基于西门子PLC的温度PID控制
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日常生活、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，及时准确获得目标的温度、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，能够在工业、农业等各领域中广泛使用。
1.2 设计内容主要是利用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，运行指示灯监控实时控制系统的运行，实时显示当前温度值。
1.3 设计目标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，初步培养在完成工程项目中所应具备的基本素质和要求。
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，适用于各行各业，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行中，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，即主机中包括定数量的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。
西门子博途S7-1200PLC编程之PID控制实例（4）
组态 PID 控制器【简介】以下步骤将介绍如何使用工艺对象“PID_Compact”组态 PID 控制器。
PID 控制器组态的设置● 控制器类型控制器类型用于预先选择需控制值的单位。
在本例中，将单位为“°C”的“温度”(Temperature) 用作控制器类型。
● 输入/输出参数在该区域中，为设定值、实际值和工艺对象“PID_Compact”的受控变量提供输入和输出参数。
要在没有其它硬件的情况下使用PID控制器，请将“PID_Compact”的输入和输出参数链接到与仿真块“PROC_C”互连的“output_value”和“temperature”变量：– 实际值由“PROC_C”仿真并用作“PID_Compact”的输入。
在本例中，实际值为映射到“temperature”变量中的加热室中的测量温度。
– 受控变量由工艺对象“PID_Compact”计算，是该块的输出参数。
受控变量映射在“out put_value”变量中并用作“PROC_C”的输入值。
下图显示了工艺对象“PID_Compact”和仿真块“PROC_C”的互连方式。
【要求】● 循环中断 OB“PID [OB200]”处于打开状态。
● 已在组织块“PID [OB200]”中调用了“PID_Compact”块。
● 已在组织块“PID [OB200]”中调用了“PROC_C”仿真块。
【步骤】要组态工艺对象“'PID_Compact”并将其与仿真块“PROC_C”互连，请按以下步骤操作： 1. 在巡视窗口中打开 PID 控制器的组态。
2. 选择控制器的类型。
3. 输入控制器的设定值。
4. 分别为实际值和受控变量选择“输入”(input)和“输出”(output)。
从而指定将使用用户程序的某个变量中的值。
说明Input(_PER) -Output(_PER)使用输入和输出为输入或输出参数提供用户程序的实际值。
使用Input_PER 和Output_PER可将模拟量输入用作实际值或将模拟量输出用作受控值输出。
基于PLC的过程控制实验装置温度模糊PID控制
基于PLC的过程控制实验装置温度模糊PID控制陶 权，谢 彤（广西工业职业技术学院，广西 南宁 ５３０００３）摘 要：本文介绍了用Ｓ７－２００实现过程控制系统实验装置中锅炉夹套的温度模糊控制设计思想，对模糊ＰＩＤ控制的结构、模糊ＰＩＤ控制器的设计、模糊ＰＩＤ控制的ＰＬＣ实现进行了分析，文中详细介绍了模糊控制器程序的编写方法，结果表明，用ＰＬＣ 实现的模糊控制器简单实用。
关键词：过程控制系统实验装置；模糊ＰＩＤ；ＰＬＣ中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３－７２４１（２０１０）１０－００２２－０５T emperature Fuzzy PID Control in the Process ControlExperimental Device Based on PLCTAO Quan, XIE Tong( Guangxi V ocational & Technical Institute of Industry, Nanning 530003 China )Abstract: This article describes design concept of realizing temperature fuzzy control for boiler jackets in the process control system experimental device by using S7-200, in which the structure of fuzzy PID control, fuzzy PID controller designing and PLC implementation of fuzzy PID control are analyzed,and the fuzzy controller programming is also introduced in detail. Results show that the fuzzy controllers consist of PLC are both simple and practical.Key words: process control system experimental device; Fuzzy-PID; PLC１ 引言本校自动化实验室采用的“ＴＨＪ－３型高级过程控制系统实验装置”是基于工业过程的物理模拟对象系统，该系统包括流量、温度、液位、压力等热工参数，可实现系统参数辨识，单回路控制，串级控制，前馈—反馈控制，比值控制，解耦控制等多种控制形式。
