plc的温室温度检测与控制系统设计
目录
引言 1
一、可编程逻辑器件PLC 2
（一）PLC的定义 2
（二）PLC的分类 2
（三）PLC的基本结构 3
（四）PLC的工作原理.3
（五）S7-200PLC的介绍.3
二、温度传感器 3
（一）温度传感器的分类 3
（二）温度变送器 4
三、系统方案设计 5
四、硬件设备与电路图 7
（一）控制系统的I/O点及地址分配 7
（二）系统硬件连接图 7
（三）状态灯、扬声器、暖风器电器 8
（四）温度采集电路 9
（五）FM235模拟量输入电路9
主程序及梯形图 10
（一）主程序0BI 10
（二）子程序0 14
六、结论 16
谢辞 17
参考文献 18
引 言
随着电脑技术的快速发展，继电器控制技术已经很难成为主流控制系统，相比较而言，PLC控制技术更为经济、快速、多变、方便、准确、稳定控制电路，所以PLC的控制系统已经在各个领域广泛地使用。任何物理、化学反应过程都与温度有密切相关， 温度控制在机械、化工、石油、建材、食品等工业中是很重要的一环 。
本设计选择了PLC温度检测与控制系统的设计，可以让大家跟多了解PLC对于温度的控制方法，本设计使用了西门子公司的PLCS7-200，结合国内的传感器来设计PLC控制温室的系统。使用温度传感器来采集温度数据，由于采集到的数据是模拟信号不能直接输入到PL *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
C中，在PLC里多加了模拟量扩展模块EM235。从自动化运行的角度入手，利用PLC来对数据进行分析、处理，从而实现对温度的控制。
一、可编程逻辑器件（PLC）
（一）PLC的定义
可编程序控制器是一种数字式的电子装置，专为工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模块式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。由于继电器控制存在缺点，计算机技术对PLC产生起到了推动作用。其本质是一台应用于工业控制环境的专用计算机。
(二）PLC的基本结构
1、中央控制处理单元(CPU)
中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢，起“心脏”作用。跟计算器一样，CPU由控制器、运算器和寄存器组成。CPU通常分单片机、通用微处理器和双极型位片式微处理器三种。
2、存储器
PLC控制系统配有只读存储器（ROM)和随机存取存储器（RAM）两种存储器，是具有记忆功能的半导体电路。
ROM是软件固化的载体，是用来存放系统管理程序，用户是不能直接访问和修改它的内容的。RAM是用来存放用户编程程序和工作数据、状态。
3、输入/输出单元
(1)输入接口:
光电耦合器由两个发光二极度管和光电三极管组成。
PLC输入单元电路:1.开关合上，二极管发光。2.三极管在光的照射下导通，向内部电路输入信号。3.开关断开，二极管不发光，三极管不导通。输入接口电路把外部的开关信号转化成PLC内部所能接受的数字信号。
(2)输出接口
PLC的输出单元电路：PLC的外接载体和工作电源与输入端子和公共端子COM相连，负载工作由PLC控制程序运行结果决定。
(3)电源
PLC内部部件都需要电源来提供稳定的电流，所以电源是PLC里极为重要的。
(4)编程器
编程器通常分为便捷式编程器和图形编程器两种，是PLC最重要的外围设备，包括键盘和显示器两部分，可以对用户程序进行输入、输出、检测和修改。
PLC的工作原理
?PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。在PLC运行时，CPU按照用户正确编好的用户存储器中的程序，按照指令步序号作周期循环扫描，如果系统没有跳转指令，则一直从第一条开始按顺序执行程序，一直到程序结束。这时再返回程序第一条指令进行新一轮扫描。在每次扫描过程中，PLC都要对输入信号进行采样和输出状态进行刷新。
西门子S7-200介绍
S7-200系列PLC是西门子公司推出结构紧凑、功能强、有很高性价比的一款整体式小型机，西门子公司的中小规模控制系统应用广泛。S7-200为了使用方便被设计可按在导轨的结构类型，它使用匝式封装模块结果。与各个2模块之间的连接是通过I/O和数据总线，既方便维修，又能根据需要快速安装更换所需模块。西门子S7-200如下图1-1所示。
