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西門子控制器PLC:6ES72/6ES73變頻器6SE6440-6SE6420.低壓：啟動器3RW.接觸器3RT/3RA/3TC/3TB/3TF/3TD/3TS等.斷路器3VL/3VT/3WL/3WT/5SY/5SJ/5SY.隔離開關(guān)5TE/5TL開關(guān)5TE4/3SE等產(chǎn)品

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德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的在我國的應用也相當廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領域都有應用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO，S7-200(CN)，S7-1200, S7-300，S7-400，HMI人機界面，等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標準化，具有網(wǎng)絡通信能力，功能更強，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。 1．SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200 PLC的強大功能使其無論單機運行，或連成網(wǎng)絡都能實現(xiàn)復雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。 2．SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型，能滿足中等性能要求的應用。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運算速度；用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復雜的算術(shù)運算；一個帶標準用戶接口的工具方便用戶給所有模塊進行參數(shù)賦值；方便的人機界面服務已經(jīng)集成在S7-300內(nèi)，人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術(shù)機密，防止未經(jīng)允許的復制和修改；S7-300 PLC設有操作方式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和系統(tǒng)；串行通信處理器用來連接點到點的通信系統(tǒng)；多點接口（MPI）集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)。3． SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。 S7-400 PLC采用模塊化無風扇的設計，可靠耐用，同時可以選用多種級別（功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當控制系統(tǒng)規(guī)模擴大或升級時，只要適當?shù)卦黾右恍┠０?，便能使系統(tǒng)升級和充分滿足需要。4． 工業(yè)通訊網(wǎng)絡 通訊網(wǎng)絡是自動化系統(tǒng)的支柱，西門子的全集成自動化網(wǎng)絡平臺提供了從控制級一直到現(xiàn)場級的一致性通訊，“SIMATIC NET”是全部網(wǎng)絡系列產(chǎn)品的總稱，他們能在工廠的不同部門，在不同的自動化站以及通過不同的級交換數(shù)據(jù)，有標準的接口并且相互之間完全兼容。 5． 人機界面（HMI）硬件 HMI硬件配合PLC使用，為用戶提供數(shù)據(jù)、圖形和事件顯示，主要有文本操作面板TD200（可顯示中文），OP3，OP7，OP17等；圖形/文本操作面板OP27，OP37等，觸摸屏操作面板TP7，TP27/37，TP170A/B等；SIMATIC面板型PC670等。個人計算機（PC）也可以作為HMI硬件使用。HMI硬件需要經(jīng)過軟件（如ProTool）組態(tài)才能配合PLC使用。 6． SIMATIC S7工業(yè)軟件 西門子的工業(yè)軟件分為三個不同的種類： （1）編程和工程工具 編程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于編程、組態(tài)、模擬和維護等控制所需的工具。STEP 7標準SIMATIC S7是用于S7-300/400，C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制產(chǎn)品的組態(tài)編程和維護的，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平臺上運行的S7-200系列PLC的編程、。 （2）基于PC的控制軟件 基于PC的控制系統(tǒng)WinAC允許使用個人計算機作為可編程序控制器（PLC）運行用戶的程序，運行在安裝了Windows NT4.0操作系統(tǒng)的SIMATIC工控機或其它任何商用機。WinAC提供兩種PLC，一種是軟件PLC，在用戶計算機上作為視窗任務運行。另一種是插槽PLC（在用戶計算機上安裝一個PC卡），它具有硬件PLC的全部功能。WinAC與SIMATIC S7系列處理器完全兼容，其編程采用統(tǒng)一的SIMATIC編程工具（如STEP 7），編制的程序既可運行在WinAC上，也可運行在S7系列處理器上。（3）人機界面軟件 人機界面軟件為用戶自動化項目提供人機界面（HMI），支持大范圍的平臺。人機界面軟件有兩種，一種是應用于機器級的ProTool，另一種是應用于監(jiān)控級的WinCC。 ProTool適用于大部分HMI硬件的組態(tài)，從操作員面板到標準PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成組態(tài)。ProTool/lite用于文本顯示的組態(tài)，如：OP3，OP7，OP17，TD17等。ProTool/Pro用于組態(tài)標準PC和所有西門子HMI產(chǎn)品，ProTool/Pro不只是組態(tài)軟件，其運行版也用于Windows平臺的監(jiān)控系統(tǒng)。 WinCC是一個真正開放的，面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集的SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）軟件，可在任何標準PC上運行。WinCC操作簡單，，與STEP 7功能集成，可直接進入PLC的硬件故障系統(tǒng)，節(jié)省項目開發(fā)時間。它的設計適合于廣泛的應用，可以連接到已存在的自動化環(huán)境中，有大量的通信接口和全面的過程信息和數(shù)據(jù)處理能力，其最新的WinCC5.0支持在辦公室通過動態(tài)監(jiān)控生產(chǎn)過程。本書是《PLC編程及應用》(書號：7-111-10877-9)的教材版，以西門子公司的S7200為例，介紹了PLC的工作原理、硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、最新版編程軟件和仿真軟件的使用方法。介紹了數(shù)字量控制梯形圖的一整套先進完整的設計方法，這些方法易學易用，可以節(jié)約大量的設計時間。還介紹了S7200的通信網(wǎng)絡、通信協(xié)議和通信程序的設計方法、模擬量模塊、PID閉環(huán)控制、PID參數(shù)自整定和開環(huán)位置控制等內(nèi)容。各章配有習題，附有實驗指導書和部分習題的答案。本書配套的光盤有S7200編程軟件和OPC服務器軟件PC Access、與S7200有關(guān)的中英文手冊、產(chǎn)品目錄和應用例程等。本書可以作為大專院校的電類和機電一體化專業(yè)的教材，也可作為工程技術(shù)人員自學用書。

