基于PLC的PID温度控制系统设计（附程序代码）.doc

摘 要 自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。随着PLC技术的飞速发展，通过PLC对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。温度控制系统广泛应用于工业控制领域，如钢铁厂、化工厂、火电厂等锅炉的温度控制系统。而温度控制在许多领域中也有广泛的应用。这方面的应用大多是基于单片机进行PID 控制, 然而单片机控制的DDC 系统软硬件设计较为复杂, 特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处, 然而PLC 在这方面却是公认的最佳选择。根据大滞后、大惯性、时变性的特点，一般采用PID调节进行控制。随着PLC功能的扩充，在许多PLC 控制器中都扩充了PID 控制功能, 因此在逻辑控制与PID控制混合的应用场所中采用PLC控制是较为合理的。 本设计是利用西门子S7-200PLC来控制温度系统。首先研究了温度的PID调节控制，提出了PID的模糊自整定的设计方案，结合MCGS监控软件控制得以实现控制温度目的。 关键词：PLC；PID；温度控制 目录 1 引言 1 1.1 温度控制系统的意义 1 1.2 温度控制系统背景 1 1.3 研究技术介绍 1 1.3.1 传感技术 1 1.3.2 PLC 2 1.3.3 上位机 3 1.3.4 组态软件 3 1.4 本文研究对象 4 2 温度PID控制硬件设计 5 2.1 控制要求 5 2.2 系统整体设计方案 5 2.3 硬件配置 6 2.3.1 西门子S7-200 CUP224 6 2.3.2 传感器 6 2.3.3 EM235模拟量输入模块 7 2.3.4 温度检测和控制模块 8 2.4 I/O分配表 8 2.5 I/O接线图 8 3 控制算法设计 9 3.1 P-I-D控制 9 3.2 PID回路指令 11 3.2.1 PID算法 11 3.2.2 PID回路指令 14 3.2.3 回路输入输出变量的数值转换 16 3.2.4 PID参数整定 17 4 程序设计 19 4.1 程序流程图 19 4.2 梯形图 19 5 调试 23 5.1 程序调试 23 5.2 硬件调试 23 结束语 24 附录程序代码 25 参考文献 27 1引言 1.1 温度控制系统的意义 温度及湿度的测量和控制对人类日常生活、工业生产、气象预报、物资仓储等都起着极其重要的作用。在许多场合，及时准确获得目标的温度、湿度信息是十分重要的，近年来，温湿度测控领域发展迅速，并且随着数字技术的发展，温湿度的测控芯片也相应的登上历史的舞台，能够在工业、农业等各领域中广泛使用。 1.2温度控制系统背景 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，一日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都产生了一批商品化的、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。 温度控制系统在国内各行各业的应用虽然十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比仍然有着较大的差距。目前，我国在这方面总体水平处于20实际80年代中后期水平，成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它只能适应一般温度系统控制，难于控制滞后、复杂、时变温度系统控制。而适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟。形成商品化并在仪表控制系统参数的自整定方面，还没开发性能可靠的自整定软件。参数大多靠人工经验及我国现场调试来确定。 随着科学技术的不断发展，人们对温度控制系统的要求越来越高，因此，高精度、智能化、人性化的温度控制系统是国内外必然发展趋势。 1.3 研究技术介绍 1.3.1 传感技术 传感技术、通信技术和计算机技术是现代信息技术的三大基础技术。 中华人民共和国国家标准GB7665-1987对传感器（transducer/sensor）的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。其中，敏感元件是指直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件或响应的被测量转换成适于传感器或被测量的电信号部分。” 对生产过程的监控首先离不开采集设备工作信息，因此选用合适的传感器至关重要，如果把计算机看作是自动化系统的“大脑”，信道看作是“神经网络”的话，那么传感器就是自动化系统的“五官”。无法对现场数据进行准确、可靠、实时测量，监控也就无从谈起了。 1.3.2PLC 可编程控制器的英文名称是Programmable Logic Contro