基于PLC和組態(tài)王的溫度控制系統設計

63頁共計22816字

摘 要

可編程控制器是一種應用很廣泛的自動控制裝置，它將傳統的繼電器控制技術、計算機技術和通訊技術融為一體，具有控制能力強、操作靈活方便、可靠性高、適宜長期連續(xù)工作的特點，非常適合溫度控制的要求。
在工業(yè)領域，隨著自動化程度的迅速提高，用戶對控制系統的過程監(jiān)控要求越來越高，人機界面的出現正好滿足了用戶這一需求。人機界面可以對控制系統進行全面監(jiān)控，包括過程監(jiān)測、報警提示、數據記錄等功能，從而使控制系統變得操作人性化、過程可視化，在自動控制領域的作用日益顯著。
本文主要介紹了基于西門子公司S7-200系列的可編程控制器和亞控公司的組態(tài)軟件組態(tài)王的爐溫控制系統的設計方案。編程時調用了編程軟件STEP 7 -Micro WIN中自帶的PID控制模塊，使得程序更為簡潔，運行速度更為理想。利用組態(tài)軟件組態(tài)王設計人機界面，實現控制系統的實時監(jiān)控、數據的實時采樣與處理。實驗證明，此系統具有快、準、穩(wěn)等優(yōu)點，在工業(yè)溫度控制領域能夠廣泛應用。
目 錄
第一章 前言 1
1.1 項目背景、意義 1
1.2 溫控系統的現狀 2
1.3 項目研究內容 3
第二章 PLC和HMI基礎 5
2.1 可編程控制器基礎 5
2.1.1 可編程控制器的產生和應用 5
2.1.2 可編程控制器的組成和工作原理 5
2.1.3 可編程控制器的分類及特點 8
2.2 人機界面基礎 8
2.2.1 人機界面的定義 8
2.2.2 人機界面產品的組成及工作原理 9
2.2.3 人機界面產品的特點 9
第三章 PLC控制系統硬件設計 10
3.1 PLC控制系統設計的基本原則和步驟 10
3.1.1 PLC控制系統設計的基本原則 10
3.1.2 PLC控制系統設計的一般步驟 11
3.2 PLC的選型與硬件配置 13
3.2.1 PLC型號的選擇 13
3.2.2 S7-200 CPU的選擇 14
3.2.3 EM231模擬量輸入模塊 14
3.2.4 熱電式傳感器 16
3.3 I/O點分配及電氣連接圖 17
3.4 PLC控制器的設計 17
3.4.1 控制系統數學模型的建立 17
3.4.2 PID控制及參數整定 19
第四章 PLC控制系統軟件設計 22
4.1 PLC程序設計方法 22
4.2 編程軟件STEP7--MICRO/WIN概述 23
4.2.1 STEP7-Micro/WIN簡單介紹 23
4.2.2 梯形圖語言特點 24
4.2.3 STEP7-Micro/WIN參數設置（通訊設置） 25
4.3 程序設計 27
4.3.1 設計思路 27
4.3.2 控制程序流程圖 27
4.3.3 梯形圖程序 28
4.3.4 PID指令向導的運用 31
4.3.5 語句表（STL）程序 35
第五章 基于組態(tài)王的HMI設計 37
5.1 人機界面（HMI）設計 37
5.1.1 監(jiān)控主界面 38
5.1.2 實時趨勢曲線 39
5.1.3 歷史趨勢曲線 40
5.1.4 報警窗口 40
5.1.5 設定畫面 42
5.2 變量設置 42
5.3 動畫連接 44
第六章 系統運行結果及分析 46
6.1 系統運行 46
6.2 運行結果分析 47
6.2.1 溫度趨勢曲線分析 47
6.2.2 報警信息分析 49
第七章 總結 50
參考文獻 51
致 謝 52

關鍵詞：溫度控制 可編程控制器 人機界面 組態(tài)王
參考文獻
[1] 郁漢琪.可編程控制器原理及應用.中國電力出版社，2004
[2] 努爾哈孜•朱瑪力.可編程序控制器在電爐溫度控制系統中應用的研究. 新疆大學學報，2006,13(2):267-268
[3] 黃柱深，黃超麟. 基于PLC的高精度溫度控制系統. 機電工程技術, 2006，10(2)：123-125
[4] Chotai A, Young P. C., Behzadi M.A.. Self-adaptive design of a nonlinear temperature control system. IEE Proceedings of Control Theory and Applications, 2002, 1(138):41-49
[5] 高欽和.可編程控制器應用技術與設計實例. 人民郵電出版社，2004
[6] 趙燕.可編程控制器原理及應用. 中國林業(yè)出版社，2006
[7] 李方園.人機界面設計及應用. 化學工業(yè)出版社，2008
[8] 嚴盈富. 觸摸屏與PLC入門. 人民郵電出版社，2006
[9] 張揚. S7-200PLC原理與應用系統設計. 機械工業(yè)出版社，2007
[10] 付家才. PLC實驗與實踐. 高等教育出版社，2006
[11] 劉繼修. PLC應用系統設計. 福建科技出版社，2007
[12] 徐亞飛，劉官敏，高國章. 溫箱溫度PID與預測控制. 武漢理工大學學報交通科學與工程版，2004，28(4)：554-557
[13] 曾貴娥,邱麗,朱學峰. PID控制器參數整定方法的仿真與實驗研究.石油化工自動化, 2005，7(4):89-91
[14] 張浩風. 梯形圖設計方法與應用舉例. 機械工業(yè)出版社，2008
[15] 肖寶興. 西門子S7-200PLC的使用經驗和技巧. 機械工業(yè)出版社，2008
[16] 鄭鳳翼，鄭丹丹. PLC控制系統梯形圖和語句表. 人民郵電出版社，2006
[17] Yamamoto T., Shah S.L. . Design and experimental evaluation of a multivariable self-tuning PID controller. IEE Proceedings of Control Theory and Applications, 2004, 5(151):645-652
[18] 張偉林. 電氣控制與PLC綜合應用技術. 人民郵電出版社，2009
[19] 黃艷麗，黎旭. 設計與人機界面. 北京理工大學出版社，2007