PLC和组态王的温度控制系统设计.pptVIP

基于PLC和组态王的温度控制系统设计 0761402103王利锋 0761402105赵进军 PLC和HMI基础 可编程逻辑控制器是一种工业控制计算机，简称PLC，它使用了可编程序的记忆以存储指令，用来执行诸如逻辑、顺序、计时、计数和演算等功能，并通过数字或模拟的输入和输出，以控制各种机械或生产过程。 可编程控制器基础 可编程控制器的组成和工作原理 人机界面产品的特点 (1) 系统运行过程清晰化 (2) 系统操作简单化 (3) 显示报警 (4) 数据归档 (5) 报表系统 PLC控制系统硬件设计 在掌握了PLC的硬件构成、工作原理、指令系统以及编程环境后，就可以PLC作为主要控制器来构造PLC控制系统。主要从系统设计结构和硬件设计角度，介绍该项目的PLC控制系统设计步骤、PLC的硬件配置、外部电路设计以及PLC控制器的设计和参数的整定。 PLC控制系统设计的基本原则和步骤 弄懂PLC的基本工作原理和指令系统后,就可以把PLC应用到实际的工程项目中。无论是用PLC组成集散控制系统，还是独立控制系统，PLC控制部分的设计都可以参考图所示的步骤。 PLC控制系统设计步骤 PLC控制系统设计的一般步骤 1. 熟悉被控对象 2. 硬件选择 3. 编写应用程序 4. 程序调试 5. 编写技术文件 PLC的选型与硬件配置 PLC型号的选择 本温度控制系统选择德国西门子公司的S7-200系列的PLC。S7-200 PLC属于小型整体式的PLC, 本机自带RS-485通信接口、内置电源和I/O接口。它的硬件配置灵活，既可用一个单独的S7-200 CPU构成一个简单的数字量控制系统，也可通过扩展电缆进行数字量I/O模块、模拟量模块或智能接口模块的扩展，构成较复杂的中等规模控制系统[10]。完整的S7-200系列PLC实物如图所示。 S7-200 CPU的选择 S7-200系列的PLC有CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226等类型。此系统选用S7-200 CPU226，CPU226集成了24点输入/16点输出，共有40个数字量I/O。可连接7个扩展模块，最大扩展至248点数字量或35点模拟量I/O。还有13KB程序和数据存储空间空间，6个独立的30KHz高速计数器，2路独立的20KHz高速脉冲输出，具有PID控制器。配有2个RS485通讯口，具有PPI，MPI和自由方式通讯能力，波特率最高为38.4 kbit/s，可用于较高要求的中小型控制系统[11]。 本温度控制系统由于输入/输出点数不多，本可以使用CPU224以下的类型，不过为了能调用编程软件STEP 7 里的PID模块，只能采用CPU226及以上机种。 EM231模拟量输入模块 本温度控制系统中，传感器将检测到的温度转换成0～41mv的电压信号，系统需要配置模拟量输入模块把电压信号转换成数字信号再送入PLC中进行处理。在这里，我们选用了西门子EM231 4TC模拟量输入模块。EM231热电偶模块提供一个方便的，隔离的接口，用于七种热电偶类型：J、K、E、N、S、T和R型，它也允许连接微小的模拟量信号(±80mV范围)，所有连到模块上的热电偶必须是相同类型，且最好使用带屏蔽的热电偶传感器。EM231模块需要用户通过DIP开关进行组态： SW1～SW3用于选择热电偶类型，SW4没有使用，SW5 用于选择断线检测方向，SW6用于选择是否进行断线检测，SW7用于选择测量单位，SW8用于选择是否进行冷端补偿。本系统用的是K型热电偶，所以DIP开关SW1～SW8组态EM231具体技术指标见表3-1。 型号 EM231模拟量输入模块 总体特性 外形尺寸：71.2mm×80mm×62mm 功耗：3W 输入特性 本机输入：4路模拟量输入 电源电压：标准DC 24V/4mA 输入类型：0~10V，0~5V，±5V,±2.5V,0~20mA 分辨率：12 Bit 转换速度：250μS 隔离：有 耗电 从CPU的DC 5V （I/O总线）耗电10mA DIP开关 SW1 0, SW2 0, SW3 1（以K型热电偶为例） 表所示为如何使用DIP开关设置EM231模块，开关1、2和3可选择模拟量输入范围。所有的输入设置成相同的模拟量输入范围。表中，ON为接通，OFF为断开。 EM231校准和配置位置图如图所示 热电式传感器 热电式传感器是一种将温度变化转化为电量变化的装置。在各种热电式传感器中，以将温度量转换为电势和