王美波　李成春

摘 要：隨著工業(yè)化程度的加快，控制技術(shù)變得更加復(fù)雜，產(chǎn)品的更新?lián)Q代也會(huì)成為必然。這樣對(duì)可編程控制器的要求也越來(lái)越高。S7-300適用于較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，模塊化的設(shè)計(jì)理念更便于系統(tǒng)的升級(jí)換代。溫度控制技術(shù)應(yīng)用廣泛，如紡織、電纜、冶金、塑料制品等行業(yè)都用到溫度控制技術(shù)。學(xué)習(xí)和運(yùn)用好溫度控制技術(shù)對(duì)于現(xiàn)時(shí)代控制技術(shù)尤為重要。本項(xiàng)項(xiàng)目以S7-300PLC為控制核心，設(shè)計(jì)了較為通用的溫度控制系統(tǒng)，具體系統(tǒng)參數(shù)或部分器件可根據(jù)各行業(yè)的要求不同來(lái)進(jìn)行調(diào)整。

關(guān)鍵詞：S7-300PLC Pt100 PID 溫度控制

中圖分類號(hào)：TM571.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（a）-0128-01

溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)控制領(lǐng)域，如素菜大棚、橡膠制品廠、化工廠、鋼鐵廠等。溫度是一個(gè)大慣性系統(tǒng)，一般采用PID調(diào)節(jié)進(jìn)行控制。

該文首先介紹了Pt100溫度傳感器的選擇。然后講述S7-300及其配套的模擬量模塊的使用，并闡述了溫度控制中PID控制器的控制原理。最后，完成系統(tǒng)集成的設(shè)計(jì)。

1 熱電阻的選擇

熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度測(cè)量元件，它是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。其主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測(cè)量精度是最高的。本文選用的是WZP230。其中，W代表：溫度儀表；Z代表：熱電阻；P代表：鉑。2代表：固定螺紋；0代表：保護(hù)管直徑?16。鉑電阻的工作原理是，在溫度作用下，鉑熱電阻絲的電阻值隨溫度變化而變化，且電阻與溫度的關(guān)系即分度特性符合IEC標(biāo)準(zhǔn)。Pt100的含義是在0 ℃時(shí)的名義電阻值為100 ?。

2 S7-300PLC及其模擬量模塊的使用

本設(shè)計(jì)中CPU采用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)成的313C-2DP。模擬量模塊的選擇包括模擬量輸入模塊SM331、模擬量輸出模塊SM332和模擬量輸入/輸出模塊SM334。由于模擬量輸入或輸出模塊提供了不止一種類型信號(hào)的輸入或輸出，每種信號(hào)的測(cè)量范圍又有多種選擇，因此必須對(duì)模塊信號(hào)類型和測(cè)量范圍進(jìn)行設(shè)定。一般采用Step7軟件設(shè)定和量程卡兩種方法。

考慮到以后會(huì)經(jīng)常用到模擬量I/O模塊，所以本設(shè)計(jì)中，模擬量I/O模塊SM334，AI4/AO2（6ES7334-0KE00-0AB0），下面首先在Step7中的HW Config對(duì)話框中插入6ES7334-0KE00-0AB0模塊，如圖1所示。

采用的是Step7軟件對(duì)模擬量模塊6ES7334-0KE00-0AB0進(jìn)行設(shè)定，如下：通過(guò)Step7軟件設(shè)定。打開(kāi)HW Config對(duì)話框，雙擊“AI4/AO2”項(xiàng)，打開(kāi)“Properties”屬性對(duì)話框，該對(duì)話框有“General”、“Addresses”、“Inputs”、“Outputs”四個(gè)選項(xiàng)，選中“Inputs”項(xiàng)，對(duì)于第0～1通道，可以在“Measurement type”中選擇“deactivated”禁用、“R-4L”電阻4線制連接、“RTD-4L”熱電阻4線制線性連接；對(duì)于第2～3通道，可以在“Measurement type”中選擇“deactivated”禁用、“E”電壓、“R-4L”電阻4線制線性連接、“RTD-4L”熱電阻4線制連接；對(duì)于本設(shè)計(jì)中選擇第0通道，“Measurement type”中選擇“RTD-4L”熱電阻4線制連接，用于測(cè)量傳感器PT100鉑熱電阻的溫度值（見(jiàn)圖2）。

