毕业设计

PLC温度控制

摘 要

可编程控制器是一种应用很广泛的自动控制装置，它将传统的继电器控制技

术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性

高、适宜长期连续工作的特点，非常适合温度控制的要求。

在工业领域，随着自动化程度的迅速提高，用户对控制系统的过程监控要

求越来越高，人机界面的出现正好满足了用户这一需求。人机界面可以对控制系

统进行全面监控，包括过程监测、报警提示、数据记录等功能，从而使控制系统

变得操作人性化、过程可视化，在自动控制领域的作用日益显著。

本文主要介绍了基于西门子公司S7-200系列的可编程控制器和亚控公司的

组态软件组态王的炉温控制系统的设计方案。编程时调用了编程软件STEP 7

-Micro WIN中自带的PID控制模块，使得程序更为简洁，运行速度更为理想。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、数据的实时采样与

处理。实验证明，此系统具有快、准、稳等优点，在工业温度控制领域能够广泛

应用。

关键词：温度控制 可编程控制器 人机界面 组态王

PLC温度控制

ABSTRACT

In modern cities, elevator is a closest companion to DHHGY customers

as well as an indispensable travel tool, which is equally

important as water, electricity, gas and other necessities of

life. With the continuous improvement of people's living

standard, increasingly high expectations of elevator are

widespread concerned, especially the reliability, ride comfort,

energy conservation and operating speed. To improve the

operation efficiency and service quality, it needs in-depth

studies to improve elevator controller and speed governing approaches.

Due to low reliability, bulky size and slow response,

traditional relays in elevator control systems have basically been

eliminated, and replaced by programmable logic controllers. With the

development of power electronics technology and microelectronic

technology, it is an indisputable fact that AC speed

governing has been replaced by DC drive. In AC Drive Speed

Control System mode, AC VVVF with advantages of easy

speed-governing and energy-saving compares favourably with DC

VVVF， so it is widely used in various fields and becomes the mainstream

of motor speed governing. In this paper, frequency control of motor speed

based on programmable logic controller is applied to the elevator control

system, which is got deep reaches Principles of programmable

controller and frequency control technology are presented.

According to six-story elevator control requirements,

implementation of VVVF elevator control system is proposed

based on S7-200 PLC and common uuivertor FR-A540. Then the

influence of lift car running S-shaped curve to the elevator

comfort is analyzed as well as the positioning control of

rotary encoder.However，VVVF elevator drive system and controller design

are the focal points. The simulation debugging results show that

elevator conversion speed governing system has got a good comfort.

Key words: PLC control, elevators, VVVF, comfort

PLC温度控制

目 录

第一章 前言 ................................................................................................................. 1

§1.1 项目背景、意义.............................................................................................. 1

§1.2 温控系统的现状.............................................................................................. 1

§1.3 项目研究内容.................................................................................................. 2

第二章 PLC和HMI基础 ..................................................................................... 2

§2.1 可编程控制器基础.......................................................................................... 3

§2.1.1 可编程控制器的产生和应用................................................................... 3

§2.1.2 可编程控制器的组成和工作原理........................................................... 3

§2.1.3 可编程控制器的分类及特点................................................................... 3

§2.2 人机界面基础.................................................................................................. 4

§2.2.1 人机界面的定义....................................................................................... 4

§2.2.2 人机界面产品的组成及工作原理........................................................... 4

§2.2.3 人机界面产品的特点............................................................................... 4

第三章 PLC控制系统硬件设计............................................................................. 5

§3.1 PLC控制系统设计的基本原则和步骤 ......................................................... 5

§3.1.1 PLC控制系统设计的基本原则 .................................................................. 5

§3.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤 .................................................................. 6

§3.2 PLC的选型与硬件配置 ................................................................................. 7

§3.2.1 PLC型号的选择 .......................................................................................... 7

§3.2.2 S7-200 CPU的选择 ..................................................................................... 8