目錄

前言
第1章概述1
11PLC的基本概念與基本結(jié)構(gòu)1
111PLC的基本概念1
112PLC的基本結(jié)構(gòu)1
113怎樣下載PLC的資料和軟件3
12PLC的特點與應用領域3
121PLC的特點3
122PLC的應用領域4
13習題5
第2章PLC的硬件與工作原理6
21PLC的硬件6
211PLC的物理結(jié)構(gòu)6
212CPU模塊中的存儲器7
213I/O模塊8
22PLC的工作原理9
221用觸點和線圈實現(xiàn)邏輯運算9
222PLC的運行模式10
223PLC的工作原理11
23S7200系列PLC14
231S7200的特點14
232CPU模塊16
233數(shù)字量擴展模塊19
234模擬量擴展模塊與熱電偶熱電阻擴展模塊19
235STEP7Micro/WIN編程軟件與顯示面板簡介22
24I/O的地址分配與外部接線22
241本機I/O與擴展I/O的地址分配22
242S7200的外部接線23
25習題25
第3章PLC程序設計基礎26
31PLC的編程語言與程序結(jié)構(gòu)26
311PLC編程語言的國際標準26
312S7200的程序結(jié)構(gòu)28
32存儲器的數(shù)據(jù)類型與尋址方式28
321數(shù)據(jù)在存儲器中存取的方式28
322CPU的存儲區(qū)30
323直接尋址與間接尋址34
33位邏輯指令35
331觸點指令35
332輸出指令與其他指令39
34定時器與計數(shù)器指令41
341定時器指令41
342計數(shù)器指令43
35習題44
第4章數(shù)字量控制系統(tǒng)梯形圖程序設計方法46
41梯形圖的經(jīng)驗設計法46
411有記憶功能的電路46
412定時器應用電路46
413經(jīng)驗設計法舉例48
414常閉觸點輸入信號的處理49
42根據(jù)繼電器電路圖設計梯形圖的方法50
421基本方法50
422注意事項51
43順序控制設計法與順序功能圖52
431順序控制設計法52
432步與動作53
433有向連線與轉(zhuǎn)換條件55
434順序功能圖的基本結(jié)構(gòu)56
435順序功能圖中轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則57
44習題59
第5章順序控制梯形圖的設計方法62
51使用起保停電路的順序控制梯形圖設計方法62
511單序列的編程方法62
512選擇序列與并行序列的編程方法64
513應用舉例66
52以轉(zhuǎn)換為中心的順序控制梯形圖設計方法68
521單序列的編程方法68
522選擇序列的編程方法69
523并行序列的編程方法70
524應用舉例70
53使用SCR指令的順序控制梯形圖設計方法71
531順序控制繼電器指令71
532單序列的編程方法72
533選擇序列與并行序列的編程方法73
534應用舉例74
54具有多種工作方式的系統(tǒng)的順序控制梯形圖設計方法75
541系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)與工作方式75
542使用起保停電路的編程方法77
543以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法81
55習題82
第6章PLC的功能指令84
61S7200的指令規(guī)約84
611使能輸入與使能輸出84
612梯形圖中的網(wǎng)絡與指令85
613其他規(guī)約85
62程序控制指令86
63局部變量表與子程序88
631局部變量表88
632子程序的編寫與調(diào)用89
64數(shù)據(jù)處理指令92
641比較指令92
642數(shù)據(jù)傳送指令94
643移位與循環(huán)指令94
644數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令96
645表功能指令99
646讀寫實時時鐘指令101
647字符串指令102
65數(shù)學運算指令103
651數(shù)學運算指令103
652浮點數(shù)函數(shù)運算指令105
653邏輯運算指令106
66中斷程序與中斷指令107
661中斷程序107
662中斷事件與中斷指令108
663中斷優(yōu)先級與中斷隊列溢出109
67高速計數(shù)器與高速脈沖輸出指令111
671編碼器111
672高速計數(shù)器的工作模式與外部輸入信號112
673高速計數(shù)器的程序設計114
674高速脈沖輸出與開環(huán)位置控制116
68習題119
第7章PLC的通信與自動化通信網(wǎng)絡120
71計算機通信概述120
711串行通信的基本概念120
712串行通信的接口標準121
72計算機通信的國際標準122
721開放系統(tǒng)互連模型122
722IEEE 802通信標準123
723現(xiàn)場總線及其國際標準125
73西門子的工業(yè)自動化通信網(wǎng)絡126
731全集成自動化126
732工業(yè)以太網(wǎng)126
733現(xiàn)場總線PROFIBUS127
734現(xiàn)場總線ASi128
74S7200的通信功能129
741S7200的網(wǎng)絡通信協(xié)議129
742S7200的通信功能130
75S7200的串行通信網(wǎng)絡132
751PPI網(wǎng)絡的硬件接口與網(wǎng)絡配置132
752PPI多主站電纜133
753在編程軟件中設置通信參數(shù)134
754網(wǎng)絡的建立137
755網(wǎng)絡通信的高級議題138
76S7200的通信指令139
761網(wǎng)絡讀寫指令139
762發(fā)送指令與接收指令141
77使用自由端口模式的計算機與
PLC的通信144
771自由端口模式下PLC的串行通信程序設計144
772使用接收完成中斷的PLC通信程序舉例146
773使用字符接收中斷的PLC通信程序舉例147
78Modbus協(xié)議在通信中的應用149
781Modbus從站協(xié)議149
782Modbus從站協(xié)議指令151
783使用Modbus從站協(xié)議的PLC程序設計153
784ModbusRTU通信幀的結(jié)構(gòu)153
785循環(huán)冗余校驗碼的計算156
79PLC串口通信調(diào)試軟件的應用157
791串口通信調(diào)試軟件的功能與使用方法157
792串口通信調(diào)試軟件應用實例159
710習題159
第8章PLC在模擬量閉環(huán)控制中的應用161
81閉環(huán)控制與PID控制器161
811模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)161
812PID控制器163
813PID指令向?qū)У膽?65
814PID參數(shù)的整定方法166
82PID參數(shù)自整定與PID調(diào)節(jié)控制面板169
821自整定的基本方法與自整定過程169
822擴展的回路表171
823PID調(diào)節(jié)控制面板171
824PID參數(shù)自整定實例173
83習題175
第9章PLC應用中的一些問題176
91PLC控制系統(tǒng)的設計與調(diào)試步驟176
911系統(tǒng)設計176
912PLC硬件選型177
913硬件軟件設計與調(diào)試178
92節(jié)省PLC輸入輸出點數(shù)的方法179
921減少所需輸入點數(shù)的方法180
922減少所需輸出點數(shù)的方法180
93PLC控制系統(tǒng)的可靠性措施181
931電源的抗干擾措施181
932安裝的抗干擾措施182
933故障的檢測與診斷183
94習題184
第10章STEP 7Micro/WIN編程軟件與仿真軟件使用指南185
101編程軟件概述185
1011編程軟件的安裝與項目的組成185
1012通信參數(shù)的設置與在線連接的建立187
1013幫助功能的使用與S7200的出錯處理188
102程序的編寫與傳送189
1021編程的準備工作189
1022編寫與傳送用戶程序190
1023數(shù)據(jù)塊的使用193
103用編程軟件監(jiān)控與調(diào)試程序194
1031基于程序編輯器的程序狀態(tài)監(jiān)控194
1032用狀態(tài)表監(jiān)控與調(diào)試程序196
1033用狀態(tài)表強制改變數(shù)值197
1034在RUN模式下編輯用戶程序199
1035調(diào)試用戶程序的其他方法199
104使用系統(tǒng)塊設置PLC的參數(shù)200
1041斷電數(shù)據(jù)保持的設置200
1042創(chuàng)建CPU密碼202
1043輸出表與輸入濾波器的設置204
1044脈沖捕捉功能與后臺通信時間的設置205
105S7200仿真軟件的使用206
106習題209
附錄210
附錄A實驗指導書210
A1編程軟件使用練習210
A2定時器計數(shù)器應用實驗212
A3自動往返的小車控制系統(tǒng)的編程實驗213
A4彩燈控制程序的編程實驗214
A5使用起保停電路的順序控制程序編程實驗215
A6以轉(zhuǎn)換為中心的順序控制程序編程實驗215
A7使用SCR指令的順序控制程序的編程實驗216
A8具有多種工作方式的系統(tǒng)的編程實驗217
A9功能指令的編程實驗217
A10子程序的編程實驗219
A11中斷程序的編程實驗220
A12PLC與計算機的自由端口通信實驗222
A13使用Modbus從站協(xié)議的PLC與計算機的通信實驗223
A14兩臺PLC的通信實驗223
A15高速輸入與高速輸出的編程實驗224
A16用模擬電位器修改定時器設定值的實驗226
A17PID閉環(huán)控制實驗227
附錄B部分習題參考答案228
附錄CS7200的特殊存儲器(SM)
標志位235
附錄DS7200的SIMATIC指令集
簡表237
附錄E配套光盤說明242
參考文獻245          

隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，可編程序控制器（PLC）正在走入工礦企業(yè)的每一個角落，只要有控制要求的場合，就有PLC的應用。PLC常被稱為全能“工業(yè)電腦”，用它可以方便地對工業(yè)現(xiàn)場進行實時控制。在工業(yè)電氣控制系統(tǒng)中，經(jīng)常遇到控制常數(shù)設定和修改的問題，例如：某加熱控制系統(tǒng)加熱時間常數(shù)的設定和改變問題。PLC改變控制常數(shù)的常用方法有兩種，其一，通過上位計算機對原程序中控制數(shù)據(jù)進行修改;其二，利用外部裝置輸入數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)運行。即由外設將數(shù)據(jù)送入PLC，進行數(shù)據(jù)處理，然后對PLC內(nèi)部參數(shù)進行修改，實現(xiàn)對工業(yè)設備的實時控制。第二鐘數(shù)據(jù)輸入方法，具有不修改原程序，數(shù)據(jù)輸入方法簡單、操作方便，能實現(xiàn)實時控制等優(yōu)點，不僅適用于計算機設計人員使用，而且還適用于普通操作人員。在電氣控制設備上，有著非常廣泛的應用，并且許多廠家PLC產(chǎn)品都具有外部數(shù)據(jù)輸入功能。所以，利用PLC控制技術(shù)對外部BCD碼數(shù)據(jù)進行輸入，充分發(fā)揮工業(yè)控制計算機—PLC數(shù)值計算和處理能力的編程、控制方法，具有實際應用的推廣意義。這里，以SIEMENS公司PLC構(gòu)成的某加熱系統(tǒng)為例，詳細、具體地對加熱時間常數(shù)外部數(shù)據(jù)輸入方法及用戶處理程序作以介紹。
1 BCD碼數(shù)據(jù)外部輸入應用設計舉例
1.1 設計思路
首先介紹SIEMENS（西門子）公司PLC S7—200的物理存儲區(qū)結(jié)構(gòu)，一般情況下，物理存儲區(qū)是以字節(jié)為單位的，所以存儲單元為字節(jié)單元，操作數(shù)長度是字或雙字時，標識符后給出的存儲單元參數(shù)是字或雙字內(nèi)的最低字節(jié)單元號。圖1（a）給出了字節(jié)、字、雙字的相互關(guān)系及表示方法。當使用數(shù)據(jù)寬度為字或雙字時，應保證沒有生成任何重疊的存儲器字節(jié)分配，例如，字地址編碼應采用MW10、MW12、MW14••••••等偶數(shù)字地址或MW11、MW13、MW15•••••••等奇數(shù)字地址，由于存儲器字MW10占用MB10、MB11兩個字節(jié)，而MW11則要占用MB11、MB12兩字節(jié)，存在字節(jié)地址重疊單元MB11，所以字地址編碼時奇偶不能兼用，以免造成數(shù)據(jù)讀寫錯誤。圖1（b）給出數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)的高位用MSB表示，低位用LSB表示。圖1（a） 以字節(jié)單元為基準標記存儲器單元 圖1（b） 存儲器中字節(jié)、字、雙字之間的關(guān)系
其次，以德國SIEMENS（西門子）公司的S7—200 PLC為例。構(gòu)成加熱控制系統(tǒng)，加熱時間采用三位十進制數(shù)的BCD碼撥盤從PLC外部輸入。PLC輸入/輸出接點分配如下表所示：
附表：PLC輸入/輸出接點地址分配
加熱系統(tǒng)的加熱元件用PLC輸出點Q0.0控制，系統(tǒng)起動按鈕由I1.4輸入，復位按鈕由I1.5輸入。
這里選擇兩個字節(jié)的PLC輸入映象寄存器IB0和IB1作為外部數(shù)據(jù)輸入端，利用三個BCD碼撥盤將外部數(shù)據(jù)分別置入IB0、IB1兩個字節(jié)中。每個BCD碼撥盤需用四位PLC輸入點，如個位BCD碼8421端分別接至PLC的I0.3、I0.2、I0.1、I0.0輸入接點，分配PLC的輸入接點IB0的低4位為BCD碼的個位數(shù)、高4位為BCD碼的十位數(shù)、IB1的低4位為BCD碼的百位數(shù)、高4位為無效位。利用傳送指令分別將個、十、百位數(shù)送入三個內(nèi)部標志寄存器（或內(nèi)部變量寄存器）保存，并將送入的十位、百位數(shù)分別乘以權(quán)10和權(quán)100，最后將處理好的個位、十位、百位數(shù)相加，運算結(jié)果作為加熱器的加熱時間常數(shù)，PLC在用戶程序初始化時，將其送入加熱時間定時器中，對加熱器加熱時間進行實時控制，PLC在每次運行開始初始化程序中讀取BCD碼撥盤數(shù)據(jù)。這樣采用改變外部撥盤的數(shù)據(jù)。即可以靈活地改變加熱時間。
最后，介紹了外部數(shù)據(jù)輸入處理過程的基本思路。
1.2用戶處理程序。用戶程序由主程序和初始化子程序組成，根據(jù)特殊標志位SMO.1在程序首次掃描時給出的脈沖信號，調(diào)用初始化子程序，實現(xiàn)BCD碼的數(shù)據(jù)輸入。這樣，在其后的掃描周期中不再會調(diào)用該程序，這減少了掃描時間且程序更結(jié)構(gòu)化。用戶程序說明：（1）程序段一實現(xiàn)子程序調(diào)用功能;（2）段二和段三實現(xiàn)加熱器加熱控制功能，輸出繼電器Q0.0由I1.4置位、定時器T37或I1.5復位，定時器T37的計時常數(shù)由內(nèi)部標志寄存器MW8置入;（3）段5—段9為BCD碼數(shù)據(jù)輸入、處理子程序。段六、七分別將個位、十位、百位送MW2、6和VW2保存。段八實現(xiàn)十位乘10，百位乘100,運算結(jié)果分別送入VD4和VD8功能，并且將個位、十位、百位數(shù)求和運算結(jié)果送入MW8作為加熱器加熱時間。（4）段九為子程序返回。PLC S7-200梯形圖程序。

