基于S7-200的温度控制系统设计

本本 科科 生生 毕毕 业业 论论 文（设计）文（设计）题 目： 基于 S7-200 的温度控制系统设计 院 系： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 年 月附表一、毕业论文开题报告附表一、毕业论文开题报告论文（设计）题目：基于 S7-200 的温度控制系统设计选题依据（简述选题的目的、思路、方法、相关支持条件及进度安排）：选题依据（简述选题的目的、思路、方法、相关支持条件及进度安排）：目的目的：在工业生产中，温度是一个常见的工艺参数，温度的控制效果会影响到整个生产活动的成败。人们经常需要对加热炉、热处理炉和锅炉中的温度进行检测和控制，而这些控制对象往往具有多样性与复杂性，因此要求不一样的控制手段。过往许多炉温度控制采取基于单片机进行 PID 控制，然而单片机控制系统软硬件设计很复杂，涉及到逻辑控制方面更不是其长处。随着PLC 技术的发展，特别是在许多 PLC 控制器中扩充了 PID 控制功能后，基于 PLC 的炉温控制比其他控制手段更为优越。本文就基于 PLC 的温度控制的优越性进行探讨，并尝试利用组态软件组态王进行人机界面的设计。思路思路：使用温度传感器（热电偶）测量实际炉温，通过 A/D 转换后反馈到控制器，与输入的参考值作比较，得到偏差。对此偏差按 PID 算法进行修正，以此调节烤炉的加热功率，从而实现对炉温的控制。根据炉子的实际温度,在不同的温度偏差下使用不同的 PID 参数,实行粗调与微调相结合。并利用组态软件组态王设计人机界面，实现控制系统的实时监控。方法：方法：先从理论上进行系统设计，在理论的指导下实现硬件的设计,然后对系统进行调试,得到最佳效果。相关支持条件相关支持条件：硬件方面主要采用西门子的可编程控制器 S7200 和 EM231热电偶，软件采用 STEP7-Micro/Win4.0 和组态软件组态王。进度安排进度安排：2008 年 10 月-2008 年 12 月：学习掌握相关知识，掌握 S7-200 的编成方法,从理论得上设计方案。2009 年 1 月-2009 年 3 月： 对控制系统进行硬件实现,包括组态软件的实现,并进行系统测试。2009 年 4 月-2009 年 5 月： 结合实际操作的结果，完成论文的写作。学生签名： 年 月 日指导教师意见： 1、同意开题（ ） 2、修改后开题（ ） 3、重新开题（ ） 指导教师签名： 年 月 日附表二、毕业论文过程检查情况记录表附表二、毕业论文过程检查情况记录表指导教师分阶段检查论文的进展情况（要求过程检查记录不少于 3 次）：第第 1 次检查次检查学生总结：本阶段通过学习西门子 S7-200 的基本知识,掌握了 S7-200 的工作原理和指令的功能,并掌握了传感器和扩展模块 EM231 的使用方法。进一步深化了对 PID 控制技术的了解,对整个系统的设计和算法有了初步的构想。指导教师意见：第第 2 次检查次检查学生总结： 本阶段完成了 PLC 编成软件 STEP7-Micro/Win4.0 在 PC 机的安装,成功和PLC 连接,能够下载程序和运行,可进行程序设计和调试。并已经把本实验所需要的硬件,包括加热炉, 传感器,扩展模块 EM231 和开关等成功地连接到 PLC中,开始程序的调试。指导教师意见：第第 3 次检查次检查。学生总结： 程序已经初步调试完毕,本阶段开始了利用组态软件组态王对系统进行组态。通过学习,成功的安装了组态王,并实现了和 PLC 的通信。已完成对系统进行组态,在组态王的强大功能支持下,能方便地对系统进行监控,进一步调试系统,使系统得到了一个较好的性能。指导教师意见：第第 4 次检查次检查学生总结： 结合导师对论文的意见,对系统的部分功能进行了改善,包括美化组态画面和调试反应曲线,得出更为好的实验数据,然后按照这些改变进一步修改论文,同时对论文的格式也进行了修改。指导教师意见： 学生签名： 年 月 日指导教师签名： 年 月 日总总体体完完成成情情况况指导教师意见：1、按计划完成，完成情况优（ ）2、按计划完成，完成情况良（ ）3、基本按计划完成，完成情况合格（ ）4、完成情况不合格（ ）指导教师签名： 年 月 日附表三、毕业论文答辩情况附表三、毕业论文答辩情况答辩人专 业论文（设计）题目答辩小组成员答辩记录：记录人签名： 年 月 日学术诚信声明学术诚信声明本人所呈交的毕业论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料均真实可靠。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本论文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本毕业论文的知识产权归属于培养单位。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本人签名： 日期： 摘摘 要要温度是各种工业生产和科学实验中最普遍、也是最重要的热工参数之一。温度控制的精度对产品或实验结果会产生重大的影响。温度控制的模式多样，而PLC可靠性高，抗干扰能力强，易学易用，采用PLC控制是其中一种比较优越的控制。本文介绍了基于西门子可编程控制器(PLC)S7-200和组态软件组态王的炉温监控系统的设计方案。硬件方面采用了CPU型号为224的S7-200、K型热电偶和温度模块EM231。热电偶作为温度的采集元件，采集的信号经过EM231的处理后就可把数据送入PLC中进行处理。PLC的程序中采用了位置式PID算法，脉宽调制PWM方式，运用了粗调和细调的思想，程序在不同的温度段使用不同的PID参数，实现温度的自动控制。人机界面采用的是国内的一个比较流行的组态王软件。组态王可以实现在线监控。组态项目中制作了曲线画面、报表画面、报警画面和参数监控画面，用户可方便地查询PLC的运行情况、数据采集和在线控制。实验结果表明，采用了粗调和细调思想的程序的PLC系统，具有反应速度快，超调量小，调节迅速，精度高等特点。组态王功能强大，操作方便，有助于系统的监视与控制，表明了组态软件的具有很好的发展前景。关键词：关键词： 温度控制；可编程控制器；PID；组态王IAbstractTemperature is the most universal and important industrial parameter in all kinds of technical produce and scientific experiment. The manipulative precision of temperature will take a great effect on production or experimental result. In many cases，we need to control the temperature of various types of furnace, heat treatment furnaces, reactors .But they are comple