摘要：采用西门子S7-200系列的可编程控制器为该温度控制系统的核心控制器件采用PID算法，选择PT100为温度传感器对室内的温度进行采集，将采集到的温度信号转为模拟信号通过EM235模块直接传输给PLC，PLC对传输来的信号，通过控制温度的模块来控制温度保持在适宜的温度。
关键词：PLC；PID；温度传感器；A/D转换
0引言
如今正是一个高速发展的时代，科学技术发展越来越快，我们对技术的要求也是越来越高，科学技术虽然发展快，但有时还是赶不上我们所需要的，温度作为许多领域都要重视的参数，人们对温度控制的要求也是越来越高，温度控制系统本身存在测量精度，测量速度，是否严重滞后的问题，我们设计一个温度控制系统也就是要围绕这些存在的问题进行改进，以达到满足人们所需要的适用的温度控制系统。
1 S7-200 PLC控制系统
PLC控制系统可分为三部分：输入部分、逻辑部分、输出部分。一个最基本的S7-200 PLC控制系统首先要用最基本的模块CPU作为大脑一样的控制中心（S7-200CPU）、还需要编程软件来编译程序，调试程序导入PLC中（STEP7-Micro/WIN）、还需用到计算机或程序编辑器（PC）。根据控制系统的不同要求PLC配套也不一样，可以加入扩展模块。有了以上的设备就可以进行控制系统的设计类。
2硬件设计
2.1 S7-200 CPU226
本设计使用的是西门子S7-200 CPU226型号的PLC，CPU226主要技术参数与其它型号相比该型号I/O点多，扩展能力强，运行快，功能更强，该配置完全可以适用于一些中小型控制系统。适用于本设计的控制系统。
2.2 温度传感器PT100
PT100就是说它的阻值在0度时为100欧姆，PT100温度传感器是一种以铂(Pt)作成的电阻式温度传感器，属于正电阻系数,其电阻和温度变化的关系式如下：
R=T*0.385+100 （1）
将温度转换成电阻，再通过欧姆定律将电阻转换成电压或电流的值，转换成模拟量。
PT100温度传感器的主要元器件参数如下：
测量范围：-200℃～+850℃；
允许偏差值△℃：A级±（0.15 ＋0.002│t│）；
B级±（0.30＋0.005│t│）；
热响应时间电流≤5mA。
2.3 EM235模块
由于S7-200 CPU226型号的PLC不具有模拟量I/O，所以PT100所测得的模拟信号需要用到西门子S7系列的扩展模块EM235，它是一个模拟量输入输出模块，具有4路模拟量输入和1路模拟量输出。
2.4 LED数码管显示模块
本设计中显示主要是直观，所以只需用两位数码管显示就够了，相比显示屏，数码管可以直观的看出温度，而且成本低。
用数码管显示温度由于S7-200 CPU226的PLC的输出口不够，这里引进51单片机进行显示，用PLC进行显示，需要扩展端口，相比单片机来说成本高，虽然单片机的稳定性不如PLC，但只做一个显示模块性价比还是很高的。
2.5 I/O分配表
如表2.1分配PLC的I/O口分配
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3软件设计
本设计是基于S7-200 PLC的温湿度控制系统的设计，对于PLC用到的编程软件是STEP 7 MicroWIN ，涉及到单片机的模块用到了Keil编程软件和 Proteus仿真软件。
3.1 PLC程序设计流程图
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图3.1 主程序 图3.2 子程序
3.2 PID算法
在闭环控制系统中，PID控制器根据给定值（SP）和过程变量（PV）的偏差（e）调节回路输出值，以保证偏差（e）为零或趋于零，使系统达到稳定状态。
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3.3 PID回路指令
PID回路指令需要回路表的输入信息和组态信息才能进行PID运算，编程及其简单。主要有两个操作数：梯形图上的TABLE和LOOP，回路表的起始地址和回路号。使逻辑堆栈栈顶（TOS）值为1时PID运算才能进行和实现。
S7-200 PLC执行PID回路指令时为“自动”运行方式，不执行PID回路指令时为“手动”方式。
回路输出值是按程序执行结果输出的用来控制外围设备系统的。本设计是控制加热和冷却装置的功率。
过程变量和给定值作为PID运算的输入变量，因此在回路表中这两个量只能被回路指令读取而不能改写。
PID运算后会产生一个输出结果，这个结果在运算完成后会自动写入回路表中，作为输出用和下一次PID运算用。输出值限定为0.0-1.0之间的实数。
PID参数需要整定的有比例系数P、积分时间Ti和微分时间Td，对于整定方法，前人已经做了很多的尝试，所以用经验法。对于温控系统，有如表3.5的规律。
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3.4 S7-200 的程序设计
主程序完成以下任务：
1）对采集到的模拟信号处理成温度值存在过程变量实际温度的内存地址处；
2）判断温度控制系统是否出现异常；
3）启动与停止；
4)加热与冷却处理，并用指示灯显示；
5）调用子程序。
子程序完成以下任务：
1）设定所需的温度值
2）导入PID控制所需的参数
3）定时开启中断程序
中断正序主要完成以下任务：
1）对PT100采集的模拟信号（电压信号）进行处理，归一。
2）PID程序运算
3）输出PID运算结果，转成模拟信号
4 总结
本设计的温度控制系统是给一些有需要用于温度测量及控制而设计的，如蔬菜大棚、热水器、保温器等。本设计还是有一定的实用性。
参考文献
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