制器通信，对控制系统进行全面监控，从而使用户操作更方便。总体上包括的技术路线：硬件设计，软件编程，参数整定等。

全论文分七章,各章的主要内容说明如下。

第一章，对温度控制系统应用的背景及国内外的发展状况进行了阐述，指出了本文的研究意义所在。

第二章，简单概述了PLC和人机界面的基本概念以及结构功能等基础内容。

第三章，主要从系统设计结构和硬件设计角度,介绍该项目的PLC控制系统设计步骤、PLC的硬件配置、外部电路设计以及PLC控制器的设计和参数的整定。

第四章，在硬件设计的基础上，详细介绍了本项目软件设计，主要包括软件设计的基本步骤、方法，编程软件STEP7--MicroWIN的介绍以及本项目程序设计。

第五章，详细介绍了如何在亚控公司的组态软件“组态王”的基础上进行人机界面的设计。

第六章，展示了系统运行结果，然后对其分析得出结论。 第七章，总结全文。

第二章 PLC和HMI基础

可编程逻辑控制器是一种工业控制计算机，简称

PLC

（Programmable Logic Controller），它使用了可编程序的记忆以存储指令，用来执行诸如逻辑、顺序、计时、计数和演算等功能，并通过数字或模拟的输入和输出，以控制各种机械或生产过程。

2.1 可编程控制器基础

2.1.1 可编程控制器的产生和应用

20世纪60年代，计算机技术开始应用于工业领域，由于价格高、输入电路不匹配、编程难度大以及难于适应恶劣工业环境等原因，未能在工业控制领域获得推广。1968年，美国通用汽车公司（GM）为了适应生产工艺不断更新的需要，要求寻找一种比继电器更可靠、功能更齐全、响应速度更快的新型工业控制器，并从用户角度提出了新一代控制器应具备的十大条件，立即引发了开发热潮。

1969年美国数字设备公司（DEC）根据美国通用汽车公司的这种要求，研制成功了世界上第一台可编程控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用，取得很好的效果。从此这项技术迅速发展起来。

随着PLC功能的不断完善，性价比的不断提高，PLC的应用面也越来越广。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。PLC的应用范围通常可分为开关逻辑控制、运动控制、过程控制、机械加工中的数字控制、机器人控制、通信和联网等[5]。 2.1.2 可编程控制器的组成和工作原理

PLC从组成形式上一般分为整体式和模块式两种，但在逻辑结构上基本相同。无论是整体式还是模块式，从硬件结构看，PLC都是由CPU、存储器、IO接口单元及扩展接口和扩展部件、外设接口及外设和电源等部分组成，各部分之间通过系统总线连接。PLC的基本结构如图2-1所示：

图2-1 PLC基本结构图

1） CPU（中央处理器）

CPU是PLC的核心，由运算器、控制器、寄存器、系统总线，外围芯片、总线接口及有关电路构成。它的功能是接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等，是PLC不可缺少的组成单元。主要功能包括以下几个方面。 （1）接收从编程器或者计算机输入的程序和数据，并送入用户程序存储器存储。

（2）监视电源、PLC内部各个单元电路的工作状态。 （3）诊断编程过程中的语法错误，对用户程序进行编译。

（4）在PLC进入运行状态后，从用户程序存储器中逐条读取指令，并分析、执行该指令。

（5）采集由现场输入装置送来的数据，并存入指定的寄存器中。 （6）按程序进行处理，根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出状态或数据寄存器的内容。

（7）根据输出状态或数据寄存器的有关内容，将结果送到输出接口。 （8）响应中断和各种外围设备（如编程器、打印机等）的任务处理请求。 2） IO接口

PLC是通过各种IO接口模块与外界联系的，按IO点数确定模块规格及数量，IO模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置能力的限制，即受最大的底板或机架槽数限制。IO模块集成了PLC的IO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。

PLC的对外功能主要是通过各种IO接口模块于外界联系来实现的。输入模块和输出模块是PLC与现场IO装置或设备之间的连接部件，起着PLC与外部设备之间的传递信息的作用。IO模块分为开关量输入、开关量输出、模拟量输入和模拟量输出等模块。

3）存储器

存储器（内存）主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。一般包括系统程序存储器和用户程序存储器两部分。系统程序存储器用于存储整个系统的监控程序，一般采用只读存储器（ROM），具有掉电不丢失信息的特性。用户程序存储器用于存储用户根据工艺要求或者控制功能设计的控制程序，早期一般采用随机读写存储器（RAM），需要后备电池在掉电后保存程序。目前则倾向于采用电可擦除的只读存储器（EEPROM）或闪存(Flash Memory)，免去了后备电池的麻烦。

4）电源模块

PLC中的电源，是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。电源可分直流和交流两种类型，交流输入220VAC或110VAC，，直流输入通常是24V。 5）智能模块

除了上述通用的IO模块外，PLC还提供了各种各样的特殊IO模块，如热电阻、热电偶、温度控制、中断控制、位置控制、以太网、远程IO控制、打印机等专用型或智能型的IO模块，用以满足各种特殊功能的控制要求。IO模块的类型、品种与规格越多，系统的灵活性越好，模块的IO容量越大，系统的适应性就越强。 6）编程设备

常见的编程设备有简易手持编程器、智能图形编程器和基于PC的专用编程软件。编程设备用于输入和编辑用户程序，对系统作些设定，监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况。编程设备在PLC的应用系统设计与调试、监控运行和检查维护中是不可缺少的部件，但不直接参与现场的控制。 PLC本质上就是一台微型计算机，其工作原理与普通计算机类似，具有计算机的许多特点。但其工作方式却与计算机有着较大的不同，具有一定的特殊性。PLC采用循环扫描的工作方式。工作时逐条顺序扫描用户程