基于MCGS和S7-1200的温度控制系统设计
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2.3 基于MCGS的上位机监控系统设计
MCGS有三个版本，本文用的是MCGS通用版，可
以方便、快捷地在上位机中 设 计实时 监 控 系 统 [4]。在
新 建 组 态 中 添 加 新 设 备 S7- 1200后 ，如图6所 示 。
（2）打 开 控 制 台 柜 的 总 电 源 ，再 打 开 PLC 电 源 ，打 开 气 泵 为气动调节阀供气。
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图3 PID算法程序图 图4 信号模块SM1234的程序图
Sheji yu Fenxi◆设计与分析
图5 信号模块SM1234的AO1程序图
2.2 PID算法
在 工 业 生产 中 ，PID 控 制 算 法 是 应 用 最 普 遍 的 控
制算法。其原理就是把被控对象如温度、压力等设定
为 一 个 值 ，然 后 通 过 测 量 技 术 测 出 被 控 对 象 的 实 际
3 实验结果
本文实验具体步骤为： （1）将PC网线连接到对应的S7-1200可编程控制器（PC上 的组态软件里 设 置的 IP与 PLC对 应）；在 传 感器信 号 输出区 域 ，将 内 胆 温 度 信 号 用 实 验 线 连 接 到 PLC 的 AI0 信 号 输 入 端 ， 正 负 一 一 对 应 ；将 PLC 输 出 信 号 AO0 连 接 到 执 行 器 控 制 信 号 输入 区 的 调压 模 块 信 号 端 口 ，AO1 连 接 到 气 动 调 节 阀 信 号 端 口，正负一一对应；将手动阀门1V1打开，手动阀门1V2关闭。
（3）打开计算机上的MCGS运行环境，选择“系统管理”下 拉菜单中的“用户登录”，出现“用户登录”界面。点击“确认”， 用户登录完毕。
（4）选 择“ 单 回 路 控 制 实 验 ”下 拉 菜 单 中 的“ 温 度 控 制 实 验 ”。
图7 控制界面图 （5）点击“参数设置”，出现如图8所示的界面。 将 AI0 量 程 设置 为 0 ～100，点 击 退 出 ，参 数 设 置 完毕。 观察锅炉水标，水位在水标的2/3以上，将手动阀 门1V1关闭。 在控制柜面板上打开加热器开关。 设定初值和PID各个系数并选择PLC控制方式。 记录的温度曲线如图9所示。 由图9可以看出，温度曲线趋于稳定的速度很快， 并且波动小，可以精确有效地控制锅炉内温度。
关键词：MCGS；PLC；PID；温度控制
0 引言
温度控制与日常生活及工业生产领域的联系非常紧密， 生活中随处可见。譬如温室里需要控制温度以保证温室中植 物、作物能够在适宜温度条件下进行生产；在工业上，一些大 型的发酵缸、锅炉需要通过控制温度来确保工业生产的效率 及产出物的质量，如果不对温度进行控制，可能会出现各类问 题甚至导致事故。
系统的工艺流程图如图1所示。
2.1 基于S7-1200的下位机设计 下位 机 的 功 能 就 是 接 收 上 位 机 命 令 ，给 执 行 元 件 发 出 控
制 信 号 ，并 接收 设 备 的状 态 模 拟 信 号 后 转 化 为 数 字 信 号 反 馈 给上位机。本系统采用S7-1200 PLC设计下位机，不仅可以接 收 锅 炉 内 的 温 度 信 号 转 化 给 上 位 机 ，同 时 还 要 接 收 上 位 机 反 馈 的 命 令 ，由 算 法 计 算 得 到 输 出 ，通 过 信 号 模 块 SM1234 去 控 制调压模块等执行元件。温度控制流程图如图2所示。
设计与分析◆Sheji yu Fenxi
基于MCGS和S7-1200的温度控制系统设计
何涛沈勇
（云南民族大学，云南 昆明 650500）
摘 要：为了提高温度控制的准确性、有效性，设计了一款基于MCGS和S7-1200的温度控制系统。对工艺流程和主要软件设计进 行了简要概述及研究，并通过锅炉温度控制实验验证了该系统的精确性，在工业生产中有一定的借鉴意义。
值，两者对比求出差值，通过PID算法得到输出信号，
来 控 制 执 行 元 件 增 大 或 减 少 输 出 ，从 而 达 到 被 控 对
象逐渐趋于设定值的目的[3]。PID控制算法的公式如
下所示：
u（t）=K
p×e（t）+K
i∫e（t）dt+K
d
e（t） dt
（1）
式中，Kp为比例系数；Ki为积分系数；Kd为微分系数。
图2 温度控制流程图 其 中 PLC的 核 心 程 序 包 括 PID 算 法 程 序 和 I/O 模 块 程 序 ， PID梯形图如图3所示，I/O模块梯形图如图4、图5所示。
图1 温度控制系统工艺流程图
2 温度控制系统功能实现
S7-1200系列是一款功能强大、成本低廉的可编程逻辑控 制 器 ，是 S7-200 的升 级 版 ，延 续 了 200 紧 凑 型 设 计 的 同 时 节 省 了控制面板的空间。S7-1200还进行了功能上的升级，在研发 过程中充分考虑了系统、控制器、人机交互界面的完美协调， 因此它可以满足各种中小型自动化系统的要求[1]。MCGS是基 于 Windows平 台 的 组 态 软 件 系 统 ，它 可 以 快 速 构 造 并 生 成 上 位机监控系统，具有功能完善、操作简便、可视性好等特点[2]。
很多场所的温度都需要进行实时监控并根据实时温度进 行调整，但以往的温度控制是由人工完成的，这导致温度控制 并不精确且容易发生意外。本文设计的温度控制系统采用 S7-1200 采 集 温 度 数 据 ，上 位 机 通 过 MCGS 组 态 软 件 监 控 ，实 时显示温度变化。
1 系统工艺流程概述
通 过 上 位 机 给 PLC 发 出 指 令 ，将 锅 炉 的 水 温 控 制 在 事 先 在 上 位 机 上 设 定 好 的 温 度 ，PLC根 据 Pt100 温 度 传 感 器 反 馈 得 到的温度与设定温度进行比较，再经过PID控制算法运算，由 I/O模块输出电流信号。通过调压模块把4～20 mA的电流信 号转化成0～220 V的电压信号，调整电加热器的功率，使得锅 炉里水的温度控制在事先设定的温度。在温度控制过程中，由 基于MCGS组态软件的上位机可以实时监控到锅炉内的温度 变化，人机交互性好。
4 结语
基 于 MCGS 和 S7-1200 的 温 度 控 制 系 统 可 以 精
图6 设备添加及其属性 本文是以锅炉温度控制为例建立基于MCGS的实时监控 界面，设计完成后的控制界面如图7所示。 在同 时 包 括 参 数 设置按钮、通信状态查看按钮，可以很直观地查看控制过程中 温度的变化以及各个模块的工作状态。
