本例是一个针对恒温箱的温度控制系统工程设计，温度控制范围为25～100℃。PLC作为控制器，触摸屏作为人机界面。通过人机界面可设定温度模拟量和系统运行的各个参数。
1.工程设计任务要求
在恒温箱内装有一个电加热元件和一台制冷风扇。电加热元件和制冷风扇的工作状态只有OFF和ON，即不能进行调节。现要控制恒温箱的温度恒定，且能在25～100℃的范围内连续可调。
2.恒温箱温度控制系统工程设计
1）元件选型
PLC选择S7-200（CPU224XP）。该PLC自带模拟量的输入和输出通道，因此节省了元器件成本，内置A/D转换器、D/A转换器，含有两个模拟量输入通道和一个模拟量输出通道。
在S7-200中，单极性模拟量I/O信号的数值范围是0～32 000，双极性模拟量信号的数值范围是-32 000～+32 000。
触摸屏选择TP177B的西门子人机界面。
温度传感器选择Pt100热电阻，带变送器。其测量范围为0～100℃，输出信号为4～20mA。串接电阻把电流信号转换成0～10V的电压信号，送入PLC的模拟量输入通道。
2）PLC的I/O口地址分配
AIW0：接收温度传感器的温度检测值。
Q1.0：控制接通加热器。
Q1.1：控制接通制冷风扇。
3）PLC控制程序设计
对恒温箱进行恒温控制，要对温度值进行PID调节，用PID运算的结果去控制接通电加热器或制冷风扇。但由于电加热器或制冷风扇只能为OFF或ON，不能接受模拟量调节，故采用占空比的调节方法。
温度传感器检测到的温度值被送入PLC后，经PID指令运算得到一个在0～1范围内的实数，把该实数按比例换算成一个在0～100范围内的整数，将该整数作为一个范围为0～10s的时间t。设计一个周期为10s的脉冲，脉冲宽度为t，把该脉冲加给电加热器或制冷风扇，即可控制温度。
编程方式有两种，一种是用PID指令来编程，另一种是用编程软件中的PID指令向导来编程。
（1）PID指令编程。打开编程软件，组态符号表如表3.1所示。其梯形图如图3.8所示。
表3.1 组态符号表
图3.8 恒温控制梯形图
（2）指令向导编程。打开编程软件STEP 7-Micro/WIN，选择“工具”→“指令向导”命令，弹出如图3.9所示的“指令向导”对话框。选择“PID”选项（应注意的是，配置的地址元件在程序中要求全部未使用过），单击“下一步”按钮，弹出如图3.10所示的“PID指令向导”对话框，配置0号回路，单击“下一步”按钮。(www.xing528.com)
在打开的如图3.11所示的界面中，设置给定值的低限与高限、对应的温度值和回路参数值等参数，单击“下一步”按钮。在打开的如图3.12所示的界面中，设置标定为单极性、范围低限为0、范围高限为32000。单击“下一步”按钮，在打开的如图3.13所示的界面中配置分配存储区。单击“下一步”按钮，在打开的如图3.14所示的界面中，可命名初始化子程序名和中断程序名，这里保持默认设置即可。单击“下一步”按钮直至完成指令编程。
图3.9 “指令向导”对话框
图3.10 “PID指令向导”对话框
图3.11 设置PID参数（一）
图3.12 设置PID参数（二）
图3.13 配置分配存储区
图3.14 创建子程序
PID指令配置完成后，自动生成了所定义的初始化子程序和中断程序。在主程序中调用初始化子程序即可对温度进行PID调节。
在PLC运行过程中，可在编程软件中选择“工具”→“PID调节控制面板”命令，打开PID调节控制面板，其上可动态显示被控量的趋势曲线，并可手动设置PID参数，使系统达到较好的控制效果。
4）触摸屏监控
假设PLC采用第一种编程方式，即PLC指令编程方式，触摸屏的功能是对PID的各参数进行设置，对温度的设定值进行设置，并对恒温箱的温度值进行实时监控。组态变量表如表3.2所示。本温度控制系统可以组态3个画面，分别为系统画面、PID参数设置画面和温度监控画面。
表3.2 组态变量表
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