電氣自動化畢業設計**
題目：基於plc和組態軟體溫度控制系統的畢業設計
電氣工程系電氣自動化技術專業
學號 ：0401100515
學生姓名
指導教師 ：郭素娜
二〇一三年六月
摘要可程式設計控制器是一種應用很廣泛的自動控制裝置，它將傳統的繼電器控制技術、計算機技術和通訊技術融為一體，具有控制能力強、操作靈活方便、可靠性高、適宜長期連續工作的特點，非常適合溫度控制的要求。
在工業領域，隨著自動化程度的迅速提高，使用者對控制系統的過程監控要求越來越高，人機介面的出現正好滿足了使用者這一需求。人機介面可以對控制系統進行全面監控，包括過程監測、報警提示、資料記錄等功能，從而使控制系統變得操作人性化、過程視覺化，在自動控制領域的作用日益顯著。
本文主要介紹了基於西門子公司s7-200系列的可程式設計控制器和亞控公司的組態軟體組態王的爐溫控制系統的設計方案。程式設計時呼叫了程式設計軟體step 7 -micro win中自帶的pid控制模組，使得程式更為簡潔，執行速度更為理想。利用組態軟體組態王設計人機介面，實現控制系統的實時監控、資料的實時取樣與處理。
實驗證明，此系統具有快、準、穩等優點，在工業溫度控制領域能夠廣泛應用
溫度控制在電子、冶金、機械等工業領域應用非常廣泛。由於其具有工況複雜、引數多變、執行慣性大、控制滯後等特點，它對控制調節器要求極高。目前,仍有相當部分工業企業在用窯、爐等烘乾生產線，存在著控制精度不高、爐內溫度均勻性差等問題,達不到工藝要求，造成裝備執行成本費用高，產出品品質低下，嚴重影響企業經濟效益，急需技術改造。
近年來，國內外對溫度控制器的研究進行了廣泛、深入的研究，特別是隨著計算機技術的發展，溫度控制器的研究取得了巨大的發展，形成了一批商品化的溫度調節器，如:職能化pid、模糊控制、自適應控制等，其效能、控制效果好,可廣泛應用於溫度控制系統及企業相關裝置的技術改造服務。
在工業自動化領域內,plc（可程式設計控制器）以其可靠性高、抗干擾能力強、程式設計簡單、功能強大、價效比高、體積小、能耗低等顯著特點廣泛應用於現代工業的自動控制之中。目前的工業控制中,常常選用plc作為現場的控制裝置,用於資料採集與處理、邏輯判斷、輸出控制；而上位機則是利用hmi軟體來完成工業控制狀態、流程和引數的顯示,實現監控、管理、分析和儲存等功能。這種監控系統充分利用了plc和計算機各自的特點,得到了廣泛的應用。
在這種方式的基礎上設計了一套溫度控制系統。以基於plc的下位機和完成hmi功能的上位機相結合,構建成分布式控制系統,實現了溫度自動控制。
plc 不僅具有傳統繼電器控制系統的控制功能，而且能擴充套件輸入輸出模組，特別是可以擴充套件一些智慧型控制模組，構成不同的控制系統，將模擬量輸入輸出控制和現代控制方法融為一體，實現智慧型控制、閉環控制、多控制功能一體的綜合控制。現代plc 以整合度高、功能強、抗干擾能力強、組態靈活、工作穩定受到普遍歡迎，在傳統工業的現代化改造中發揮越來越重要的作用,尤其適合溫度控制的要求。
此外，隨著工業自動化水平的迅速提高，使用者對控制系統的過程監控要求越來越高，人機介面（hmi）的出現正好滿足了使用者這一需求。
可程式設計控制器(plc)是集計算機技術、自動控制技術和通訊技術為一體的新型自動控制裝置。其效能優越，已被廣泛應用於工業控制的各個領域，並已成為工業自動化的三大支柱(plc、工業機械人、cad/cam)之一。plc的應用已成為乙個世界潮流，在不久的將來plc技術在我國將得到更全面的推廣和應用。
本**研究的是plc技術在溫度監控系統上的應用。從整體上分析和研究了控制系統的硬體配置、電路圖的設計、程式設計，控制物件數學模型的建立、控制演算法的選擇和引數的整定，人機介面的設計等。