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。
浅谈西门子PLC的PID参数整定
0引言在工程实际应用中,PID 控制以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便且不需精确的系统模型等优势,成为最为广泛的调节器控制规律之一。
西门子PLC 控制系统以其诸多优点已在工业控制领域得到广泛的应用,可以利用它的PID 控制功能,很方便的实现对压力、温度、流量、液位等工艺参数的进行自动化监控。
本文简要介绍了西门子PLC 的PID 参数整定方法,在工程实践中有广泛的应用价值。
当被控对象或参数不能完全掌握、或得不到精确的数学模型时、控制理论的其他技术难以采用时,系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定,这时应用PID 控制技术是最为方便的。
总的来说,当用户不完全了解一个系统和被控对象,或不能采用有效的测量手段来获取系统参数时,最适合采用PID 控制技术。
1PID 控制原理PID 控制器由比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)组成。
根据系统的误差,利用PID 参数计算出控制量进行控制的。
图1PID 控制原理图那么PID 控制的输入e(t)与输出u(t)的关系为:u(t)=Kp[e(t)+1/T I ∫e(t)dt+T D *de(t)/dt]式中积分的上下限分别是0和t,计算得到其传递函数为:G(s)=U(s)/E(s)=Kp[1+1/(T I *s)+T D *s]其中Kp 为比例系数,T I 为积分时间常数,T D 为微分时间常数。
(1)比例环节:即时成比例地反应控制系统的偏差信号e(t),偏差一旦产生,调节器立即产生减小偏差的控制作用。
(2)积分环节:主要用于消除静差,提高系统的无差度。
积分作用的强弱取决于积分时间常数T I ,T I 越大,积分作用越弱,反之则越强。
(3)微分环节:能反应偏差信号的变化趋势(变化速率),并能在偏差信号的值变得太大之前,在系统中引入一个有效的早期修正信号,从而加快系统的动作速度,减小调节时间。
2PID 控制的参数整定PID 控制器参数整定的方法很多,概括起来有两大类:一是,理论计算整定法。
s7-200 多路pid编程实例
s7-200 多路pid编程实例1. 背景介绍s7-200PLC是西门子公司推出的一款小型PLC控制器，广泛应用于工业自动化领域。
在工业生产过程中，温度、压力、流量等参数的控制是非常重要的，而PID控制是一种常用的控制方法。
本文将结合s7-200 PLC，介绍多路PID控制的实例编程方法。
2. PID控制原理2.1 比例控制（P）：输出与误差成正比，用于调节系统的稳定性2.2 积分控制（I）：校正系统长期偏差，提高系统的稳定性和鲁棒性2.3 微分控制（D）：校正系统的瞬时变化，提高系统的响应速度3. 多路PID控制的应用场景在工业生产过程中，经常需要对多个参数进行同时控制，比如温度、压力、流量等。
使用多路PID控制可以有效提高生产质量，并且降低能耗成本。
4. s7-200 PLC多路PID编程实例4.1 硬件搭建：首先搭建s7-200 PLC的硬件环境，包括输入模块、输出模块以及传感器等。
4.2 软件编程：通过西门子PLC编程软件进行多路PID控制的程序编写，包括参数设定、控制逻辑实现等。
4.3 参数调试：在实际运行过程中，对PID控制参数进行调试优化，确保系统的稳定性和控制效果。
5. 实验结果分析通过对多路PID控制实例的实验，可以得到不同参数下的控制效果，并对比分析不同参数对系统的影响。
6. 总结与展望本文针对s7-200 PLC的多路PID控制实例进行了详细介绍，通过实验结果分析可以看出，在工业自动化领域中，多路PID控制具有重要的应用价值。
未来随着工业自动化技术的不断发展，多路PID控制技术也将得到进一步的改进和应用。
通过以上的内容，本文对s7-200多路PID编程实例进行了详细的介绍，对读者进行了系统的指导，使得读者对于PLC的多路PID编程实例有了更深入的了解。
扩展内容7. 多路PID控制的优势传统的单路PID控制在某些多参量系统中存在一定的局限性，难以同时满足多个控制要求。
而多路PID控制技术可以针对不同的参数进行独立的控制，使得系统在多个参数下能够保持良好的稳定性和动态性能。
基于PLC的PID恒温控制系统
基于PLC的PID恒温控制系统随着现代工业发展的不断进步，基于PLC的PID恒温控制系统得到了广泛的应用，尤其在生产过程中，精确的控制温度可以提高生产效率和产品质量。
本文将介绍基于PLC的PID恒温控制系统的工作原理、实现步骤和优劣势。
PID恒温控制系统是通过对温度信号进行反馈控制，实现对温度自动调节的一种控制方法。
其中PID控制器是控制器的核心部分，负责根据温度偏差、偏差变化率和偏差积分来输出控制信号。
PLC是一种集成了数字电子、计算机和控制器功能的自动化控制设备，可以实现对工业生产过程的自动化控制。
基于PLC的PID恒温控制系统的工作原理是将PID 控制器嵌入到PLC中，通过对温度传感器测得的温度信号进行处理，计算出对应的控制输出信号，然后通过控制器输出端口控制加热器或制冷器等执行机构来调节温度。
1. 选择合适的PLC型号和温度传感器型号，根据生产现场要求进行调试和安装。
2. 根据温度传感器测得的温度信号，将信号通过输入模块输入到PLC中，进行信号处理和转换。
3. 在PLC中编制PID控制算法，将输出信息通过输出模块输出到执行机构，如电热管或冷却器，以达到恒温的目的。
