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第二章：基于PLC、触摸屏的温度控制

本章介绍一个恒温箱的温度控制，温度控制范围为25~100°C，PLC作为控制器，触摸

屏作为人机界面。通过人机界面可设定温度和其它系统运行的各参数。

第一节项目描述

在恒温箱内装有一个电加热元件和一致冷风扇，电加热元件和风扇的工作状态只有OFF

和ON，即不能自行调节。现要控制恒温箱的温度恒定，且能在25~100°C范围内可调，如

图16-1所示。

图16-1恒温箱示意图

第二节项目实现

一、元件选型

1.PLC选型

PLC选S7-200CPU224XPCN，该PLC上自带有模拟量的输入和输出通道，因此节省

了元器件成本。CPU224XP自带的模拟量I/O规格如表16-1所示，含有2个模拟量输入通

道和1个模拟量输出通道，各通道信号如表中所示。

表16-1CPU224XP自带模拟量I/O规格

在S7-200中，单极性模拟量输入/输出信号的数值范围是0~32000；双极性模拟量信号

的数值范围是-32000~+32000。

2.触摸屏选型触摸屏选择为TP177B的西门子人机界面。

3.温度传感器选型

温度传感器选择PT100的热电阻，带变送器。测量范围为0~100°C，输出信号为

4~20mA，串接电阻把电流信号转换成0~10V的电压信号，送入PLC的模拟量输入通信。

二、PLC软元件分配

Q1.0控制接通加热器

Q1.1控制接通致冷风扇

AIW0接收温度传感器的温度检测值

三、PLC编程

对恒温箱进行恒温控制，要对温度值进行PID调节。PID运算的结果去控制接通电加热

器或致冷风扇。但由于电加热器或致冷风扇只能为ON或OFF，不能接受模拟量调节，故采

用“占空比”的调节方法。

温度传感器检测到的温度值送入PLC后，若经PID指令运算得到一个0~1的实数，把

该实数按比例换算成一个0~100的整数，把该整数作为一个范围为0~10S的时间t。设计一

个周期为10S的脉冲，脉冲宽度为t，如图16-2所示。把该脉冲加给电加热器或风扇，即可

控制温度。

编程方式有两种，一种是用PID指令来编程，另一种可以用编程软件中的PID指令向

导编程。

1.PID指令编程

打开编程软件，组态符号表如表16-2所示。程序如图16-2所示。

表16-2符号表

图16-2PLC控制程序

图16-2PLC控制程序（续）

2.指令向导编程

打开编程软件STEP7-Micro/WIN，点击菜单元“工具→指令向导”，出现如图16-3所示

的指令向导画面，选择PID，点击“下一步”按钮后，出现如图16-4画面，在该画面中配

置0号回路，点击“下一步”按钮。

图16-3指令向导（1）

图16-4指令向导（2）

图16-5指令向导（3）

在图16-5中设置给定值的低限与高限，对应温度值。回路参数值需整定填入。点击“下

一步”按钮。

图16-6指令向导（4）

在图16-6中设置标定为单极性，范围低限为0，范围高限为32000。输出类型为数字量，

占空比周期设为10S。点击“下一步”按钮，出现如图16-7，在该图中配置分配存储区。注

意配置的地址元件在程序要求全部未使用过。然后点击“下一步”按钮。

图16-7指令向导（5）

图16-8指令向导（6）

在图16-8画面中可命名初始化子程序名和中断程序名，默认即可。然后点击“下一步”

按钮直至指令向导结束。

PID指令配置完