基于PLC和触摸屏的温度控制

1、第二章：基于PLC、触摸屏的温度控制本章介绍一个恒温箱的温度控制，温度控制范围为25100C，PLC作为控制器，触摸屏作为人机界面。通过人机界面可设定温度和其它系统运行的各参数。第一节 项目描述 在恒温箱内装有一个电加热元件和一致冷风扇，电加热元件和风扇的工作状态只有OFF和ON，即不能自行调节。现要控制恒温箱的温度恒定，且能在25100C范围内可调，如图16-1所示。图16-1 恒温箱示意图第二节 项目实现 一、元件选型1. PLC选型PLC选S7-200 CPU224 XP CN，该PLC上自带有模拟量的输入和输出通道，因此节省了元器件成本。CPU 224 XP自带的模拟量I/O规格如表1

2、6-1所示，含有2个模拟量输入通道和1个模拟量输出通道，各通道信号如表中所示。表16-1 CPU 224 XP自带模拟量I/O规格在S7-200中，单极性模拟量输入/输出信号的数值范围是 0 32000；双极性模拟量信号的数值范围是 -32000+32000。2. 触摸屏选型 触摸屏选择为TP177B的西门子人机界面。3. 温度传感器选型温度传感器选择PT100的热电阻，带变送器。测量范围为0100C，输出信号为420mA，串接电阻把电流信号转换成010V的电压信号，送入PLC的模拟量输入通信。二、PLC软元件分配Q1.0控制接通加热器Q1.1控制接通致冷风扇AIW0接收温度传感器的温度检测值

3、三、PLC编程对恒温箱进行恒温控制，要对温度值进行PID调节。PID运算的结果去控制接通电加热器或致冷风扇。但由于电加热器或致冷风扇只能为ON或OFF，不能接受模拟量调节，故采用“占空比”的调节方法。温度传感器检测到的温度值送入PLC后，若经PID指令运算得到一个01的实数，把该实数按比例换算成一个0100的整数，把该整数作为一个范围为010S的时间t。设计一个周期为10S的脉冲，脉冲宽度为t，如图16-2所示。把该脉冲加给电加热器或风扇，即可控制温度。编程方式有两种，一种是用PID指令来编程，另一种可以用编程软件中的PID指令向导编程。1. PID指令编程打开编程软件，组态符号表如表16-2

4、所示。程序如图16-2所示。表16-2 符号表图16-2 PLC控制程序图16-2 PLC控制程序（续）2. 指令向导编程打开编程软件STEP7-Micro/WIN，点击菜单元“工具指令向导”，出现如图16-3所示的指令向导画面，选择PID，点击“下一步”按钮后，出现如图16-4画面，在该画面中配置0号回路，点击“下一步”按钮。图16-3 指令向导（1）图16-4 指令向导（2）图16-5 指令向导（3）在图16-5中设置给定值的低限与高限，对应温度值。回路参数值需整定填入。点击“下一步”按钮。图16-6 指令向导（4）在图16-6中设置标定为单极性，范围低限为0，范围高限为32000。输出类

5、型为数字量，占空比周期设为10S。点击“下一步”按钮，出现如图16-7，在该图中配置分配存储区。注意配置的地址元件在程序要求全部未使用过。然后点击“下一步”按钮。图16-7 指令向导（5）图16-8 指令向导（6）在图16-8画面中可命名初始化子程序名和中断程序名，默认即可。然后点击“下一步”按钮直至指令向导结束。PID指令配置完成后，自动生成了图16-8中所设定义的初始化子程序和中断程序。在主程序中调用初始化子程序即可对温度进行PID调节。主程序如图16-9所示。图16-9 主程序PLC运行过程中，可在编程软件中点击菜单“工具PID调节控制面板”，在PID调节控制面板上可动态显示被控量的趋势曲线，并可手动设置PID参数，使系统达到较好的控制效果。四、触摸屏监控设PLC采用第一种编程方式，即PLC指令编程方式，触摸屏的功能是能对PID的各参数进行设置，能对温度的设定值进行设置，还能对恒温箱的温度值进行实时监控。组态变量表如表16-3所示。表16-3 变量表本项目组态了3个画面，分