基于S7

引言

温度是工业生产中常见的参数之一,与生产过程和产品质量有着密切联系。在工业生产中,温度控制占据了至关重要的地位,因此,设计先进的生产系统和温度控制理论对于工业生产非常有现实意义。可编程控制器(PLC)是通过计算机实现对工业生产自动控制的新型装置,具有效率高、成本低、控制性极强、编程简单易学等特点,一经推出就在工业生产中得到了广泛应用。而组态软件的开发和应用,极大地解决了程序开发中的问题。其中,组态王由于流程画面稳定,数据记录和分析清晰,趋势明确,生产报表功能齐全,一经推出就得到了各行各业的广泛应用。本文介绍了一种基于PLC与组态王软件的温度监控系统的设计方案。

1设计方案

1.1热电偶选型

传感器能够稳定地将温度信号快速转变成电压信号,系统中的数据信息要把模拟量转变为电压信号,再将数字信号传输到PLC系统中处理。本文设计的系统采用的模数转换装置为西门子EM2314TC。

1.2具体配置方案

经过多方面对比,采用224系列CPU的西门子S7-200型PLC,设计系统可运行于5种工作状态,分别为运行、停止、温度正常、过温告警及加热,对每种状态设置一种对应颜色的LED灯泡,使之能够直观地表示系统运行状态,操作人员可以简便地了解目前的环境温度,通过K型热电偶对环境温度进行检测,并通过EM231将其转化为电压信号,输入PLC中与设定温度值进行对比,并进行加热或冷却。系统硬件连线如图1所示。

1.3程序流程图

本系统的程序流程图如图2所示,由1个主程序和3个子程序构成。

主程序上电后,根据温度传感器中的值,对安全指示灯进行初始化,之后,分别按顺序调用子程序0、1、2,其中子程序0用于和给定值比较,分别对温度进行粗调和微调,子程序1负责进行PID值的设定,子程序2负责调用PID指令,进行温度控制。

2试验结果

2.1建立主画面

系统建立主画面如图3所示,实物仿真和系统设备有效连接,依照系统的开始和停止按钮来操作。系统中的指示灯,绿色表示正常状态,红色表示停止状态。

图3主画面设置

2.2建立趋势曲线

趋势曲线可由操作者双击得到。实时曲线可按时间顺序显示,快速反映系统变量,对于过去的系统变量不能正确查询,时间设置可通过"表示定义设置"来设定。本文组态画面中,常用的是蓝色曲线和红色曲线。蓝色曲线表示系统设定的参考温度,红色曲线则表示真实的实际温度。在系统温度控制过程中,X方向表示时间轴,y方向表示变量百分比。在y轴上通常不会出现实际温度值,但可以通过相关工具箱的文本标志记忆。本系统中的温度量程是200℃,故X方向的0.50处表示100℃。用户可在查询完数据后返回,能够快速转换到系统主界面中,如图4所示。

图4实时趋势曲线设置

3结语

本文基于s7-200PLC和组态王软件,采用PID控制模式,通过比较粗调和微调,设计了快速反应、性能良好、精度高的温度控制系统。通过实验得到,使用粗调和微调程序性能高于单一的PID调节,使系统的超调量和调节时间变小,得到了稳定性强和性能良好的温度控制系统。