§3.2.3 EM231模拟量输入模块 ............................................................................... 8

§3.2.4 热电式传感器........................................................................................... 8

§3.3 I/O点分配及电气连接图 .............................................................................. 8

§3.4 PLC控制器的设计 ......................................................................................... 8

第四章 PLC控制系统软件设计........................................................................... 10

§4.1 PLC程序设计方法 ....................................................................................... 10

§4.2 编程软件STEP7--MICRO/WIN概述 ....................................................... 11

§4.2.1 STEP7-Micro/WIN简单介绍 ..................................................................... 11

§4.2.2 梯形图语言特点..................................................................................... 12

§4.2.3 STEP7-Micro/WIN参数设置（通讯设置） ............................................. 12

§4.3 程序设计........................................................................................................ 14

§4.3.1 设计思路................................................................................................. 14

§4.3.2 控制程序流程图..................................................................................... 14

第五章 基于组态王的HMI设计 ............................................................................ 17

§5.1 人机界面（HMI）设计 ............................................................................... 17

§5.1.1 监控主界面............................................................................................. 18

§5.1.2 实时趋势曲线......................................................................................... 19

§5.1.3 历史趋势曲线......................................................................................... 19

PLC温度控制

§5.1.4 报警窗口................................................................................................. 20

§5.1.5 设定画面................................................................................................. 21

§5.2 变量设置........................................................................................................ 21

§5.3 动画连接........................................................................................................ 22

第六章 系统运行结果及分析 ................................................................................... 24

§6.1 系统运行........................................................................................................ 24

§6.2 运行结果分析................................................................................................ 25

§6.2.1 温度趋势曲线分析................................................................................. 25

§6.2.2 报警信息分析......................................................................................... 26

第七章 总结 ............................................................................................................. 27

参考文献 ..................................................................................................................... 28

致 谢 ........................................................................................................................... 29

PLC温度控制

第一章 前言

1.1 项目背景、意义

温度控制在电子、冶金、机械等工业领域应用非常广泛。由于其具有工况复

杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点，它对控制调节器要求极高。目前,

仍有相当部分工业企业在用窑、炉等烘干生产线，存在着控制精度不高、炉内温

度均匀性差等问题,达不到工艺要求，造成装备运行成本费用高，产出品品质低

下，严重影响企业经济效益，急需技术改造。

近年来，国内外对温度控制器的研究进行了广泛、深入的研究，特别是随着

计算机技术的发展，温度控制器的研究取得了巨大的发展，形成了一批商品化的

温度调节器。

在工业自动化领域内,PLC（可编程控制器） 以其可靠性高、抗干扰能力强、

编程简单、功能强大、性价比高、体积小、能耗低等显著特点广泛应用于现代工

业的自动控制之中。目前的工业控制中,常常选用PLC 作为现场的控制设备 。

这种监控系统充分利用了PLC 和计算机各自的特点,得到了广泛的应用。

此外，随着工业自动化水平的迅速提高，用户对控制系统的过程监控要求越

来越高，人机界面（HMI）的出现正好满足了用户这一需求。

1.2 温控系统的现状

自 70 年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算机

技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国内外温度控制系

统发展迅速，并在职能化、自适应、参数自整定等方面取得成果，在这方面，以

日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的

温度控制器及仪器仪表,并在各行各业广泛应用[2]。它们主要具有如下特点:1)适

应于大惯性、大滞后等复杂温度控制系统的控制。2)能适应于受控系统数学模型

难以建立的温度控制系统的控制。3)能适应于受控系统过程复杂、参数时变的温

度控制系统的控制。4)这些温度控制系统普遍采用自适应控制、自校正控制、模

糊控制、人工职能等理论及计算机技术，运用先进的算法，适应的范围广泛。5)

温度控制系统既有控制精度高、抗干扰能力强、鲁棒性好的特点。目前,国外温