基于PLC和组态王的温度控制系统设计
基于PLC的温度控制系统设计
基于PLC的温度控制系统设计作者：曹建军李洋胡明张建王红美来源：《中国新技术新产品》2013年第11期摘要：本文从整体上分析和研究了控制系统的硬件配置、电路图的设计、程序设计、控制对象数学模型的建立、人机界面的设计等，并基于西门子可编程控制器和组态软件开发了温度控制系统，实现了控制系统的实时监控、数据的实时采样与处理。
实验证明，此系统具有快、准、稳等优点，在工业温度控制领域能够广泛应用。
关键词：温度控制；可编程控制器；人机界面；组态王中图分类号：V23 文献标识码：B1 概述温度控制在电子、冶金、机械等工业领域应用非常广泛。
特别是随着计算机技术的发展，对温度控制的要求也越来越趋向于智能化、自适应、参数自整控制等方向发展。
可编程控制器是一种应用很广泛的自动控制装置，PLC 不仅具有传统继电器控制系统的控制功能，而且能扩展输入输出模块，特别是可以扩展一些智能控制模块，构成不同的控制系统，将模拟量输入输出控制和现代控制方法融为一体，实现智能控制、闭环控制、多控制功能一体的综合控制。
具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点，在传统工业的现代化改造中发挥越来越重要的作用，尤其适合温度控制的要求。
2 系统设计及模型建立本论文通过德国西门子公司的S7-200系列PLC控制器，温度传感器将检测到的实际炉温转化为电压信号，经过模拟量输入模块转换成数字量信号并送到PLC中进行PID调节，PID 控制器输出量转化成占空比，通过固态继电器控制炉子加热的通断来实现对炉子温度的控制。
同时利用亚控公司的组态软件“组态王”设计一个人机界面（HMI），通过串行口与可编程控制器通信，对控制系统进行全面监控，从而使用户操作更方便。
总体上包括的技术路线：硬件设计、软件编程、参数整定等。
控制器的设计是基于模型控制设计过程中最重要的一步。
首先要根据受控对象的数学模型和它的各特性以及设计要求，确定控制器的结构以及和受控对象的连接方式。
免积分——基于PLC与组态王的模拟锅炉温度控制系统
初次设定值为５５℃。系统经过一次振荡趋与稳定（保持在± １℃）。系统第一次过冲与ＰＩＤ参数的设置有直接的关系。当第二 次随机设定时，没有过冲现象，调节时间也很短，证明ＰＩＤ已经 稳定。如图５，图中的采样时间为５００ｍｓ，比例系数为１００００，积 分时间为１５００ｍｓ，微分时间为６０ｓ，微分增益为２０。
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参考文献(5条) 1.覃贵礼.吴尚庆 组态软件控制技术 2007 2.宋伯生.陈东旭 PLC应用及实验教程 2006 3.金以息.方崇智 过程控制 2000
4.徐亚飞.刘官敏.高国章.鲁凯生 温箱温度PID与预测控制[期刊论文]-武汉理工大学学报(交通科学与工程版)
2004(4) 5.袁秀英 组态控制技术 2003
控制过程中的温度以及控制参数进行实时记录并存储，通过历
史数据管理模块对数据信息进行分析，以更好地掌握加热炉的
控制特性。
画面参考语言如下： （监控画面每隔６００
执行一次）
ｉｆＮ本站点＼液位开关下＝＝１）
万方数据
＜工业控制计算机｝２００８年２１卷第１２期
圈３组态画面 ｕ本站点＼加热炉水位＝３０； ｉｆＮ本站点＼水泵＝＝１） ＼＼本站点＼加热炉水位＝ｕ本站点＼加热炉水位＋８； ｉｆ队本站点＼电磁阀输出指示＝＝１） ＼＼本站点＼加热炉水位＝＼＼本站点＼加热炉水位一２； ｉｆＮ本站点＼水泵＝＝１） ＼＼本站点＼水库水位＝＼＼本站点＼水库水位一２； ｉｆ６＼本站点＼电磁阀输出指示＝＝１） ＼＼本站点＼水库水位＝讯本站点＼水库水位＋２； ｉｆＮ本站点＼液位开关上＝＝１） ＼＼本站点＼加热炉水位＝１００； ３１２数据变量定义 实时数据库是组态工程的数据交换和数据处理中心。数据 变量是构成实时数据库的基本单元，建立实时数据库的过程也 就是定义数据变量的过程。定义数据变量的内容主要包括：指定
基于PLC的温度控制系统的设计
1 引言1.1 设计目的温度的测量和控制对人类平常生活、工业生产、气象预报、物资仓储等都起着极其重要的作用。
在许多场合，及时准确获得目的的温度、湿度信息是十分重要的。
近年来，温湿度测控领域发展迅速，并且随着数字技术的发展，温湿度的测控芯片也相应的登上历史的舞台，可以在工业、农业等各领域中广泛使用。
1.2 设计内容重要是运用PLC S7-200作为可编程控制器，系统采用PID控制算法，手动整定或自整定PID参数，实时计算控制量，控制加热装置，使加热炉温度为为一定值，并能实现手动启动和停止，运营指示灯监控实时控制系统的运营，实时显示当前温度值。
1.3 设计目的通过对温度控制的设计，提高在电子工程设计和实际操作方面的综合能力，初步培养在完毕工程项目中所应具有的基本素质和规定。
培养团队精神，科学的、实事求是的工作方法，提高查阅资料、语言表达和理论联系实际的技能。
2 系统总体方案设计2.1 系统硬件配置及组成原理2.1.1 PLC型号的选择本温度控制系统采用德国西门子S7-200 PLC。
S7-200 是一种小型的可编程序控制器，合用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。
S7-200系列的强大功能使其无论在独立运营中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。
因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。