2 設計關(guān)鍵技巧和注意事項
設計技巧：是用BCD碼撥盤，把加熱器的加熱時間值置成BCD碼數(shù)，并用PLC的數(shù)據(jù)傳送指令讀入輸入映象寄存器，進行運算后，作為控制加熱定時器的預置值，從而達到實時控制。注意事項：首先是應特別熟悉PLC物理寄存器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以便正確地確定BCD碼數(shù)據(jù)輸入位與PLC輸入接點的關(guān)系，使之與定時器的時間常數(shù)相對應。其次，本參考程序在PLC由STOP狀態(tài)進入RUN狀態(tài)時讀入外部數(shù)據(jù)，故只能在STOP狀態(tài)修改BCD撥盤數(shù)據(jù)。若需在程序運行其間更改數(shù)據(jù)時，只要將子程序調(diào)用條件稍加改動即可。3 結(jié)束語
隨著PLC技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)中的廣泛應用，利用外部裝置輸入、修改控制數(shù)據(jù)的應用場合越來越多，PLC應用技術(shù)和技巧應迅速普及，以不斷提高工業(yè)控制技術(shù)水平，提高勞動生產(chǎn)率，提高國民的生活水平和綜合國力。以上，我們探討的是一種簡單而可靠的外部數(shù)據(jù)輸入方法，可供專門從事PLC應用技術(shù)研究的工程技術(shù)人員參考。（一）PLC應用編程與維護技術(shù)（以西門子PLC S7-200/300/400為案例）1.  S7-200高級應用與案例分析； 2.  S7-300/400與ET200分布式I/O的硬件結(jié)構(gòu)和硬件組態(tài)方法與使用技巧；4 . S7-PLCSIM仿真軟件實現(xiàn)多臺PLC同時仿真與網(wǎng)絡仿真的技巧；5.  S7-300/400的編程語言、編程元件及指令系統(tǒng)；6.  S7-300/400在模擬量閉環(huán)控制中的應用，用系統(tǒng)功能塊實現(xiàn)PID控制；7.  順序控制梯形圖的設計方法與技巧，順序控制功能圖語言S7 Graph的應用；8.  S7-300/400的程序結(jié)構(gòu)（功能塊、數(shù)據(jù)塊、組織塊），以及線性化編程、模塊化編程、結(jié)構(gòu)化編程和符號化編程；9.  S7-300程序的備份的技巧；10. STEP7程序的在線調(diào)試及程序錯誤的診斷（在線連接、程序的上傳下載與故障診斷、程序的在線調(diào)試的技巧、診斷緩存區(qū)查找程序故障的方法、常見故障的查找與排除方法）；11. STEP7診斷PLC的系統(tǒng)故障和網(wǎng)絡故障的方法；12. S7-300/400 通訊和網(wǎng)絡的組態(tài)；13. PLC與人機界面的通訊原理、方法及案例分析；14. MPI網(wǎng)絡與全局數(shù)據(jù)通信的組態(tài)；15. PROFIBUS現(xiàn)場總線通信與編程的幾種方法與技巧16、工業(yè)以太網(wǎng)通訊與編程；（二）WINCC組態(tài)編程軟件技術(shù)1. WINCC軟件介紹；WINCC與S7 PLC的通信；2、WINCC的組態(tài)(建立項目、組態(tài)變量、創(chuàng)建過程畫面)；3. WINCC軟件與S7-PLCSIM仿真軟件連接與調(diào)試技巧；（三）變頻調(diào)速器的應用及故障處理1、變頻器的應用：變頻器的額定參數(shù)、選型及安裝接線；變頻器輸出頻率控制方法與選擇；變頻器同步控制的幾種方案與設計；變頻器閉環(huán)控制的設計方法；變頻器速度反饋傳感器及制動方法的選擇，制動電阻參數(shù)的計算； 2、變頻器調(diào)速系統(tǒng)常見故障與處理方法：過流、過壓、欠壓、過熱、無故障顯示；無故障顯示、電動機不能啟動；無故障顯示，電動機能啟動但不能調(diào)速；電動機加速過程中失速；外來干擾對變頻的影響及抑制； 3、變頻器維修案例分析：功率模塊的損壞（主回路故障）；無任何顯示（充電指示燈和鍵盤面板）；無故障顯示，變頻器不能工作；有故障顯示（過流故障、欠壓故障、過壓故障、過熱故障、輸出缺相故障）；

以電動機控制為案例，用邏輯分析的方法介紹如何用PLC實現(xiàn)簡單邏輯控制；　本書以實際工程應用和便于教學使用為出發(fā)點，以西門子S7-300系列可編程序控制器（簡稱PLC）為藍本，主要介紹可編程序控制器的特點、結(jié)構(gòu)組成、工作原理、內(nèi)部存儲區(qū)、指令系統(tǒng)、程序結(jié)構(gòu)、編程軟件使用、編程規(guī)則與技巧、控制系統(tǒng)設計與應用技術(shù)等。 本書以工作過程為導向安排內(nèi)容，盡可能做到語言簡捷、內(nèi)容豐富、實用性強、理論聯(lián)系實際，詳細敘述了PLC的應用技術(shù)，并通過大量工程案例介紹PLC的設計方法和安裝技巧。大部分章節(jié)都有相關(guān)技能訓練，以突出實踐技能和應用能力的培養(yǎng)。 本書適合作為電氣自動化、樓宇智能化、機電一體化、機械設計與制造及相關(guān)專業(yè)“PLC基礎與應用”課程的教學用書，也可作為電氣技術(shù)人員的參考書和培訓教材。本書配有授課電子教案，　　前 言