4. 设置合理的PID参数，包括比例系数、积分时间和微分时间等，以达到良好的控制性能和稳定性。
5. 对系统进行调试和测试，根据测试结果进行适当调整，最终达到理想的温度控制效果。
1. 处理速度快，响应速度高，可以实现高 frequency 的数据处理和控制。
2. 可以通过编程实现复杂的控制算法，灵活度高。
3. PLC具有丰富的通讯接口和网关，方便与其他设备进行互联。
4. 具有较高的可靠性和稳定性，适用于长时间运行和恶劣的工业生产环境。
1. 需要进行编程和算法调优，对技术人员的技能要求较高。
2. 系统成本较高，需要进行设备选型和布局设计。
3. 对于一些特殊的传感器和执行机构，可能需要额外的设备接口和控制模块。
综上所述，基于PLC的PID恒温控制系统在现代工业生产中具有重要的应用价值，但需要根据实际情况进行合理的选型和布局设计，并通过技术方法进行控制算法的调整和优化，以达到理想的控制效果。
S7-200中的PID控制(温度控制举例)
1. 指定回路的过程变量（pv）使用单极性标定。 2. 设置过程变量（pv）的标定范围为0～32000。 3. 设置输出类型为数字量输出，占空比周期为1秒。 4. 点击“下一步”按钮。
Slide 18
1
配置PID回路－步骤5：设置回路的报警选项
点击“下一步”按钮。
Slide 19
1
配置PID回路－步骤6：为配置分配存储区
Slide 21
2
配置PID回路－步骤8：生成 PID 代码完成配置
点击“完成”按钮生成PID代码完成配置。
Slide 22
2
PID温度控制示例－实现过程
通过PID向导配置PID回路 PID相关指令及回路表 通过文本显示向导配置TD200C显示屏 编写程序
Slide 23
2
实现过程－PID相关指令及回路表
入
包含增益，此为比例常数，可为正数或负数。
入
包含采样时间，以秒为单位，必须为正数。
入
包含积分时间或复原，以分钟为单位，必须为正数。
入
包含微分时间或速率，以分钟为单位，必须为正数。
入/出 包含0.0和1.0之间的偏差或积分和数值。
入/出 包含最后一次执行PID指令存储的进程变量以前的数值。
Slide 27
1. 选择TD的型号和版本。 2. 点击“下一步”按钮进入下一步。
Slide 32
3
配置TD200C显示屏
步骤3：使能标准菜单、密码及设置更新速率
1. 设置密码保护，这里未启用密码保护 2. 使能标准菜单，根据需要选择。 3. 设置更新速率。 4. 点击“下一步”按钮进入下一步。
Slide 33
3
Slide 29
基于PLC的中央空调温度控制系统设计毕业设计论文
摘要中央空调已经广泛应用于商用与民用建筑中，用于保持整栋建筑温度恒定。
传统的设计中，无论季节、昼夜和用户负荷的怎样变化，各电机都长期固定在工频状态下全速运行，所以会造成极大的的能源浪费。
本设计采用变频器、PLC、温度传感器等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量达到节能目的。
该系统采用西门子的S7—200PLC作为主控制单元，利用传统PID控制算法，通过西门子MM440变频器控制水泵运转速度，保证系统根据实际负荷的情况调整流量，实现恒温控制，从而最大程度的解决能源浪费问题。
本设计通过采用基于USS 协议的RS-485总线通讯的网络，通过西门子TD200文本显示器实现人机界面的设计，使用MCGS工控组态软件，对系统进行理论分析。
通过分析该设计，验证了该设计的可靠性，可以解决中央空调的能源浪费问题。
关键词：中央空调，PLC，PID，变频器ABSTRACTThe central air conditioning has been widely used in commercial and civil buildings, which are used to maintain constant temperature of the building. In traditional design, regardless of the season, day and night, and how the user load changes, the motor is fixed to run at full speed for a long time in the condition of power frequency. It will cause great waste of energy.This design is developed based on the combination of frequency converter, PLC, temperature sensor. It makes up a temperature difference closed-loop automatic control system and automatically adjust the output flow of pump to achieve energy saving. The system adopts the Siemens S7-200 PLC as the main control unit, using the traditional PID to control algorithm, using Siemens MM440 inverter to control of pump speed, to guarantee system adjust load flow according to actual situation. All of these will bring out constant temperature control, so as to solve the problem of energy waste to a great extent.This design use RS - 485 bus communication