2.1.2 PLC CPU的选择S7-200 系列的PLC有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226等类型。
S7-200PLC 硬件系统的组成采用整体式加积木式，即主机中涉及定数量的I/O端口，同时还可以扩展各种功能模块。
S7-200PLC由基本单元（S7-200 CPU模块）、扩展单元、个人计算机（PC）或编程器，STEP 7-Micro/WIN编程软件及通信电缆等组成。
表2.1 S7-200系列PLC中CPU22X的基本单元本设计采用的是CUP226。
它具有24输入/16输出共40个数字量I/O点。
基于PLC和组态王的温度控制系统设计
基于PLC和组态王的温度控制系统的设计目录第一章系统及工控机的设计与选择1.1 系统整体设计方案1.2 系统硬件各部分选型1.3 传感器Pt100的选型设计1.4 温度变送器选型设计第二章 PLC和HMI基础2.1 可编程控制器基础2.1.1 可编程控制器的产生和应用2.1.2 可编程控制器的组成和工作原理2.1.3 可编程控制器的分类及特点2.2 人机界面基础2.2.1 人机界面的定义2.2.2 人机界面产品的组成及工作原理2.2.3 人机界面产品的特点第三章 PLC控制系统硬件设计3.1 PLC控制系统设计的基本原则和步骤3.1.1 PLC控制系统设计的基本原则3.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤3.2 PLC的选型与硬件配置3.2.1 PLC型号的选择3.2.2 S7-200 CPU的选择3.2.3 EM231模拟量输入模块3.2.4 热电式传感器3.3 I/O点分配及电气连接图3.4 PLC控制器的设计3.4.1 控制系统数学模型的建立3.4.2 PID控制及参数整定第四章 PLC控制系统软件设计4.1 PLC程序设计方法4.2 编程软件STEP7--Micro/WIN概述4.2.1 STEP7-Micro/WIN简单介绍4.2.2 梯形图语言特点4.2.3 STEP7-Micro/WIN参数设置（通讯设置）4.3 程序设计4.3.1 设计思路4.3.2 控制程序流程图4.3.3 梯形图程序4.3.4 PID指令向导的运用4.3.5 语句表（STL）程序第五章基于组态王的HMI设计5.1 人机界面（HMI）设计5.1.1 监控主界面5.1.2 实时趋势曲线5.1.3 历史趋势曲线5.1.4 报警窗口5.1.5 设定画面5.2 变量设置5.3 动画连接4第六章系统运行结果及分析6.1 系统运行6.2 运行结果分析6.2.1 温度趋势曲线分析6.2.2 报警信息分析第七章总结参考文献摘要可编程控制器是一种应用很广泛的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点，非常适合温度控制的要求。
基于组态王的温度控制系统
关键词：过热蒸汽温度；智能仪表；组态王
Abstract:Superheated steam temperature is a variety of important industrial boiler equipment parameters, in the production process, the entire path of soft drink is the highest temperature of superheated steam temperature, superheater temperature normal working hours, there are generally closer to the material to allow the maximum temperature, if overheating steam temperature too high, easy to damage superheater and steam turbine will cause excessive internal seriously affected the production of thermal expansion of the safety of operation; superheated steam temperature is low, it will reduce the efficiency of equipment, while the adoption of the final class of steam turbine steam humidity increased, the wear and tear caused by the leaves. Therefore, we must control the export steam superheater temperature. Overheated steam boiler control is tantamount to the task, that is, in order to maintain the export steam superheater temperature in the permit, and to protect the superheater tube wall temperature does not exceed allowable operating temperature.
基于PLC和组态王的温度控制系统设计
中央处理单元CPU
输
输
入
出
接
接
口
口
电源
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
评估控制任务 PLC机型的选择 控制流程的设计
控制柜设计及布线 PLC安装