可編程序控制器（簡稱PLC）是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種新型、通用的工業(yè)自動控制裝置。它具有高可靠性、配置擴充的靈活性等特點，且具有易于編程、使用維護方便等優(yōu)點，在工業(yè)自動化控制的各個領域得到了廣泛應用，它代表著控制技術(shù)的發(fā)展方向，被業(yè)界稱為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱之一。 近年來，PLC的發(fā)展勢頭有增無減，新產(chǎn)品、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，尤其是德國西門子公司的SIMATIC S7系列PLC，具有功能強、性價比高等優(yōu)點，能為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案，深受用戶的歡迎，特別適合當前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。 本書以實際工程應用和便于教學使用為出發(fā)點，以西門子S7-300系列PLC為藍本，以工作任務為導向安排內(nèi)容，以基于工作過程的思想組織與編寫內(nèi)容，注重過程性知識講解，適度介紹概念和原理，突出技能訓練和能力培養(yǎng)，力爭使本書滿足“教、學、練、做”一體化的教學需要。 全書共10章，第1章介紹PLC的定義、基本結(jié)構(gòu)、基本原理，西門子S7系列PLC的分類、S7-300 PLC的工作過程、模塊安裝及默認地址；第2章介紹STEP 7編程軟件的使用、編程規(guī)則與方法，第3章介紹基本邏輯指令、邊沿檢測指令的基本應用；第4章在介紹S7-300 PLC的定時器及CPU時鐘存儲器等預備知識的基礎上，以人行橫道的控制為案例，用時序分析的方法介紹如何用PLC實現(xiàn)時序控制；第5章在介紹置位指令和復位指令等預備知識的基礎上，以搶答器和多級傳送帶控制為案例，分析如何實現(xiàn)類似物流傳送（加工）系統(tǒng)的順序起停控制；第6章在介紹計數(shù)器、比較指令、移位指令等預備知識的基礎上，以多臺電動機的單個按鈕控制為案例，分析如何實現(xiàn)輸入點的復用；第7章介紹轉(zhuǎn)換指令、算術(shù)運算指令、字邏輯運算等功能指令的應用；第8章在介紹模擬量信號模塊、模擬信號的處理等預備知識的基礎上，以攪拌器系統(tǒng)的控制為案例，介紹如何實現(xiàn)對模擬量的采集與控制；第9章在介紹順序控制系統(tǒng)、順序功能圖的結(jié)構(gòu)、順序功能圖的梯形圖編程方法、S7 GRAPH語言等預備知識的基礎上，分別以洗車控制系統(tǒng)設計、飲料灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設計為案例，介紹如何用梯形圖實現(xiàn)選擇性分支、并進分支流程的控制；第10章介紹S7-300 PLC的通信知識，說明如何運用PROFIBUS總線技術(shù)實現(xiàn)主站與從站之間的數(shù)據(jù)交換與傳送。 本書盡可能做到語言簡捷、內(nèi)容豐富、實用性強、理論聯(lián)系實際，詳細敘述了PLC的應用技術(shù)，并通過大量工程案例介紹PLC的設計方法和安裝技巧，大部分章節(jié)都有相關(guān)技能訓練，以突出實踐技能和應用能力的培養(yǎng)。 本書適合作為電氣自動化、樓宇智能化、機電一體化、機械設計與制造及相關(guān)專業(yè)“PLC基礎與應用”課程的教學用書，也可作為電氣技術(shù)人員的參考書和培訓教材。 由于編者水平有限，書中難免存在錯誤和不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。 編 者 出 版 說 明 根據(jù)“教育部關(guān)于以就業(yè)為導向深化高等職業(yè)教育改革的若干意見”中提出的高等職業(yè)院校必須把培養(yǎng)學生動手能力、實踐能力和可持續(xù)發(fā)展能力放在突出的地位，促進學生技能的培養(yǎng)，以及教材內(nèi)容要緊密結(jié)合生產(chǎn)實際，并注意及時跟蹤先進技術(shù)的發(fā)展等指導精神，機械工業(yè)出版社組織全國近60所高等職業(yè)院校的骨干教師對在2001年出版的“面向21世紀高職高專系列教材”進行了全面的修訂和增補，并更名為“全國高等職業(yè)教育規(guī)劃教材”。 本系列教材是由高職高專計算機專業(yè)、電子技術(shù)專業(yè)和機電專業(yè)教材編委會分別會同各高職高專院校的一線骨干教師，針對相關(guān)專業(yè)的課程設置，融合教學中的實踐經(jīng)驗，同時吸收高等職業(yè)教育改革的成果而編寫完成的，具有“定位準確、注重能力、內(nèi)容創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)合理和敘述通俗”的編寫特色。在幾年的教學實踐中，本系列教材獲得了較高的評價，并有多個品種被評為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。在修訂和增補過程中，除了保持原有特色外，針對課程的不同性質(zhì)采取了不同的優(yōu)化措施。其中，核心基礎課程的教材在保持扎實的理論基礎的同時，增加實訓和習題；實踐性較強的課程強調(diào)理論與實訓緊密結(jié)合；涉及實用技術(shù)的課程則在教材中引入了最新的知識、技術(shù)、工藝和方法。同時，根據(jù)實際教學的需要對部分課程進行了整合。

歸納起來，本系列教材具有以下特點： 1）圍繞培養(yǎng)學生的職業(yè)技能這條主線來設計教材的結(jié)構(gòu)、內(nèi)容和形式。 2）合理安排基礎知識和實踐知識的比例?；A知識以“必需、夠用”為度，強調(diào)專業(yè)技術(shù)應用能力的訓練，適當增加實訓環(huán)節(jié)。 3）符合高職學生的學習特點和認知規(guī)律。對基本理論和方法的論述容易理解、清晰簡潔，多用圖表來表達信息；增加相關(guān)技術(shù)在生產(chǎn)中的應用實例，引導學生主動學習。 4）教材內(nèi)容緊隨技術(shù)和經(jīng)濟的發(fā)展而更新，及時將新知識、新技術(shù)、新工藝和新案例等引入教材。同時注重吸收最新的教學理念，并積極支持新專業(yè)的教材建設。 5）注重立體化教材建設。通過主教材、電子教案、配套素材光盤、實訓指導和習題及解答等教學資源的有機結(jié)合，提高教學服務水平，為高素質(zhì)技能型人才的培養(yǎng)創(chuàng)造良好的條件。 由于我國高等職業(yè)教育改革和發(fā)展的速度很快，加之我們的水平和經(jīng)驗有限，因此在教材的編寫和出版過程中難免出現(xiàn)問題和錯誤。我們懇請使用這套教材的師生及時向我們反饋質(zhì)量信息，以利于我們今后不斷提高教材的出版質(zhì)量，為廣大師生提供更多

CPU 特點 集成接口
直接集成在CPU 內(nèi)的接口，可使用現(xiàn)有的總線技術(shù)來建立一個高性能的通信環(huán)境。

MPI還能作為一個PROFIBUS DP接口使用，允許配置2條DP線（只限于CPU 318-2DP）.
PROFIBUS DP
能將SIMATIC S7-300連接到開放式型現(xiàn)場總線PROFIBUS DP(根據(jù)EN 50170)，因此可建立起較大型的分布式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。這可擴大通信的范圍，從SIMATIC控制器到來自第三方制造商的現(xiàn)場設備均可進行通訊。和已有的SIMATIC S5或SIMATIC 505系統(tǒng)的通信更是不成問題。
使用STEP 7軟件對分布式I/O模塊進行組態(tài)和對集中式I/O模塊進行組態(tài)，所使用的方法是相同的，因此能節(jié)省工程時間和費用。
以這種方法，S7-300可作為主站或從站。
共享功能
HMI功能（人機接口功能）及PG功能（編程器功能）均可通過PG/PC進行遠距離編程。此外，一臺編程器可以操作多個CPU?；驇讉€編程器能訪問同一個CPU。
藉路由功能之助，連接在網(wǎng)絡中任何一個節(jié)點上的一臺編程器都可以訪問該網(wǎng)絡上的全部節(jié)點。
使用通訊模塊還可以實現(xiàn)更復雜的功能。
CPU 創(chuàng)新
在緊湊型CPU 中所采用的創(chuàng)新設計，現(xiàn)在也應用到了全新標準型CPU 312，314和315-2DP。這些全新標準的CPU將取代以前的型號，CPU 318-2DP除外。這樣做有以下優(yōu)勢：
縮短機器時鐘時間
命令執(zhí)行時間減少到原有的1/3或1/4，因而降低機器時鐘時間和為更高生產(chǎn)率奠定基礎。
減少工程成本
由于更大容量的構(gòu)架（例如，大容量的RAM）。新的CPU為面向任務的STEP 7工程工具的應用構(gòu)成一個平臺，例如SCL高級語言和使用面向生產(chǎn)的運行軟件，例如 Easy Motion Control （輕松的運動控制）。
此外，簡化了模塊化的編程及現(xiàn)有程序的再利用。除了建立程序，工程工具還簡化了程序的可讀性，維護和文檔化。最重要的是，顯著地降低工程費用。
降低運行成本
新CPU向用戶展示其增加的性能，即降低設備的運行成本。如一個作為數(shù)據(jù)和記憶存儲的微型存儲器卡（MMC），亦可取消后備電池，因此減少維護費用。
一個包括符號和注釋的成套項目在MMC中從而使維修等服務更為方便。因為服務不再需要組態(tài)數(shù)據(jù)。此外，MMC使程序的更新簡單易行。
降低安裝空間需求
全新CPU 其寬度只有40mm，而不是以前的80mm。這就意味著控制器以及開關(guān)柜將更為緊湊。
降低采購成本
與至今一直在使用的存儲器卡相比較，新的微存儲卡(MMC)有明顯的價格優(yōu)勢。
增加靈活性
新的CPU提供更強的聯(lián)網(wǎng)能力，因為允許更多的CPU以及操作員控制和監(jiān)視設備能連接在一起。
作為開放系統(tǒng)，使用由DP V1功能支持的PROFIBUS，新的CPU可以對所連接的第三方系統(tǒng)進行全面的參數(shù)化和診斷。
此外，能在運行模式讀/寫微存儲器卡(MMC)，因此，例如，能對測量值進行歸檔或進行配方處理。