networks which is based on USS protocol and using the Siemens TD200 to realize the human-computer interface design, and using the software made from MCGS, to carries on the theoretical analysis to the system. Verified the reliability of the design, the design can solve the problem of central air conditioning energy waste through the analysis of the design.KEY WORDS: The central air conditioning, PLC, PID, frequency converter目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1 中央空调的发展 (1)1.1.1 中央空调现在状况 (1)1.1.2 中央空调发展趋势 (1)1.2 本设计的意义 (1)1.2.1 设计的主要内容 (1)1.2.2 设计的意义 (2)第2章中央空调系统介绍 (3)2.1 中央空调结构 (3)2.1.1 中央空调概述 (3)2.1.2 中央空调结构 (3)2.2 中央空调系统工作原理 (4)2.2.1 制冷原理 (4)2.2.2 工作原理 (4)2.2.3 中央空调的控制原理 (4)2.3 中央空调的评价 (5)2.4 本章小结 (5)第3章中央空调控制系统的硬件设计 (6)3.1 变频器 (6)3.1.1 变频器的介绍 (6)3.1.2 变频调速的原理 (6)3.1.3 变频器的选择 (9)3.1.4 使用注意的问题 (10)3.2 电机的软启动原理及应用 (11)3.2.1 软启动的介绍 (11)3.2.2 软启动工作原理 (11)3.2.3 软启动的优点 (11)3.2.4 软启动与变频器的对比 (12)3.3 PLC选型 (12)3.3.1 PLC的工作原理 (12)3.3.2 西门子S7—200介绍 (13)3.4 温度传感器 (14)3.5 温度变送器 (15)3.6 人机界面选型方案 (15)3.7 总体硬件设计 (16)3.8 本章小结 (19)第4章软件设计 (20)4.1 PID控制 (20)4.1.1 PID控制简介 (20)4.1.2 PID参数整定 (20)4.1.3 对中央空调的PID控制 (21)4.2 应用软件STEP7 (21)4.3 plc编程 (22)4.3.1 程序流程图 (22)4.3.2 中央空调控制系统的I/O分配表 (24)4.3.3 程序中使用的存储器及其功能 (25)4.3.4 中央空调温度控制系统程序 (25)4.4 设备通讯 (26)4.4.1 RS-485介绍 (26)4.4.2 USS协议软件与S7—200间的通讯 (26)4.5 MCGS组态软件 (27)4.5.1 MCGS组态软件简介 (27)4.5.1 MCGS组态画面 (27)4.6 本章小结 (29)第5章结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录 (33)第1章绪论1.1 中央空调的发展1.1.1 中央空调现在状况中央空调行业现在存在着巨大的竞争，这种竞争是产品革新所产生的，产品革新主要围绕低碳环保进行，低碳环保在这个时代有着很重大的意义。
调整西门子PLC中PID功能的方法
1.在S7-200西门子PLC中PID功能是通过PID指令功能块实现。
通过定时（按照采样时间）执行PID功能块，按照PID运算规律，根据当时的给定、反馈、比例-积分-微分数据，计算出控制量。
2.PID功能块通过一个PID回路表交换数据，这个表式在V数据存储区中的开辟，长度为36个字节。
因此每个PID功能块在调用时需要制定两个要素：PID 控制回路号，以及控制回路表的起始地址（以VB表示）。
3.由于PID可以控制温度、压力等等许多对象，他们各自都是由工程量表示，因此需要有一种通用的数据表示方法才能被PID功能块识别。
S7-200西门子plc 中的PID功能使用占调节范围的百分比的方法抽象地表示被控对象数值大小。
4.PID功能块只接受0.0-1.0之间的实数（实际上就是百分比）作为反馈、给定与控制输出的有效数值，如果是直接使用PID功能块编辑，必须保证数据在这个范围之内，否则会出错。
S7-200西门子PLC可以有三种方式实现PID控制：1.PID向导：（1）控制回路数：8 ；（2）PID调节面板：软件支持；（3）PID自整定：软件支持2.PID指令：（1）控制回路数：8 ；（2）PID调节面板：通过HMI的趋势控件实现（3）PID自整定：不支持3.自己编程实现：{1）控制回路数：可多于8路，由CPU运算能力决定；（2）PID调节面板：通过西门子触摸屏的趋势控件实现（3）PID自整定：不支持艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有 10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。
如需进一步了解相关PLC产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城。
基于PLC的PID温度控制系统设计附程序代码
基于PLC的PID温度控制系统设计（附程序代码）摘要自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。
随着PLC技术的飞速发展，通过PLC 对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。
