是：“能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装

置，通常由敏感元件和转换元件组成。其中，敏感元件是指直接感受或响应被

测量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件或响应的被测量转换成适于

传感器或被测量的电信号部分。”

对生产过程的监控首先离不开采集设备工作信息，因此选用合适的传感器

至关重要，如果把计算机看作是自动化系统的“大脑”，信道看作是“神经网络”

的话，那么传感器就是自动化系统的“五官”。无法对现场数据进行准确、可靠、

实时测量，监控也就无从谈起了。

1.3.2 PLC

可编程控制器的英文名称是 Programmable Logic Controller，即可编程逻

辑控制器，简称 PLC。

现代制造业必须对市场需求做出快速反应，生产小批量、多品种、多规格、

低成本和高质量的产品，这便要求生产设备和自动化生产线的控制系统必须具

有极高可靠性和灵活性。可编程控制器正是顺应这一潮流而出现的，以微处理

器为基础的通用工业控制装置。

在 20 世纪 60 年代的汽车制造业，传统继电接触器控制装置广泛应用于生

产流水线的自动控制系统中。这套装置设备体积庞大，可靠性差，同时维护不

便，而且，完全由逻辑硬件构成，接线十分复杂。一旦生产过程某一环节发生

改变，控制装置就要重新设计改造。随着汽车生产工业的迅猛发展，对于汽车

型号频繁改进，传统控制系统捉襟见肘，弊端日益放大，最终 PLC 应运而生。

它开创性地引入程序控制功能，使计算机科学技术进入工业生产控制领域应用。

早期 PLC 仅仅是替代继电器控制装置完成顺序控制、定时等任务，但是其

简单易懂、安装方便、体积小、能耗低、有故障显示、能重复使用的特点，使

得 PLC 很快就得到了推广应用。随着超大规模集成电路技术和微处理器性能的

飞速发展，PLC 的软、硬件功能不能丰富、完善。

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