1．S7-200系列PLC的特點：

是SIEMENS公司推出的一種小型PLC

（1）它結(jié)構(gòu)緊湊

（2）擴展性良好

（3）指令功能強大

（4）價格低廉

成為當代各種小型控制工程的理想控制器。

2．S7-200PLC的產(chǎn)品：

（1）集成一定數(shù)字I/O點的CPU：CPU221、CPU 222、CPU 224、CPU 226、CPU 226XM

（2）擴展模塊：主要有

數(shù)字量擴展模塊：EM221、EM222、EM223

模擬量擴展模塊：EM231、EM 232、EM 235

通訊模塊：EM277、EM241等

其它模塊：特殊功能模塊

可以十分方便地組成不同規(guī)模的控制器。其控制規(guī)?？梢詮膸c到幾百點。S7-200PLC可以方便地組成PLC-PLC網(wǎng)絡和微機-PLC網(wǎng)絡，從而完成規(guī)模更大的工程。

3．S7-200的編程軟件：STEP7-Micro/WIN32。該編程軟件可以方便地在Windows環(huán)境下對PLC編程、調(diào)試、監(jiān)控。使得PLC的編程更加方便、快捷。可以說，S7-200可以完美地滿足各種小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的要求。 

S7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。
概述SIMATIC S7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。 S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面： * 極高的可靠性  * 極豐富的指令集 * 便捷的操作 * 豐富的內(nèi)置集成功能 * 實時特性 * 強勁的通訊能力  * 豐富的擴展模塊 S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控制。應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施、環(huán)境保護設備等等。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng)。S7-200系列PLC可提供4個不同的基本型號的8種CPU供您使用。 CPU單元設計集成的24V負載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU 221，222具有180mA輸出， CPU 224，CPU 226分別輸出280，400mA?？捎米髫撦d電源。
不同的設備類型CPU 221~226各有2種類型CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。
本機數(shù)字量輸入/輸出點CPU 221具有6個輸入點和4個輸出點，CPU 222具有8個輸入點和6個輸出點，CPU 224具有14個輸入點和10個輸出點。CPU 226具有24個輸入點和16個輸出點。
中斷輸入 允許以極快的速度對過程信號的上升沿作出響應。 高速計數(shù)器 CPU 221/222  4個高速計數(shù)器（30KHz），可編程并具有復位輸入，2個獨立的輸入端可同時作加、減計數(shù)，可連接兩個相位差為90°的A/B相增量編碼器。CPU224/226 6個高速計數(shù)器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。 CPU 222/224/226 可方便地用數(shù)字量和模擬量擴展模塊進行擴展。可使用仿真器（選件）對本機輸入信號進行仿真，用于調(diào)試用戶程序。
模擬電位器
    CPU221/222 1個。
    CPU224/226 2個。脈沖輸出
2路高頻率脈沖輸出（最大20KHz），用于控制步進電機或伺服電機實現(xiàn)定位任務。
實時時鐘 例如為信息加注時間標記，記錄機器運行時間或?qū)^程進行時間控制。
EEPROM存儲器模塊（選件）可作為修改與拷貝程序的快速工具（無需編程器），并可進行輔助軟件歸檔工作。 電池模塊 用于長時間數(shù)據(jù)后備。用戶數(shù)據(jù)（如標志位狀態(tài)，數(shù)據(jù)塊，定時器，計數(shù)器）可通過內(nèi)部的超級電容存貯大約5天。選用電池模塊能延長存貯時間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲器模塊的卡槽中。
        PLC(可編程邏輯控制器)在工控界中應用廣泛，有許多優(yōu)點和方便之處，很多行業(yè)都有共同的體會，在PLC系統(tǒng)中實現(xiàn)模擬量采集時價格十分昂貴，研華ADAM-4100系列幫您解決此問題，該系列產(chǎn)品可以與PLC進行無縫連接，實現(xiàn)低成本溫度、電壓、電流采集應用方案，每路模擬量輸入的價格僅200元左右，幫您的PLC 每路省下一半預算！并且有采集點多、采集性能高等特點。
        研華的ADAM-4100系列堅固型模塊：8路模擬量采集，16位分辨率，采集精度可達±0.1%或更高；寬工作溫度( -40 ~85 ℃) 范圍，寬電源 ( 10 ~ 48 VDC) 輸入范圍；更高的抗噪性能，特別設計的自動濾波器功能，可根據(jù)噪音的最大頻率來自動調(diào)整濾波參數(shù)，進而保證信號采集的準確和穩(wěn)定。

