（完整版）基于PLC和触摸屏的温度控制

第二章：基于PLC、触摸屏的温度控制

本章介绍一个恒温箱的温度控制，温度控制范围为25~100°C，PLC作为控制器，触摸屏作为人机界面。通过人机界面可设定温度和其它系统运行的各参数。

第一节 项目描述

在恒温箱内装有一个电加热元件和一致冷风扇，电加热元件和风扇的工作状态只有OFF和ON，即不能自行调节。现要控制恒温箱的温度恒定，且能在25~100°C范围内可调，如图16-1所示。

图16-1 恒温箱示意图

第二节 项目实现

一、元件选型

1. PLC选型

PLC选S7-200 CPU224 XP CN，该PLC上自带有模拟量的输入和输出通道，因此节省了元器件成本。CPU 224 XP自带的模拟量I/O规格如表16-1所示，含有2个模拟量输入通道和1个模拟量输出通道，各通道信号如表中所示。

表16-1 CPU 224 XP自带模拟量I/O规格

在S7-200中，单极性模拟量输入/输出信号的数值范围是 0 ~32000；双极性模拟量信号的数值范围是 -32000~+32000。

2. 触摸屏选型 触摸屏选择为TP177B的西门子人机界面。

3. 温度传感器选型

温度传感器选择PT100的热电阻，带变送器。测量范围为0~100°C，输出信号为4~20mA，串接电阻把电流信号转换成0~10V的电压信号，送入PLC的模拟量输入通信。

二、PLC软元件分配 Q1.0控制接通加热器 Q1.1控制接通致冷风扇

AIW0接收温度传感器的温度检测值

三、PLC编程

对恒温箱进行恒温控制，要对温度值进行PID调节。PID运算的结果去控制接通电加热器或致冷风扇。但由于电加热器或致冷风扇只能为ON或OFF，不能接受模拟量调节，故采用“占空比”的调节方法。

温度传感器检测到的温度值送入PLC后，若经PID指令运算得到一个0~1的实数，把该实数按比例换算成一个0~100的整数，把该整数作为一个范围为0~10S的时间t。设计一个周期为10S的脉冲，脉冲宽度为t，如图16-2所示。把该脉冲加给电加热器或风扇，即可控制温度。

编程方式有两种，一种是用PID指令来编程，另一种可以用编程软件中的PID指令向导编程。

1. PID指令编程

打开编程软件，组态符号表如表16-2所示。程序如图16-2所示。 表16-2 符号表

图16-2 PLC控制程序

图16-2 PLC控制程序（续）

2. 指令向导编程

打开编程软件STEP7-Micro/WIN，点击菜单元“工具→指令向导”，出现如图16-3所示的指令向导画面，选择PID，点击“下一步”按钮后，出现如图16-4画面，在该画面中配置0号回路，点击“下一步”按钮。

图16-3 指令向导（1）