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1 PLC温度控制系统

在锅炉温度控制系统中，电加热锅炉是过程控制工业中常用的设备，其温度控制也是过程控制的一个重点。PLC温度控制系统的结构如图1所示，PLC 通过加热棒及风扇分别控制炉子的加热及降温。计算机则实现目标温度的设定、动态显示、参数的设定等功能，从而实现实时温度监控。

2 系统构成

信号处理、温度调节等功能。在，温一个温度控制系统一般具有温度信号采集、PLC的温度控制系统中度信号的采集可以使用常用的温度传感器（热电偶、热电阻）。由温度传感器检测来的信号不是标准的电压（电流）信号，不能直接送给A/D转换模块。因此温度传感器采集到的温度信号要经过变送器的处理后才能被A/D转换器识别并转换为相应的数字信号。根据所使用的温度传感器选用对应的温度变送器。S7-200系列PLC常用的模拟量输入输出混合模块为EM235，EM235为4路模拟量输入，1路模拟量输出。PLC对温度信号进行处理后，通过模拟量模块输出电流信号，电流信号可以通过调压器来控制电源的开度（即一周期内的导通比率），从而控制电源的输出功率。加热器根据电源输出功率调节加热强度，从而达到温度调节的效果。

3 温度PID控制的实现

对于模拟量信号的控制PID（比例+积分+微分）算法控制。S7-200 系列PLC有专门的PID回路指令，对模拟量进行PID控制十分方便。PID指令使用的算法：（ n SP 为第n个采样时刻的给定值，n为过程变量值，MX 为积分项值）PID 指令根据表格（TBL）中的输入和配置信息对引用LOOP执行PID 循环计算。在执行PID 指令前，要建立一个参数表，一般要对表1 中的参数进行初始化处理。

1、串联电路块的并联连接指令OLD

两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。串联电路块并联连接时，分支开始用LD、LDN指令，分支结束用OLD指令。OLD指令与后述的ALD指令均为无目标元件指令，而两条无目标元件指令的步长都为一个程序步。OLD有时也简称或块指令。

2、并联电路的串联连接指令ALD

两个或两个以上接点并联电路称为并联电路块，分支电路并联电路块与前面电路串联连接时，使用ALD指令。分支的起点用LD、LDN指令，并联电路结束后，使用ALD指令与前面电路串联。ALD指令也简称与块指令，ALD也是无操作目标元件，是一个程序步指令。

3、输出指令 =

1、= 输出指令是将继电器、定时器、计数器等的线圈与梯形图右边的母线直接连接，线圈的右边不允许有触点，在编程中，触点以重复使用，且类型和数量不受限制。

4、置位与复位指令S、R

S为置位指令，使动作保持；R为复位指令，使操作保持复位。从的位置开始的N个点的寄存器都被置位或复位,N=1～255如果被复位的是定时器位或计数器位,将清除定时器或计数器的当前值。

5、跳变触点EU,ED

正跳变触点检测到一次正跳变(触点的入信号由0到1)时,或负跳变触点检测到一次负跳变(触点的入信号由1到0)时,触点接通到一个扫描周期.正/负跳变的符号为EU和ED,他们没有操作数,触点符号中间的"P"和"N"分别表示正跳变和负跳变

6、空操作指令NOP

NOP指令是一条无动作、无目标元件的一个序步指令。空操作指令使该步序为空操作。用NOP指令可替代已写入指令，可以改变电路。在程序中加入NOP指令，在改动或追加程序时可以减少步序号的改变。

7、程序结束指令END

END是一条无目标元件的一序步指令。PLC反复进行输入处理、程序运算、输出处理，在程序的后写入END指令，表示程序结束，直接进行输出处理。在程序调试过程中，可以按段插入END指令，可以按顺序扩大对各程序段动作的检查。采用END指令将程序划分为若干段，在确认处于前面电路块的动作正确无误之后，依次删去END指令。要注意的是在执行END指令时，也刷新监视时钟。

1、串联电路块的并联连接指令OLD

2、并联电路的串联连接指令ALD

3、输出指令 =

4、置位与复位指令S、R

5、跳变触点EU,ED

6、空操作指令NOP

7、程序结束指令END

END是一条无目标元件的一序步指令。PLC反复进行输入处理、程序运算、输出处理，在程序的后写入END指令，表示程序结束，直接进行输出处理。在程序调试过程中，可以按段插入END指令，可以按顺序扩大对各程序段动作的检查。采用END指令将程序划分为若干段，在确认处于前面电路块的动作正确无误之后，依次删去END指令。要注意的是在执行END指令时，也刷新监视时钟

