基于PLC和組態(tài)王的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

63頁共計(jì)22816字

摘 要

可編程控制器是一種應(yīng)用很廣泛的自動控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，具有控制能力強(qiáng)、操作靈活方便、可靠性高、適宜長期連續(xù)工作的特點(diǎn)，非常適合溫度控制的要求。
在工業(yè)領(lǐng)域，隨著自動化程度的迅速提高，用戶對控制系統(tǒng)的過程監(jiān)控要求越來越高，人機(jī)界面的出現(xiàn)正好滿足了用戶這一需求。人機(jī)界面可以對控制系統(tǒng)進(jìn)行全面監(jiān)控，包括過程監(jiān)測、報(bào)警提示、數(shù)據(jù)記錄等功能，從而使控制系統(tǒng)變得操作人性化、過程可視化，在自動控制領(lǐng)域的作用日益顯著。
本文主要介紹了基于西門子公司S7-200系列的可編程控制器和亞控公司的組態(tài)軟件組態(tài)王的爐溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。編程時(shí)調(diào)用了編程軟件STEP 7 -Micro WIN中自帶的PID控制模塊，使得程序更為簡潔，運(yùn)行速度更為理想。利用組態(tài)軟件組態(tài)王設(shè)計(jì)人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采樣與處理。實(shí)驗(yàn)證明，此系統(tǒng)具有快、準(zhǔn)、穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)溫度控制領(lǐng)域能夠廣泛應(yīng)用。
目 錄
第一章 前言 1
1.1 項(xiàng)目背景、意義 1
1.2 溫控系統(tǒng)的現(xiàn)狀 2
1.3 項(xiàng)目研究內(nèi)容 3
第二章 PLC和HMI基礎(chǔ) 5
2.1 可編程控制器基礎(chǔ) 5
2.1.1 可編程控制器的產(chǎn)生和應(yīng)用 5
2.1.2 可編程控制器的組成和工作原理 5
2.1.3 可編程控制器的分類及特點(diǎn) 8
2.2 人機(jī)界面基礎(chǔ) 8
2.2.1 人機(jī)界面的定義 8
2.2.2 人機(jī)界面產(chǎn)品的組成及工作原理 9
2.2.3 人機(jī)界面產(chǎn)品的特點(diǎn) 9
第三章 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 10
3.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和步驟 10
3.1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 10
3.1.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 11
3.2 PLC的選型與硬件配置 13
3.2.1 PLC型號的選擇 13
3.2.2 S7-200 CPU的選擇 14
3.2.3 EM231模擬量輸入模塊 14
3.2.4 熱電式傳感器 16
3.3 I/O點(diǎn)分配及電氣連接圖 17
3.4 PLC控制器的設(shè)計(jì) 17
3.4.1 控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立 17
3.4.2 PID控制及參數(shù)整定 19
第四章 PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 22
4.1 PLC程序設(shè)計(jì)方法 22
4.2 編程軟件STEP7--MICRO/WIN概述 23
4.2.1 STEP7-Micro/WIN簡單介紹 23
4.2.2 梯形圖語言特點(diǎn) 24
4.2.3 STEP7-Micro/WIN參數(shù)設(shè)置（通訊設(shè)置） 25
4.3 程序設(shè)計(jì) 27
4.3.1 設(shè)計(jì)思路 27
4.3.2 控制程序流程圖 27
4.3.3 梯形圖程序 28
4.3.4 PID指令向?qū)У倪\(yùn)用 31
4.3.5 語句表（STL）程序 35
第五章 基于組態(tài)王的HMI設(shè)計(jì) 37
5.1 人機(jī)界面（HMI）設(shè)計(jì) 37
5.1.1 監(jiān)控主界面 38
5.1.2 實(shí)時(shí)趨勢曲線 39
5.1.3 歷史趨勢曲線 40
5.1.4 報(bào)警窗口 40
5.1.5 設(shè)定畫面 42
5.2 變量設(shè)置 42
5.3 動畫連接 44
第六章 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果及分析 46
6.1 系統(tǒng)運(yùn)行 46
6.2 運(yùn)行結(jié)果分析 47
6.2.1 溫度趨勢曲線分析 47
6.2.2 報(bào)警信息分析 49
第七章 總結(jié) 50
參考文獻(xiàn) 51
致 謝 52

關(guān)鍵詞：溫度控制 可編程控制器 人機(jī)界面 組態(tài)王
參考文獻(xiàn)
[1] 郁漢琪.可編程控制器原理及應(yīng)用.中國電力出版社，2004
[2] 努爾哈孜•朱瑪力.可編程序控制器在電爐溫度控制系統(tǒng)中應(yīng)用的研究. 新疆大學(xué)學(xué)報(bào)，2006,13(2):267-268
[3] 黃柱深，黃超麟. 基于PLC的高精度溫度控制系統(tǒng). 機(jī)電工程技術(shù), 2006，10(2)：123-125
[4] Chotai A, Young P. C., Behzadi M.A.. Self-adaptive design of a nonlinear temperature control system. IEE Proceedings of Control Theory and Applications, 2002, 1(138):41-49
[5] 高欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例. 人民郵電出版社，2004
[6] 趙燕.可編程控制器原理及應(yīng)用. 中國林業(yè)出版社，2006
[7] 李方園.人機(jī)界面設(shè)計(jì)及應(yīng)用. 化學(xué)工業(yè)出版社，2008
[8] 嚴(yán)盈富. 觸摸屏與PLC入門. 人民郵電出版社，2006
[9] 張揚(yáng). S7-200PLC原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社，2007
[10] 付家才. PLC實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐. 高等教育出版社，2006
[11] 劉繼修. PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì). 福建科技出版社，2007
[12] 徐亞飛，劉官敏，高國章. 溫箱溫度PID與預(yù)測控制. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)交通科學(xué)與工程版，2004，28(4)：554-557
[13] 曾貴娥,邱麗,朱學(xué)峰. PID控制器參數(shù)整定方法的仿真與實(shí)驗(yàn)研究.石油化工自動化, 2005，7(4):89-91
[14] 張浩風(fēng). 梯形圖設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用舉例. 機(jī)械工業(yè)出版社，2008
[15] 肖寶興. 西門子S7-200PLC的使用經(jīng)驗(yàn)和技巧. 機(jī)械工業(yè)出版社，2008
[16] 鄭鳳翼，鄭丹丹. PLC控制系統(tǒng)梯形圖和語句表. 人民郵電出版社，2006
[17] Yamamoto T., Shah S.L. . Design and experimental evaluation of a multivariable self-tuning PID controller. IEE Proceedings of Control Theory and Applications, 2004, 5(151):645-652
[18] 張偉林. 電氣控制與PLC綜合應(yīng)用技術(shù). 人民郵電出版社，2009
[19] 黃艷麗，黎旭. 設(shè)計(jì)與人機(jī)界面. 北京理工大學(xué)出版社，2007