基于PLC和组态王的温度控 制系统设计
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
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。
基于PLC和组态王的温度控制系统设计毕业论文
本科生毕业论文（设计）目录第一章前言 (1)1。
1项目背景、意义 (1)1.2温控系统的现状 (2)1.3项目研究内容 (3)第二章PLC和HMI基础 (5)2.1可编程控制器基础 (5)2.1.1可编程控制器的产生和应用 (5)2.1。
2可编程控制器的组成和工作原理 (5)2.1.3可编程控制器的分类及特点 (8)2.2人机界面基础 (8)2.2.1人机界面的定义 (8)2.2.2人机界面产品的组成及工作原理 (9)2.2。
3人机界面产品的特点 (9)第三章PLC控制系统硬件设计 (10)3.1PLC控制系统设计的基本原则和步骤 (10)3。
1.1 ...................................................................................... PLC控制系统设计的基本原则103.1.2PLC控制系统设计的一般步骤 (11)3.2PLC的选型与硬件配置 (13)3.2。
1 ............................................................................................................. P LC型号的选择133。
2。
2..................................................................................................... S7—200 CPU的选择143。
2。
3................................................................................................. E M231模拟量输入模块143.2。
4热电式传感器 (16)3。
3I/O点分配及电气连接图 (17)3。
基于PLC和组态王的温度控制系统设计
西门子S7-200 CPU 226 模拟量输入模块 ：EM231 热电式传感器 ：K型热电偶
编程软件： STEP7--Micro/WIN
系统选用 PLC CPU226为控制器，K型热电偶将检测到的 实际炉温转化为电压信号，经过EM231模拟量输入模块转 换成数字量信号并送到PLC中进行PID调节，PID控制器输 出量转化成占空比,通过固态继电器控制炉子加热的通断来 实现对炉子温度的控制。 PLC 和 HMI 相连接，实现了系统 的实时监控。系统框架图如下：
本温度控制系统中，传感器（电热偶）将检测到的温度信 号转换成电压信号 经过温度模块后，与设定温度值进行比 较，得到偏差，此偏差送入 PLC 控制器按 PID 算法进行修 正，返回对应工况下的固态继电器导通时间，调节电热丝 的有效加热功率，从而实现对炉子的温度控制。
PLC 运 行 时 ， 通 过 特 殊 继 电 器 SM0.0 产生初始化脉冲进行初始 化，将温度设定值， PID 参数值 等，存入有关的数据寄存器，使 定时器复位；按启动按钮，系统 开始温度采样，采样周期为10秒； K 型热电偶传感器把所测量的温 度进行标准量转换（0-41毫伏）； 模拟量输入通道 AIW0 通过读入 0-41毫伏的模拟电压量送入 PLC； 经过程序计算后得出实际测量的 温度 T, 将 T 和温度设定值比较， 根据偏差计算调整量，发出调节 命令。
打开主界面，双击“开始”按钮，出现图1动画连接画面。在按下时左 边打沟，点击“确定”，出现命令语言输入窗口，在该窗口中输入图2 所示的命令，再点击“确定”，就完成了“开始”按钮的动画连接设 置。这样， 点击“开始”后，系统就开始运行，此按钮就相当于PLC 硬件图中的绿色启动开关。到这里，整个人机界面（HMI)就完成了。
测控技术与仪器专业毕业论文--基于PLC的远程温度控制系统的设计与调试
基于PLC的远程温度控制系统的设计与调试摘要在许多现代工业生产中，温度控制都是要解决的问题之一，对于很多危险或者无需人力控制的领域，我们可以用远程控制，在办公室里就可以对现场进行监控，即方便又安全。
随着电子技术的发展, 可编程序控制器(PLC)已经由原来简单的逻辑量控制, 逐步具有了计算机控制系统的功能。
本文提出了采用组态软件和可编程控制器组成一个比较简单、通用的远程温度控制系统。
可编程控制器的一个优势就是可以很方便的改写其中的程序以满足不同的工艺，尤其在工艺改进时优势更加明显。
组态软件则可以提供一个符号现场的直观人机友好界面。
文章着重介绍了组态软件和可编程控制器在温度控制设计中应用，描述了使用可编程控制和计算机一起组成控制功能完善的控制系统的一般设计方法和过程。