图1-1西门子S7-200
二、温度传感器
温度传感器是一种能将其感受到的温度变换成可用于输出信号的传感器，在机械、化工、石油、建材、食品等工业中常常能见到它的身影。
（一）温度传感器的分类
由电子元件特性和传感器材料将传感器分为热电偶和热电阻两类。
热电偶：将两种不同的金属连接组成闭合电路，然后对两个金属连接点中的一个进行加热将其升温到T，另一端放在不同的温度T0中，这时闭合电路就会产生电动势，此种方法产生的效应称为赛贝克效应，运用赛贝克效应的传感器称为热电偶温度传感器。
热电阻：选用能随温度变化而变化的金属导体，测量金属导体的阻值就能算出导体的温度，选用的金属导体适用温度应该在二百度和五百度之间。外形如图1-1所示。
由测量方式的不同将温度传感器分为接触式和非接触式两类。
接触式传感器：又称温度计，使接触式传感器和被测目标温度达到热平衡，接触式传感器就能测量出温度。接触式传感器测量时误差较大，且适用目标是大而不动的物体。
非接触式传感器：非接触式传感器就是传感器的检测部分不与测量目标接触，适用目标是运动、小的物体。
2-1热电阻温度传感器
（二）温度变送器
PLC温度控制系统测量被测目标温度时，在传感器将温度信号传到PLC时，由于距离远和导线对于信号接收有偏差，这就不能保证信号准确无误的传输，变送器能很好的解决这种问题，变送器能将传感器测出的温度变量变换为可传送的标准化输出信号，安装变送器很方便，广泛用于工业过程温度参数的测量和控制。
本温度控制系统使用的变送器是PT100为核心的讯鹏仪表XP-TP系列的温度变送器，该变送器测量范围是零到一百度，具有体积小、功耗低和精度高等优点。主要参数如表2-1所示。
表2-1 讯鹏仪表XP-TP系列的温度变送器参数
精度
功耗
<1.5W
该系统以控制室内的温度为条件，西门子S7—200 CPU226为控制软件，温度变送器收集温度数据值，控制暖风机室内温度在18到22度之间，保证暖风机正常工作。如果室内温度T低于18度或者高于22度，检测系统自动调整，三分钟后如果不能调整为正常状态，就会自动采用声光报警，这时应采取人为调整。控制系统如图3-1所示。
引言 1
一、可编程逻辑器件PLC 2
（一）PLC的定义 2
（二）PLC的分类 2
（三）PLC的基本结构 3
（四）PLC的工作原理.3
（五）S7-200PLC的介绍.3
二、温度传感器 3
（一）温度传感器的分类 3
（二）温度变送器 4
三、系统方案设计 5
四、硬件设备与电路图 7
（一）控制系统的I/O点及地址分配 7
（二）系统硬件连接图 7
（三）状态灯、扬声器、暖风器电器 8
（四）温度采集电路 9
（五）FM235模拟量输入电路9
主程序及梯形图 10
（一）主程序0BI 10
（二）子程序0 14
六、结论 16
谢辞 17
参考文献 18
引 言
随着电脑技术的快速发展，继电器控制技术已经很难成为主流控制系统，相比较而言，PLC控制技术更为经济、快速、多变、方便、准确、稳定控制电路，所以PLC的控制系统已经在各个领域广泛地使用。任何物理、化学反应过程都与温度有密切相关， 温度控制在机械、化工、石油、建材、食品等工业中是很重要的一环 。
本设计选择了PLC温度检测与控制系统的设计，可以让大家跟多了解PLC对于温度的控制方法，本设计使用了西门子公司的PLCS7-200，结合国内的传感器来设计PLC控制温室的系统。使用温度传感器来采集温度数据，由于采集到的数据是模拟信号不能直接输入到PL *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
C中，在PLC里多加了模拟量扩展模块EM235。从自动化运行的角度入手，利用PLC来对数据进行分析、处理，从而实现对温度的控制。
一、可编程逻辑器件（PLC）
（一）PLC的定义
可编程序控制器是一种数字式的电子装置，专为工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模块式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。由于继电器控制存在缺点，计算机技术对PLC产生起到了推动作用。其本质是一台应用于工业控制环境的专用计算机。
(二）PLC的基本结构
1、中央控制处理单元(CPU)
