【導(dǎo)讀】溫度的測(cè)量和控制可以優(yōu)化人們的日常生活。在工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常需要高穩(wěn)定。尤其是在食品、工業(yè)、冶金、建材、溫室、機(jī)械、石油等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具。有舉足輕重的作用。而溫度控制是需要PLC來實(shí)現(xiàn)的。性價(jià)比等優(yōu)點(diǎn)，是目前廣泛應(yīng)用的控制裝置之一。PLC對(duì)溫度的檢測(cè)也具有十分。良好的性能，利用其對(duì)數(shù)字的精確轉(zhuǎn)換功能，即可得到較高精度的溫度值。電子及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC在溫度控制系統(tǒng)中得到了大量廣泛的運(yùn)用。目前，我國(guó)在這方面總體水平處于20實(shí)際80年代中后期水平，統(tǒng)控制，難于控制滯后、復(fù)雜、時(shí)變溫度系統(tǒng)控制。而適應(yīng)于較高控制場(chǎng)合的智。能化、自適應(yīng)控制儀表，國(guó)內(nèi)技術(shù)還不十分成熟。形成商品化并在儀表控制系統(tǒng)。國(guó)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定。繼程序正常運(yùn)行的情況。，然后結(jié)合相關(guān)資料初步確定論文的實(shí)施方案。需要技術(shù)人員進(jìn)行每一步的操作，且控溫精度較低、溫場(chǎng)不夠穩(wěn)定。效率，減少測(cè)量結(jié)果不確定度?，F(xiàn)了溫度在線監(jiān)測(cè)和控制。

　　

【正文】 路模擬量輸出通道。 EM235 可擴(kuò)展 3 路模擬量輸入通道和 1 路量輸出通道。按照輸入 \輸出端口點(diǎn)數(shù)我們應(yīng)當(dāng)用 EM235 對(duì) CPU 進(jìn)行擴(kuò)展。 天津大學(xué)仁愛學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 第四章 S7200 PLC 與上位機(jī)的通信 S7200 PLC 與上 位機(jī)的通信方式 S7200 系列 PLC 與上位機(jī)進(jìn)行通信主要有以下幾種方式：（ 1）通過 S7200 PLC 的 OPC 服務(wù)器 (pc access)作為上位機(jī)的 OPC 服務(wù)器，這種方式只須在 OPC 服務(wù)器中配置相應(yīng)的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，編程簡(jiǎn)單，但通信速率不高，用戶不能自由修改通信協(xié)議；（ 2）利用觸摸屏，這種方式需要根據(jù)觸摸屏兼容的通信協(xié)議進(jìn)行選擇，通信可靠性高，但靈活性差，觸摸屏界面編程功能也不夠強(qiáng)大；（ 3）利用通用編程軟件實(shí)現(xiàn)，這種方法雖然系統(tǒng)開發(fā)工作量大，對(duì)技術(shù)人員的水平和經(jīng)驗(yàn)都要求較高，但編程靈活，可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的功 能。本文采用了第三種通信方式，在開發(fā)通信軟件時(shí)考慮了 S7200 PLC 所特有的一種通信方式 —自由口通信模式。在自由口模式下用戶可自定義協(xié)議，利用串口和 PLC 的通信口來收發(fā)數(shù)據(jù)，通信功能完全由用戶程序控制，通信任務(wù)和信息定義均需由用戶編程實(shí)現(xiàn)，通過調(diào)用子程序來進(jìn)行接收中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令 (XMT）、接收指令 (RCV)等通信控制操作。 自由口通訊工作模式的定義 在中小規(guī)模系統(tǒng)，通信速率要求不是特別高的情況下， S7200 PLC 自帶的編程口可以作為通信口使用。 S7200 PLC 編程軟件與 PLC 進(jìn)行通信所利用的 PPI 協(xié)議實(shí)質(zhì)也是一種 RS485 通信，它可在多種模式下工作，其中自由口通信功能是 S7200 PLC 的一個(gè)獨(dú)特的功能。在自由口通信方式下， S7200 PLC 可以與任何協(xié)議公開的設(shè)備、控制器進(jìn)行通信，最高波特率可達(dá) 。一般上位機(jī)串行口符合 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，為了與 PLC 的 RS485 通信則必須進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換。在 PLC 編程方面，自由口模式下的通訊協(xié)議主要就是自由口通信工作模式控制字的定義以及發(fā)送和接受數(shù)據(jù)指令的格式約定及其參數(shù)設(shè)置等。 接收指令（ RCV） RCV（接收指令）從 S7200 PLC 的通訊口接收一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)。