温度控制系统广泛应用于工业控制领域，如钢铁厂、化工厂、火电厂等锅炉的温度控制系统。
而温度控制在许多领域中也有广泛的应用。
这方面的应用大多是基于单片机进行PID 控制, 然而单片机控制的DDC 系统软硬件设计较为复杂, 特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处, 然而PLC 在这方面却是公认的最佳选择。
根据大滞后、大惯性、时变性的特点，一般采用PID调节进行控制。
随着PLC功能的扩充，在许多PLC 控制器中都扩充了PID 控制功能, 因此在逻辑控制与PID控制混合的应用场所中采用PLC控制是较为合理的。
本设计是利用西门子S7-200PLC来控制温度系统。
首先研究了温度的PID调节控制，提出了PID的模糊自整定的设计方案，结合MCGS监控软件控制得以实现控制温度目的。
关键词：PLC；PID；温度控制目录1 引言11.1 温度控制系统的意义 11.2 温度控制系统背景 11.3 研究技术介绍 11.3.1 传感技术 11.3.2 PLC 21.3.3 上位机31.3.4 组态软件 31.4 本文研究对象 42 温度PID控制硬件设计 52.1 控制要求52.2 系统整体设计方案 52.3 硬件配置62.3.1 西门子S7-200 CUP224 6 2.3.2 传感器62.3.3 EM235模拟量输入模块 7 2.3.4 温度检测和控制模块8 2.4 I/O分配表82.5 I/O接线图83 控制算法设计93.1 P-I-D控制93.2 PID回路指令113.2.1 PID算法113.2.2 PID回路指令143.2.3 回路输入输出变量的数值转换163.2.4 PID参数整定174 程序设计194.1 程序流程图194.2 梯形图195 调试235.1 程序调试235.2 硬件调试23结束语24附录程序代码25参考文献271引言1.1 温度控制系统的意义温度及湿度的测量和控制对人类日常生活、工业生产、气象预报、物资仓储等都起着极其重要的作用。
基于SMART200的温度PID
学号********* 苏州市职业大学毕业设计题目基于SMART200的温度PID控制系统设计与调试学生姓名：专业班级： 12电气自动化技术(1)班学院 (部)：电子信息工程学院校内指导教师：（副教授）校外指导教师：完成日期：2015年5月摘要：温度是工业和科学实验中最常见和最重要的热工参数之一了。
现在产品对于温度控制的精度要求越来越高。
无论是在科学领域还是我们的生产实践中，温度控制都是极其重要的，特别是像冶金、化工、石油、机械、建材等大型工业中，都占有着极大的比重。
而温度控制的系统也有很多种，PLC凭借着它较高的可靠性，较强的抗干扰能力，已经成为许多用户信赖的产品，而且他的操作也较为简单。
本文介绍了西门子S7-200smart设计硬件与Smart700IE 7寸触摸屏。
PLC是数字控制型的电子计算机，他运用了可编程存储器的储存指令，具有顺序、逻辑、计数、计时等一些功能。
可以通过模拟输入、输出和数字输入输出等组件，进行控制各种程序和设备。
关键词：PLC 温度控制PID 触摸屏AbstractTemperature industrial and scientific experiments, the most common and the most important thermal parameters of. Now products are increasingly high requirements for precision temperature control. Whether in science or our production practices, the temperature control is extremely important, especially as the metallurgical, chemical, petroleum, machinery, building materials and other large industry, has played a significant proportion. The temperature control system there are many, PLC With its high reliability, strong anti-jamming capability, many users have become reliable products, and his operation is relatively simple. This paper introduces the design of hardware and Siemens S7-200smart Smart700IE 7-inch touch screen. PLC is a computer numeric control type, he used a programmable memory to store instructions, with order, logic, counting, timing and some other functions. Via analog input, output, and digital input and output components, control procedures and equipment.Keywords: PLC temperature control PID Touch screen目录1 引言 (1)1.1 应用背景 (1)1.2 温度控制的技术现状 (1)1.3 设计方案 (3)2 硬件系统设计 (5)2.1 西门子smart200 (5)2.2 触摸屏 (6)2.3 温度传感器 (8)2.4 模拟量模块 (9)3 软件系统设计与调试 (11)3.1 PID基本机理 (11)3.2 系统程序流程 (14)3.3 软件设计 (18)3.4温度的控制界面及调试分析 (19)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)1 引言1.1 应用背景据我们所了解，温度作为工业中重要的参数，基本所有的物理变化或者化学反应都和温度有所关联。
