论文总字数：16433字

摘 要

本文采用西门子S7-200PLC控制器来对系统进行总体控制，温度变送器采集夹套和内胆温度信号；两个数显仪表分别对夹套温度和内胆温度的实际值进行实时显示；两个启动按钮对系统的运行与停止进行手动控制；指示灯来显示系统的运行状态；模拟量扩展模块承担两个模拟量输入和一个模拟量输出的任务；调功器根据PLC的控制信号对加热器进行控制，来实现对温度的控制。本文还从硬件部分和软件部分介绍了系统的工作原理，并对PID控制算法做了基本介绍，简单阐述了PID运算在本设计中的用法，介绍了硬件系统设计的组成和连线图，对编程的思路和各个编程部分的任务、组成、流程图和梯形图进行了详细介绍。

关键字： S7-200PLC；温度控制系统；调功器

Abstract：The paper overall control on the system with Siemens S7-200PLC controller, the temperature transmitter acquisition jacket and inner temperature signal; two digital display instrument are respectively to real-time display of the actual value of temperature and the temperature of the inner liner jacket; two the start button on the operation of the system and the stop for manual control; indicator to show the operation state of the system; analog expansion module for two analog input and analog output task; power regulator to control the heater control signal of PLC,to achieve the temperature control. This paper from the hardware part and software part introduces the working principle of the system, and the PID control algorithm are introduced,briefly discusses the usage of PID operation in this design, this paper introduces the composition and wiring diagram of the hardware system design, ideas and the various programming part of the task of programming, composition, flow chart and the ladder diagram is introduced in detail.

Key words: S7-200PLC;temperature control system;Power regulator

目 录

1 绪论 4

1.1 系统设计背景 4

1.2 加热炉温度控制系统的发展现状 4

1.3 本文研究的主要内容 5

2 设计总体方案及控制算法描述 5

2.1 系统总体方案 5

2.2 PID控制算法 8

3 系统硬件设计 12

3.1 系统的硬件组成 12

3.2 可编程控制器 12

3.3 系统其他硬件选型及配置 13

3.4 系统硬件连接 16

4 系统软件设计 17

4.1 系统软件设置 17

4.2 方案设计思路 17

4.3 标度变换子程序 21

4.4 显示模块子程序 23

4.5 PID初始化子程序及中断程序 27

结 论 34

参考文献 35

致 谢 36

1 绪论

PLC控制开发的周期短，开发成本低，可以直接用于工业现场控制。PLC控制具有实时性、信号处理时间短、速度快、更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目，可靠性高，丰富的I/O卡件，质优价廉，性价比高，安装简单，维修方便，PLC控制能在高粉尘、高噪声、强电磁干扰和温度变化剧烈的环境下正常工作。因为它是整体模块，集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能，所以在使用中，硬件相对简单，编程语言也相对简单，并且测试容易，维修方便，更可以提高控制系统设计的灵活性及控制系统的可靠性。本设计以操作简单、使用可靠、维护修理方便作为主要设计方向^[1]。

1.1 系统设计背景

这几年，比较典型常见温度控制系统是加热炉的温控系统，温度是实际生产生活中需要控制的重要参数之一，冶金行业、机械加工、食品生产等行业都会用到各种加热炉，在使用过程中都需要对炉温进行控制，所以，在实际的生产生活中对温度进行测控，但是测控现场对温度的影响是在很多方面的，令温度的控制难度比较大，传统使用的温度控制器大多是由继电器构成的，但继电器的触点的使用寿命较短，出现故障几率偏高，稳定性也不好，所以不能满足现代高精度的测控要求。现代社会计算机技术发展迅猛，嵌入式微型计算机在实际生产生活中的应用越来越广。温度控制系统由于嵌入式系统被植入温控系统中，变得更小型，更智能。顺应国家“节能减排”的号召，嵌入式温度控制系统能够节能降耗这一优势使得他的发展应用的前景更加光明，PLC就是其中最典型的例子。现在，智能温度控制系统被广泛用于各个领域，是发展国民经济不可或缺的热工设备之一。在高速发展的今天，对能源依赖大，大，但是我国的资源利用率很低，因此智能化的控制温度，有及其重要的意义。

1.2 加热炉温度控制系统的发展现状

智能温度控制系统在实际生产生活中获得了广泛的应用，在日常生活、国防、科研和工农业生产等领域占有重要的地位。温度控制系统是人们热能设备的重要控制系统，在200年前就已出现。这么多年来，伴随着生产能力的提升，对温度精度要求的不断提升，温度控制技术也在迅速发展。基于PLC 的温度控制系统是目前使用比较普遍的温度控制。

PLC是数字控制专用电子计算机的一种，它使用了可编程序存储器储存指令，执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算这些功能，它通过模拟以及数字输入、输出等组件，控制各种机械或工作程序。PLC可靠性较高、编程简易，掌握和使用难度较低，在工业领域应用率比较高相对于其他温度控制系统，PLC成本较低，因此PLC有着良好的发展前景。

虽然温度控制系统在国内各个行业的使用已经十分普遍，但是在生产的温度控制器的水平拿来讲并不高，同发达国家比较，仍然有差距。国外温度控制系统发展速度快，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果。一些技术领先的国家，都具有生产商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表的能力，并且使用广泛。目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方面快速发展^[2]。

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