基于PLC温度控制实训平台设计

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摘 要 为提高PLC课程教学效果，设计基于plc温度控制实训平台。介绍了应用S7-200PLC和组态软件设计实训平台控制系统的方案。

关键词 PLC 组态软件 温度控制 实训教学

中图分类号：TP273 文献标识码：A

PLC是实践性非常强的一门课程，要求学生以一定的硬件知识为背景，掌握一定的PLC编程指令，才可从事实践活动。因此PLC课程教学需要学生更多地和计算机、控制电器、仿真设备进行交互式学习。为此利用西门子S7-200PLC、组态软件，设计一套温度控制PLC实训平台。通过该实训平台，可以形象地理解PLC控制、了解具体的过程控制对象，有助于增强PLC的教学效果，丰富学生的工程实践经验。

1 系统设计方案

实训平台控制结构如图1所示。由上位计算机、S7-200 PLC、PT1000热电阻温度传感器、可控硅功率调整器、加热器、封闭式水箱等组成，为一套水循环系统温度控制以及人机交互、带反馈的闭环控制系统。

系统分为上位机监控、控制和现场模拟量三级。上位监控选用MCGS组态软件进行人机界面设计，以上位计算机作为人机交互的载体。PLC为控制级，由S7-200PLC连接现场测控仪器构成。现场仪器进行控制对象温度信号的测量，调节机构执行输出动作；PLC完成逻辑控制，对模拟量数据进行A/D转换并将经过PID运算后的结果由D/A模块转换后输出。PLC与监控级之问通过通信总线相连接，现场仪表与PLC输入输出模块连接，共同组成整个控制系统，完成对温度的测量以及控制。

2 硬件设计

2.1 上位机配置

上位PC机安装MCGS组态软件，设计监控界面。该软件具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。通过与其他相关的硬件设备结合，可以快速、方便地开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。

2.2 PLC配置

西门子S7-200系列PLC具有极高的可靠性、丰富的指令集、丰富的内置集成功能、实时特性、强劲的通讯能力、丰富的扩展模块等优点，具有极高的性价比。选择西门子S7-200（CPU224）PLC，配置EM235模拟量输入输出模块。该类模块有四路AD输入，一路DA输出，可满足实训控制系统对信号转换的要求。

2.3 温度传感器

采用热电阻传感器测量温度。热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的，由热电阻、连接导线及显示仪表组成。热电阻广泛用来测量-200～850℃范围内的温度，少数情况下，低温可测量至1K，高温达1000℃。

3 软件设计

3.1 PLC程序设计

PLC控制流程如图2所示。

利用MCGS组态软件，进行用户界面的设计和组态。设计步骤为：（1）启动MCGS组态环境，在工程中新建一个用户窗口。（2）绘制控制界面图形。（3）在组态画面中连接变量，完成与PLC的通讯。（4）项目调试。

设计的温度显示控制界面如图3所示。

4 实训内容

本温度控制实训台可以开展以下内容实训教学：可控硅功率调节、温度传感器模拟量信号采集、PLC编程控制、MCGS组态监控与温度控制等。

5 结束语

实训台模拟工业过程控制，人机界面组态画面直观显示被控对象采集的数据、实时曲线、历史曲线，有利于提高PLC教学效果。

芑鹣钅浚航魇〗逃？011年高等学校教学改革课题“PLC课程行为导向教学法的研究与实施”的阶段性成果。课题编号：JXJG-11-61-3