西门子PLC服务商    

在西门子 PLC（如 S7-200 SMART、S7-1200/1500）中实现温控功能，核心是通过模拟量输入模块采集温度信号（如热电偶、PT100）、PID 指令或功能块（FB）处理温控逻辑（如 PID 调节），并通过模拟量输出 / 数字量输出来控制执行器（如加热器、变频器）。以下分 “硬件选型”“软件配置”“程序编写” 三部分，以常用的 S7-1200 为例详细说明实现步骤：

一、前提：硬件选型与接线

温控系统需 3 类核心硬件，需根据温度范围、精度需求匹配：

接线规则（以 PT100+SM 1231 为例）：

1. PT100 为 3 线制，将其 “信号 +”“信号 -”“补偿线” 分别连接到 SM 1231 的 “A+”“A-”“Acom” 端子；

2. 若使用热电偶（如 K 型），需注意 “正负极”（红色为正），并在模块端选择对应热电偶类型（通过模块上的 DIP 开关设置）；

3. 执行器（如固态继电器）：若用模拟量控制，接 SM 1232（模拟量输出模块）的 “V+”“V-”；若用开关量控制，接 PLC 数字量输出端子（如 Q0.0）。

二、Step1：软件配置（TIA Portal）

在 TIA Portal（博途）中完成 “硬件组态” 和 “信号地址分配”，确保 PLC 能正确读取温度信号：

1. 新建项目与硬件组态

• 打开 TIA Portal，新建项目（如 “西门子温控系统”），添加 S7-1200 PLC（如 CPU 1214C）；

• 在 “设备视图” 中，将扩展模块（如 SM 1231 AI、SM 1232 AO）拖拽到 PLC 右侧的扩展槽，系统自动分配 “硬件标识符” 和 “信号地址”。

2. 配置模拟量输入模块（关键！匹配传感器类型）

• 双击 SM 1231 模块，进入 “属性”→“模拟量输入”：

• 选择 “测量类型”：若为 PT100，选 “RTD”→“PT100”；若为热电偶，选 “热电偶”→对应类型（如 “K 型”）；

• 勾选 “断线检测”（可选，传感器断线时 PLC 触发报警）；

• 确认 “原始值地址”（如 PIW256，PLC 输入字地址，用于程序中读取传感器原始信号）。

• 通道 0（假设接温度传感器）：

3. 配置模拟量输出模块（若用模拟量控制执行器）

• 双击 SM 1232 模块，进入 “属性”→“模拟量输出”：

• 选择 “输出类型”（如 “电压”“电流”，根据执行器需求）；

• 确认 “输出值地址”（如 PQW272，PLC 输出字地址，用于发送控制信号）。

三、Step2：程序编写（核心逻辑）

温控程序分为 3 个核心环节：温度信号读取与转换（将 PLC 原始值转为实际温度）、温控算法（PID）（计算控制量）、执行器控制（输出信号到加热器 / 风扇）。以下用 S7-1200 的 “工艺对象（TO）” 实现（比手动编写 PID 更简洁）。

1. 温度信号读取与转换

PLC 读取的模拟量原始值（如 PIW256）是 “整数”，需转换为 “实际温度值（℃）”。若使用 SM 1231 的 RTD / 热电偶通道，TIA Portal 可自动转换，无需手动计算：

• 在 “程序块”→“工艺” 中，添加 “温度传感器” 工艺对象（TO），选择对应模块通道（如 SM 1231 的通道 0）；

• 调用 “温度传感器 TO” 的 “读取温度” 指令，直接获取实际温度值（如存入实数变量 “Current_Temp”，单位℃）。

手动转换备用（若未用工艺对象）：
以 PT100 为例，SM 1231 的原始值范围为 0~27648，对应温度 - 200~600℃，转换公式：
Current_Temp = (PIW256 / 27648) * 800 - 200（实数运算）。

