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基于西门子PLC和触摸屏的烘箱温度控制系统

高永亮;虎恩典;董明;马刚

【摘要】为提高宁夏某电机制造厂设计的烘箱温度控制系统的控制精度,设计采用

西门子S7-200系列CPU模块作为主控单元,通过触摸屏对实时参数进行监控,并动

画显示系统各部分的运行状态.实践表明,采用上述控制系统很好地实现了烘箱温度

控制系统中各个参数的实时控制.

【期刊名称】《宁夏工程技术》

【年(卷),期】2010(009)003

【总页数】3页(P223-225)

【关键词】S7-200;PLC;触摸屏;温度控制

【作者】高永亮;虎恩典;董明;马刚

【作者单位】北方民族大学,电气信息工程学院,宁夏,银川,750021;北方民族大学,电

气信息工程学院,宁夏,银川,750021;北方民族大学,电气信息工程学院,宁夏,银

川,750021;北方民族大学,电气信息工程学院,宁夏,银川,750021

【正文语种】中文

【中图分类】TP273

电机作为使用最广泛的电气设备之一，在整个国民经济生产中所起的作用越来越大，

几乎制约着工业生产的各个环节.电机在日常使用中出现故障，多是其绕组匝间绝

缘性能减弱或破坏导致.为了减少电机在日常使用中事故发生率，减少经济损失，

保证人民安全，国家对电机生产的工艺要求和质检越来越严格.对电机绕组进行绝

缘处理，目的就是将绕组中所含潮气驱除，采用漆填满绝缘内层中所有空隙和覆盖

表面.绝缘处理主要包括预烘、浸漆和烘干这3个工序.烘箱温度控制系统就是在预

烘和烘干两个环节中使用的.

系统对电机烘干中各个环节的温度有着严格的要求.烘干过程一般分为2个阶段进

行.第1阶段主要是溶剂的挥发.这时温度应控制在溶剂的挥发温度以上、沸点温度

以下，使溶剂既能顺利逸出，又不致在绕组表面形成微孔和气泡，同时又可避免漆

的表面形成硬膜，阻碍内部溶剂的挥发.在此过程中，还应控制风量进行换气，保

证整个电阻炉内部温度的均匀，且有一定量的空气不断换新，加速溶剂的挥发，防

止溶剂气体过浓而引起爆炸事故.第2阶段主要是漆基的聚合固化，并在工件表面

形成坚硬的漆膜.温度的控制主要有单片机、PLC和智能仪表等控制方法.单片机虽

然成本较低，但是其编程和硬件设计比较复杂和繁琐，会大大增加设计的周期；智

能仪表虽然设计和操作都比较简单，但是其直观性比较差，不利于操作工的操

作.PLC成本低廉，编程语言简单易懂，其串行接口可与触摸屏相连，并可通过触

摸屏对其参数进行设置.触摸屏的操作界面简单、直观性强、易于操作.综合以上考

虑，为了很好的控制烘干过程中各个阶段的温度，该系统使用S7-200系列PLC

为主控单元，通过PID算法来控制各个阶段的温度，上位机采用韩国的M2I公司

生产的TOP触摸屏，用来设置参数和监控整个系统的运行[1].

1工艺过程

该控制系统共控制2台烘箱.烘干前，首先把需要烘干的电机放在导轨车上固定好，

将导轨车推入烘箱中，关闭烘箱门，然后在触摸屏上选择烘箱，根据工艺要求调出

相应的配方，点击使用配方，此时烘干前的准备工作已经完成，可以开始烘干.开

始烘干时，首先启动风机，然后点击启动按钮，烘箱就按照配方中设定的参数开始

工作.烘干结束后，加热管停止加热，但是仍有温度余量，所以风机在延时一段时

间后才停止工作，其工艺过程如图1所示.

2控制系统硬件构成设计

2.1控制系统的组成和控制过程

该控制系统主要由4大部分组成，它们分别是：温度检测、主控单元、监控单元、

执行机构.温度检测部分由PT100铂电阻来完成；主控单元包括S7-200系列PLC

和模拟量扩展模块EM235；监控单元为触摸显示屏；执行机构包括SCR单项调压

模块和电加热管.

控制过程：烘箱开始工作后，PT100铂电阻将温度信号采集进来，然后通过

EM235模块送入CPU中，同时目标温度也由触摸屏送入CPU中，主控单元通过

PID运算得出控制量，再通过EM235输出到SCR单项调压模块来控制电加热管

的加热[2-3].控制系统的组成如图2所示.

图1工艺过程

图2控制系统组成

2.2硬件选型

S7-200系列小型PLC（MicroPLC）适用于各种自动化系统.它们具有紧凑的结构、

低廉的成本以及功能强大的指令集，从而使得S7-200PLC成为各种小型控制任务

理想的解决方案，同时S7-200产品的多样化以及基于Windows