用西门子-s7-300实现PID控制
用西门子-s7-300实现PID控制什么是PID控制？PID [ proportional (比例) + integral (积分) + derivative (微分)] 控制是用来控制机械或电子设备的常见技术，它计算一个误差信号（表示当前值与目标值之间的差异），然后应用一个修正值（调整设备的控制参数）来最小化误差。
要实现PID控制，需要确定三个参数：比例、积分和微分。
比例参数用于响应当前的误差，积分参数用于响应过去的误差，微分参数用于平滑误差的响应。
通过微调这三个参数，可以实现最佳的控制效果。
使用西门子-s7-300进行PID控制Siemens S7-300可编程控制器 (PLC) 是一种常见的工业自动化设备，可用于控制电机、机械、生产线和其他设备。
S7-300可以通过编程实现PID控制，具体步骤如下：第一步：确定控制目标和输入信号首先，需要确定要控制的目标，例如温度或速度。
然后，需要选择适当的传感器来测量输入信号，例如温度计或编码器。
第二步：编写PID控制算法现在，需要编写PID控制算法，这些算法将根据输入信号测量值和控制目标之间的偏差，计算出修正值。
例如，如果目标是保持温度在恒定的设定点，那么当温度低于设定点时，控制算法将根据比例、积分和微分参数计算出一个修正值来提高温度。
第三步：将算法加载到PLC中加载编写好的PID控制算法到Siemens S7-300 PLC中。
这可以通过S7-300的编程软件STEP 7实现。
在加载算法之前，需要编写确认程序，以确保控制器配置正确且软件程序正确。
第四步：调整PID控制参数在程序加载到PLC后，需要通过实验来微调比例、积分和微分参数，以实现最佳的控制效果。
第五步：测试和优化完成参数微调后，需要进行测试和优化。
通过测试，可以确定PID控制是否可以实现要求的控制目标。
如果控制效果不及预期，则需要重新调整参数。
总结PID控制是一种广泛使用的工业自动化技术，使用Siemens S7-300 PLC可以方便地实现PID控制。
参考论文-基于西门子S7-200PLC的温度控制系统设计毕业论文
基于西门子S7-200 PLC的温度控制系统设计毕业论文第一章前言1.1 课题研究背景温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关。
在科学研究和生产实践的诸多领域中, 温度控制占有着极为重要的地位, 特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。
对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。
例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等[1]。
温度控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。
可编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机，是继承计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。
它具有抗干扰能力强，价格便宜，可靠性强，编程简单，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用[2]。
目前在控制领域中，虽然逐步采用了电子计算机这个先进技术工具，特别是石油化工企业普遍采用了分散控制系统（DCS）。
但就其控制策略而言，占统治地位的仍然是常规的PID控制。
PID结构简单、稳定性好、工作可靠、使用中不必弄清系统的数学模型[3]。
PID的使用已经有60多年了，有人称赞它是控制领域的常青树。
组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。
在组态概念出现之前，要实现某一任务，都是通过编写程序来实现的。
编写程序不但工作量大、周期长，而且容易犯错误，不能保证工期。
组态软件的出现，解决了这个问题。
对于过去需要几个月的工作，通过组态几天就可以完成.组态王是国内一家较有影响力的组态软件开发公司开发的，组态王具有流程画面，过程数据记录，趋势曲线，报警窗口，生产报表等功能，已经在多个领域被应用[4]。
基于西门子s7_300PLC的恒温控制的课程设计报告书.doc
大连民族学院机电信息工程学院自动化系电气控制技术课程设计报告题目：恒温控制专业：自动化班级：自动化 104金政宏、邓新义、李喆学生姓名：毕琳、杜晓敏、邓凯什指导教师：孙进生设计完成日期：2013年7月3日课程设计任务书题目：恒温控制课程设计时间：2013.6.17~2013.7.5一、设计任务采用西门子 S7-300系列PLC，使用Step-7编写并调试PLC控制程序，控制电炉丝加热，实现手动调温、自动恒温、超温报警、显示温度等功能。
二、设计内容及要求1.掌握温度变送器的工作原理；2.掌握固态继电器的工作原理；3.恒温控制装置的总体方案设计；4.PLC 控制系统的硬件设计；5.PLC 控制系统的软件设计和调试；6.撰写课程设计报告。
三、设计重点PLC 控制系统的软件设计与现场调试。
四、课程设计进度要求⒈ 2013.6.17~2012.6.18学习温度变送器和固态继电器的工作原理；⒉2013.6.19~2013.6.21总体方案及PLC硬件设计；⒊ 2013.6.22~2013.6.26 PLC 控制系统的软件设计和仿真调试；⒋ 2013.6.27~2013.7.1 PLC 控制系统的现场调试；⒌ 2013.7.2~2013.7.3 撰写设计报告；⒍ 2013.7.4验收答辩。