2. 温控算法：PID 调节（用工艺对象 TO 实现）

S7-1200 的 “PID 温度控制器” 工艺对象已封装温控逻辑（含加热 / 制冷双模式、参数自整定），步骤如下：

（1）添加 PID 温度控制器 TO

• 在 “工艺”→“添加新对象” 中，选择 “PID 温度控制器”，命名为 “Temp_PID”；

• 配置 “Temp_PID” 的核心参数：

• 过程变量（PV）：选择 “Current_Temp”（实际温度，来自温度传感器）；

• 设定值（SP）：设定目标温度（如 50℃，可存入变量 “Set_Temp”，支持手动修改）；

• 输出变量（MV）：控制执行器的信号（如 “Output_Signal”，若为模拟量，对应 PQW272；若为开关量，需关联数字量输出）；

• 控制方向：加热选 “正向”（温度低时输出增大），制冷选 “反向”（温度高时输出增大）；

• 输出类型：若控制加热器（开关量），选 “脉冲宽度调制（PWM）”；若控制变频器（模拟量），选 “连续输出（0~100%）”。

（2）PID 参数自整定（关键！避免手动调试）

• 温控系统的 PID 参数（比例 P、积分 I、微分 D）需与负载匹配，建议用 “自整定” 功能自动计算：

1. 在 “Temp_PID” 的 “参数”→“自整定” 中，勾选 “启用自整定”；

2. 设定 “自整定目标值”（如 50℃，与 Set_Temp 一致）；

3. 下载程序到 PLC 后，触发 “自整定启动”（可通过按钮信号 M0.0 控制）；

4. PLC 会自动调节输出，记录温度变化曲线，计算最优 P、I、D 参数并保存。

3. 执行器控制（根据 PID 输出信号动作）

根据执行器类型（开关量 / 模拟量），编写输出逻辑：

（1）开关量控制（如固态继电器 + 加热器）

• 若 PID 输出为 PWM 信号（占空比 0~100%），直接将 “Temp_PID” 的输出变量 “Output_Signal” 关联到数字量输出端子（如 Q0.0）：

  stl

  // STL语言示例：将PID输出的PWM信号映射到Q0.0
  "Temp_PID".Output -> Q0.0;

  
  

• 占空比含义：如 50% 表示加热器在 1 个周期内（如 10 秒）通电 5 秒、断电 5 秒，实现温度微调。

（2）模拟量控制（如变频器 + 冷却风扇）

• 若 PID 输出为连续信号（0~100%），需将其转换为模拟量输出值（如 4~20mA 对应 0~100%），再写入 PQW272：

  stl

  // 转换公式：0~100% → 4~20mA（对应PQW272的原始值范围为5530~27648）
  "Output_Raw" := REAL_TO_INT("Temp_PID".Output * 221.18 + 5530); 
  // 将转换后的原始值写入模拟量输出地址
  PQW272 := "Output_Raw";

  
  

4. 报警逻辑（可选，提升安全性）

添加温度超限报警（如高于 60℃或低于 - 10℃），触发指示灯或蜂鸣器：

ladder

// 梯形图示例：温度高于上限（60℃）触发Q0.1（报警灯）
LD "Current_Temp" > 60.0 
= Q0.1 

// 温度低于下限（-10℃）触发Q0.2（蜂鸣器）
LD "Current_Temp" < -10.0 
= Q0.2

四、Step3：调试与优化

1. 信号验证：通过 TIA Portal 的 “在线监控” 查看 “Current_Temp” 是否与实际温度一致（用温度计校准），若偏差大，检查传感器接线或模块参数；

2. PID 调试：若自整定后温度波动大，手动微调参数：

• 温度超调严重（超过设定值后回落慢）：减小 P，增大 I；

• 温度响应慢（长时间达不到设定值）：增大 P，减小 I；

3. 执行器测试：断开负载（如加热器），监控 Q0.0 或 PQW272 的输出是否随温度变化（如温度低于 Set_Temp 时输出增大）。

五、不同 PLC 的差异补充

1. S7-200 SMART：无 “工艺对象”，需手动调用 PID 指令（如PID_AT），温度转换需通过 “模拟量缩放” 指令（NORM_X/SCALE_X）实现；

2. S7-1500：逻辑与 S7-1200 一致，但支持更多通道的温控 TO，可实现多回路同步温控（如同时控制 3 个加热区）；

3. 西门子温控器（如 RWD60）：若无需 PLC，可直接用专用温控器，通过面板设置目标温度和 PID 参数，接线更简单（仅需传感器 + 执行器）。

通过以上步骤，可实现稳定的西门子 PLC 温控系统，适用于工业烤箱、恒温水箱、塑料成型机等场景，核心是利用工艺对象简化 PID 逻辑，通过自整定减少调试难度。