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基于S7—200的温度PID控制

【摘要】本文采用西门子S7-200?PLC进行PID温度控制系统的设计与应用。

经过现场调试，本系统可靠性高，监控方便。

【关键词】S7-200PLC；PID；温度控制

一、引言

自动过程控制系统是指将被控量为温度、压力、流量、成份等类型的过程变

量保持在理想的运行值的系统。过程实际上是动态的。变化总是会出现，此时如

果不采取相应的措施，那些与安全、产品质量和生产率有关的重要变量就不能满

足设计要求[1]。PID控制是过程控制领域中应用最普遍的控制规律。在一个实际

的PID控制系统中，PID控制的实现是通过改变调节器参数来完成的。参数设

置的合理，温度控制就能达到既快又稳的效果；反之，就达不到所需温控精度[2]。

因此，对不同的应用场合，如何选择PID参数深受人们重视。

二、PID温度控制系统

本温度控制系统的给定值（目标值）可以预先设定后直接输入到回路中；过

程变量由在受热体中的Pt100测量并经温度变送器给出，为单极性电压模拟量；

输出值是送至加热器的电压，其允许变化范围为最大值的0%至100%。

欲使受热体维持一定的温度，则需一风扇不断给其降温。这就需要同时有一

加热器以不同加热量给受热体加热，这样才能保证受热体温度恒定。

面板中的Pt100为热电偶，用来监测受热体的温度，并将采集到的温度信号

送入变送器，再由变送器输出单极性模拟电压信号，到模拟量模块，经内部运算

处理后，输出模拟量电流信号到调压模块输入端，调压模块根据输入电流的大小，

改变输出电压的大小，并送至加热器。为了使温度变送器正常工作，还要对其参

数进行设置。在基本状态下按键并保持约2秒钟，即进入参数设置状态。在参数

设置状态下按键，仪表将依次显示各参数，例如上限报警值HIAL、参数锁Loc

等等，对于配置好并锁上参数锁的仪表，只出现操作工需要用到的参数。用、、

等键可修改参数值，按键并保持不放，可返回显示上一参数。先按键不放接着再

按键可退出设置参数状态。如果没有按键操作，约30秒钟后会自动退出设置参

数状态。需要设定的参数有CTRL=0，SN=21，DIL=000.0，DIH=100.0，DIP=1。

图1温度控制系统

三、基于S7-200?PLC的PID控制

S7-200?PLC是西门子公司的可编程控制器，这一系列产品可以满足多种多

样的自动化控制要求，由于具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强

大的指令，使得S7-200?PLC可以满足小规模的控制要求。此外，丰富的CPU

类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时，具有很强的是适用性[3]。

S7-200?PLC包括一个单独的CPU，或者带有各种各样的可选扩展模块。

S7-200?CPU模块包括一个中央处理单元（CPU）、电源以及数字量I/O点，这些

都被集成在一个紧凑、独立的设备中。CPU负责执行程序和存储数据，以便对

工业自动化控制任务或过程进行控制；输入和输出是系统的控制点；输入部分从

现场设备中采集信号，输出部分则控制泵、电机、以及控也过程中的其他设备；

电源向CPU?及其所连接的任何设备提供电力[4]。温度控制系统I/O分配如表1

所示。

四、结束语

本文介绍了西门子S7-200PLC在温度PID控制中的设计与应用。经过现场

调试表明，本系统具有可靠性高，监控方便等优点。由于PLC在工业领域使用

的普遍性，该系统有很大的使用范围。

参考文献：

[1]金以慧.过程控制.北京：清华大学出版社，1993.

[2]K.J.奥斯特隆姆，著.自适应控制.李清泉，译.北京：科学出版社，1992.

[3]孙德敏，曹术华.基于Bang-Bang的PID参数自整定算法及其应用.化工自

动化及仪表，1987（5）.

[4]郝海青.串联关节式机械手的控制系统分析与设计.万方数据库硕博士

论文，2002.

刘準（1981-）男，工程师。