接收的數(shù)據(jù)字節(jié)保存在接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中。接收指令完成后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷事件（對(duì)Port0 為中斷事件 23，對(duì) Port1 為中斷事件 24）。啟動(dòng)接收指令后， CPU 的通訊控制器就處于接收狀態(tài)。使用接收指令時(shí)需要設(shè)置消息起始和結(jié)束的判斷條件，通訊控制器用這些條件來判斷消息的開始和結(jié)束。當(dāng)判斷消息結(jié)束時(shí)接收狀態(tài)終止，否則通訊口會(huì)一直處在接收狀態(tài)。由于 S7200 PLC 的自由口通訊是建立在RS485 半雙工通訊的基礎(chǔ)上，接收和發(fā)送不能同時(shí)進(jìn)行，接收指 令不結(jié)束，就天津大學(xué)仁愛學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 不能執(zhí)行發(fā)送指令。對(duì)幾個(gè)重要的特殊存儲(chǔ)區(qū)設(shè)置舉例如下： MOVB 16EC, SMB87（允許接受，檢測(cè)起始字符和結(jié)束字符，超時(shí)檢測(cè)） MOVB 104, SMB88（發(fā)送報(bào)文起始字符為 h） MOVB 72, SMB99（結(jié)束字符為 H） MOVB +1000, SMB92（接受超時(shí)時(shí)間為 1s） MOVB 35, SMB94（接受最大字符數(shù)為 35） 發(fā)送指令（ XMT） XMT 發(fā)送指令利用數(shù)據(jù)緩沖區(qū)指定要發(fā)送的字符，用于向指定通信口以字節(jié)為單位發(fā)送一串?dāng)?shù)據(jù)字符 ，發(fā)送命令格式為 XMT TABLE， PORT， 其中 TABLE 為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)地址， PORT 指定的 PLC 要發(fā)送數(shù)據(jù)的端口。一次最多發(fā)送 255 個(gè)字節(jié)。 XMT 發(fā)送指令完成后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷事件（ Port0 為中斷事件 9， Port1為中斷事件 26）也可以監(jiān)視發(fā)送完成狀態(tài)位 和 的變化來產(chǎn)生 XMT中斷。 S7200 PLC 通信程序設(shè)計(jì) 本程序中 S7200 CPU 從通訊端口 0 接收字符串，使用 RCV 指令和接受完成中斷接受數(shù)據(jù)，以自定義協(xié)議來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與 S7200PLC 之間的數(shù)據(jù)通信時(shí)，為 了避免通信中的各方爭(zhēng)用通信線路，一般采用主從方式，即計(jì)算機(jī)作為主機(jī)，向作為從站的 S7200 PLC 端口 0 發(fā)送規(guī)定格式的報(bào)文。 當(dāng) S7200 PLC 接收到指令后進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)校驗(yàn) , 這里采用 BBC 校驗(yàn)方式，即將每一幀的第一個(gè)字節(jié)（不包括起始字符）到該幀中正文校驗(yàn)碼之前的所有字節(jié)作異或運(yùn)算（本例中是從 VB101 到 VB130），并將校驗(yàn)碼作為報(bào)文一部分發(fā)送到計(jì)算機(jī)。在 PLC 接收端也要對(duì)接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行 BBC 校驗(yàn)，然后與指令中的校驗(yàn)碼比較，如果校驗(yàn)碼相等則置位 ， PLC 執(zhí)行命令并將所接收到的數(shù)據(jù)反饋給 計(jì)算機(jī)；如果校驗(yàn)碼不相等 , 則置位 并返回帶有校驗(yàn)碼錯(cuò)誤的反饋信息，通信流程圖如圖 41 所示。 天津大學(xué)仁愛學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 41 通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 天津大學(xué)仁愛學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 第五章 PLC 控制 PLC 的選型 根據(jù)溫度控制的工藝流程和實(shí)際需要， PLC 的選型需要滿足以下條件： 具有模擬量的采集、處理過程及開關(guān)量的輸 入 /輸出功能； 具有簡(jiǎn)單回路控制算法。 具有溫度顯示和用外部按鍵隨時(shí)改變內(nèi)部參數(shù) 按以上的要求我選擇西門子 S7200 系列 PLC， S7200 系列的 PLC 是西門子公司 1995 年底推出的具有很高性能價(jià)格比的微型 PLC。