工程案例课件

案例分析与设计

于海生丁军航祝宁青岛大学自动化工程学院计算机控制工程案例----基于Smart700和S7-200的小功率加热体温度控制系统设计案例分析与设计

于海生丁军航祝宁青岛大学自动化工程学汇报内容1、引言2、系统整体方案设计3、系统硬件实现4、系统软件设计5、系统调试及运行6、结束语汇报内容1、引言1、引言在工业生产过程中，温度控制的应用占有相当大的比例，准确地测量和有效地控制温度是优质、低耗、高产和安全运行的重要条件。Smart700是德国西门子公司推出的用于控制与监视自动化过程的HMI（HumanMachineInterface）设备，具有强大且丰富的通讯能力，可以和S7-200PLC组成完美的小型自动化解决方案。S7-200CPU224XP本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，2输入/1输出共3个模拟量I/O点，是具有模拟量I/O和强大控制能力的新型CPU。1、引言在工业生产过程中，温度控制的应用占有相当大的比例，准1、引言考虑到Smart700触摸屏和S7-200PLC的上述优点，结合小功率加热体温度监控的需要，小组开发了基于两者的小功率加热体温度控制系统。该温度控制系统包括整体方案设计、硬件实现、软件设计三部分。1、引言考虑到Smart700触摸屏和S7-200PLC的上2、系统整体方案设计系统以小功率加热体为被控对象，以S7-200PLC为控制器，以温度传感器和变送器为反馈元件，以Smart700实现小功率加热体温度的实时在线监控。整体方案设计如下：加热体温度经温度传感器和变送器测量，输出0～10V电压信号（对应温度0～100℃），电压信号输入S7-200PLC中，经过A/D转换转化为数字信号，通过数字PID调节器，将控制量进行D/A转换，转换成0～10V电信号送给调功器，通过改变加热丝两端有效电压的大小达到控制温度的目的。PID相关参数通过Smart700传给S7-200。小功率加热体温度控制系统整体方案设计图如图1所示。2、系统整体方案设计系统以小功率加热体为被控对象，以S7-22、系统整体方案设计图1小功率加热体温度控制系统结构图2、系统整体方案设计图1小功率加热体温度控制系统结构图3、系统硬件实现将西门子Smart700通信口和S7-200Port0端口通过PPI/PPI电缆线连接。温度对象输出端子UOUT+、UOUT-分别接S7-200模拟量输入端子A+、M，实现温度检测。温度对象输入端子UIN+、UIN-分别接S7-200模拟量输出端子V、M，实现控制量输出。Smart700的供电端子接+24VDC电源。计算机控制技术实验平台如图2（a）所示，实验系统硬件连接线路图如图2（b）所示。3、系统硬件实现将西门子Smart700通信口和S7-2003、系统硬件实现图2（a）

计算机控制技术实验平台3、系统硬件实现图2（a）计算机控制技术实验平台3、系统硬件实现图2（b）

温度控制系统硬件连接线路图3、系统硬件实现图2（b）温度控制系统硬件连接线路图4、系统软件设计S7-200PLC程序开发

Smart700触摸屏监控界面开发4、系统软件设计S7-200PLC程序开发4、软件设计——S7-200程序开发图3（a）温度控制系统程序设计流程图4、软件设计——S7-200程序开发图3（a）温度控制系4、软件设计——S7-200程序开发①点击桌面图标

，即进入西门子S7-200编程软件STEP7-MicroWin4.0界面，如图3（b）所示。②将工控机USB端口与S7-200Port1端口用PC/PPI电缆连接，并给PLC上电。点击左侧浏览条中“通信”按钮，弹出通信对话框如图3（c）所示，双击刷新，查找PLC，建立连接。图3（b）STEP7-MicroWin4.0界面图3（c）

通信对话框4、软件设计——S7-200程序开发①点击桌面图标4、软件设计——S7-200程序开发③利用PID指令向导配置PID子程序。④分配PLC变量地址如图3（d）所示。图3（d）PLC变量地址分配4、软件设计——S7-200程序开发③利用PID指令向导配置4、软件设计——S7-200程序开发⑤编写温度控制系统PLC程序。⑥将所编程序下载到S7-200中运行。4、软件设计——S7-200程序开发⑤编写温度控制系统PLC4、软件设计——Smart700监控界面①点击桌面图标

，即进入西门子Smart700组态软件WinCCflexible界面，建立新项目，选择设备Smart700，如图4（a）所示。点击确定按钮，进入项目开发界面，如图4（b）所示。图4（a）

设备选择对话框图4（b）WinCCflexible开发界面4、软件设计——Smart700监控界面①点击桌面图标4、软件设计——Smart700监控界面②将工控机USB端口与触摸屏通信端口用PC/PPI电缆连接，并给触摸屏供24VDC。③在触摸屏设备中选择“Transfer”启动下载，然后点击WinCCflexible中下载按钮下载工程，如图4（c）所示，即建立了工控机与Smart700的连接。图4（c）

下载工程对话框4、软件设计——Smart700监控界面②将工控机USB端口4、软件设计——Smart700监控界面④在WinCCflexible开发界面左侧“通讯”组，设置触摸屏与PLC连接，连接对话框、变量对话框如图4（d）所示，如此即建立了PLC与Smart700的连接。图4（d）变量地址设置4、软件设计——Smart700监控界面④在WinCCfl5、系统调试及运行温度控制系统监控界面包括主页面、实时曲线画面、报警查询画画、用户登录画面、操作手册画面等。5、系统调试及运行温度控制系统监控界面包括主页面、实时曲线画5、系统调试及运行5、系统调试及运行5、系统调试及运行输入正确的用户名和密码，通信指示灯呈绿色时，开始实验。点击“手动模式”按钮，输入设定值60.0℃、回路输出期望值40.0%，当温度检测值基本稳定后，输入PID调节参数，点击“自动模式”按钮，可以实现手动/自动模式无扰动切换。针对温度控制系统的特点，经多次现场在线整定，适合本系统的PID参数为：比例增益系数Kc=10.0，积分时间常数Ti=1.0min，微分时间常数Td=0.0min。5、系统调试及运行输入正确的用户名和密码，通信指示灯呈绿色时6、结束语小组设计了一种基于Smart700和S7-200的小功率加热体温度控制系统。首先对温度控制系统进行整体方案设计。然后进行了硬件实现和软件设计，利用STEP7-MicroWin4.0对