其他值使用默認(rèn)即可。另外，“Measurement range”值，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)“Measurement type”的選項(xiàng)自動(dòng)生存，不需要人工選擇。選中“Outputs”項(xiàng)，第0～1通道，可以在“Type of Output”中選擇“deactivated”禁用、“E”電壓。對(duì)于本設(shè)計(jì)中選擇第0通道，“Type of Output”中選擇“E”電壓。另外，“Output range”值，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)“Type of Output”的選項(xiàng)自動(dòng)生存，不需要人工選擇。

PID控制器根據(jù)系統(tǒng)誤差，利用比例、積分和微分計(jì)算出控制量來(lái)進(jìn)行控制。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)采用PID控制技術(shù)最為合適。PID算法蘊(yùn)涵了動(dòng)態(tài)控制過(guò)程中過(guò)去、現(xiàn)在和將來(lái)的信息。其中，P（Proportion），比例代表了當(dāng)前信息，起糾正偏差的作用，使過(guò)程反應(yīng)迅速；I（Integral），代表了過(guò)去信息的積累，它能消除靜態(tài)誤差、改善系統(tǒng)的靜態(tài)特性；D（Derivate），微分在信號(hào)變化時(shí)有超前控制作用，代表了將來(lái)的信息，在過(guò)程開(kāi)始時(shí)強(qiáng)迫過(guò)程進(jìn)行，過(guò)程結(jié)束時(shí)減小超調(diào)，克服振蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，加快系統(tǒng)的過(guò)度過(guò)程。這三種作用配合得當(dāng)，可使動(dòng)態(tài)過(guò)程快速、平穩(wěn)、準(zhǔn)確，能夠很好控制系統(tǒng)的運(yùn)行（見(jiàn)圖3）。

一般的溫度控制系統(tǒng)難于控制滯后、復(fù)雜、時(shí)變的系統(tǒng)。針對(duì)各種溫度控制對(duì)象，有不同的溫度控制方法。按照操作途徑可分為兩種，手動(dòng)溫控和自動(dòng)溫控。按照調(diào)節(jié)原理可分為：PID控制、模糊控制以及PID加模糊控制。按照調(diào)節(jié)手段可以分為：調(diào)節(jié)負(fù)載電壓和調(diào)節(jié)負(fù)載功率兩種，前者是調(diào)溫調(diào)壓方式，屬于連續(xù)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的結(jié)果容易實(shí)現(xiàn)能量平衡，但在調(diào)節(jié)過(guò)程中容易對(duì)電網(wǎng)造成干擾；后者是調(diào)功方式，屬于斷續(xù)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)能量的真正平衡，但對(duì)系統(tǒng)軟硬件要求較高。因此，準(zhǔn)確的測(cè)量和采用合理的溫度控制方式是實(shí)現(xiàn)高精度溫度控制的有效途徑。PID控制器是通過(guò)對(duì)誤差信號(hào)e（t）進(jìn)行比例、積分和微分運(yùn)算，其結(jié)果的的加權(quán)，得到控制器的輸出u（t），該值就是控制對(duì)象的控制值。PID控制器的數(shù)學(xué)描述為：

式中u（t）為控制輸入，e（t）=r（t）-y（t）為誤差信號(hào)，r（t）為輸入量，y（t）為輸出量。PID控制器是一種有源的超前-滯后校正裝置，在實(shí)際控制系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。當(dāng)系統(tǒng)模型已知時(shí)，可采用超前-滯后校正的設(shè)計(jì)方法。PID控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、可靠性高，在工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。

3 結(jié)語(yǔ)

溫度控制應(yīng)用廣泛，是現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)和生活不可缺少的部分。使用S7-300實(shí)現(xiàn)溫控調(diào)速能夠?qū)崿F(xiàn)較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，其模塊化的設(shè)計(jì)理念更便于系統(tǒng)的升級(jí)換代。把S7-300、溫度控制、人機(jī)界面等重要知識(shí)綜合在一個(gè)項(xiàng)目中，系統(tǒng)集成度高，為以后復(fù)雜控制打下基礎(chǔ)（自抗擾控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等）。

參考文獻(xiàn)

[1] 廖常初.S7-300/400PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2] 郭瓊.PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[3] 劉楷.深入淺出西門子S7-300PLC[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