图2 字循环左移8次

而且，由于接入12位输出的单圈型编码器，需屏蔽掉IW0字内的I1.4—I1.7，将需要的格雷码数据存入VW2中。如图3所示：

图3 逻辑与运算

在实际应用中，为了计算编码器转过的角度或位置，需使用格雷码指令GRAY_BIN_W功能块将格雷码解码为字类型的标准二进制码，对应放到VW4中。如图4所示：

功能；可使用编程器显示程序执行中的状态，可以不通过用户程序而修改变量，以及输出堆栈内容。信息功能；通过编程器以文本形式为用户提供存储能力信息、CPU的运行，以及主存储器和装载存储器当前的使用情况、当前的循环时间和诊断缓冲区的内容。集成的通讯功能编程器/OP 通讯全局数据通讯S7 基本通讯S7 通讯(只是)集成功能计数器；3个计数器(zui高30kHz)，具有方向的比较器，可直接连接到24V增量编码器。3通道测量；允许进行测量（高达 30 kHz），例如，测量轴速或吞吐量（每个测量周期内的件数）。

通过 IM 360/361 扩展： 3 个扩展装置， CC 与 EU 之间以及 EU 与 EU 之间的远距离为 10m。单独安装：对于单独的 CC/EU，也能够以更远的距离安装。两个相邻 CC/EU 或 EU/EU 之间的距离：长达 10m。灵活的安装选项： CC/EU 既可以水平安装，也可以垂直安装。这样可以大限度满足空间要求。通信 S7-300 具有不同的通信接口：连接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网总线系统的通信处理器。用于点到点连接的通信处理器多点接口 (MPI), 集成在 CPU 中；是一种经济有效的方案，可以同时连接编程器/PC、人机界面系统和其它的 SIMATIC S7/C7 自动化系统。

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提供了各种模块等级，可使用户在其应用中实现优质扩展。 模块本身通过标签进行相应标记：
? BA（基本型）： 简易低成本模块，无诊断功能，没有参数
? ST（标准型）： 具有与模块或负载组相关的诊断的模块，如果适用，带有参数；模拟量模块： 准确度等级 0.3%
? HF（高性能型）： 具有与通道相关的诊断和参数设置的模块；对于模拟量模块： 准确度等级 0.1%，抗扰度和电流隔离程度提高
? HS（高速型）：具有滤波和转换时间的模块适用于超高速应用；例如 8 通道模拟量模块，无论激活的通道数如何，基本执行时间都是 62.5 μs。

I/O 模块的附件：
? 标签纸：
可插入到 I/O 模块中（10 张 DIN A4 标签纸，每张标签纸带有 10 个标签，预穿孔，可使用标准激光打印机进行打印；可用颜色： Al 灰）
? 屏蔽连接：
SIMATIC S7-1500 系统（模拟量模块和工艺模块）提供了一个简易屏蔽连接套件，无需使用工具即可安装。 此套件包含一个 24 V DC 馈电元件、一个屏蔽夹和一个通用屏蔽端子。 该屏蔽端子可用于单根细干线电缆、多根细干线电缆或一根粗干线电缆。 由于对 24 V DC 电源和测量信号进行分离，并且在屏蔽和信号电缆之间具有低阻抗连接，因此可确保较高的 EMC 稳定性和抗干扰性。
? 统一的 40 针前连接器
? I/O 模块的前门或自组装背板总线的 U 型连接器等其它附件

Sinamics S120 是西门子公司推出的全新的集V/F、矢量控制及伺服控制于一体的驱动控制系统，它不仅能控制普通的三相异步电动机，还能控制同步电机、扭矩电机及直线电机。其强大的定位功能将实现进给轴的、相对定位。

Sinamics S120 产品包括：用于共直流母线的DC/AC 逆变器和用于单轴的AC/AC 变频器。
? 共直流母线的DC/AC 逆变器通常又称为Sinamics S120 多轴驱动器，其结构形式为电源模块和电
机模块分开，一个电源模块将3 相交流电整流成540V 或600V 的直流电，将电机模块(一个或多个)
都连接到该直流母线上，特别适用于多轴控制，尤其是造纸、包装、纺织、印刷、钢铁等行业。优
点是各电机轴之间的能量共享，接线方便、简单。
? 单轴控制的AC/AC 变频器，通常又称为Sinamics S120 单轴交流驱动器，其结构形式为电源模块
和电机模块集在一起，特别适用于单轴的速度和定位控制。