基于PLC和组态王的温度控制系统设计PPT课件.pptx

基于PLC和组态王的温室控制系统的设计 班级 姓名 学号 指导老师 2020 3 26 1 目录 前言PLC和人机界面 HMI 介绍PLC控制系统软 硬件设计基于组态王的人机界面设计系统运行结果及分析结论 2020 3 26 2 1 前言 2020 3 26 3 前言 温度控制现阶段发展状况 温度控制在电子 冶金 机械等工业领域应用非常广泛 由于其具有工况复杂 参数多变 运行惯性大 控制滞后等特点 它对控制调节器要求极高 目前 仍有相当部分工业企业在用窑 炉等烘干生产线 存在着控制精度不高 炉内温度均匀性差等问题 达不到工艺要求 造成装备运行成本费用高 产出品品质低下 严重影响企业经济效益 急需技术改造 2020 3 26 4 前言 我国温度控制技术现状 温度控制系统在国内各行各业的应用虽然己经十分广泛 但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世纪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 2020 3 26 5 前言 研究本课题的目的和意义 本论文通过PLC控制器 温度传感器将检测到的实际炉温转化为电压信号 经过模拟量输入模块转换成数字量信号并送到PLC中进行PID调节 PID控制器输出量转化成占空比 通过固态继电器控制炉子加热的通断来实现对炉子温度的控制 同时 利用组态软件 组态王 设计一个人机界面 HMI 通过串行口与可编程控制器通信 对控制系统进行全面监控 从而使用户操作更方便 2020 3 26 6 2 PLC和人机界面简介 2020 3 26 7 PLC 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 2020 3 26 8 人机界面 HMI 人机界面 HMIHumanMachineInterface 以其美观易懂 操作人性化等显著特点 正好满足这种需求而得到广泛的应用 人机界面是指连接可编程控制器 PLC 变频器 直流调速器 仪表等工业控制设备 利用显示屏显示 通过输入单元 如触摸屏 键盘 鼠标等 写入工作参数或输入操作命令 实现人与机器信息交互的数字设备 由硬件和软件两部分组成 2020 3 26 9 3 PLC控制系统软 硬件设计 2020 3 26 10 软件 硬件设备选择 西门子S7 200CPU226模拟量输入模块 EM231热电式传感器 K型热电偶编程软件 STEP7 Micro WIN 2020 3 26 11 硬件设备连接与设计 系统选用PLCCPU226为控制器 K型热电偶将检测到的实际炉温转化为电压信号 经过EM231模拟量输入模块转换成数字量信号并送到PLC中进行PID调节 PID控制器输出量转化成占空比 通过固态继电器控制炉子加热的通断来实现对炉子温度的控制 PLC和HMI相连接 实现了系统的实时监控 系统框架图如下 2020 3 26 12 硬件设备连接与设计 2020 3 26 13 控制电路 本温度控制系统中 传感器 电热偶 将检测到的温度信号转换成电压信号经过温度模块后 与设定温度值进行比较 得到偏差 此偏差送入PLC控制器按PID算法进行修正 返回对应工况下的固态继电器导通时间 调节电热丝的有效加热功率 从而实现对炉子的温度控制 2020 3 26 14 控制程序流程 PLC运行时 通过特殊继电器SM0 0产生初始化脉冲进行初始化 将温度设定值 PID参数值等 存入有关的数据寄存器 使定时器复位 按启动按钮 系统开始温度采样 采样周期为10秒 K型热电偶传感器把所测量的温度进行标准量转换 0 41毫伏 模拟量输入通道AIW0通过读入0 41毫伏的模拟电压量送入PLC 经过程序计算后得出实际测量的温度T 将T和温度设定值比较 根据偏差计算调整量 发出调节命令 2020 3 26 15 4 基于组态王的人机界面设计 2020 3 26 16 人机界面 HMI 设计 本设计使用北京亚控公司的组态王6 5 3演示版 安装好以后 双击桌面图标 打开工程管理器 建立工程 双击工程管理器中的工程名 出现工程浏览器 在工程浏览器中 双击新建图标 新建画面 2020 3 26 17 人机界面 HMI 设计 本设计制作了监控主界面 实时趋曲线 历史趋势曲线 报警窗口等画面 2020 3 26 18 人机界面 HMI 设计 2020 3 26 19 变量设置 图为变量 当前温度 报警定义设置图 设置了当前温度低于60度时 报警当前温度太低 当前温度在60度到90之间时 报警当前温度偏低 当前温度大于105时 报警当前温度偏高 2020 3 26 20 动画连接 打开主界面 双击 开始 按钮 出现图1动画连接画面 在按下时左边打沟 点击 确定 出现命令语言输入窗口 在该窗口中输入图2所示的命令 再点击 确定 就完成了 开始 按钮的动画连接设置 这样 点击 开始 后 系统就开始运行 此按钮就相当于PLC硬件图中的绿色启动开关 到这里 整个人机界面 HMI 就完成了 2020 3 26 21 5 系统运行结果及分析 2020 3 26 22 系统运行 打开主界面 点击 开始 按钮 则开关变绿色 系统开始运行 目前温度值开始有数据显示 温度仪表上也显示了当前温度值 图6 1是当前温度为100 1度时的主界面 其中设定温度为100度 2020 3 26 23 运行结果分析 温度实时趋势曲线分析温度历史趋势曲线分析报警信息分析 2020 3 26 24 6 结论 2020 3 26 25 结论 在西门子S7 200系列PLC和组态软件组态王的基础上 设计出了温度控制系统 该系统达到了快 准 稳的效果 由组态王设计的人机界面 整个系统操作简单 控制方便 大大提高了系统的自动化程度和实用性 该温度控制系