关键词：远程控制；温度控制；组态软件；编程控制器.The Design and Development of a PLC-based Remote TemperatureController SystemAbstractIn many modern manufacturing productions, temperature control is one of the most problems to be solved. In many dangerous or no human required control areas, we can use remote control in the office, which will be able to monitor the scene, which is convenient and safe. With the development of electronic technology, programmable logic controller (PLC) has developed from simple logic of control, and gradually with a computer control system.This paper presents configuration software and programmable logic controllers to form a relatively simple, universal remote temperature control system. The PLC takes an advantage that can be easily adapted from one of the procedures to meet the different technology, particularly in the process improvement. Configuration software can provide a symbolic scene of the friendly and intuitive man-machine interfaces. The article focused on the configuration software and programmable controllers in the design of temperature control, describes the use of programmable control and computer components to improve the control of the general control system design methods and processes.Keywords: remote control; temperature control; configuration software; programmable logic controller (PLC).目次基于PLC的远程温度控制系统的设计与调试 (I)目次 (III)1 绪论 (1)1.1 问题的提出 (1)1.2国内外研究状况 (1)1.3研究方法 (3)1.4研究意义 (4)2 PLC控制系统的硬件组成 (5)2.1欧姆龙CPM2AH功能简介 (5)2.1.1性能和功能 (5)2.1.2基本系统配置 (10)2.1.3结构与操作 (12)2.2 MAD01模拟量I/O单元 (18)2.2.1使用模拟量I/O单元 (18)2.3 串口通信 (19)3组态王软件简介 (22)3.1组态王程序组成员 (22)3.2制作一个工程的一般过程 (23)4系统的设计与调试 (26)4.1设计思路 (26)4.2下位机的设计与调试 (26)4.2.1 PLC的程序设计 (26)4.2.2问题及解决方法 (28)4.3上位机的设计与调试 (29)4.3.1 组态王工程的建立和调试 (29)4.3.2 问题及解决方法 (31)4.4上位机与下位机的通信连接 (31)4.4.1 通信的实现 (31)4.4.2 问题及解决方法 (32)5 结论 (33)参考文献 (34)致谢 (35)1 绪论1.1 问题的提出许多领域都需要对温度的监控，如工厂的生产设备、化工领域、航空航天、农作物的种植和储存、实验室等等。
基于单片机和组态王的温度控制系统设计 毕业设计
摘要在工、农业生产和日常生活中，各个环节都与温度紧密相连，温度的测量及控制占有极其重要的地位。
温度已成为大多数仪器正常工作的前提，而且对温度的要求也越来越严格。
因此，温度检测与控制方法的研究也越来越受到人们的重视。
本文介绍的温度控制系统为两层结构，上位机由组态软件完成对下位机的监控。
下位机利用数字温度传感器DS18B20，结合单片机组成传感器网络，设计了相关硬件和软件，实现多点温度测量和控制。
论文中介绍了DS18B20进行循环温度检测的方法和采用增量式PID控制算法和PWM调功方式，通过控制固态继电器在一定周期内的通断占空比，最终实现对电烤箱的温度控制。
其中控制范围为室温到120℃，误差小于0.5℃。
上位机PC与单片机之间通过RS232串口实现数据交换，又组态软件King View具有强大的数据采集、处理功能和友好的人机界面，故基于单片机和组态王的温度控制系统，可以理想地实现对相关设备的实时监控。
此系统具有成本低、可靠性高、使用方便等特点，可广泛用于仓库测温、楼宇空调温度控制、生产过程监控等。
关键词： AT89S52；DS18B20；温度控制；组态王；RS232AbstractIn industrial and agricultural production and daily life,all sectors are closely related to temperature.Temperature Measurement and Control occupy a very important position. At present,temperature measurement and control equipment has become normal working majority of the premise that and the temperature requirements more