五、参阅书目[1]SIEMENS SIMATIC温度控制手册，2003年12月版[2]SIEMENS SIMATIC使用STEP7编程手册，2007年8月版目录1 任务分析和性能指标 01.1 任务分析 01.2 性能指标 02 总体方案设计 (2)2.1 硬件方案 (2)2.2 软件方案 (3)3 硬件设计与实现 (4)3.1 检测电路 (4)3.2 控制电路 (5)4 软件设计与实现 (6)4.1 主程序 (6)4.2 中断程序 (7)5 调试及性能分析 (8)5.1调试分析 (8)5.1.1软件调试 (8)5.1.2硬件调试 (8)5.1.3系统功能调试 (9)总结 (10)参考文献 (11)附录 1 调试系统照片 (12)1任务分析和性能指标1.1 任务分析随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。
用西门子 s7_300实现PID控制
用西门子s7_300实现PID控制在OB35中实现PID控制程序,OB35是一个以固定时间间隔循环执行的组织块，Hardware Config界面里可以设置间隔时间，而这也即是PID的采样时间。
应该注意设置的间隔值比OB35中程序运行时间长，否则会造成系统异常。
我想了解FB41设定值SP_INT的值和PV_IN的设定规则。
例如我现场用量程是-40度-120度的温度变送器测温送给PLC，然后通过PID控制输出控制调节阀。
那么我的SP_int能不能直接设定我工艺要求的温度，比如说80度。
因为我已经把温度变送上来的0-27648的数转换成了工程值（上位机显示），PV_IN能不能直接用我转换好的工程值呢？在PID调节中有不同的物理量，因此在参数设定中需将其规格化：1.规格化概念及方法：PID参数中重要的几个变量，给定值，反馈值和输出值都是用0.0~1.0之间的实数表示，而这几个变量在实际中都是来自与模拟输入，或者输出控制模拟量的因此，需要将模拟输入转换为0.0~1.0的数据，或将0.0~1.0的数据转换为模拟输出，这个过程称为规格化规格化的方法：（即变量相对所占整个值域范围内的百分比对应与27648数字量范围内的量）对于输入和反馈，执行：变量*100/27648，然后将结果传送到PV-IN和SP-INT对于输出变量，执行：LMN*27648/100，然后将结果取整传送给PQW即可；2.例：输入参数：SP_INT(给定值）：0--100%的实数。
假定模块的输入变量量程为0-10Mpa,则SP_IN的范围0.0-1.00对应0-10Mpa.可以根据这一比例关系来设置给定值。
例：如给定5.0MpaSP_INT(给定值）=5.0/(10.0-0.0)*100.0=50.0（50%）PV_IN(过程值，即反馈值）：0--100%的实数。
此值来自与阀门阀位（开度）的相应的压力反馈值。
其范围0.0-1.0对应0-100%.即，当模拟量模板输入为数值为27648时则对应100%（量程的上限），数值为0时则对应0%（量程的下限）。
PID 温度控制手册(德国西门子PLC)
基本知识要求 为理解本手册，用户应熟知自动化工程技术，并了解闭环控制的基本原理。 还应能熟练使用装有 Windows 95/98/NT/2000 或 Me 操作系统的计算机或类似工具 (例如，编程设备)。由于 PID 温度控制是与 STEP 7 基本软件配合使用的，用户还应 熟悉基本软件的使用方法，如“使用 STEP 7 V5.1 编程”手册所述。
手册范围 本手册适用于 STEP 7 编程软件 V5.1 版本，Service Pack 3 和更高版本中的标准库 > PID 控制中的温度控制器。
PID 温度控制
A5E00447393-02
iii
前言
STEP 7 文档数据包 本手册是 STEP 7 基本信息文档数据包的一部分。
手册
目的
订货号
STEP 7 基本信息，包括
A5E00447393-02
前言
手册目的 当使用标准库 > PID 控制中的温度控制器块时，本手册可为您提供支持。本手册将 帮助您熟悉控制器功能块的功能，特别是控制器的整定和用户界面的使用，用户可 在该用户界面中设置功能块的参数。功能块和用户界面都有在线帮助，可在设置功 能块参数时，为您提供支持。 本手册是针对可编程控制器的编程、组态、调试和维修人员编写的。 我们建议您多花一点时间学习第 6 章中的“温度控制器实例”。这些实例将帮助您 快速、清楚地理解温度控制器的应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于西门子PLC的温度PID控制
摘要：本文主要介绍了如何使用Siemens PLC 编成软件Step 7-5x中的FB41、FB43功能块实现PID控制，并举例说明它们在温度控制中的应用。
关键词：PID控制器，STEP7，温度控制，PLC
Abstract：The paper mainly introduces how to use FB41 and FB43 which are function blocks in the Siemens PLC programming software to make PID controller，and one example is used to explain it be used in temperature control 。
Keywords：PID Controller，STEP 7，temperature control，PLC
0、引言
PID控制器问世至今已有近70年历史，控制理论的发展经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段，但在工业控制系统中，绝大多数还是使用PID控制器，因为它结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便。
