plc恒温控制器设计

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1、大连民族学院机电信息工程学院自动化系电气控制技术课程设计报告题目：PLC恒温控制器设计专业：自动化班级：自动化091班学生姓名：组长：xx组员：xxxx指导教师：xx设计完成日期：2012年6月30日目录1设计任务12电炉恒温控制系统的总体设计12.1电炉恒温控制系统的基本组成22.2电炉恒温控制系统的硬件总体方案22.2.1控制器22.2.2检测装置22.2.3执行机构32.2.4硬件连接32.3电炉恒温控制系统的软件总体方案33电炉恒温控制系统的设计与实现53.1控制器的设计53.2程序设计与实现64系统

2、综合实验调试74.1调试方案74.2调试过程74.2.1模拟量采集的验证和调试74.2.2温度PID控制功能块FB58功能的实现和调试74.2.3PID参数整定与总体优化7结论11参考文献12附录A温度PID控制功能块FB58的参数设置图13附录B系统硬件组态与模块选择图17PLC恒温控制器设计1设计任务设计题目要求采用所给的设备(S7-300系列PLC、固态继电器、温度传感器等)实现对电炉温度的恒温控制，完成对控制器的综合设计。该题目是基于PLC的电炉温度控制系统。电炉是热处理常用设备之一，维持电炉某一范围

3、的温度恒定是必须要解决的问题。电炉的发热体为电阻丝。电炉通常采用模拟仪表测量温度，并通过控制交流接触器的通断时间比例来控制加热功率，由于模拟仪表本身的测量精度差，加上交流接触器的寿命短，通断比例低，故控制精度低。本次设计一个采用西门子公司S7-300系列PLC可编程序控制器实现对电炉温度的自动控制。PLC的模拟量输入模块反馈的炉温实际值与设定值的偏差进行PID运算，运算结果输出控制电炉平均功率的大小，来达到控制炉温的目的。–15–PLC恒温控制器设计2电炉恒温控制系统的总体设计2.1电炉恒温控制系统的基本组成

4、由PLC控制的电炉温度控制系统构成如图2.1所示，系统的主要工作过程是通过修改设定值（0~200℃）输入PLC主机，再通过PLC控制器传递给数字量输出模块，控制固态继电器的开关状态，继而控制电炉的加热情况；通过温度检测装置——热电阻检测到的变换为电流信号的炉温值通过模拟量输入模块读入PLC主机，由PLC主机内部PID的程序与温度设定值相比较，对数字量输出模块进行下一步的控制。整个系统PLC——西门子S7-300是整个系统的核心环节，也是整个控制系统的设计重点和难点。PLC主机设定值给定PID控制算法执行器行构

5、温度传感器控制器图2.1电阻炉温度控制系统图——实际温度电炉2.2电炉恒温控制系统的硬件总体方案2.2.1控制器根据系统的总体设计方案，控制器的选择即为西门子S7-300PLC模块的选择。采用PLC的电源模块、CPU模块（313C_2DP）和模拟量输入模块（SM331AI2×12bit），由于所选用CPU属于紧凑型，32KBRAM，24VDC电源，内置16DI/16DO，带集成功能，MPI，PROFIBUSDP主/从接口；CPU运行需要MMC。由于系统的开关量输出仅需1个输入点，所以无需再选择附加的DO模块，

6、也简化的硬件组态。2.2.2检测装置温度检测环节，确定采用铂热电阻PT100，它利用铂丝的电阻值随着温度的变化而变化这一基本原理设计和制作的，按0℃时的电阻值R(℃)的大小分为10欧姆（分度号为Pt10）和100欧姆（分度号为Pt100）等，测温范围均为-200~850℃，满足设计需要。–15–PLC恒温控制器设计2.2.3执行机构执行机构选择固态继电器（SolidStateRelay,缩写SSR），是由微电子电路，分立电子器件，电力电子功率器件组成的无触点开关。用隔离器件实现了控制端与负载端的隔离。固态继电

7、器的输入端用微小的控制信号，达到直接驱动大电流负载。固态继电器是具有隔离功能的无触点电子开关，在开关过程中无机械接触部件。根据系统的设计需要确定选择单相固态继电器，型号为SSR-40DA，铭牌上输入为3~32V直流输入，输出为24~240V交流输出，而西门子S7-300PLC的数字量输出模块输出电压为24V，所以满足本设计的要求。2.2.4硬件连接根据西门子S7-300PLC模块以及热电阻和固态继电器的型号的选择，系统的大体的硬件连接图如图2.2所示。电阻炉+－数字地Q124.0模拟地V/Iin0-V/Iin

8、0+SSR热电阻SM331AI2×12bitDI16/DO16西门子S7-300PLC图2.2电炉恒温控制系统硬件接线图2.3电炉恒温控制系统的软件总体方案由于该电炉恒温控制系统是个闭环自动控制系统，选择采用PID控制规律。PID控制器的输入输出关系可表示为：–15–PLC恒温控制器设计(2.1)其中，为比例增益，为积分时间，为微分时间，e(t)为偏差，M(t)为输出。数字P1D控制系统如图2.3所