基于S7-200温度PID控制实训报告

1、1 概述22系统组成31.1 控制系统组成31.2 控制要求32 实训设备32 控制面板42 功能指令使用及程序流程图42 端口分配及接线图5STEP7W序设计6硬件组态及参数设置6梯形图设计6程序调试11WinCC组态画面设计11PLC200与Wincc通信11S7-200PID编程总结136结束语错误！未定义书签。本实训设计了一种基于Wincc和S7-200实现PID控制的方法，禾用PLC200固有的PID功能实现PID控制，通过Wincc进行实时监控，具有图形显示直观，参数设置方便等优点。PID控制器是应用最广泛的闭环控制器由于其结构简单容易实现不需要被控对象的数学模型有较强的灵活性和适

2、应性所以现在有90犯上的闭环控制都采用PID控制器STEP7提供丰富的PID控制功能模块可以很方便的创建PID控制器和处理设定值过程反馈值及对控制器的输出值进行后处理组态软件Wincc是数据采集监控系统SCADA勺软件平台工具利用Wincc不仅可以实现对闭环控制过程的监视而且还可以通过Wincc的组态界面实时设置和修改PID参数避免了在STEP7每次调试PID控制都得修改参数并下载程序。关键字：实时监控；Wincc组态；PID;PLG2系统组成PLC200我们通过控制面板上的加热器来实现温度控制模拟系统，具体通过中的PID控制的编程实现加热器温度保持恒定，并使用WINCCa态画面实现监控与PI

3、D设定功能。控制系统组成图2.1控制系统组成实现控制要求的系统组成如上图所示，该系统是由执行器、加热器、温度变送器、A/D转换器、PID调节器和D/A转换器等构成一个单回路温度控制系统。PID调节器、D/A和A/D转换器用西门子公司的S7-200,CPU22例PLC来实现，上位机PC安装了STEP7WWINCC!态软件。考虑温度控制属于大滞后系统，调节器采用PI类型。控制要求1、总体控制要求：如面板图所示，模拟量模块输入端从温度变送器端采集物体温度信号，经过程序运算后由模拟量输出端输出控制信号至驱动端控制加热器。2、程序运行后，模拟量输出端输出加热信号，对受热体进行加热。3、模拟量模块输入端将

4、温度变送端采集的物体温度信号作为过程变量，经程序PID运算后，由模拟量输出端输出控制信号至驱动端控制加热器。本系统的给定值（目标值）可以预先设定后直接输入到回路中；过程变量由在受热体中的Pt100测量并经温度变送器给出，为单极性电压模拟量；输出值是送至加热器的电压，具允许变化范围为最大值的0%至100%实训设备序号名称型号与规格数量备注1实训装置THPFSM-212实训挂箱B1113导线3号4通讯编程电缆PC/PPI1西门子5实训指导书THPFSM-1/216计算机（带编程软件）STEP7MicroWINSP31自备7计算机（带组态软件）Wincc6.01自备8计算机（带虚拟主站软件）STEP

5、7Manag1自备控制面板此面板中的Pt100为热电偶，用来监测受热体的温度，并将采集到的温度信号送入变送器，再由变送器输出单极性模拟电压信号，到模拟量模块，经内部运算处理后，输出模拟量电流信号到调压模块输入端，调压模块根据输入电流的大小，改变输出电压的大小，并送至加热器。控制面板如下图2.1所示。温度控制口口T|IAC220VffiAI不TIOUT驱.立模积%1交送00功能指令使用及程序流程图1.PID指令使用2.程序流程图图2.2程序流程图端口分配及接线图1.端口分配及功能表序号PLC地址（模拟量端子）电气符号（面板端子）功能说明1A+温度变送十变送器输出正信号2A-温度变送-变送器输出负

6、信号3VO驱动彳言号十驱动正信号4MO驱动彳言号-驱动负彳言号5温度模块OU俄温度/转速表S1温度显示信号2.PLC外部接线图GND+S4V+O-e度送号温变信S7-200PLCRAvA+A-MOI动块驱模-O图2.2PLC接线图3STEP7®序设计硬件组态及参数设置在STEPr创建一个温度控制系统的项目，在项目下生成一个S7-200的站点，进入HWCoMig界面按硬件安装次序和订货号依次插入机架电源CPUI/O模块等进入CPU属性窗口，设置站点的CP5611地址假设为2,则EM277站点地址设为3,相应的EM277硬件上调拨码开关为3。这里所设置的地址3必须与Wincc通信驱动地址

7、相匹配，如：PLC200中地址也为3,CP板卡号为1。当STEPr的硬件组态下载到虚拟主站时，需将再一次设置。此次设置目的是让虚拟主站与Wincc通信。设置：打开控制面板-选择才T开PG/PC-选择CP_I2_1:->CP5611(PROFIBUS叶细设置可参考第四章节PLC20叫Wincc通信。Wincc中地址：以S7-200中VW1200以后16字输入16字输出作为S7-200侧的数据交换区，VB1200-1231作为S7-200输入区，VB1232-1263作为S7-200的输出区。梯形图设计主程序：子程序:中断程序:程序调试本程序分为三部分：主程序，子程序，中断程序。子程序主要是

