基于VB的温度监测系统的设计与实现.doc

本科毕业设计（论文）基于VB的温度监测系统的设计与实现摘 要 在一些危险作业环境而且对温度有比较严格要求的情况下，单纯通过人工来实现对温度的控制是比较困难的在工业自动化领域内,PLC（可编程控制器）以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、功能强大、性价比高、体积小、能耗低等显著特点广泛应用于现代工业的自动控制之中目前的工业控制中,常常选用PLC作为现场的控制设备,作为下位机来完成控制而上位机则是采用软件开发的监测系统来完成工业控制状态、流程和参数的显示,实现监控、管理、分析和存储等功能这种监控系统充分利用了PLC和计算机各自的特点,得到了广泛的应用本文就是在PLC和VB开发的监测系统的基础上设计的一套温度控制系统以基于PLC的下位机和完成可视化界面功能的上位机相结合,构建成分布式控制系统,实现了温度自动控制提高了对温度控制要求的准确度，对温度达到很好的控制关键词 PLC；VB；计算机；温度Abstract In some dangerous work environments and temperatures under demanding conditions, simply to be achieved through artificial temperature control is more difficult. In the field of industrial automation, PLC (programmable logic controller) with its high reliability, strong anti-jamming ability, the program is simple, powerful, high performance, small size, low power consumption remarkable characters widely used in modern industrial automatic control. Present in the industrial control, often selected PLC as a field control equipment, complete control as a slave. While the PC is software development status, process monitoring systems for industrial control and parameter display, for monitoring, management, analysis, and storage functions. Take full advantage of this monitoring system of PLC and computer characteristics, has been widely applied. This article is in VB and PLC monitoring system developed on the basis of the design of a temperature control system. Bit machine based on PLC and complete the Visual interface combining features of PC, build a distributed control system, realize temperature control. Improves the accuracy of temperature control requirements, to reach the very good control. Keywords PLC; VB; computer; the temperature目 录摘 要 IAbstract II目 录 III绪 论 1第1章 PLC的概述 31.1 可编程控制器基础 31.1.1 可编程控制器的产生和应用 31.1.2可编程控制器的组成 31.2 工作原理 51.2.1输入采样阶段 51.2.2用户程序执行阶段 51.2.3输出刷新阶段 61.3本章小结 6第2章 控制系统硬件设计 72.1 控制对象的选择 72.2 控制单元的硬件设计原则 72.2.1模块化设计 72.2.2简化设计 72.2.3防干扰设计 72.2.4冗余 72.3 西门子S7-200 CPU226 72.3.1基本单元 82.3.2编程器 82.3.3程序存储卡 82.3.4写入器 92.3.5文本显示器 92.4 PLC I/O分配表2-2 92.5 PLC控制系统框图 102.6 STEP7-Micro/WIN32的介绍 112.7本章小结 11第3章 基于VB的温度监测系统 123.1 Visual Basic的特点 123.2语言特性 123.3 VB温度监控系统 133.3.1系统功能及特点 133.3.2系统画面综述 143.4 本章小结 15第4章 温度传感器技术 164.1传感器定义 164.2传感器选型 164.3铂电阻温度传感器 164.4传感器信号处理及传输 174.5本章小结 17第5章 温度控制系统的软件部分设计 195.1通讯连接 195.2温度控制系统的软件设计与实现 195.2.1下位机软件设计 195.2.2上位机软件设计 205.3基本原理 205.4程序设计 215.5程序调试 235.6本章小结 23结 论 25致谢 26参考文献 27附录 29附录1 中文概述 29附录2 译文 3336绪 论温度与人们的生存生活生产息息相关.从古人类的烧火取暖,到今天的工业温度控制,处处都体现了温度控制. 温度是工业生产中常见的工艺参数之一,任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关.在科学研究和生产实践的诸多领域中,温度控制占有着极为重要的地位,特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。

对于不同的生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式、燃料、控制方案也有所不同例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等随着生产力的发展,人们对温度控制精度要求也越来越高,温度控制的技术也得到迅速发展.各种温度的控制算法如:PID温度控制，模糊控制算法，神经网络算法，遗传算法等都应用在温度控制系统中传统的温度控制器多由继电器组成的，但是继电器的触点的使用寿命有限，故障率偏高，稳定性差，无法满足现代的控制要求而随着计算机技术的发展，嵌入式微型计算机在工业中得到越来越多的应用将嵌入式系统应用在温度控制系统中，使得温度控制系统变得更小型，更智能随着国家的“节能减排”政策的提出，嵌入式温度控制系统能降低能耗，节约成本这一优点使得其拥有更加广阔的市场前景，而PLC就是最具有代表性的一员目前智能温度控制系统广泛应用于社会生活、工业生产的各个领域，适用于家电、汽车、材料、电力电子等行业，成为发展国民经济的重要热工设备之一在现代化的建设中，能源的需求非常大，然而我国的能源利用率极低，所以实现温度控制的智能化，有着极重要的实际意义。

〔1〕温度控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论有很多领域的温度可能较高或较低,人员无法靠近或现场无需人力来监控, 我们采用PLC来实现温度控制，这样我们就可以实现远程监控,坐在办公室里就可以对现场进行监控,方便又节省人力在本次毕业设计中我将设计基于PLC控制的温度控制系统系统具体温度等参数或部分器件可根据各行业的要求不同来进行调整其中控制系统采用西门子公司S7-200系列的PLC，通过PLC串口通信与计算机相连接，监控界面采用VB软件来开发，界面可视化、运行稳定通过PLC控制系统和VB监测系统之间的信号传输和程序，构建成分布式控制系统,实现了温度远程自动控制提高了对温度控制要求的准确度，对温度达到很好的控制并通过编写程序和系统调试来验证这套系统的可行性该系统软件主要是用于对温度传感器的温度进行实时采集,并在上位PC机上进行显示，通过控制器对数据进行实时处理，同时将数据传送给PLC，本设计主要实现温度数据的实时采集、控制以及对温度信号变化作出实时处理，最终达到对温度进行实时控制的目的具有处理能力强、人际交互效果好、性能稳定的特点第1章 PLC的概述1.1 可编程控制器基础可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

〔2〕1.1.1 可编程控制器的产生和应用1969年美国数字设备公司成功研制世界第一台可编程程序控制器PDP-14，并在GM公司的汽车 自动装配线上首次使用并获得成功1971年西欧国家也研制出他们的第一台可编程控制器我国从1974年开始研制，1977年开始工业推广应用进入20世纪70年代，随着电子技术的发展，尤其是PLC采用通讯微处理器之后，这种控制器功能得到更进一步增强进入20世纪80年代，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的迅猛发展，以16位和少数32位微处理器构成的微机化PLC，使PLC的功能增强，工作速度快，体积减小，可靠性提高，成本下降，编程和故障检测更为灵活，方便目前，PLC在国内外已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业1.1.2可编程控制器的组成 可编程控制器的组成： PLC包括CPU模块、I\O模块、内存、电源模块、底板或机架1.1.2.1 中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。

当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行 为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性，近年来对大型可编程逻辑控制器还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行1.1.1.2 I\O模块 PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I\O）完成的I\O模块集成了PLC的I\O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反I\O分为开关量输入，开关量输出，模拟量输入，模拟量输出等模块常用的I\O分类如下：开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。