Siemens S7-300 PLC 1、PLC控制系統(tǒng)的特點及組成 PLC在現(xiàn)代工業(yè)控制領域中早己得到了廣泛的應用。以PLC的控制功能而言，具有嚴謹、方便、易編程、易安裝、可靠性高等優(yōu)點。它通用性強，適應面廣,特別在數(shù)字量輸入/輸出等邏輯控制領域有無可比擬的優(yōu)點。PLC具有豐富的邏輯控制指令和高級應用指令，它提供高質(zhì)量的硬件、高水平的系統(tǒng)軟件平臺和易學易編程的應用軟件平臺。另外，PLC即有自身的網(wǎng)絡體系又有開放I／0及通訊接口，很容易組建網(wǎng)絡并實現(xiàn)遠程訪問。
PLC采用的Siemens公司生產(chǎn)的S7-300系列，由于現(xiàn)場的PLC系統(tǒng)與控制室的上位機距離較遠（800米左右），因此通訊系統(tǒng)需成對加裝RS-485中繼器，確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。 （1） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件配置 　根據(jù)控制需求，CPU模塊采用CPU314、數(shù)字量輸入（DI）采用SM321模塊，數(shù)字量輸出（DO） 采用 SM322模塊，模擬量輸入（AI） 采用 SM331模塊，模擬量輸出（AO） 采用 SM332模塊以及IM365等模塊組成，IM365實現(xiàn)機架擴展，上位機采用Easyview公司MT510T真彩觸摸屏進行顯示和控制，整個干渣系統(tǒng)的工藝流程及測量參數(shù)、控制方式、順序運行狀況、控制對象狀態(tài)等均能夠清楚地顯示在觸摸屏上，當參數(shù)越限報警或控制對象故障或狀態(tài)發(fā)生變化時，以不同的顏色進行顯示，使操作人員能夠一目了然地了解到系統(tǒng)的運行情況，并實時地根據(jù)工藝要求進行系統(tǒng)參數(shù)進行調(diào)整。 （2） 控制系統(tǒng)的功能實現(xiàn) PLC程序的編制直接關(guān)系著底渣系統(tǒng)能否正常工作，而程序設計的關(guān)鍵在于編程者對工藝系統(tǒng)的理解程度和程序編制技術(shù)的靈活應用。因此，在程序設計中首先考慮了供氣壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點，將程序設計細化，分成多個程序模塊，實行模塊化編程。這樣既可以方便的增加或刪除程序模塊，便于現(xiàn)場對工藝的調(diào)整，又可針對配套設備可控性對不同程序模塊進行完善。 PLC的編程軟件采用SIEMENS公司的SIMATIC STEP7 V6軟件平臺用來完成硬件組態(tài)、地址和站址的分配以及編制整個生產(chǎn)過程的控制程序的。上位機監(jiān)控軟件采用國產(chǎn)軟件組態(tài)王，全部采用漢化界面，便于系統(tǒng)的開發(fā)與操作，該系統(tǒng)運行于Windows2000中文平臺，可實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的全面監(jiān)控，對重要參數(shù)形成歷史記錄，以報表或曲線的形式顯示給操作人員。通過VB語言腳本，可以在主控室的上位機顯示重要參數(shù)的歷史趨勢、實時趨勢，實現(xiàn)聯(lián)鎖調(diào)節(jié)的手自動切換、操作、壓力的高、低限報警、流量數(shù)據(jù)的顯示與累計，滿足高生產(chǎn)率的調(diào)度需求。 （3） 現(xiàn)場顯示  現(xiàn)場采用MCC屏進行參數(shù)控制，觸摸屏程序由組態(tài)軟件來完成，人機界面采用中文菜單，界面友好，操作方便，功能較強，主要用于現(xiàn)場壓力、流量、閥位的顯示與操作?？勺鳛椴僮魅藛T現(xiàn)場操作的依據(jù)。  二、系統(tǒng)實現(xiàn)排渣系統(tǒng)的自動控制和監(jiān)控 主要包括如下功能： （1） 靈活的操作方式以及強大的系統(tǒng)控制功能：系統(tǒng)可以實現(xiàn)上位機操作、控制柜操作和就地手動操作； （2） 報警功能：當溫度超過工藝要求，可在現(xiàn)場、就地實現(xiàn)越限報警； （3） 簡單、方便的參數(shù)設定： 壓力調(diào)節(jié)的壓力設定值、P、I、D等參數(shù)可以在上位機中設定。  1 、系統(tǒng)控制功能
（1） 過程控制的功能：
1）系統(tǒng)對床壓實現(xiàn)了PID自動調(diào)節(jié)控制；
2）對所采集的模擬信號進行線性化、濾波、工程單位轉(zhuǎn)換處理；
3）實現(xiàn)了流量信號的溫、壓補償，提高了儀表的測量精度。  （2） 邏輯控制 聯(lián)鎖邏輯控制實現(xiàn)開/關(guān)的控制，邏輯控制及用戶自定義功能塊等。系統(tǒng)可以實現(xiàn)電磁閥控制以及參數(shù)越限報警等功能（3） 人機接口HMI系統(tǒng)中包含主工藝畫面，分系統(tǒng)畫面，畫面直觀、豐富，具備PID在線調(diào)節(jié)、在線顯示功能，包括過程量變化趨勢的實時趨勢。 三、軟件設計 根據(jù)該系統(tǒng)具體情況，PLC系統(tǒng)軟件設計過程中著重要考慮的是以下幾個方面： （1） 數(shù)據(jù)采集及工程量轉(zhuǎn)換
（2） PID算法
（3） 流量溫壓補償計算以及流量的累積計算
對于系統(tǒng)中的邏輯控制選用梯形圖（LADDER）編程，直觀、方便；對于PID回路控制流量溫壓補償計算以及流量的累積計算部分則采用語句表（STL）編程，結(jié)構(gòu)緊湊而又靈活。 PID調(diào)節(jié)是該系統(tǒng)中最為重要的控制程序，因此特將PID算法作一重點介紹。
1、PID算法 STEP7提供了兩種常用的PID算法：連續(xù)型PID（FB41）和離散型PID（FB42），根據(jù)實際要求，選用的是FB41。并在組態(tài)王中使用畫圖功能模擬一個PID調(diào)節(jié)器的操作面板，完成PID調(diào)節(jié)控制中的手/自動切換、給定值輸入、手動輸出值輸入、PID參數(shù)（比例系數(shù)、積分時間）輸入等功能。
PID算法的輸出實際上是比例（P）、積分（I）、微分（D）三部分作用之和：

Ｍｎ＝ＭＰｎ＋ＭＩｎ＋ＭＤｎ
ＭＰｎ ＝ ＧＡＩＮ（ＳＰｎ－ ＰＶｎ）
ＭＰｎ ＝ ＧＡＩＮ  ＴＳ／ ＴＩ（ＳＰｎ－ ＰＶｎ）＋ ＭＸ
ＭＤｎ ＝ ＧＡＩＮ  ＴＤ／ ＴＳ（ＰＶｎ－１－ ＰＶｎ）
Ｍｎ：第ｎ次采樣時刻的輸出值。
ＭＰｎ：第ｎ次采樣時刻的比例作用，與偏差成正比。
ＭＩｎ：第ｎ次采樣時刻的積分作用，可以消除靜差，提高控制品質(zhì)。
ＭＤｎ：第ｎ次采樣時刻的微分作用，根據(jù)差值的變化率調(diào)節(jié)，可抑制超調(diào)。
ＳＰｎ：第ｎ次采樣時刻的設定值。
ＰＶｎ：第ｎ次采樣時刻的過程值。
ＭＸ：第ｎ－１次采樣時刻的積分作用，每次采樣計算后自動刷新。
ＧＡＩＮ：回路增益，P參數(shù)。
ＴＩ：積分時間常數(shù)，即I參數(shù)。
ＴＩ：微分時間常數(shù)，即D參數(shù)。
ＴＳ：采樣時間。

