基于PLC的温度控制系统设计

1 引言

1.1 设计目的

温度的测量和控制对人类日常生活、工业生产、气象预报、物资仓储等都起着极其重要的作用。在许多场合，及时准确获得目标的温度、湿度信息是十分重要的。近年来，温湿度测控领域发展迅速，并且随着数字技术的发展，温湿度的测控芯片也相应的登上历史的舞台，能够在工业、农业等各领域中广泛使用。

1.2 设计内容

主要是利用PLC S7-200作为可编程控制器，系统采用PID控制算法，手动整定或自整定PID参数，实时计算控制量，控制加热装置，使加热炉温度为为一定值，并能实现手动启动和停止，运行指示灯监控实时控制系统的运行，实时显示当前温度值。

1.3 设计目标

通过对温度控制的设计，提高在电子工程设计和实际操作方面的综合能力，初步培养在完成工程项目中所应具备的基本素质和要求。培养团队精神，科学的、实事求是的工作方法，提高查阅资料、语言表达和理论联系实际的技能。

2 系统总体方案设计

2.1 系统硬件配置及组成原理

2.1.1 PLC型号的选择

本温度控制系统采用德国西门子S7-200 PLC。S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。

2.1.2 PLC CPU的选择

S7-200 系列的PLC有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226等类型。。S7-200PLC

硬件系统的组成采用整体式加积木式，即主机中包括定数量的I/O端口，同时还可以扩展各种功能模块。S7-200PLC由基本单元（S7-200 CPU模块）、扩展单元、个人计算机（PC）或编程器，STEP 7-Micro/WIN编程软件及通信电缆等组成。

表2.1 S7-200系列PLC中CPU22X的基本单元

温度湿度检测显示

页脚内容19 1 引言

1.1 设计目的

温度的测量和控制对人类日常生活、工业生产、气象预报、物资仓储等都起着极其重要的作用。在许多场合，及时准确获得目标的温度、湿度信息是十分重要的。近年来，温湿度测控领域发展迅速，并且随着数字技术的发展，温湿度的测控芯片也相应的登上历史的舞台，能够在工业、农业等各领域中广泛使用。

1.2 设计内容

主要是利用PLC S7-200作为可编程控制器，系统采用PID控制算法，手动整定或自整定PID参数，实时计算控制量，控制加热装置，使加热炉温度为为一定值，并能实现手动启动和停止，运行指示灯监控实时控制系统的运行，实时显示当前温度值。

1.3 设计目标

通过对温度控制的设计，提高在电子工程设计和实际操作方面的综合能力，初步培养在完成工程项目中所应具备的基本素质和要求。培养团队精神，科学的、实事求是的工作方法，提高查阅资料、语言表达和理论联系实际的技能。

温度湿度检测显示

页脚内容19 2 系统总体方案设计

2.1 系统硬件配置及组成原理

2.1.1 PLC型号的选择

本温度控制系统采用德国西门子S7-200 PLC。S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。

2.1.2 PLC CPU的选择

S7-200 系列的PLC有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226等类型。。S7-200PLC

硬件系统的组成采用整体式加积木式，即主机中包括定数量的I/O端口，同时还可以扩展各种功能模块。S7-200PLC由基本单元（S7-200 CPU模块）、扩展单元、个人计算机（PC）或编程器，STEP 7-Micro/WIN编程软件及通信电缆等组成。

基于PLC控制的加热炉温度控制系统设计

学 院：

专 业：

姓 名：

学 号：

传统的加热炉电气控制系统普遍采用继电器控制技术，由于采用固定接线的硬件实现逻辑控制，使控制系统的体积增大，耗电多，效率不高且易出故障，不能保证正常的工业产生，随着计算机控制技术的发展，传统继电器控制技术必然被基于计算机技术而产生的PLC控制取代，而PLC本身优异的性能使基于PLC控制的温度控制系统变的经济高效稳定且维护方便。这种温度控制系统对改造传统的继电器控制系统有普遍性意义。

1、加热炉温度控制系统基本构成

加热炉温度控制系统基本构成如图1所示，它由PLC主控系统、移相触发模块整、流器SCR、加热炉、传感器等五部分组成。我希望该加热炉的温度稳定在100℃进行工作。

图1加热炉温度控制系统基本组成

加热炉温度控制实现过程是：首先传感器将加热炉的温度转化为电信号，PLC主控系统内部的A/D将送进来的电压信号转化为PLC可识别的数字量，然后PLC将系统给定的温度值与反馈回来的温度值进行处理，给移相触发模块，再给三相整流电路（SCR）一个触发脉冲（既控制脉冲），这样通过三相整流电路的输出我们控制了加热炉电阻丝两端的电压，也既加热炉温度控制得到实现，其中PLC主控系统为加热炉温度控制系统的核心部分起重要作用。

2、PLC控制系统的硬件配置 PLC控制系统的硬件配置：在加热炉温度控制系统中PLC采用日本三菱公司FX2N，其硬件采用模块化设计，配合了多种特殊功能模块及功能扩展模块，可实现模拟量控制、位置控制等功能，该系列PLC可能性高，抗干扰强、配置灵活、性价比高，本温度控制系统中PLC我们选择FX2N-48MR-001型，它与外部设备的连线如图2表1所示。

图2 PLCI/O接线图

IN 编号 OUT 编号

系统开 X10 高温指示灯 Y1

系统关 X15 数据显示 Y1~Y5

数据显示片选 Y6~Y9

未知驱动探索，专注成就专业

1

基于PLC控制的加热炉温度控制系统设计

概述

加热炉是工业生产中常见的设备之一，其主要作用是提供高温环境用于加热物体。为了确保加热炉的稳定性和安全性，需要设计一个可靠的温度控制系统。本文将介绍一个基于PLC（可编程逻辑控制器）控制的加热炉温度控制系统设计方案。

系统设计原理

在加热炉温度控制系统中，PLC作为核心控制器，通过监测温度传感器的输出信号，根据预设的温度设定值和控制策略，控制加热炉的加热功率，从而实现对加热炉温度的稳定控制。

以下是系统设计的主要步骤：

1. 硬件设备选择：选择适合的温度传感器和控制元件，如热电偶、温度控制继电器等。

2. PLC选型：根据实际需求，选择合适的PLC型号。PLC需要具备足够的输入输出点数和计算能力。

3. 传感器连接：将温度传感器接入PLC的输入端口，读取实时温度数据。

4. 温度控制策略设计：根据加热炉的特性和工艺需求，设计合适的温度控制策略。常见的控制策略包括比例控制、积分控制和微分控制。 未知驱动探索，专注成就专业

2

5. 控制算法实现：根据温度控制策略，编写PLC程序，在每个采样周期内计算控制算法的输出值。

6. 加热功率控制：使用控制继电器或可调功率装置，控制加热炉的加热功率。

7. 温度反馈控制：通过监测实际加热炉温度和设定值之间的差异，不断修正加热功率控制，使加热炉温度稳定在设定值附近。

系统硬件设计

基于PLC控制的加热炉温度控制系统的硬件设计主要包括以下几个方面：

1. 温度传感器：常用的温度传感器有热电偶和热敏电阻。根据加热炉的工艺需求和温度范围，选择适合的温度传感器。

2. PLC：选择适合的PLC型号，根据实际需求确定PLC的输入输出点数和计算能力。

3. 控制继电器或可调功率装置：用于控制加热炉的加热功率。根据加热炉的功率需求和控制方式，选择合适的继电器或可调功率装置。

4. 运行指示灯和报警器：用于显示系统的运行状态和报警信息。