stringent. Therefore,the temperature measurement and control method of attracting increasing attention.The paper introduces a temperature control system,the detection and control of the controlled objects are accomplished by slave computers,and the supervision of the controlled objects and slave computers is implemented in the host computer based on King View.DS18B20 and Microprocessor AT89S52 build up sensor networks,which achieve the design of hardware and software for multiple spots temperature detected and control system.The Paper describes the DS18B20 temperature measurement method and application of incremental PID loop control algorithm and mode of PWM power by controlling the solid state relay must cycle on/off duty cycle, and ultimately to electric oven temperature control.The entire temperature detected and control system is capable of detecting and controlling multiple-point temperature for accurate measurement,the controlling range from the room temperature to 120℃，control error is less than 0.5℃.The communication between PC and microprocessor based on RS2332 is described in detail in the paper.King View software supports a powerful platform for real time detection project.It supports powerful function for data acquisition and management and man-machine interface.The state detection for temperature detected and control system based on Microprocessor and King View software is designed to detect the devices and make sure the devices work in a reliable,effective and secure way.With low cost,high reliability and convenience of operators,the system can be used in many fields such as the temperature measurement system of warehouse,the air conditioning control of building and the monitor of productive process.Keywords: AT89S52; DS18B20; Temperature control; King View; RS232目录1 绪论 (1)1.1课题背景及现状 (1)1.1.1温度测量方面 (1)1.1.2温度控制方面 (2)1.2研究意义 (2)1.3课题要求 (3)2 方案论证与主要器件选型 (4)2.1方案比较与选择 (4)2.1.1温度测量方案选择 (4)2.1.2温度控制方案的选择 (5)2.2主要器件的选择 (6)2.2.1传感器 (6)2.2.2主控元件 (8)2.2.3显示器件 (9)2.2.4控制模块 (9)2.2.5通信模块 (11)2.3上位机组态监控 (12)2.4系统总体设计框图 (12)3 系统硬件电路设计 (14)3.1系统硬件电路框图 (14)3.2单片机最小系统设计 (14)3.3多点测量电路设计 (16)3.3.1.读序列号电路的设计 (16)3.3.2.温度测量电路的设计 (16)3.3.3 DS18B20使用中注意事项 (18)3.4显示和键盘电路设计 (18)3.4.1显示和键盘电路图 (18)3.4.2显示部分设计 (19)3.4.3键盘电路设计 (20)3.5控制模块电路设计 (21)3.5.1控制执行电路 (21)3.5.2报警电路 (21)3.6串口通讯电路 (22)4系统软件部分设计 (23)4.1软件总体设计 (23)4.2 DS18B20的测温程序 (24)4.2.1 DS18B20常用指令 (24)4.2.2 初始化子程序 (24)4.2.3 读子程序 (25)4.2.4 写子程序 (25)4.3显示和键盘扫描程序 (26)4.3.1显示扫描程序流程图 (26)4.3.2键盘扫描程序流程图 (26)4.4控制执行程序 (27)4.4.1控制思路及其流程图 (27)4.4.2 PID控制算法 (28)4.4.3 PID参数的整定 (29)4.4.4 PWM波的设计 (30)4.5通讯程序 (30)4.6组态王监控界面设计 (34)5 系统调试 (36)5.1 硬件部分调试 (36)5.2 软件部分调试 (37)6 总结 (38)参考文献 (40)致谢 (41)附录A 电气原理图 (42)附录B 主要程序 (42)1 绪论温度在现代社会中成为一个很重要的物理量，人们可以根据温度来调节个人的生活行为，气象工作者可以根据温度变化范围来提供可靠的天气预报。
