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基于西门子plc的温度pid调节毕业设计论文正稿.doc
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基于西门子plc的温度pid调节毕业设计论文正稿.doc
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青岛农业大学海都学院本科毕业论文(设计)
青岛农业大学
毕业论文(设计)
题 目: 基于西门子 PLC 的温度 PID 调节
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青岛农业大学海都学院本科毕业论文(设计)
1
摘 要
从上世纪80年代至90年代中期,PLC得到了快速的发展,在这时期,PLC在处理模拟
量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程
控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。PLC具有通用
性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业
自动化控制特别是顺序控制中的地位,在可预见的将来,是无法取代的。
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:温度控制系统 、 西门子 S7—-200PLC 、 PID 控制算法
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2
ABSTRACT
From the last century to 90 in the mid 80's, PLC has been rapid development in this
period, PLC capability in dealing with analog and digital computing power, man-machine
interface capabilities and network capabilities are greatly improved, PLC gradually entering
the field of process control, replaced in some applications in the field of process control
dominant DCS.PLC has the versatility, ease of use, wide adaptation, high reliability and
strong anti-interference, simple to program and so on.PLC control, especially in the industrial
automation sequence control the position, in the foreseeable future, is no substitute.
This paper introduces the boiler as the charged object to the boiler water temperature of
the main accused of the export parameters to furnace temperature as deputy accused of
parameters to control the heating resistance wire voltage parameters to PLC, controller,
constitutes a series of boiler temperaturelevel control system; using PID algorithm, the use of
PLC ladder programming language, programming, boiler temperature control.
Electric boilers a wide range of applications, in a considerable number of field, the
electric boiler performance advantages and disadvantages of the decision The quality of the
product.Electric boiler control systems currently used mostly for computer control
microprocessor core technology, both to improve the automation equipment have improved
the control precision equipment.
This paper on the heating boiler control system works, selection of temperature
transmitter, PLC configurations, the configuration software design aspects were
described.Through the transformation of electric boiler control system has fast response, good
stability, high reliability, control accuracy and good features, practical significance for
industrial control.
Key words: temperature control system SIMATIC S7-200 Programmable Logic
Controller classic PID control
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3
摘 要 ..............................................................................................................................................................1
第一章 绪论 ....................................................................................................................................................4
1.1 温度控制系统的意义 ....................................................................................................................4
1.2 温度控制系统背景 ........................................................................................................................4
2.1 传感技术 ........................................................................................................................................5
2.2 PLC 技术 .........................................................................................................................................6
2.3 PID 回路算法 .................................................................................................................................7
第三章 硬件设计 ..........................................................................................................................................12
3.1 西门子 PLC 的特点 ......................................................................................................................12
3.2 PLC 各部分的作用 .......................................................................................................................13
3.3 硬件配置 ......................................................................................................................................15
3.4 硬件接线图 ..................................................................................................................................18
第四章 PLC 控制系统的软件设计 ................................................................................................................18
4.1 PLC 程序设计的方法 ...................................................................................................................18
4.1 编程软件 STEP7--Micro/WIN 概述 ...........................................................................................19
4.2. 计算机与 PLC 的通信 ..................................................................................................................20
4.3 程序设计 ......................................................................................................................................21
4.4 程序编写 ......................................................................................................................................31
第五章 系统仿真及调试 ..............................................................................................................................34
5.1 控制程序运行及其分析 ..............................................................................................................34
5.2 PID 自整定失败原因及解决方法 ...............................................................................................37
结 论 ............................................................................................................................................................40
参考文献 ........................................................................................................................................................42
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4
第一章 绪论
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。
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