基于PLC与Wincc构架下的水温PID控制

本文ID：120085

论文字数:15574

论文编号:ZD1764 论文字数:15574，附任务书，开题报告，外文翻译

摘要：随着整个行业自动化程度的提高，在工业领域内，用户对控制系统的控制精度要求越来越高。人机界面的出现恰好满足了用户这一需求，工业环境中PLC与WinCC的软硬件结合无疑是人机界面与设备交互的典范。

本文以西门子S7-300（PLC）与工控机作为硬件平台，搭建设计了基于PLC与WinCC构架下的水温PID控制系统，该系统的设计包括上位机的温度控制、实时监控界面单元，上位机与PLC控制器通信、控制器执行单元及现场设备单元。

以工业现场总线中常用的MPI作为通信的基础，PLC控制器与WinCC工控软件分别作为硬件核心与上位机控制系统，完成上位机与控制单元通信。本设计的控制单元包括一个S7-300 PLC、一台工控机和一个固态继电器，采用MPI通信，通过从温度传感器反馈的温度值传送到PLC，之后再通过S7-300（PLC）中自带PID模块参数整定达到水温控制的目的。通过调试运行，本系统设计达到最初的各项指标，同时具有良好的稳定性和安全性。

关键词：WinCC S7-300 水温 PID控制

Abstract:

1 前言1

1.1 研究的目的及意义1

1.2 系统组成部分概述及相关领域的研究进展成果2

1.2.1 PLC概述2

1.2.2 温度控制的研究现状2

1.2.3 PID算法概述3

1.2.4 PID控制器4

1.3 主要研究内容5

2 PLC与Wincc基础7

2.1 可编程控制器（PLC）基础7

2.1.1 可编程控制器7

2.1.2 模块式PLC的基本结构7

2.1.3 PLC的功能8

2.1.4 PLC的特点9

2.2 WinCC工控软件10

2.2.1 WinCC概述10

2.2.2 WinCC V6.0概述11

2.2.3 WinCC V6.0的特点11

3 控制系统硬件配置及软硬件组态13

3.1 PLC硬件部分13

3.1.1 S7-300系列PLC简介13

3.1.2 CPU314C-2PN/DP介绍14

3.2 温度传感器16

3.2.1 温度传感器概述16

3.2.2 热电阻17

3.3 固态继电器17

3.3.1 概述17

3.3.2 固态继电器的组成19

3.3.3 固态继电器的特点19

3.4 西门子编程软件STEP719

3.4.1 STEP7概述19

3.4.2 STEP7硬件组态20

4 PLC控制系统设计23

4.1程序设计23

4.1.1 设计思路23

4.1.2 控制系统流程图（PLC部分）23

4.1.3 控制系统关系图24

4.1.3 PID参数调节24

4.2 程序梯形图25

5 WinCC人机界面29

5.1 人机界面设计29

5.1.1 WinCC界面设计思路29

5.1.2 人机界面简图29

5.2 图形编辑及内部变量图30

5.2.1 图形编辑画面30

5.2.2 变量管理30

5.3 WinCC程序运行图30

6 结论34

参考文献35

致谢36

附录A：PLC程序图37

附录B：WinCC人机界面39