西門子S7-300在溫度控制中的應用

字數:33887,頁數:70  電氣自動化論文編號:ZD110  

目錄
摘要 I
Abstract II
第一章  引言 1
1.1系統設計背景 1
1.2系統工作原理 1
1.3系統設計目標及技術要求 2
1.4技術綜述 2
第二章 系統設計 4
2.1控制原理與數學模型 4
2.1.1PID控制原理 4
2.1.2掌握S7-300PLC的PID指令及應用方法 8
2.1.3PID指令的使用注意事項 13
2.2采樣信號和控制量分析 14
2.3系統組成 15
第三章   硬件設計 16
3.1 PLC的基本概念 16
3.1.1模塊式PLC的基本結構 16
3.1.2 PLC的特點 18
3.1.3PLC的應用領域 19
3.2 PLC的工作原理 22
3.2.1邏輯運算 22
3.2.2 PLC的循環處理過程 23
3.2.3用戶程序的執行過程 25
3.3 S7-300簡介 25
3.3.1數字量輸入模塊 26
3.3.2 數字量輸出模塊 26
3.3.3數字量輸入/輸出模塊 27
3.3.4模擬量輸入模塊 28
3.3.5模擬量輸出模塊 30
3.3.6 S7-300的其他模塊 31
3.4溫度傳感器 32
3.5固態繼電器 34
第四章 軟件設計 38
4.1STEP7編程軟件簡介 38
4.1.1STEP7概述 38
4.1.2STEP 7的硬件接口 38
4.1.3 STEP 7的編程功能 38
4.1.4 STEP 7的硬件組態與診斷功能 39
4.2 STEP7項目的創建 40
4.2.1使用向導創建項目 40
4.2.2直接創建項目 42
4.2.3硬件組態與參數設置 43
4.3用變量表調試程序 51
4.3.1系統調試的基本步驟 51
4.3.2 變量表的基本功能 52
4.3.3變量表的生成 53
4.3.4 變量表的使用 54
4.4 S7-300的編程語言 55
4.4.1PLC編程語言的國際標準 55
4.4.2STEP7中的編程技術 56
結束語 61
參考文獻 62
附錄 63
致謝 65

摘要

溫度控制系統廣泛應用于工業控制領域，如鋼鐵廠、化工廠、火電廠等鍋爐的溫度控制系統，電焊機的溫度控制系統等。加熱爐溫度控制在許多領域中得到廣泛的應用。這方面的應用大多是基于單片機進行PID 控制, 然而單片機控制的DDC 系統軟硬件設計較為復雜, 特別是涉及到邏輯控制方面更不是其長處, 然而PLC 在這方面卻是公認的最佳選擇。加熱爐溫度是一個大慣性系統，一般采用PID調節進行控制。隨著PLC功能的擴充在許多PLC 控制器中都擴充了PID 控制功能, 因此在邏輯控制與PID控制混合的應用場所中采用PLC控制是較為合理的。本設計是利用西門子S7-300PLC控制加熱爐溫度的控制系統。首先介紹了溫度控制系統的工作原理和系統的組成，然后介紹了西門子S7-300PLC和系統硬件及軟件的具體設計過程。

關鍵詞：西門子S7-300PLC，PID，溫度傳感器，固態繼電器

加熱爐溫度控制系統基本構成如圖1.1所示，它由PLC主控系統、固態繼電器、加熱 爐、溫度傳感器等4個部分組成。

               圖1.1 加熱爐溫度控制系統基本組成
 加熱爐溫度控制實現過程是:首先溫度傳感器將加熱爐的溫度轉化為電壓信號，PLC主控系統內部的A/D將送進來的電壓信號轉化為西門子S7-300PLC可識別的數字量，然后 PLC將系統給定的溫度值與反饋回來的溫度值進行比較并經過PID運算處理后，給固態繼電器輸入端一個控制信號控制固態繼電器的輸出端導通與否從而使加熱爐開始加熱或停止加熱。既加熱爐溫度控制得到實現。其中PLC主控系統為加熱爐溫度控制系統的核心部分起著重要作用。
系統設計目標及技術要求
本系統應能夠控制在設定值的±5℃的誤差范圍內并且具有溫度上下限報警功能和故障報警功能。
The application of Siemens S7-300 in temperature control

Abstract
Temperature control system has been widely used in the industry controlled field，as the temperature control system of boilers and welding machines in steel works、chemical plant、heat-engine plant etc. Heating-stove temperature control has also been applied widely in all kinds of fields .The application of this aspect is based on SCM which is making the PID control, yet the hardware and software design of DDC system controlled by SCM is somewhat complicated , it’s not an advantage especially related to logic control, however it is accepted as the best choice when mentioned to PLC.
The furnace temperature of heating-stove is a large inertia system，so generally using PID adjusting to control. With the expanding of PLC function, the control function in many PLC controllers has been expanded. Therefore it is more reasonable to apply PLC controlling in the applicable fields where logical control and PID control blend together. The design has utilized the control system with which Siemens S7-300 PLC control the temperature heating-stove. In the first place this paper presents the working principles of the temperature control system and the elements of this system. Then it introduces Siemens S7-300 PLC and the specific design procedures of the hardware and the software.

Key words：Siemens S7-300 PLC，PID，temperature pickup, solid state relay