8、将各个PID运算所需的参数变量输入寄存器中。中断程序主要是将模拟量输入到寄存器中，并将运算完毕的整数值写到模拟输出寄存器中。输入的数据时，装入设定值0.193,回路增溢0.15,采样时间35秒，积分时间30分钟，关闭微分作用。设定定时中断0的时间间隔是100ms设定定时中断，以定时执行PID指令。检查程序有无错误，检查无误后接通电源，将程序下载到运行模拟平台上并运行该程序，并检查运行情况看看是否运行正常。运行正常停止运行，关闭计算机关闭电源。结束！WinCC组态画面设计菜单主画面组态报警数据分析报表打印退出PLC200温度PID控制系统PlDrJtl0.000PI口输入值0.000P旧输巳值0

9、.000知j，但度俏0.000i-1D0.DQ+MD1+BOH1*TO.M*WW*4MO+a.M7+14El二切的图3.1wicc组态画面4PLC20gWincc通信WinCC组态软件与S7-200系列PLC的通信：SIMATICWinC就用了最新的32位技术的过程监控软件，具有良好的开放性和灵活性。无论是单用户系统，还是冗余多服务器/多用户系统，WinCC均是较好选择。通过ActiveX,OPCSQL等标准接口，WinCC可以方便地与其它软件进行通信。WinCC与S7-200系列PLC的通信，可以采用PPI和Profibus两种通信协议之一进行1、WinCC与S7-200系列PLC通过Pro

10、巾bus协议进行通信的实现(1)软硬件要求：PC机，Windows98操作系统；S7-200系列PLCCP5611板卡或者其他同类板卡，例如：CP5412,CP5613EM277ProfibusDP®块；Profibus电缆及接头；安装CP5611板卡的驱动；安装WinCC4.0或以上版本；安装COMProfibus软件。硬件连接如图所示。监控计算机：DP主站，地址为1图5.1WinCC与S7-200系歹UPLC通信实现硬件连接(2)组态打开SIMATICNETCOMPro巾bus新加一个组态，主站为SOFTNET-DP从站是EM277Profibus-DP主站的地址选择从1到126

11、。从站的地址选择从3到99,与EM277的地址一致。然后用该软件对从站进行配置：打开从站属性，在Configure选项中，选择2bytesin/2bytesout(可根据实际需要选定)。在Parameterize中可以选择偏移地址，地址对应于S7-200系列PLC的数据区(即V区)，默认为1200,即从VB1200开始。组态完成后，导出(Export)NCM文件，生成*.txt和*.ldb文件。(3)设置PG/PCinterface在AccessPointoftheApplication中选择CP_L2_1在InterfaceParameterAssignment选择CP5611A1(Prof

12、ibus)在属性里的激活DP协议，并在DP-Database参数中输入*.ldb文件的完全路径。设置完成后可以诊断硬件配置是否正确、通信是否成功。(4)WinCC的设置。在WinCC变量管理器中添加一个新的驱动程序，新的驱动程序选择PROFIBUSDPHN,选择CP5611(A1)Board1,在SystemParameters设定参数。CP5611(A1)board#数为1,表示板卡的编号；Config参数为组态时生成的*.txt文件的完全路径；Watchdogtime参数为0。新建一个连接，从站地址与EM277的地址一致。(5)建立变量。WinCC中的变量类型有In和Out。In和Out是

13、相对于主站来说的，即In表示WinCC从S7-200系列PLC读入数据，Out表示WinCC向S7-200系列PLC写出数据。In和Out与数据存储区V区对应。在该例中，Out与PLC中数据存储区的VB1200VB1231对应，In与PLC中的存储区的VB1232VB1263对应。(6)优缺点。优点：该方法数据传输速度快，易扩展，实时性好。缺点：传送数据区域有限(最大64字节),在PLC中也必须进行相应的处理，且硬件成本高，需要的CP5611或CP5412EM277Profibus-DPProfibus总线等硬件，还需要ComPro巾bus软件。应用场合：适用于在要求高速数据通信和实时性要求高

14、的系统。5S7-200PID编程总结.注意区分输入端接的是电压信号还是电流信号；输出端是电流信号还是电压信号。在模拟模块上不同信号下的接线方式。.了解信号输入元件相关资料:如使用温度变送器，要了解温度变送器测量范围，如0100C；输出电流范围420mA;分度号是什么，如PT100;接线原理图等。相关输入元件；输出元件在模拟模块上的接线方式。其他如工程要求的精度是多少等。.关于PID设定值(VD204泗!认：假定我们将控制温度定位23.5C；以单极性为例，首先应确定输入信号是010V电压信号还是420mA电流信号？，这在PID设定值中非常重要。如是010V电压输入信号对应032000,温度范围0

15、100C,设定值为可直接算出：VD204=23.5(100-0)=0.235;若是电流420mA,其对应数值应为640032000,温度范围0100C,则设定值应为0.388。原因：模拟模块中032000对应020mA;其中640032000对应420mA对应0100C；这就必须进行相关的计算，235c电流计算方式：(20-4):(100-0)=(X-4):23.5;解方程：X=7.76(mA)设定值：VD204=7.7620=0.388.关于PID输出值(VD208泗!认：以单极性为例，应确定输出信号是010V电压信号还是420mA电流信号对应着032000?若是输出信号AQW0对应电压信号，比如010V,则AQW0=(实数VD208*32000在转化成整数)即可；若是输出信号AQW0对应电流信号，比如420mA,则AQW0=(实数VD208*32000在转化成整数+6400)。.关于PID恒温控制实际：通过上机实验可知：PID恒温控制是围绕着设定值进行调节的。若设定温度为23.5C；当温度低于设定值时，加温蒸汽调节阀始终处于全部打开状态，；当温度达到23.5C,加温用的蒸汽调节阀开始逐渐关闭，在关闭过程中，温度有可能仍