基于plc和组态王的温度控制系统设计

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1、基于PLC和组态王的温度控制系统设计PLC和HMI基础可编程逻辑控制器是一种工业控制计算机，简称PLC，它使用了可编程序的记忆以存储指令，用来执行诸如逻辑、顺序、计时、计数和演算等功能，并通过数字或模拟的输入和输出，以控制各种机械或生产过程。可编程控制器基础可编程控制器的组成和工作原理输入接口中央处理单元CPU输出接口电源存储单元人机界面产品的特点(1)系统运行过程清晰化(2)系统操作简单化(3)显示报警(4)数据归档(5)报表系统PLC控制系统硬件设计在掌握了PLC的硬件构成、工作原理、指令系统以及编程环境后，就可以PLC作为主要控制器来构造PLC控制

2、系统。主要从系统设计结构和硬件设计角度，介绍该项目的PLC控制系统设计步骤、PLC的硬件配置、外部电路设计以及PLC控制器的设计和参数的整定。PLC控制系统设计的基本原则和步骤弄懂PLC的基本工作原理和指令系统后,就可以把PLC应用到实际的工程项目中。无论是用PLC组成集散控制系统，还是独立控制系统，PLC控制部分的设计都可以参考图所示的步骤。PLC控制系统设计步骤评估控制任务PLC机型的选择控制柜设计及布线程序设计联机调试PLC安装程序检查、调试控制流程的设计程序备份修改软、硬件模拟运行投入使用是否满足要求PLC控制系统设计的一般步骤1.熟悉被控对象2

3、.硬件选择3.编写应用程序4.程序调试5.编写技术文件PLC的选型与硬件配置PLC型号的选择本温度控制系统选择德国西门子公司的S7-200系列的PLC。S7-200PLC属于小型整体式的PLC,本机自带RS-485通信接口、内置电源和I/O接口。它的硬件配置灵活，既可用一个单独的S7-200CPU构成一个简单的数字量控制系统，也可通过扩展电缆进行数字量I/O模块、模拟量模块或智能接口模块的扩展，构成较复杂的中等规模控制系统[10]。完整的S7-200系列PLC实物如图所示。S7-200CPU的选择S7-200系列的PLC有CPU221、CPU222、CP

4、U224、CPU224XP、CPU226等类型。此系统选用S7-200CPU226，CPU226集成了24点输入/16点输出，共有40个数字量I/O。可连接7个扩展模块，最大扩展至248点数字量或35点模拟量I/O。还有13KB程序和数据存储空间空间，6个独立的30KHz高速计数器，2路独立的20KHz高速脉冲输出，具有PID控制器。配有2个RS485通讯口，具有PPI，MPI和自由方式通讯能力，波特率最高为38.4kbit/s，可用于较高要求的中小型控制系统[11]。本温度控制系统由于输入/输出点数不多，本可以使用CPU224以下的类型，不过为了能调用

5、编程软件STEP7里的PID模块，只能采用CPU226及以上机种。EM231模拟量输入模块本温度控制系统中，传感器将检测到的温度转换成0～41mv的电压信号，系统需要配置模拟量输入模块把电压信号转换成数字信号再送入PLC中进行处理。在这里，我们选用了西门子EM2314TC模拟量输入模块。EM231热电偶模块提供一个方便的，隔离的接口，用于七种热电偶类型：J、K、E、N、S、T和R型，它也允许连接微小的模拟量信号(±80mV范围)，所有连到模块上的热电偶必须是相同类型，且最好使用带屏蔽的热电偶传感器。EM231模块需要用户通过DIP开关进行组态：SW1～S

6、W3用于选择热电偶类型，SW4没有使用，SW5用于选择断线检测方向，SW6用于选择是否进行断线检测，SW7用于选择测量单位，SW8用于选择是否进行冷端补偿。本系统用的是K型热电偶，所以DIP开关SW1～SW8组态为00100000；EM231具体技术指标见表3-1。型号EM231模拟量输入模块总体特性外形尺寸：71.2mm×80mm×62mm功耗：3W输入特性本机输入：4路模拟量输入电源电压：标准DC24V/4mA输入类型：0~10V，0~5V，±5V,±2.5V,0~20mA分辨率：12Bit转换速度：250μS隔离：有耗电从CPU的DC5V（I/O总

7、线）耗电10mADIP开关SW10,SW20,SW31（以K型热电偶为例）表所示为如何使用DIP开关设置EM231模块，开关1、2和3可选择模拟量输入范围。所有的输入设置成相同的模拟量输入范围。表中，ON为接通，OFF为断开。单极性满量程输入分辨率SW1SW2SW3ONOFFON0到10V2.5mVONOFF0到5V1.25mV0到20mA5uA双极性满量程输入分辨率SW1SW2SW3OFFOFFON±5V2.5mVONOFF±2.5V1.25mVEM231校准和配置位置图如图所示热电式传感器热电式传感器是一种将温度变化转化为电量变化的装置。在各种热电式

8、传感器中，以将温度量转换为电势和电阻的方法最为普遍。其中最常用于测量温度的是热电