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附表三、毕业论文答辩情况摘要自动控制领域的作用日益显著。
本文主要介绍了基于西门子公司S7-200系列的可编程控制器和亚控公司的组态软件组态王的炉温控制系统的设计方案。
编程时调用了编程软件STEP 7-Micro WIN中自带的PID控制模块，使得程序更为简洁，运行速度更为理想。
利用组态软件组态王设计人机界面，实现控制系统的实时监控、数据的实时采样与处理。
实验证明，此系统具有快、准、稳等优点，在工业温度控制领域能够广泛应用。
关键词：可编程控制器人机界面组态王AbstractProgrammable Logic Controller (PLC) is a kind of automatic control equipment which is widely used in the industrial manufacture. It merges the traditional control technology, computer and communication technologies with a strong ability to control, flexible operation, high reliability and suitable for long-term characteristics ofcontinuous work. It is very suitable for temperature control requirements.In the industrial field, with the rapid increase in the degree of automation, it is more and more important to monitor the process of control system for the users. The emergence of human-machine interface meets the needs of users. Man-machine interface can comprehensively monitor the control system, including process monitoring, alarm, data logging and other functions, so that the control systems have become user-friendly operation, the process of visualization and it will play more and more important part in the field of automatic control.This essay mainly introduces a design of temperature control system with SIMATIC programmable logic controller (PLC) and configuration software Kingview which is developed by Beijing Yakong Company. When programming, we use the PID control arithmetic software module which is contained in the program software STEP 7 -Micro WIN so that the program looks easier and operates more quickly. In order to monitor the control system and process data in actual time, we designed Human Machine Interface（HMI）with the configuration software Kingview. The result of experiment proves that this temperature control system could run quickly, accurately and have good stability, which is the advantage of the control system. This control system has been widely used in the industrial temperature control field.With the continuous development of automatic science and technology, high-precision, intelligent, user-friendly