中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢，起“心脏”作用。跟计算器一样，CPU由控制器、运算器和寄存器组成。CPU通常分单片机、通用微处理器和双极型位片式微处理器三种。
2、存储器
PLC控制系统配有只读存储器（ROM)和随机存取存储器（RAM）两种存储器，是具有记忆功能的半导体电路。
ROM是软件固化的载体，是用来存放系统管理程序，用户是不能直接访问和修改它的内容的。RAM是用来存放用户编程程序和工作数据、状态。
3、输入/输出单元
(1)输入接口:
光电耦合器由两个发光二极度管和光电三极管组成。
PLC输入单元电路:1.开关合上，二极管发光。2.三极管在光的照射下导通，向内部电路输入信号。3.开关断开，二极管不发光，三极管不导通。输入接口电路把外部的开关信号转化成PLC内部所能接受的数字信号。
(2)输出接口
PLC的输出单元电路：PLC的外接载体和工作电源与输入端子和公共端子COM相连，负载工作由PLC控制程序运行结果决定。
(3)电源
PLC内部部件都需要电源来提供稳定的电流，所以电源是PLC里极为重要的。
(4)编程器
编程器通常分为便捷式编程器和图形编程器两种，是PLC最重要的外围设备，包括键盘和显示器两部分，可以对用户程序进行输入、输出、检测和修改。
PLC的工作原理
?PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。在PLC运行时，CPU按照用户正确编好的用户存储器中的程序，按照指令步序号作周期循环扫描，如果系统没有跳转指令，则一直从第一条开始按顺序执行程序，一直到程序结束。这时再返回程序第一条指令进行新一轮扫描。在每次扫描过程中，PLC都要对输入信号进行采样和输出状态进行刷新。
西门子S7-200介绍
S7-200系列PLC是西门子公司推出结构紧凑、功能强、有很高性价比的一款整体式小型机，西门子公司的中小规模控制系统应用广泛。S7-200为了使用方便被设计可按在导轨的结构类型，它使用匝式封装模块结果。与各个2模块之间的连接是通过I/O和数据总线，既方便维修，又能根据需要快速安装更换所需模块。西门子S7-200如下图1-1所示。
图1-1西门子S7-200
二、温度传感器
温度传感器是一种能将其感受到的温度变换成可用于输出信号的传感器，在机械、化工、石油、建材、食品等工业中常常能见到它的身影。
（一）温度传感器的分类
由电子元件特性和传感器材料将传感器分为热电偶和热电阻两类。
热电偶：将两种不同的金属连接组成闭合电路，然后对两个金属连接点中的一个进行加热将其升温到T，另一端放在不同的温度T0中，这时闭合电路就会产生电动势，此种方法产生的效应称为赛贝克效应，运用赛贝克效应的传感器称为热电偶温度传感器。
热电阻：选用能随温度变化而变化的金属导体，测量金属导体的阻值就能算出导体的温度，选用的金属导体适用温度应该在二百度和五百度之间。外形如图1-1所示。
由测量方式的不同将温度传感器分为接触式和非接触式两类。
接触式传感器：又称温度计，使接触式传感器和被测目标温度达到热平衡，接触式传感器就能测量出温度。接触式传感器测量时误差较大，且适用目标是大而不动的物体。
非接触式传感器：非接触式传感器就是传感器的检测部分不与测量目标接触，适用目标是运动、小的物体。
2-1热电阻温度传感器
（二）温度变送器
PLC温度控制系统测量被测目标温度时，在传感器将温度信号传到PLC时，由于距离远和导线对于信号接收有偏差，这就不能保证信号准确无误的传输，变送器能很好的解决这种问题，变送器能将传感器测出的温度变量变换为可传送的标准化输出信号，安装变送器很方便，广泛用于工业过程温度参数的测量和控制。
本温度控制系统使用的变送器是PT100为核心的讯鹏仪表XP-TP系列的温度变送器，该变送器测量范围是零到一百度，具有体积小、功耗低和精度高等优点。主要参数如表2-1所示。
表2-1 讯鹏仪表XP-TP系列的温度变送器参数
精度
功耗
<1.5W
该系统以控制室内的温度为条件，西门子S7—200 CPU226为控制软件，温度变送器收集温度数据值，控制暖风机室内温度在18到22度之间，保证暖风机正常工作。如果室内温度T低于18度或者高于22度，检测系统自动调整，三分钟后如果不能调整为正常状态，就会自动采用声光报警，这时应采取人为调整。控制系统如图3-1所示。
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