[4] 張運(yùn)剛.從入門到精通——西門子S7-300/400PLC技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2007.endprint

摘 要：隨著工業(yè)化程度的加快，控制技術(shù)變得更加復(fù)雜，產(chǎn)品的更新?lián)Q代也會(huì)成為必然。這樣對(duì)可編程控制器的要求也越來(lái)越高。S7-300適用于較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，模塊化的設(shè)計(jì)理念更便于系統(tǒng)的升級(jí)換代。溫度控制技術(shù)應(yīng)用廣泛，如紡織、電纜、冶金、塑料制品等行業(yè)都用到溫度控制技術(shù)。學(xué)習(xí)和運(yùn)用好溫度控制技術(shù)對(duì)于現(xiàn)時(shí)代控制技術(shù)尤為重要。本項(xiàng)項(xiàng)目以S7-300PLC為控制核心，設(shè)計(jì)了較為通用的溫度控制系統(tǒng)，具體系統(tǒng)參數(shù)或部分器件可根據(jù)各行業(yè)的要求不同來(lái)進(jìn)行調(diào)整。

關(guān)鍵詞：S7-300PLC Pt100 PID 溫度控制

中圖分類號(hào)：TM571.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（a）-0128-01

溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)控制領(lǐng)域，如素菜大棚、橡膠制品廠、化工廠、鋼鐵廠等。溫度是一個(gè)大慣性系統(tǒng)，一般采用PID調(diào)節(jié)進(jìn)行控制。

該文首先介紹了Pt100溫度傳感器的選擇。然后講述S7-300及其配套的模擬量模塊的使用，并闡述了溫度控制中PID控制器的控制原理。最后，完成系統(tǒng)集成的設(shè)計(jì)。

1 熱電阻的選擇

熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度測(cè)量元件，它是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。其主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測(cè)量精度是最高的。本文選用的是WZP230。其中，W代表：溫度儀表；Z代表：熱電阻；P代表：鉑。2代表：固定螺紋；0代表：保護(hù)管直徑?16。鉑電阻的工作原理是，在溫度作用下，鉑熱電阻絲的電阻值隨溫度變化而變化，且電阻與溫度的關(guān)系即分度特性符合IEC標(biāo)準(zhǔn)。Pt100的含義是在0 ℃時(shí)的名義電阻值為100 ?。

2 S7-300PLC及其模擬量模塊的使用

本設(shè)計(jì)中CPU采用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)成的313C-2DP。模擬量模塊的選擇包括模擬量輸入模塊SM331、模擬量輸出模塊SM332和模擬量輸入/輸出模塊SM334。由于模擬量輸入或輸出模塊提供了不止一種類型信號(hào)的輸入或輸出，每種信號(hào)的測(cè)量范圍又有多種選擇，因此必須對(duì)模塊信號(hào)類型和測(cè)量范圍進(jìn)行設(shè)定。一般采用Step7軟件設(shè)定和量程卡兩種方法。

考慮到以后會(huì)經(jīng)常用到模擬量I/O模塊，所以本設(shè)計(jì)中，模擬量I/O模塊SM334，AI4/AO2（6ES7334-0KE00-0AB0），下面首先在Step7中的HW Config對(duì)話框中插入6ES7334-0KE00-0AB0模塊，如圖1所示。

采用的是Step7軟件對(duì)模擬量模塊6ES7334-0KE00-0AB0進(jìn)行設(shè)定，如下：通過(guò)Step7軟件設(shè)定。打開(kāi)HW Config對(duì)話框，雙擊“AI4/AO2”項(xiàng)，打開(kāi)“Properties”屬性對(duì)話框，該對(duì)話框有“General”、“Addresses”、“Inputs”、“Outputs”四個(gè)選項(xiàng)，選中“Inputs”項(xiàng)，對(duì)于第0～1通道，可以在“Measurement type”中選擇“deactivated”禁用、“R-4L”電阻4線制連接、“RTD-4L”熱電阻4線制線性連接；對(duì)于第2～3通道，可以在“Measurement type”中選擇“deactivated”禁用、“E”電壓、“R-4L”電阻4線制線性連接、“RTD-4L”熱電阻4線制連接；對(duì)于本設(shè)計(jì)中選擇第0通道，“Measurement type”中選擇“RTD-4L”熱電阻4線制連接，用于測(cè)量傳感器PT100鉑熱電阻的溫度值（見(jiàn)圖2）。