temperature control system is the inevitable trend of development at home and abroad.Keywords: Temperature Control PLC HMI Kingview目录 (1) (1) (2) (2) (3) (3) (3) (5) (6) (6) (6) (6) (7) (7) (7) (9) (11) (11) (12) (12) (14) (14) (15) (15) (17) (19) (20) (21) (21) (22) (23) (25) (25) (25) (26) (29) (33) (35) (35) (36) (37) (38) (38) (40) (40) (42) (44) (45) (45) (47) (48) (48) (48)第一章前言1.1项目背景、意义温度控制在电子、冶金、机械等工业领域应用非常广泛。
由于其具有工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点，它对控制调节器要求极高。
目前,仍有相当部分工业企业在用窑、炉等烘干生产线，存在着控制精度不高、炉内温度均匀性差等问题,达不到工艺要求，造成装备运行成本费用高，产出品品质低下，严重影响企业经济效益，急需技术改造。
近年来，国内外对温度控制器的研究进行了广泛、深入的研究，特别是随着计算机技术的发展，温度控制器的研究取得了巨大的发展，形成了一批商品化的温度调节器，如:职能化PID、模糊控制、自适应控制等，其性能、控制效果好,可广泛应用于温度控制系统及企业相关设备的技术改造服务。
在工业自动化领域内,PLC（可编程控制器）以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、功能强大、性价比高、体积小、能耗低等显著特点广泛应用于现代工业的自动控制之中。
目前的工业控制中,常常选用PLC 作为现场的控制设备,用于数据采集与处理、逻辑判断、输出控制；而上位机则是利用HMI 软件来完成工业控制状态、流程和参数的显示,实现监控、管理、分析和存储等功能。
这种监控系统充分利用了PLC 和计算机各自的特点,得到了广泛的应用。
在这种方式的基础上设计了一套温度控制系统。
以基于PLC 的下位机和完成HMI功能的上位机相结合,构建成分布式控制系统,实现了温度自动控制。
PLC 不仅具有传统继电器控制系统的控制功能，而且能扩展输入输出模块，特别是可以扩展一些智能控制模块，构成不同的控制系统，将模拟量输入输出控制和现代控制方法融为一体，实现智能控制、闭环控制、多控制功能一体的综合控制。
现代PLC 以集成度高、功能强、抗干扰能力强、组态灵活、工作稳定受到普遍欢迎，在传统工业的现代化改造中发挥越来越重要的作用,尤其适合温度控制的要求。
人机界面（HMI）在自动控制领域的作用日益显著。
HMI正在成为引导工业生产制造走向成功的重要因素，因为这些系统越来越多的用于监控生产过程，让过程变得更加准确、简洁和快速。
HMI其实广义的解释就是“使用者与机器间沟通、传达及接收信息的一个接口”。
举个例子来说，在一座工厂里头，我们要搜集工厂各个区域的温度、湿度以及工厂中机器的状态等等的信息透过一台主控器监视并记录这些参数，并在一些意外状况发生的时候能够加以处理。
这便是一个很典型的SCADA/HMI的运用，一般而言，HMI系统必须有几项基本的能力：实时的资料趋势显示——把撷取的资料立即显示在屏幕上。
自动记录资料——自动将资料储存至数据库中，以便日后查看。
历史资料趋势显示——把数据库中的资料作可视化的呈现。
报表的产生与打印——能把资料转换成报表的格式，并能够打印出来。
图形接口控制——操作者能够透过图形接口直接控制机台等装置。
警报的产生与记录——使用者可以定义一些警报产生的条件。
比方说温度过度或压力超过临界值，在这样的条件下系统会产生警报，通知作业员处理。
1.2温控系统的现状1.3[4]项目研究内容可编程控制器(PLC)是集计算机技术、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动控制装置。
其性能优越，已被广泛应用于工业控制的各个领域，并已成为工业自动化的三大支柱(PLC、工业机器人、CAD/CAM)之一。
PLC的应用已成为一个世界潮流，在不久的将来PLC技术在我国将得到更全面的推广和应用。
PLC控制器，温度传感器将检测到的实际炉温转化为电压信号，经过模拟量输入模块转换成数字量信号并送到PLC中进行PID调节，PID控制器输出量转化成占空比，通过固态继电器控制炉子加热的通断来实现对炉子温度的控制。
组态软件“组态王”设通过串行口与可编程控制器通信，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。
在硬件设计的基础上，详细介绍了本项目软件设计，主要包括软件设计的基本步骤、方法，编程软件STEP7--Micro/WIN的介绍以及本项目程序设计。
第二章PLC和HMI基础2.1可编程控制器基础2.1.1可编程控制器的产生和应用20世纪60年代，计算机技术开始应用于工业领域，由于价格高、输入电路不匹配、编程难度大以及难于适应恶劣工业环境等原因，未能在工业控制领域获得推广。
1968年，美国通用汽车公司（GM）为了适应生产工艺不断更新的需要，要求寻找一种比继电器更可靠、功能更齐全、响应速度更快的新型工业控制器，并从用户角度提出了新一代控制器应具备的十大条件，立即引发了开发热潮。
可编程控制器的组成和工作原理PLC从组成形式上一般分为整体式和模块式两种，但在逻辑结构上基本相同。