如何用S7-1200PLC设计18路温控

以下是针对18路温度控制系统的S7-1200 PLC解决方案，采用模块化设计：

1. 系统架构设计

- PLC：CPU 1215C DC/DC/DC (6ES7215-1AG40-0XB0)

- 温度输入模块：SM1231 RTD 8x24VDC (6ES7231-5PD32-0XB0) ×3组

- HMI：KTP700 Basic 7" 触摸屏 (6AV2123-2GB03-0AX0)

- 通信：Profinet组网

2. 程序结构设计

```pascal

// 全局数据块定义

DATA_BLOCK "GlobalData"

VAR

    // 18路控制参数

    Setpoints : ARRAY[1..18] OF REAL := [18(50.0)];

    HighLimits : ARRAY[1..18] OF REAL := [18(60.0)];

    LowLimits : ARRAY[1..18] OF REAL := [18(40.0)];

    AlarmHigh : ARRAY[1..18] OF BOOL;

    AlarmLow : ARRAY[1..18] OF BOOL;

    ManualMode : ARRAY[1..18] OF BOOL;

    Outputs : ARRAY[1..18] OF REAL;

END_VAR

// PID参数结构体

TYPE "PID_Parameter" :

STRUCT

    Kp : REAL := 0.8;

    Ki : REAL := 0.1;

    Kd : REAL := 0.01;

    Ts : TIME := T#1S;

END_STRUCT

END_TYPE

```

3. 温度控制FB块（SCL实现）

```pascal

FUNCTION_BLOCK "FB_TempControl"

VAR_INPUT

    // 硬件输入

    RawTemp : INT; 

    // 控制参数

    Setpoint : REAL;

    HighLimit : REAL;

    LowLimit : REAL;

    ManualValue : REAL;

    PID_Para : "PID_Parameter";

END_VAR

VAR_OUTPUT

    AnalogOut : INT;

    Alarm_H : BOOL;

    Alarm_L : BOOL;

    TempValue : REAL;

END_VAR

VAR

    // PID内部变量

    PID_Active : BOOL := TRUE;

    PrevError : REAL := 0.0;

    Integral : REAL := 0.0;

    LastTime : TIME;

    // 转换系数

    TempScale : REAL := 200.0/27648.0; // 0-200℃量程

END_VAR

// 温度转换与报警处理

TempValue := RawTemp * TempScale;

// 报警判断

Alarm_H := TempValue > HighLimit;

Alarm_L := TempValue < LowLimit;

// PID计算

IF PID_Active THEN

    VAR

        NowTime : TIME := NOW();

        dT : TIME := NowTime - LastTime;

        Error : REAL := Setpoint - TempValue;

    END_VAR

    // 时间差计算

    IF dT < T#1MS THEN dT := T#1S; END_IF;

    // PID算法

    Integral := Integral + Error * TIME_TO_REAL(dT);

    Derivative := (Error - PrevError) / TIME_TO_REAL(dT);

    // 输出计算

    AnalogOut := REAL_TO_INT(

        (PID_Para.Kp * Error + 

         PID_Para.Ki * Integral + 

         PID_Para.Kd * Derivative) * 27648.0

    );

    // 更新状态

    PrevError := Error;

    LastTime := NowTime;

ELSE

    // 手动模式

    AnalogOut := REAL_TO_INT(ManualValue * 27648.0);

END_IF;

// 输出限幅

AnalogOut := LIMIT(0, AnalogOut, 27648);

END_FUNCTION_BLOCK

```

4. 主程序调用示例

```pascal

// OB1循环程序

FOR #i := 1 TO 18 DO

    "FB_TempControl"[#i](

        RawTemp := "RTD_Input"[#i],

        Setpoint := "GlobalData".Setpoints[#i],

        HighLimit := "GlobalData".HighLimits[#i],

        LowLimit := "GlobalData".LowLimits[#i],

        ManualValue := "GlobalData".Outputs[#i],

        PID_Para := "PID_Parameter_DB".Params[#i],

        AnalogOut => "AO_Output"[#i],

        Alarm_H => "GlobalData".AlarmHigh[#i],

        Alarm_L => "GlobalData".AlarmLow[#i]

    );

END_FOR;

```

5. 触摸屏设计要点

- 主画面：18路温度柱状图显示，颜色区分正常/报警状态

- 参数设置画面：

  - 各回路设定值输入

  - PID参数调整界面

  - 报警上下限设置

- 实时趋势画面：支持同时显示6通道温度曲线

- 报警汇总画面：带时间戳的报警历史记录

6. 实施注意事项

- 每个RTD通道需要单独进行硬件配置，选择PT100 4线制

- 建议配置1秒的采样周期

- PID参数需通过自整定或现场调试确定

- 增加滤波处理（可在FB中添加移动平均滤波）

- 建议增加输出变化率限制功能

- 需配置断电保持参数

此方案采用模块化设计，每个温度回路独立控制，通过数组管理18路参数，便于扩展和维护。FB块实现了完整的PID控制逻辑，配合触摸屏可实现完善的监控功能。