它具有體積小，運(yùn)行速度高，功能強(qiáng)等特點(diǎn)。 (1)S7200PLC 機(jī)械結(jié)構(gòu)特性 體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，可用接線端子排接線，而且接線端子前帶有面板保護(hù)， PLC 上設(shè)計(jì)有標(biāo)準(zhǔn)的 DIN 導(dǎo)軌安裝機(jī)構(gòu)和安裝孔，可以垂直或水平方向安裝。 (2) S7 的電氣結(jié)構(gòu)特性 。 S7200CPU 中 配有 EPROM，可以永久保護(hù)用戶程序和一些重要參數(shù)。它還安裝有大容量電容，可以長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)數(shù)據(jù)而不需要后備電池。 2..PLC內(nèi)有 24∨ 直流傳感器或負(fù)載驅(qū)動(dòng)電源，輸出電流可達(dá) 180mA或 24mA靈活中斷輸入。 ，每種 CPU 又都有 3 種不同的類型可供選擇 。 S7200cpu 可以以極快的速度來響應(yīng)中斷請(qǐng)求信號(hào)的上升沿或下降沿 內(nèi)配有高速計(jì)數(shù)器。 CPU212 有一個(gè) 2KHZ 的加 /減計(jì)數(shù)器，而CPU214CPU216 有兩個(gè)獨(dú)立的 7KHZ 的高速計(jì)數(shù)器，他們可用軟件或硬件 復(fù)位。 ，為系統(tǒng)備有專用的擴(kuò)展模塊（ EN），可方便地進(jìn)行輸入，輸出及模擬量擴(kuò)展。 S7200 主要功能及特點(diǎn) （ 1）執(zhí)行指令速度高。 CPU212 執(zhí)行每條二進(jìn)制指令時(shí)間為 ，而CPU214CPU261 僅為 。 （ 2）豐富的指令功能。 S7200PLC 幾乎包括了一般計(jì)算所具有的各種基本操作指令，如變量賦值、數(shù)據(jù)存位置、傳送、比較、子程序調(diào)用、循環(huán)等。另外，天津大學(xué)仁愛學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 它還有良好的用戶使用功能，如脈寬調(diào)制（ PWM） ,位置控制（ PTO）、 PID 等功能。 （ 3）靈活的 中斷功能，中斷觸發(fā)有幾種形式：可用軟件設(shè)定為中斷輸入信號(hào)的上升沿式下降沿，以便做出快速響應(yīng)；可設(shè)為時(shí)間控制的自動(dòng)中斷；可由內(nèi)置高數(shù)計(jì)數(shù)器自動(dòng)觸發(fā)中斷；在與外設(shè)通信時(shí)可以以中斷分式工作。 （ 4）輸入和輸出的直接查詢和賦值。在掃描周期內(nèi)，可直接查詢當(dāng)前的輸入和輸出信號(hào)，在必要時(shí)，還可以用指令對(duì)輸入和輸出直接賦值或改變其值，這樣不僅用戶調(diào)試程序方便，同時(shí)也可使系統(tǒng)對(duì)過程事件做出快速響應(yīng)。 （ 5）嚴(yán)格的口令保護(hù)。 S7200 系統(tǒng)有 3 個(gè)不同的口令保護(hù)級(jí)別，以便用戶對(duì)程序做有效保護(hù)， 3 級(jí)口令分別是自由存取，只讀，完全保 護(hù)。 （ 6）友好的調(diào)試和故障診斷功能，包括整個(gè)用戶程序可在用戶規(guī)定的同期數(shù)內(nèi)運(yùn)行和分析，同時(shí)可紀(jì)錄性存儲(chǔ)器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器狀態(tài)。 （ 7）輸入或輸出的強(qiáng)制功能。用戶調(diào)試程序時(shí)，可對(duì)輸入或輸出強(qiáng)制接通。 （ 8）通信功能。通信是 S7200PLC 的一個(gè)重要功能，它為用戶提供了強(qiáng)大，靈活的通信功能。用戶對(duì)點(diǎn)接口（ PPI）作 ，用 RS485 接口實(shí)現(xiàn)高速用戶可編和接口。 文本顯示器 TD200 具有以下用途 （ 1）顯示信息，可以顯示最多 80 條信息，每條信息最多可包含 4 個(gè)變量。 （ 2）可 設(shè)定 CPU214 以上機(jī)型的實(shí)時(shí)時(shí)鐘。 （ 3）提供強(qiáng)制 I/O 點(diǎn)診斷功能。 （ 4）過程參數(shù)的修改。參數(shù)在顯示器上顯示并可用輸入鍵進(jìn)行修改，例如可修改溫度設(shè)定或速度改變等到參數(shù)。 （ 5）可編程的 8 個(gè)功能鍵可以代替普通的控制按鈕作為控制鍵，這樣還可以節(jié)省 8 個(gè)輸入點(diǎn)。 （ 6）輸入和輸出設(shè)定。 8 個(gè)可編程式功能鍵盤的每一個(gè)都分配了一個(gè)存儲(chǔ)器位。例如，這些功能鍵在測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和修改，還可以不用其他操作設(shè)備就可實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制等。 S7200 系統(tǒng)中的文本顯示器 TD200 是在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的有效設(shè)備， TD200 連接簡(jiǎn)單，只需要用按特定的通信電纜連接到 PPI 接口上就可以了。