從上面的公式中可以看出，參數(shù)P（GAIN）與P、I、D作用都是成正比的，它決定了PID回路的靈敏度，即調(diào)節(jié)速度的快慢；Ｉ參數(shù)越大，積分作用越弱，而D參數(shù)越大，微分作用越強。不能單靠理論計算來確定PID參數(shù)，唯一的衡量標準就是被控參數(shù)（壓力）的精度和穩(wěn)定度，所以在實際調(diào)試中，都是參照被控參數(shù)的實時曲線，反復觀察分析，從而達到最佳的控制效果。 《西門子PLC在水處理工程中的運用》摘要：詳細敘述了GLM-8型行架式刮油刮渣機工藝流程、自動控制系統(tǒng)說明。同時，總結(jié)了采用GLM-8型行架式刮油刮渣機進行污水處理所取得的經(jīng)濟效益和社會效益。關(guān)鍵詞：刮油刮渣機、CPU224[1]、驅(qū)動機構(gòu)[2]
Application of Siemens PLC in water handleAuthor: Chen long Unit Name: Wuhan Cigarette FactoryAbstract: It was detailed to described the type GLM-8 pares off the oil and the mud machine craft process, automatic control system elucidation. At the same time, Tallying up the adoption type GLM-8 pares off the oil and the Mire machine handling acquisition the economic perbance and the social perbance.Key words: pares off the oil and the mud machine、CPU224 [1] 、Drive the organization[2]引言 在鋼鐵廠污水排放中，水中含有大量的廢渣和油，如果將廢渣和油從水中分離出來后，水就可以進行第二次利用，提出的廢渣還可以送到下一個工序進一步將里面的鐵提煉出來，這樣就大大地節(jié)約了水資源，又防止了環(huán)境污染;利用GLM-8型行架式刮油刮渣機是對鋼鐵廠污水處理方法中的一種。下面將對該污水處理系統(tǒng)做簡要論述。一、工藝流程
GLM-8型行架式刮油刮渣機主要由驅(qū)動機構(gòu)、行架、刮油耙，刮渣耙、自動控制系統(tǒng)、定位器組成。沉淀在平流池池底的泥渣在刮渣耙的帶動下，逆水由平流池出水尾端向進水首端行駛，將泥渣帶入首端的集泥坑，刮渣機行到首端時，自動控制系統(tǒng)指導抬落耙機構(gòu)的電動推桿進行工作，由于刮油耙和刮渣采用聯(lián)動，當刮泥耙抬出250mm高度時，刮油耙自動下降250mm，刮油刮渣機實行反向行駛，將浮在平流池上的油由平流池首端向尾端推動，將油刮入設在尾端的集油槽內(nèi)排出平流池。從而實現(xiàn)一次全過程工作，刮油刮渣還可根據(jù)平流池的沉降過程進行半程工作兩到叁次再進行一次全程工作，具體運行軌跡見圖一，該系統(tǒng)可以根據(jù)需要通過面板上的選擇開關(guān)選擇三種運行軌跡，圖一中只畫了一個周期。圖一：運行軌跡圖

自動控制系統(tǒng)設有現(xiàn)場手動、自動和遠程控制接口。當刮油刮渣機出現(xiàn)故障時，設備現(xiàn)場報警裝置進行報警，并通過信號通信系統(tǒng)將信號送到中控室報警。
設備的輸電系統(tǒng)采用電纜輸入電源和信號控制電纜輸出信號，電纜在運行過程中懸掛在空的電纜滑車上，電纜滑車在行架式刮油刮渣機的帶動下沿著滑車軌道進行往返工作。
當設備的自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)失控時，刮油刮渣機行駛到端頭而不能實行反程工作時，可通過設在首尾兩端的限位控制裝置切斷電源，如上述系統(tǒng)全部失控時，設在首尾端的車擋強制將設備控制在限位范圍內(nèi)，從而控制了設備出軌等事故的發(fā)生。二、控制系統(tǒng)說明3.1硬件說明該控制系統(tǒng)所用的中央處理器為西門子公司的CPU224 AC/DC繼電器輸出。S7-200系列是一種可編程邏輯控制器（Micro PLC）。它可以控制多種多樣的自動化工業(yè)的應用，它緊湊的設計，低廉的價格，以及強大的指令，使得S7-200控制器可以近乎完美地滿足小規(guī)模的控制要求。此外，豐富的CPU類型和電壓等級使其在解決用戶的自動化問題時，具有很強的適應性，該控制系統(tǒng)所用的是S7-200系列，不過也可通過該模塊上的 PROFIBUS-DP接口，通過現(xiàn)場總線將該小系統(tǒng)組態(tài)到大系統(tǒng)中。該系統(tǒng)中的CPU224的I/O分配如下表：3.2軟件說明該控制系統(tǒng)軟件采用西門子公司的STEP7-MICRO/WIN32的軟件編寫，PLC控制系統(tǒng)使用功能控制語言，可用多種方法，如梯形圖（Ladder）、語句表（STL）、功能圖塊（FBD）進行設計，軟件開發(fā)、調(diào)試和維護采用多種方法，可有效利用軟件資源。該系統(tǒng)主要用到了子程序調(diào)用指令，在主程序中根據(jù)用戶需要對三種運行軌跡的三個子程序進行調(diào)用，從而讓刮油刮渣機在不同的條件下運行不同的軌跡。每一種運行軌跡都是通過軟件完成，充分利用了計數(shù)、定時等指令，程序流程圖如下（圖三）：

三、應用效果該控制系統(tǒng)從安裝調(diào)試成功后，于2001年8月通過甘肅酒鋼集團的驗收。目前控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，且操作簡單、直觀；可實現(xiàn)遠距離維護功能，從而減輕了維護強度，故障處理更方便、快速。參考文獻：1、S7-200編程手冊[P] 1998版……………………西門子公司
2、電機拖動[M] 1996版……………………………冶金工業(yè)出版社《西門子PLC在油田工程的運用》：聯(lián)合站是采油廠對從地下開采出來的原油進行油、水、氣分離的場所 ,其控制系統(tǒng)對外輸原油的質(zhì)量起著決定性的作用。大慶油田以往的聯(lián)合站控制系統(tǒng)主要有以霍尼韋爾為代表的DCS系統(tǒng)、以OMRON為代表的PLC系統(tǒng)和以研華工控機為代表的內(nèi)插I/O卡的計算機系統(tǒng)等三種類型。這些系統(tǒng)各有優(yōu)缺點 ,如DCS系統(tǒng)處理速度快 ,人機界面好 ,但其全部信號集中接入控制室 ,成本造價高。PLC系統(tǒng)數(shù)字邏輯處理能力強 ,可靠性高 ,但處理速度低 ,功能模塊較單一 ,和其它設備兼容性不好。工控機內(nèi)插I/O板則適合于較少點數(shù)的應用 ,其成本低、靈活性好同 ,但故障率高 ,不可靠。由于以上特點 ,在油田的聯(lián)合站控制領域中還沒有一種能使用戶滿意的控制系統(tǒng)。隨著工業(yè)自動化控制理論和計算機技術(shù)的發(fā)展 ,以及生產(chǎn)工藝對控制系統(tǒng)的可靠性、運算能力、開放性等方面越來越高的要求 ,西門子公司在原來S5系列可編程控制器的基礎上 ,結(jié)合最先進的電子制造、網(wǎng)絡通訊、現(xiàn)場總線等技術(shù) ,推出了新一代可編程控制器S7系列PLC。