其他值使用默認(rèn)即可。另外，“Measurement range”值，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)“Measurement type”的選項(xiàng)自動(dòng)生存，不需要人工選擇。選中“Outputs”項(xiàng)，第0～1通道，可以在“Type of Output”中選擇“deactivated”禁用、“E”電壓。對(duì)于本設(shè)計(jì)中選擇第0通道，“Type of Output”中選擇“E”電壓。另外，“Output range”值，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)“Type of Output”的選項(xiàng)自動(dòng)生存，不需要人工選擇。

PID控制器根據(jù)系統(tǒng)誤差，利用比例、積分和微分計(jì)算出控制量來(lái)進(jìn)行控制。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)采用PID控制技術(shù)最為合適。PID算法蘊(yùn)涵了動(dòng)態(tài)控制過(guò)程中過(guò)去、現(xiàn)在和將來(lái)的信息。其中，P（Proportion），比例代表了當(dāng)前信息，起糾正偏差的作用，使過(guò)程反應(yīng)迅速；I（Integral），代表了過(guò)去信息的積累，它能消除靜態(tài)誤差、改善系統(tǒng)的靜態(tài)特性；D（Derivate），微分在信號(hào)變化時(shí)有超前控制作用，代表了將來(lái)的信息，在過(guò)程開(kāi)始時(shí)強(qiáng)迫過(guò)程進(jìn)行，過(guò)程結(jié)束時(shí)減小超調(diào)，克服振蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，加快系統(tǒng)的過(guò)度過(guò)程。這三種作用配合得當(dāng)，可使動(dòng)態(tài)過(guò)程快速、平穩(wěn)、準(zhǔn)確，能夠很好控制系統(tǒng)的運(yùn)行（見(jiàn)圖3）。

一般的溫度控制系統(tǒng)難于控制滯后、復(fù)雜、時(shí)變的系統(tǒng)。針對(duì)各種溫度控制對(duì)象，有不同的溫度控制方法。按照操作途徑可分為兩種，手動(dòng)溫控和自動(dòng)溫控。按照調(diào)節(jié)原理可分為：PID控制、模糊控制以及PID加模糊控制。按照調(diào)節(jié)手段可以分為：調(diào)節(jié)負(fù)載電壓和調(diào)節(jié)負(fù)載功率兩種，前者是調(diào)溫調(diào)壓方式，屬于連續(xù)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的結(jié)果容易實(shí)現(xiàn)能量平衡，但在調(diào)節(jié)過(guò)程中容易對(duì)電網(wǎng)造成干擾；后者是調(diào)功方式，屬于斷續(xù)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)能量的真正平衡，但對(duì)系統(tǒng)軟硬件要求較高。因此，準(zhǔn)確的測(cè)量和采用合理的溫度控制方式是實(shí)現(xiàn)高精度溫度控制的有效途徑。PID控制器是通過(guò)對(duì)誤差信號(hào)e（t）進(jìn)行比例、積分和微分運(yùn)算，其結(jié)果的的加權(quán)，得到控制器的輸出u（t），該值就是控制對(duì)象的控制值。PID控制器的數(shù)學(xué)描述為：

式中u（t）為控制輸入，e（t）=r（t）-y（t）為誤差信號(hào)，r（t）為輸入量，y（t）為輸出量。PID控制器是一種有源的超前-滯后校正裝置，在實(shí)際控制系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。當(dāng)系統(tǒng)模型已知時(shí)，可采用超前-滯后校正的設(shè)計(jì)方法。PID控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、可靠性高，在工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。

3 結(jié)語(yǔ)

溫度控制應(yīng)用廣泛，是現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)和生活不可缺少的部分。使用S7-300實(shí)現(xiàn)溫控調(diào)速能夠?qū)崿F(xiàn)較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，其模塊化的設(shè)計(jì)理念更便于系統(tǒng)的升級(jí)換代。把S7-300、溫度控制、人機(jī)界面等重要知識(shí)綜合在一個(gè)項(xiàng)目中，系統(tǒng)集成度高，為以后復(fù)雜控制打下基礎(chǔ)（自抗擾控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等）。

參考文獻(xiàn)

