过程控制系统的设计

1

※※温度闭环PID 控制※※

3.1.1 控制目的：

3.1.2 控制内容：

3.1.3 系统构成：

主要介绍一个恒温盒的温度控制，在恒温盒内装有一个电加热元件和一温度传感器，电加热元件的工作状态只有OFF 和ON ，即不能自行调节。现要控制恒温箱的温度恒度，且能在50~150℃范围内可调。

1、了解温度的采样方法及其换算公式。

2、观察恒温控制系统的PID 系统特性。

1）、将恒温盒的温度控制在100℃； 2）、精度为 ±0.1℃； 3）、PLC 作为控制器

4）、文本显示器TD400C 作为人机界面。通过人机界面，可设定温度参数。

1）、1套STEP7 –Micro/WIN V 4.0。 2）、1台CPU224CN PLC。 3）、1台EM235。 4）、1台温度变送器。

5）、1根编程电缆(或者CP5611卡)。 6）、1根加热管。

温度输出

、 0℃

50100150200250测量范围 制范

2

3.1.4 开机流程 1、开机前准备工作

1)、将S7-200系统平台左上角的空气开关向下拨动，处于断开状态

2)、将空气开关右侧的急停按钮按下

3)、将CPU224XP 开关向下拨动，处于断开状态。

4)、检查S7-200系统平台的接线是否正确，使用万用表测量220V 电源、24V 电源是否有短路情况。

5)、将TD400C 的连接线与PLC 连接。

6)、将编程电缆线与PLC 连接。

7)、将S7-200系统平台的电源接入外部AC220V 电源。

8)、检查IPC—810B 工控计算机的硬件接线是否正确，然后接入AC 220V 外部电源。

2、开机步骤：

1)、找到工控计算机，使用钥匙顺时针旋转打开工控计算机。

2)、按下电源按钮和显示器开机按钮，计算机会自动开机。

3)、闭合S7-200系统平台的空气开关。

3

4)、顺时针旋起急停按钮。

5)、将CPU224XP 开关处于闭合状态。

6)、在工控计算机的桌面上找到 双击打开STEP7 MICROWIN 软件。

7)、在打开的界面中点击“通讯”，在弹出的对话框中选择“设置PG/PC 接口”然后访问路径选择“PC Adapter(MPI)”，然后点击

确认。

4

8)、双击刷新, 等待连接，连接上后选择“CPU224XP”，点击确认，完成工控计算机与PLC 的通讯连接。

5

3.1.5 用指令向导编写PID 控制程序

1)、打开指令向导，选定PID。选中菜单栏的“工具”，单击其子菜单项“指令向导”，弹出如下图所示的界面，选定“PID”

选项，单击“下一步”按钮。

选择PDI

2)、指定回路号码。指定回路号码如下图所示，本例选定回路号码为0，单击“下一步”按钮。

指定回路号码

3)、设置回路参数。设置回路参数如下图所示，本例将比例参数设定为1，采样时间为1.0秒，积分时间设定10分钟，微分

时间设定为0，实际就是不使用微分项“D”，使用PI 调节器，最后单击“下一步”按钮。

6

设置回路参数

4)、设置回路输入和输出选项。设置回路输入和输出选项如下图所示，标定项中选择“单极性”，过程变量中的参数不变，输

出类型中选择“数字量”，单击“下一步”按钮。

设置回路输入和输出选项

7

5)、设置回路报警选项。设置回路报警选项如图所示，本例没有设置报警，单击“下一步”按钮。

设置回路报警选项

6)、为计算指定存储区。为计算指定存储区如图所示， PID 指令使用V 存储区中的一个36个字节的参数表，存储用于控制

回路操作的参数。PID 计算还要求一个“暂存区”，用于存储临时结果。先单击“建议地址”按钮，再单击“下一步”按钮，地址自动分配，当然地址也可以由读者分配。

为计算指定存储区

7)、指定子程序和中断程序。指定子程序和中断程序如图所示，本例使用默认子程序名，只要单击“下一步”按钮即可。如

果项目包含一个激活PID 配置，已经建立的中断程序名被设为只读。因为项目中的所有配置共享一个公用中断程序，项目中增加的任何新配置不得改变公用中断程序的名称。

8

指定子程序和中断程序

8)、生成PID 代码。生成PID 代码如图所示，单击“完成按钮， S7-200 PLC 指令向导将为指定的配置生成程序代码和

数据块代码。由向导建立的子程序和中断程序成为项目的一部分。要在程序中使能该配置，每次扫描周期时，使用SM O .O 从主程序块调用该子程序。

生成PID 代码

9

9)、编写程序，如下图所示

ORGANIZATION_BLOCK 主程序:OB1 TITLE=程序注释 BEGIN

Network 1 // 网络标题 // 自动模式启动 LD I0.3 S M0.1, 1 S M0.0, 1 R M0.2, 2

Network 2 // 清零 LD SM0.1 O I0.2 LPS

MOVR 0.0, VD140 AENO

R M0.0, 3 LPP

R Q0.1, 1

Network 3 // 自动开度处理 LD M0.0

MOVR VD204, VD208 AENO

-R VD132, VD208 AENO LPS

AR<= VD208, 0.0 MOVR 0.0, VD140 AENO

R Q0.1, 1 LRD

AR> VD208, 0.0 AR< VD208, 10.0 LPS

A SM0.5 S Q0.1, 1 LRD

AN SM0.5 R Q0.1, 1 LPP

MOVR 50.0, VD140