基于 S7-200PLC及PID算法的温度监测系统组态王设计
摘 要
温度是我国目前各种工业生产里以及科学实验里面最常见的也是最为重要的参数。对于温度控制的准确度对于产品或者实验结果都会产生非常重大的影响。温度控制模式十分的多，在这里面PLC可靠性能较高，抗干扰能力较强，容易学习方便应用，本文如果要采用PLC控制还是比较简单的一种。
本文在此主要使用了基于PLC S7-200这款软件以及组态软件里面的组态王，用这两种软件来完成本次的毕业设计的设计方案。本文在于需要用到的各种各样的硬件里主要使用了型号为224的S7-200的CPU和K型热电偶和。K型热电偶在这里作为唯一的收集温度的零件是最为重要的，收集过来的信号经过EM231的处理后再将数据传输到PLC的处理器中进行加工处理。本文此次使用PID算法应用于PLC程序中，众所周知PID算法[1]是最常用的也是我们学习的内容，所以用来进行本次实验也是最方便的，为了满足系统的准确性我还采用了粗调和细调的方法，为了能够更加准确的获得我们所需要的实验数据。且使得程序能够在不一样的环境下平稳运行我还使用了不同的PID参数，用来实现温度较为精确的自动控制。
本文在人机界面采用的是组态王软件[2]。为了可以准确的了解程序的运行以及进行实现实时监控我们使用组态王这个软件。我在组态中制作了三个画面其中分别为：1.报表画面2.报警画面3.参数监控画面。操作员可以简单快速地查询PLC的运行情况和数据采集以及在线控制程序。
关键词：温度控制；可编程控制器；PID；组态王
Abstract
Temperature is one of the most common and important parameters in industrial production and scientific experiments so far. The accuracy of temperature control will have a very significant impact on the product or experimental results. Temperature control mode is very many, in which PLC has high reliability, strong anti-interference ability, easy to learn and easy to use, if we want to use PLC control or a relatively simple one.
Here I mainly use the design scheme of temperature monitoring system based on Siemens Programmable Logic Controller (PLC) S7-200 and King view configuration software. In terms of hardware, I choose to use S7-200, K-type thermonuclear and temperature module EM231 with CPU model 224. Thermonuclear is a component of collecting temperature coefficient. The collected signal is processed by EM231 and then transmitted to PLC for processing. This time, I choose to use position PID algorithm in the program of PLC to carry out the experiment. At the same time, I also adopt the experimental method of coarse and fine tuning, and make the program use different PID parameters in different temperature sections to realize the automatic control of temperature.
Secondly, I use King view software in the man-machine interface. King view software can realize real-time monitoring. In the configuration project, curve screen, report screen, alarm screen and parameter monitoring screen are made. Operators can simply and quickly inquire about the operation of PLC, data acquisition and online control program.
Keywords：Temperature Control；PLC；PID；King View
目录
第一章 引言 1
1.1设计目的 1
1.2设计内容 1
1.3设计目标 1
第二章 系统总体方案设计 2
2.1系统硬件配置及组成原理 2
2.2系统参数设置 4
2.3系统接线图设计 5
第三章 控制系统设计 7
3.1控制程序流程图设计 7
3.2 PLC内的程序梯形图 9
第四章 系统调试及结果分析 16
4.1系统调试及解决的问题 16
4.2结果分析 21
第五章 结 论 26
致 谢 27
附录 28
第一章 引言
1.1设计目的
温度这个词是一个人们最为熟悉的词语，我们的日常生活中离不开温度，没有一个良好的温度物种们都难以生存。然而随着时代的前行以及科学技术的飞速发展，现在工业上监测温方式越来越多，各种各样的测温方法层出不穷。很多工业的技术人员在工厂中面对高温环境没有办法可以准确测量。然而我们知道对于不同的产品以及工业温度需求的情况温度控制是有很大差距的，就好比炼钢炼铁，他们所需要的温度不是人为可以收集到的，但是如果不够准确，那么产品的质量就会有很大的差异。所以这时候就需要一个能够精确监测温度的系统。我国在各个工业领域有着不同的监测系统，用来确保每个部件可以较为平稳的运行，以免出现温度过高使得设备损坏的现象。
组态王kingview6.55是亚控科技[3]根据以前的自动化发展趋势所研发出来的组态软件。主要是对于较为低端的自动化应用及市场，所以这个组态软件很适合我们学生使用，很多中小型企业也很使用这种较为简单也快捷的组态应用。基本的目标是为了开发一套面向大众的较为实用的产品。以及工业能够自动运行不需要专人管理的任务模式。
1.2设计内容
本设计主要是利用PLC里的 S7-200型号[4]，因为我们需要温度差距较小要求稳定误差不超过正负1℃，所以我们使用PID算法以及粗调细调等实验方法来进行设计，并且我们可以使用组态王这个软件来实现在线监控。观察哪里有错误。
1.3设计目标
（1）了解PLC的基本概念和它的组成方式。
（2）设计毕业设计所要的程序，并且标明I/O分配表。
（3）使用组态软件设计毕业设计里需要用到的各种界面以及框图。
第二章 系统总体方案设计
2.1系统硬件配置及组成原理
1.S7-220介绍
S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，
本论文选择S7-200原因是它有极高的可靠性，而且指令极为丰富，易于新手掌握，操作起来很便捷，有着丰富的内置集成功能，实时性强能够使得做实验的时候快速都得到结论，而且通讯能力很强，模块极为丰富。
集成的24V负载电源可以直接连接到执行器，CPU224XP集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，2输入/1输出共3个模拟量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展值至168路数字量I/O点或38路模拟量I/O点。20K字节程序和数据存储空间，6个独立的高速计数器(100KHz)，2个100KHz的高速脉冲输出，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。本机还新增多种功能，如内置模拟量I/O,位控特性，自整定PID功能，线性斜坡脉冲指令，诊断LED，数据记录及配方功能等。是具有模拟量I/O和强大控制能力的新型CPU。
2.传感器
温度传感器是指能够感受到当前温度，并且可以把它感受的温度转换成可用的输出信号的仪器。温度传感器是温度测量里最重要也是最核心的一部分，它的品种有很多，细了分按我们可以按照材料特性来区分，其中可以分为热电阻和热电偶两大类。其中我们要用到的就是热电偶这一个大类别里面的传感器。
参考文献
【1】PID算法：按偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的PID控制器。
【2】组态王：开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统
【3】亚控科技：亚控科技是中国的一家科技公司，总部位于北京海淀区。技术开发、技术转让、技术咨询、技术服务、技术培训;销售开发后的产品、计算机、软件及辅助设备、通讯设备、机械设备、文化用品、电子产品;计算机系统服务;经济贸易咨询;货物进出口、代理进出口、技术进出口。
【4】S7-200型PLC：S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中。