[1] 廖常初.S7-300/400PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2] 郭瓊.PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[3] 劉楷.深入淺出西門子S7-300PLC[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

[4] 張運(yùn)剛.從入門到精通——西門子S7-300/400PLC技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2007.endprint

摘 要：隨著工業(yè)化程度的加快，控制技術(shù)變得更加復(fù)雜，產(chǎn)品的更新?lián)Q代也會(huì)成為必然。這樣對(duì)可編程控制器的要求也越來(lái)越高。S7-300適用于較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，模塊化的設(shè)計(jì)理念更便于系統(tǒng)的升級(jí)換代。溫度控制技術(shù)應(yīng)用廣泛，如紡織、電纜、冶金、塑料制品等行業(yè)都用到溫度控制技術(shù)。學(xué)習(xí)和運(yùn)用好溫度控制技術(shù)對(duì)于現(xiàn)時(shí)代控制技術(shù)尤為重要。本項(xiàng)項(xiàng)目以S7-300PLC為控制核心，設(shè)計(jì)了較為通用的溫度控制系統(tǒng)，具體系統(tǒng)參數(shù)或部分器件可根據(jù)各行業(yè)的要求不同來(lái)進(jìn)行調(diào)整。

關(guān)鍵詞：S7-300PLC Pt100 PID 溫度控制

中圖分類號(hào)：TM571.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（a）-0128-01

溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)控制領(lǐng)域，如素菜大棚、橡膠制品廠、化工廠、鋼鐵廠等。溫度是一個(gè)大慣性系統(tǒng)，一般采用PID調(diào)節(jié)進(jìn)行控制。

該文首先介紹了Pt100溫度傳感器的選擇。然后講述S7-300及其配套的模擬量模塊的使用，并闡述了溫度控制中PID控制器的控制原理。最后，完成系統(tǒng)集成的設(shè)計(jì)。

1 熱電阻的選擇

熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度測(cè)量元件，它是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。其主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測(cè)量精度是最高的。本文選用的是WZP230。其中，W代表：溫度儀表；Z代表：熱電阻；P代表：鉑。2代表：固定螺紋；0代表：保護(hù)管直徑?16。鉑電阻的工作原理是，在溫度作用下，鉑熱電阻絲的電阻值隨溫度變化而變化，且電阻與溫度的關(guān)系即分度特性符合IEC標(biāo)準(zhǔn)。Pt100的含義是在0 ℃時(shí)的名義電阻值為100 ?。

2 S7-300PLC及其模擬量模塊的使用

本設(shè)計(jì)中CPU采用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)成的313C-2DP。模擬量模塊的選擇包括模擬量輸入模塊SM331、模擬量輸出模塊SM332和模擬量輸入/輸出模塊SM334。由于模擬量輸入或輸出模塊提供了不止一種類型信號(hào)的輸入或輸出，每種信號(hào)的測(cè)量范圍又有多種選擇，因此必須對(duì)模塊信號(hào)類型和測(cè)量范圍進(jìn)行設(shè)定。一般采用Step7軟件設(shè)定和量程卡兩種方法。

考慮到以后會(huì)經(jīng)常用到模擬量I/O模塊，所以本設(shè)計(jì)中，模擬量I/O模塊SM334，AI4/AO2（6ES7334-0KE00-0AB0），下面首先在Step7中的HW Config對(duì)話框中插入6ES7334-0KE00-0AB0模塊，如圖1所示。

采用的是Step7軟件對(duì)模擬量模塊6ES7334-0KE00-0AB0進(jìn)行設(shè)定，如下：通過(guò)Step7軟件設(shè)定。打開(kāi)HW Config對(duì)話框，雙擊“AI4/AO2”項(xiàng)，打開(kāi)“Properties”屬性對(duì)話框，該對(duì)話框有“General”、“Addresses”、“Inputs”、“Outputs”四個(gè)選項(xiàng)，選中“Inputs”項(xiàng)，對(duì)于第0～1通道，可以在“Measurement type”中選擇“deactivated”禁用、“R-4L”電阻4線制連接、“RTD-4L”熱電阻4線制線性連接；對(duì)于第2～3通道，可以在“Measurement type”中選擇“deactivated”禁用、“E”電壓、“R-4L”電阻4線制線性連接、“RTD-4L”熱電阻4線制連接；對(duì)于本設(shè)計(jì)中選擇第0通道，“Measurement type”中選擇“RTD-4L”熱電阻4線制連接，用于測(cè)量傳感器PT100鉑熱電阻的溫度值（見(jiàn)圖2）。

