基于STEP7-200PLC温度液位控制系统设计(2)
工作效率要求也逐渐提高，为了提高锅炉的工作效率，减少燃料损耗和对环境的污染，
所以利用计算机与组态软件技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。温度
和液位是锅炉控制的重要的参数，特别是在动态状态下，采取合适的方式对温度和液
位进行检测、控制，能收到很好的效果。可编程控制器(PLC)是计算机家族中的一员，
制造应用于工业控制领域，主要用来代替继电器实现逻辑控制。PID控制(比例、积分
和微分控制)是目前采用最多的控制方法。
1.2 PLC 概述
可编程序的控制器PLC是以微处理器为核心的数字运算操纵的电子系统装置，专
门设计应用于工业现场。 PLC将微机技术与传统的继电接触控制技术相结合，所以它
克服了继电接触控制系统中的机械触点的可靠性较低、功耗高、接线较复杂、灵活性
和通用性较差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又考虑到现场电气文修操作人员
的技能与习惯，PLC 的程序编制是采用的是一套以继电器梯形图为基础的简单指令形
式；查错与调试也都很方便。现在工业上使用的PLC已经十分接近于一台轻巧型计算
机的构成，甚至已经出现整合PC(采用嵌入式的操作系统)与PLC架结构成的PC-BASE
控制器，能透过数位或者类比输入/输出模块控制机器设备、制造处理流程、及其它
控制模块的电子系统。PLC 具备使用方便、通用性强、抗干扰能力强、可靠性高、适
应面广、编程简单等特色。在工业控制领域里，应用PLC控制技术的已成为工业界不
可缺少的。
1.3 本课题研究的主要内容
本文主要对PLC的硬件和软件做了相应的介绍。在具体研究方面，温度控制是通
过调节热电阻功率来实现的PID控制系统设计，液位方面是对一阶单容水箱和二阶双
容水箱液位PID控制系统的设计过程及单回路流量PID控制实验的研究，涉及到温度
和液位控制、控制系统的建模、PLC 控制、PID 算法、传感器和调节阀等一系列的知
识。作为水箱温度和液位控制系统，其控制方式采用了PID算法，控制核心为S7-200
系列的CPU222以及A/D、D/A转换模块，模拟量I/O扩展模块，调节阀为电动调节阀，
限度地达到系统对例如调节时间、控制精度和超调量等控制质量的要求。
2 温度液位控制系统的介绍
2.1 锅炉控制的研究现状
锅炉的自动化控制从二十世纪三、四十年代就开始了，那时大多是用单参数的仪
表来控制。这一二十年以来，伴随着计算机技术和先进控制理论的迅猛发展，加之计
算机的各种性能不断加强，并且性价比越来越高，使得锅炉应用计算机自动控制很快
得到了普及和应用。锅炉计算机控制系统被很多发达国家相继开发出来。当前国内的
很多地方的锅炉控制系统主要采取的是分布式控制系统 DCS。如今在国外，已基本通
过计算机自动控制来控制锅炉，在控制方法上都采用了现代控制理论中的多变量频
域、最优控制、模糊控制等方法，所以，锅炉的热效率较高、锅炉能够平稳的运行。
在国内，限制于经济技术条件，中小企业的锅炉设备水平一直较落后，绝大多数中小
型锅炉水平基本上还在烤简单仪表操作或手动来实现。到 80 年代中后期，我国的锅
炉控制引入了先进的控制技术，锅炉的计算机控制有了较大的发展。到 90 年代，锅
炉的自动化控制已发展成为一个热门领域，利用可编程序控制器、单片机、工业计算
机以及控各种控制系统，改进原先的锅炉技术。