用 STERT 編程式軟件就可以對(duì) TD200 編程，而不需要其他的參數(shù)賦值軟件。在 S7200CPU 上開設(shè)一個(gè)專用存儲(chǔ)器與 TD200 作數(shù)據(jù)交換， TD200 直接通過這個(gè)專用的數(shù)據(jù)來使用的有關(guān)功能。用文本顯示器 TD200 能滿足具有溫度顯示和用外部按鍵隨時(shí)天津大學(xué)仁愛學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 改變內(nèi)部能數(shù)的要求。 PLC 的 I/O資源配置 根據(jù)溫度控制的工藝 流程及實(shí)際需求，確定整個(gè)系統(tǒng)共有 17 個(gè)輸入點(diǎn)，其中 1 個(gè)模擬量； 16 個(gè)輸出點(diǎn)，考慮到系統(tǒng)的擴(kuò)展留有少量冗余，因此選用西門子 S7226PLC CPU 模塊 1 塊、 EM231 模擬量擴(kuò)展模塊 1 塊。本機(jī)及擴(kuò)展模塊 I/O地址分配見表。 表 51 本機(jī)及擴(kuò)展模塊 I/O 地址分配 輸入信號(hào) 輸出信號(hào) 符號(hào) 地址 注解 符號(hào) 地址 注解 k1 系統(tǒng)啟動(dòng) bengyx 快速加熱啟動(dòng) k2 系統(tǒng)急停 mgwdbcs 慢速加熱啟動(dòng) s1 手動(dòng)方式 zjzrswdzs 快速制冷啟動(dòng) s2 自動(dòng)方式 sythydzs 慢速制冷啟動(dòng) qdmzjg 快速加熱 jwbwdzs 快速加熱 指示 gbmxjg 慢速加熱 hjbwjdzs 慢速加熱 指示 mgwdbc 快速制冷 dejwjdzs 快速制冷 指示 zjzrswd 慢速制冷 cjbwjdzs 慢速制冷 段指示 fjgyewei AIW0 溫度檢測(cè) PLC 其他資源配置 除 PLC 必需的 I/O 卡件之外，另外涉及的設(shè)備儀表有溫度變送器等。溫度范圍，一般可以選擇的量程為 5℃ ～ 45℃ 或者 10℃ ～ 90℃ 的溫度變送器。 自控系統(tǒng) PLC程序設(shè)計(jì) 程序中設(shè)定了手動(dòng)操作和自動(dòng)控制選擇開關(guān)，在任意階段都能夠?qū)崿F(xiàn)兩者間的切換，實(shí)現(xiàn)了溫度、壓力的手、自動(dòng)選擇控制。程序中有人工階段選擇開關(guān)，可以在任意階段間跳轉(zhuǎn)，從而避免了因操作人員操作偶爾失誤而無法實(shí)現(xiàn)后繼程序正常運(yùn)行的情況。 天津大學(xué)仁愛學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 圖 52 溫度控制過程程序流程圖 PLC 功能模塊程序設(shè)計(jì) （ 1）計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的設(shè)定溫度。 （ 2）計(jì) 算當(dāng)前時(shí)刻的電磁閥開度。計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻設(shè)定溫度之后，可以計(jì)算出溫度的偏差值，使用簡(jiǎn)單的 PID 控制回路就可以計(jì)算出電磁閥的開度。由于電磁閥是二位式的，所以其閥的開關(guān)動(dòng)作作為占空比連續(xù)變化的 PWM 輸出。電磁閥 PWM 輸出波形如圖 53 所示。 天津大學(xué)仁愛學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 T tT 1 T 2 圖 53 電磁閥 PWM 輸出波形圖 圖中 Tt 為電磁閥動(dòng)作周期。 T1 為電磁閥關(guān)閉時(shí)間。 T2 為電磁閥打開時(shí)間。 Tt、 T T2 之間關(guān)系為 Tt=T1+T2. 電磁閥的閥 位值 =T2/T1100% 天津大學(xué)仁愛學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 第六章 總結(jié) 溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常用的控制對(duì)象之一，溫度控制的好壞直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量好壞。因而溫度控制具有廣泛的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景。本文利用 S7200常規(guī) PID 控制器對(duì)水箱的溫度進(jìn)行控制 ,可以獲得滿足工業(yè)控制要求的控制效果，能減小超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間，而且其抗干擾能力也大大加強(qiáng)。采用上位機(jī)來實(shí)現(xiàn)與 PLC 連接使其呈現(xiàn)出強(qiáng)大的功能，高速的計(jì)算，通訊能力使其能完成比較復(fù)雜的算法。本文通過編程，在 PLC