西门子S7-1200的设计与应用 第4讲 房间温度控制的S7-1200设计.docx

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[变频器与PLC]

西门子S7-1200的设计与应用

第4讲房间温度控制的S7-1200设计RoomtemperaturecontrolwithS7-1200

浙江工商职业技术学院李方园

摘要：PID控制器问世至今已有近80年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。S7-1200PLC创新性地引入了工艺对象这个概念，使得PID控制的编程更加简洁、方便。

关键词：PLC;PID控制；温度传感器

Abstract:SincetheadventofPIDcontroller,nearly80yearspast.Withitssimplestructure,stable,reliable,easytoadjust,PIDcontrollerhasbecomeoneofthemaintechnologiesinindustrialcontrol.WithInaninnovativeway,theconceptofprocessobjectsareintroducedintoS7-1200PLCtomakePIDcontrolprogrammingmoresimpleandconvenient.

Keywords:PLC;PIDcontrol;Temperaturesensor

1前言

自动控制是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，使被控量等于给定值或按给定信号变化规律去变化的过程。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制或调节。PID控制器问世至今已有近80年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。S7-1200PLC创新性地引人了工艺对象这个概念，使得PID控制的编程更加简洁、方便。

2房间温度控制的设计要求

在图1所示的房间温度控制中，风机盘管主要依靠风机的强

制作用，使空气通过加热器表面时被加热，因而强化了散热器与空气间的对流换热器，能够迅速加热房间的空气。风机盘管是空调系统的末端装置，其工作原理是机组内不断地再循环所在房间的空气，使空气通过冷水(热水)盘管后被冷却(加热),以保持房间温度的恒定。

图1房间温度控制示意图

本案例采用S7-1200PLC和触摸屏进行控制，其工作原理如图2所示，PLC根据触摸屏设置的温度与实际房间的温度进行比较，并进行PID运算，将运算结果输出到调节阀。

触摸屏

触摸屏

出口

风机盘管

S7-1200PLC

调节阀

个进口

福

1249

房间

图2房间温度控制的工作原理

50首i情烫AUTOMATIONPANORAMA2011.08

本案例的控制要求：(1)触摸屏画面设置手动和自动页面；(2)在手动页面，可以设置调节阀的开度(0~100%); (3)在自动页面，可以进行温度显示和温度设置，并实时显示调节阀的开度值；(4)能进行缺水报警。

3S7-1200PLC的硬件设计

(1)PLC的设备与网络

首先根据案例要求，进行相应设备与网络定义，如图3所示。它具体包括PLC_1(CPU1214C)和HMI_1(KTP600PN),其网络连接为PN/IE_1。

PLC_1

PLC_1HM_1

CPU1214CKTP600PN

PN/IE_1

图3设备与网络

从图2所示的房间温度控制的工作原理中可以知道，S7-1200的PLC其硬件组态包括CPU模块和模拟量模块(如图4所示),其中模拟量模块为SM1234——即Al4/AQ2(即4模拟量输入/2模拟量输出),以连接输入温度传感器、输出调节阀模拟量等。

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57-1200机架

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图4PLC硬件组态

(2)温度传感器的选型与PLC模拟量模块的配置

由于S7-1200没有专用的温度扩展模块，因此往往都会采用一体化的温度传感器，即包含温度传感部分和变送部分，一般为24V供电、二线制、连接热电阻或热电偶、输出4mA~20mA,图5所示为一体化温度传感器的外观。

图5一体化温度传感器外观

对于电阻式一体化温度传感器的工作原理而言，它是先通过确认阻值的不同计算出当前的温度，再根据热电阻的量程变送输出对应的标准信号值(