本**通過德國西門子公司的s7-200系列plc控制器，溫度感測器將檢測到的實際爐溫轉化為電壓訊號，經過模擬量輸入模組轉換成數字量訊號並送到plc中進行pid調節，pid控制器輸出量轉化成占空比，通過固態繼電器控制爐子加熱的通斷來實現對爐子溫度的控制。同時利用亞控公司的組態軟體「組態王」設計乙個人機介面（hmi），通過序列口與可程式設計控制器通訊，對控制系統進行全面監控，從而使使用者操作更方便。總體上包括的技術路線：
硬體設計，軟體程式設計，引數整定等。
全**分七章,各章的主要內容說明如下。
第一章，對溫度控制系統應用的背景及國內外的發展狀況進行了闡述，指出了本文的研究意義所在。
第二章，簡單概述了plc和人機介面的基本概念以及結構功能等基礎內容。
第三章，主要從系統設計結構和硬體設計角度,介紹該項目的plc控制系統設計步驟、plc的硬體配置、外部電路設計以及plc控制器的設計和引數的整定。
第四章，在硬體設計的基礎上，詳細介紹了本專案軟體設計，主要包括軟體設計的基本步驟、方法，程式設計軟體step7--micro/win的介紹以及本專案程式設計。
第五章，詳細介紹了如何在亞控公司的組態軟體「組態王」的基礎上進行人機介面的設計。
第六章，展示了系統執行結果，然後對其分析得出結論。
第七章，總結全文。
可程式設計邏輯控制器是一種工業控制計算機，簡稱plc（programmable logic controller），它使用了可程式設計序的記憶以儲存指令，用來執行諸如邏輯、順序、計時、計數和演算等功能，並通過數字或模擬的輸入和輸出，以控制各種機械或生產過程。
20世紀60年代，計算機技術開始應用於工業領域，由於**高、輸入電路不匹配、程式設計難度大以及難於適應惡劣工業環境等原因，未能在工業控制領域獲得推廣。2023年，美國通用汽車公司（gm）為了適應生產工藝不斷更新的需要，要求尋找一種比繼電器更可靠、功能更齊全、響應速度更快的新型工業控制器，並從使用者角度提出了新一代控制器應具備的十大條件，立即引發了開發熱潮。
2023年美國數字裝置公司（dec）根據美國通用汽車公司的這種要求，研製成功了世界上第一台可程式設計控制器，並在通用汽車公司的自動裝配線上試用，取得很好的效果。從此這項技術迅速發展起來。
隨著plc功能的不斷完善，價效比的不斷提高，plc的應用面也越來越廣。目前，plc在國內外已經廣泛應用於鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械製造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業。plc的應用範圍通常可分為開關邏輯控制、運動控制、過程控制、機械加工中的數字控制、機械人控制、通訊和聯網等[5]。
plc從組成形式上一般分為整體式和模組式兩種，但在邏輯結構上基本相同。無論是整體式還是模組式，從硬體結構看，plc都是由cpu、儲存器、i/o介面單元及擴充套件介面和擴充套件部件、外設介面及外設和電源等部分組成，各部分之間通過系統匯流排連線。plc的基本結構如圖2-1所示：
圖2-1 plc基本結構圖
1） cpu（**處理器
cpu是plc的核心，由運算器、控制器、暫存器、系統匯流排，外圍晶元、匯流排介面及有關電路構成。它的功能是接收並存貯使用者程式和資料，用掃瞄的方式採集由現場輸入裝置送來的狀態或資料，並存入規定的暫存器中，同時，診斷電源和plc內部電路的工作狀態和程式設計過程中的語法錯誤等，是plc不可缺少的組成單元。主要功能包括以下幾個方面。
（1）接收從程式設計器或者計算機輸入的程式和資料，並送入使用者程式儲存器儲存。
（2）監視電源、plc內部各個單元電路的工作狀態。
（3）診斷程式設計過程中的語法錯誤，對使用者程式進行編譯。
（4）在plc進入執行狀態後，從使用者程式儲存器中逐條讀取指令，並分析、執行該指令。