现今，PID控制及其控制器或智能PID 控制器的产品已经很多，他们在工程实际中得到了广泛的应用。
西门子公司S7-200、S7-300/400系列PLC都具有PID控制功能，但有很多工程技术人员对怎样使用它们不太了解，有的工程技术甚至自己编写PID控制器而不使用现有的PID控制器。
本文主要介绍Step 7-5x中的FB41、FB43功能块，并举例说明它们在温度控制中的应用。
1、PID控制的原理和特点
PID控制即比例、积分、微分控制，当被控对象的结构和参数不能被完全掌握，或得不到精确的数学模型时，应用PID控制技术最为方便。
即当我们不完全了解一个系统的被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。
PID控制器就是根据设定值与实际值的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的，同时，根据实际情况还可以有PI和PD控制器。
1.1比例（P）控制
比例控制是一种最简单的控制方式，其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。
系统一旦出现偏差，比例调节立即作用以减少偏差，但当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。
1.2积分（I）控制
积分控制的作用是使系统消除稳态误差，提高无差度。
积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。
这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。
因此，比例积分(PI)控制器，
可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
1.3微分（D）控制
在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，可以产生超前的控制作用。
由于自动控制系统存在有较大的惯性环节或有滞后环节，系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。
所以在控制器中引入“微分”项，可以改善系统的动态性能。
2、功能块的介绍
FB41“CONT-C”(Continuous Control)功能块用于控制具有连续输入输出变量的技术过程，可以根据不同的控制要求设置参数以使控制器满足控制要求。
它可以作为一个给定值的PID控制器，同时，在多环路控制中它可以作为一个串级、混合或比例控制器。
FB41控制器的算法是基于具有模拟信号的采样PID控制器，它可以和FB43构成两级或三级的步进控制器。
FB43“PULSEGEN”(Pulse Generation)功能块用于构成PID控制器的两级或三级脉冲输出，通常它和FB41功能块相连。
如图1：
Fig1：the connection of FB41 and FB43
FB43根据输入变量（INV）的值调节在恒定的周期内脉冲持续时间的长短，恒定的周期即指输入变量的更新时间大小，它必须在参数PER_TM设定。
在每一周期内脉冲持续时间的大小正比于输入变量。
如图2：
Fig2：Pulse Duration Modulation
参数PER_TM的值与FB43功能块的执行时间是不同的，PER_TM是由许多个FB43执行时间组成。
在一个PER_TM周期中FB43被调用的次数是判断脉冲调制精度的标准。
可以在一个一个PER_TM周期中增加调用FB43的次数，以提高精确度。
根据FB43的参数设置的不同，可以形成三级输出、双极或单极的两级输出。
下表的参数设置显示了怎样组合形成需要的模式。
在三级控制模式时，控制信号采用三种状态，功能块输出量QPOS_P和QNEG_P控制执行器的工作状态。
例如，在温度控制中，当QPOS_P为TRUE时加热，QNEG_P为TRUE 时冷却，QPOS_P、QNEG_P都为FALSE时处于关断状态。
利用比例因子（RATIOFAC），可以改变正负脉冲持续时间的比例的大小。
当比例因子小于1时，正脉冲持续时间=（INV/100）*PER_TM，负脉冲持续时间=（INV/100）*PER_TM* RA TIOFAC；比例因子大于1时，正脉冲持续时间=（INV/100）*（PER_TM/ RA TIOFAC），负脉冲持续时间=（INV/100）*PER_TM。
在两级控制模式时，只有正脉冲输出（QPOS_P）与执行器的开关相连。
在手动模式下，QPOS_P、QNEG_P的输出值与INV输入值无关，只于POS_P_ON、NEG_P_ON有关。
3、应用实例
把FB41的MAN_ON 设为FALSE，D_SEL、COM_RST设为TRUE，Cycle设为3s，GAIN为比例系数，TI为积分系数，TD为微分系数，其余为默认值；把FB43的PER_TM 设为3s，P_B_TM设为200ms，RA TIOFAC设为冷热比例系数，STEP3_ON、SYN_ON、COM_RST为TRUE，Cycle为100ms，其余为默认值。
利用FB41和FB43功能块形成的PID 控制器可以很好的控制温度，此PID控制器已在交联生产线的挤出机温度控制中使用，使温度控制达到了生产的要求。
对于控制器中的比例系数，积分系数，微分系数采取在线调整。
4、结束语
利用功能块FB41和FB43可以实现很好的PID控制，从而省去自己动手编写PID控制
器的麻烦，缩短了控制系统的开发周期，此PID控制器还可以在其他的控制系统中使用。
在不需要微分的控制系统中，可以使用FB42（“CONT_S”）功能块作为PI控制器。
参考文献：
1 陶永华.新型PID控制及其应用.北京：机械工业出版社，2002
2 SIEMENS .Standard Software for S7-300 and S7-400 PID Control User Manual。