其他值使用默認(rèn)即可。另外，“Measurement range”值，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)“Measurement type”的選項(xiàng)自動(dòng)生存，不需要人工選擇。選中“Outputs”項(xiàng)，第0～1通道，可以在“Type of Output”中選擇“deactivated”禁用、“E”電壓。對(duì)于本設(shè)計(jì)中選擇第0通道，“Type of Output”中選擇“E”電壓。另外，“Output range”值，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)“Type of Output”的選項(xiàng)自動(dòng)生存，不需要人工選擇。

PID控制器根據(jù)系統(tǒng)誤差，利用比例、積分和微分計(jì)算出控制量來(lái)進(jìn)行控制。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)采用PID控制技術(shù)最為合適。PID算法蘊(yùn)涵了動(dòng)態(tài)控制過(guò)程中過(guò)去、現(xiàn)在和將來(lái)的信息。其中，P（Proportion），比例代表了當(dāng)前信息，起糾正偏差的作用，使過(guò)程反應(yīng)迅速；I（Integral），代表了過(guò)去信息的積累，它能消除靜態(tài)誤差、改善系統(tǒng)的靜態(tài)特性；D（Derivate），微分在信號(hào)變化時(shí)有超前控制作用，代表了將來(lái)的信息，在過(guò)程開(kāi)始時(shí)強(qiáng)迫過(guò)程進(jìn)行，過(guò)程結(jié)束時(shí)減小超調(diào)，克服振蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，加快系統(tǒng)的過(guò)度過(guò)程。這三種作用配合得當(dāng)，可使動(dòng)態(tài)過(guò)程快速、平穩(wěn)、準(zhǔn)確，能夠很好控制系統(tǒng)的運(yùn)行（見(jiàn)圖3）。

一般的溫度控制系統(tǒng)難于控制滯后、復(fù)雜、時(shí)變的系統(tǒng)。針對(duì)各種溫度控制對(duì)象，有不同的溫度控制方法。按照操作途徑可分為兩種，手動(dòng)溫控和自動(dòng)溫控。按照調(diào)節(jié)原理可分為：PID控制、模糊控制以及PID加模糊控制。按照調(diào)節(jié)手段可以分為：調(diào)節(jié)負(fù)載電壓和調(diào)節(jié)負(fù)載功率兩種，前者是調(diào)溫調(diào)壓方式，屬于連續(xù)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的結(jié)果容易實(shí)現(xiàn)能量平衡，但在調(diào)節(jié)過(guò)程中容易對(duì)電網(wǎng)造成干擾；后者是調(diào)功方式，屬于斷續(xù)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)能量的真正平衡，但對(duì)系統(tǒng)軟硬件要求較高。因此，準(zhǔn)確的測(cè)量和采用合理的溫度控制方式是實(shí)現(xiàn)高精度溫度控制的有效途徑。PID控制器是通過(guò)對(duì)誤差信號(hào)e（t）進(jìn)行比例、積分和微分運(yùn)算，其結(jié)果的的加權(quán)，得到控制器的輸出u（t），該值就是控制對(duì)象的控制值。PID控制器的數(shù)學(xué)描述為：

式中u（t）為控制輸入，e（t）=r（t）-y（t）為誤差信號(hào)，r（t）為輸入量，y（t）為輸出量。PID控制器是一種有源的超前-滯后校正裝置，在實(shí)際控制系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。當(dāng)系統(tǒng)模型已知時(shí)，可采用超前-滯后校正的設(shè)計(jì)方法。PID控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、可靠性高，在工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。

3 結(jié)語(yǔ)

溫度控制應(yīng)用廣泛，是現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)和生活不可缺少的部分。使用S7-300實(shí)現(xiàn)溫控調(diào)速能夠?qū)崿F(xiàn)較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，其模塊化的設(shè)計(jì)理念更便于系統(tǒng)的升級(jí)換代。把S7-300、溫度控制、人機(jī)界面等重要知識(shí)綜合在一個(gè)項(xiàng)目中，系統(tǒng)集成度高，為以后復(fù)雜控制打下基礎(chǔ)（自抗擾控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等）。

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