（5）採集由現場輸入裝置送來的資料，並存入指定的暫存器中。
（6）按程式進行處理，根據運算結果，更新有關標誌位的狀態和輸出狀態或資料暫存器的內容。
（7）根據輸出狀態或資料暫存器的有關內容，將結果送到輸出介面。
（8）響應中斷和各種外圍裝置（如程式設計器、印表機等）的任務處理請求。
2） i/o介面
plc是通過各種i/o介面模組與外界聯絡的，按i/o點數確定模組規格及數量，i/o模組可多可少，但其最大數受cpu所能管理的基本配置能力的限制，即受最大的底板或機架槽數限制。i/o模組整合了plc的i/o電路，其輸入暫存器反映輸入訊號狀態，輸出點反映輸出鎖存器狀態。
plc的對外功能主要是通過各種i/o介面模組於外界聯絡來實現的。輸入模組和輸出模組是plc與現場i/o裝置或裝置之間的連線部件，起著plc與外部裝置之間的傳遞資訊的作用。i/o模組分為開關量輸入、開關量輸出、模擬量輸入和模擬量輸出等模組。
3）儲存器
儲存器（記憶體）主要用於儲存程式及資料，是plc不可缺少的組成單元。一般包括系統程式儲存器和使用者程式儲存器兩部分。系統程式儲存器用於儲存整個系統的監控程式，一般採用唯讀儲存器（rom），具有掉電不丟失資訊的特性。
使用者程式儲存器用於儲存使用者根據工藝要求或者控制功能設計的控制程式，早期一般採用隨機讀寫儲存器（ram），需要後備電池在掉電後儲存程式。目前則傾向於採用電可擦除的唯讀儲存器（eeprom）或快閃儲存器(flash memory)，免去了後備電池的麻煩。
4）電源模組
plc中的電源，是為plc各模組的積體電路提供工作電源。電源可分直流和交流兩種型別，交流輸入220vac或110vac，，直流輸入通常是24v。
5）智慧型模組
除了上述通用的i/o模組外，plc還提供了各種各樣的特殊i/o模組，如熱電阻、熱電偶、溫度控制、中斷控制、位置控制、乙太網、遠端i/o控制、印表機等專用型或智慧型的i/o模組，用以滿足各種特殊功能的控制要求。i/o模組的型別、品種與規格越多，系統的靈活性越好，模組的i/o容量越大，系統的適應性就越強。
6）程式設計裝置
常見的程式設計裝置有簡易手持程式設計器、智慧型圖形程式設計器和基於pc的專用程式設計軟體。程式設計裝置用於輸入和編輯使用者程式，對系統作些設定，監控plc及plc所控制的系統的工作狀況。程式設計裝置在plc的應用系統設計與除錯、監控執行和檢查維護中是不可缺少的部件，但不直接參與現場的控制。
plc本質上就是一台微型計算機，其工作原理與普通計算機類似，具有計算機的許多特點。但其工作方式卻與計算機有著較大的不同，具有一定的特殊性。plc採用迴圈掃瞄的工作方式。
工作時逐條順序掃瞄使用者程式，如果乙個線圈接通或斷開，該線圈的所有觸點不會立即動作，需等掃瞄到該觸點時才會動作[6]。
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henan polytechnic institute 畢業設計 題目 防護罩 班級 模具1103 姓名指導教師 機械工程系 2014屆畢業生畢業設計任務 書二o一三年九月 姓名專業班級 學號 設計題目 防護罩 材料 abs 抗衝 數量 大批量生產 顏色 紅色 要求 塑件外表光滑，美觀，下端外緣不允...
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畢業 設計 課題申報表 一 申報課題人的有關資料 二 名稱 三 綱要 四 審批意見 學生畢業 設計 題目姓名 學號系部 專業班級 指導老師 開題時間 完成時間 衡陽財經工業職業技術學院教務處制 系畢業 設計 指導總結表 本表供畢業 指導教師使用，留存系部。衡陽財經工業職業技術學院系專業 畢業 設計 ...