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1、 目 錄第一章 PLC概述11.1 PLC的產(chǎn)生11.2 PLC的定義11.3 PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用21.4 PLC的基本結(jié)構(gòu)4結(jié) 論16致 謝17參 考 文 獻(xiàn)18第一章 PLC概述1.1 PLC的產(chǎn)生1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了世界上第一臺(tái)可編程序控制器，并應(yīng)用于通用汽車公司的生產(chǎn)線上。當(dāng)時(shí)叫可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用來取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能。緊接著，美國MODICON公司也開發(fā)出同名的控制器，1971年，日本從美國引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制成了日本第一臺(tái)可編程控制器。1973

2、年，西歐國家也研制出他們的第一臺(tái)可編程控制器。隨著半導(dǎo)體技術(shù)，尤其是微處理器和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，到70年代中期以后，特別是進(jìn)入80年代以來，PLC已廣泛地使用16位甚至32位微處理器作為中央處理器，輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，使PLC在概念、設(shè)計(jì)、性能價(jià)格比以及應(yīng)用方面都有了新的突破。這時(shí)的PLC已不僅僅是邏輯判斷功能，還同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能，稱之為可編程序控制器（Programmable Controller）更為合適，簡(jiǎn)稱為PC，但為了與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Persona1 Computer）的簡(jiǎn)稱PC相區(qū)別，一般仍將它簡(jiǎn)稱為PLC（

3、Programmable Logic Controller）。1.2 PLC的定義“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)和執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作命令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。”可編程序控制器是應(yīng)用面最廣、功能強(qiáng)大、使用方便的通用工業(yè)控制裝置，自研制成功開始使用以來，它已經(jīng)成為了當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。1.3 PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用1） PLC特點(diǎn)（1）編程簡(jiǎn)單，使

4、用方便梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語言，其符號(hào)與繼電器電路原理圖相似。有繼電器電路基礎(chǔ)的電氣技術(shù)人員只要很短的時(shí)間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序，梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，。（2）控制靈活，程序可變，具有很好的柔性可編程序控制器產(chǎn)品采用模塊化形式，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)?？删幊绦蚩刂破饔密浖δ苋〈死^電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，不用改變硬件，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化，具有很好的柔性。（3）功能強(qiáng)，擴(kuò)充方便，性能價(jià)格比高可

5、編程序控制器內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。如果元件不夠，只要加上需要的擴(kuò)展單元即可，擴(kuò)充非常方便。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價(jià)格比。（4）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工的工作量少，維修方便可編程序控制器的配線與其它控制系統(tǒng)的配線比較少得多，故可以省下大量的配線，減少大量的安裝接線時(shí)間，開關(guān)柜體積縮小，節(jié)省大量的費(fèi)用?？删幊绦蚩刂破饔休^強(qiáng)的帶負(fù)載能力、可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器。一般可用接線端子連接外部接線。可編程序控制器的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能，便于迅速地排除故障。（5）可靠

6、性高，抗干擾能力強(qiáng)可編程序控制器是為現(xiàn)場(chǎng)工作設(shè)計(jì)的，采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，硬件措施如屏蔽、濾波、電源調(diào)整與保護(hù)、隔離、后備電池等，例如，西門子公司S7-200系列PLC內(nèi)部EEPROM中，儲(chǔ)存用戶原程序和預(yù)設(shè)值在一個(gè)較長時(shí)間段（190小時(shí)），所有中間數(shù)據(jù)可以通過一個(gè)超級(jí)電容器保持，如果選配電池模塊，可以確保停電后中間數(shù)據(jù)能保存200天。軟件措施如故障檢測(cè)、信息保護(hù)和恢復(fù)、警戒時(shí)鐘，加強(qiáng)對(duì)程序的檢測(cè)和校驗(yàn)。從而提高了系統(tǒng)抗干擾能力，平均無故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，可編程序控制器已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。（6）體積小、重量輕、能耗

7、低，是“機(jī)電一體化”特有的產(chǎn)品。2） PLC應(yīng)用目前，可編程序控制器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各個(gè)工業(yè)部門。隨著其性能價(jià)格比的不斷提高，應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，主要有以下幾個(gè)方面：（1） 邏輯控制可編程序控制器具有“與”、“或”、“非”等邏輯運(yùn)算的能力，可以實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，用觸點(diǎn)和電路的串、并聯(lián)，代替繼電器進(jìn)行組合邏輯控制，定時(shí)控制與順序邏輯控制。數(shù)字量邏輯控制可以用于單臺(tái)設(shè)備，也可以用于自動(dòng)生產(chǎn)線，其應(yīng)用領(lǐng)域最為普及，包括微電子、家電行業(yè)也有廣泛的應(yīng)用。（2） 運(yùn)動(dòng)控制 可編程序控制器使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，或靈活運(yùn)用指令，使運(yùn)動(dòng)控制與順序控制功能有機(jī)地結(jié)合在一起。隨著變頻器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器的普遍使用，可編

8、程序控制器可以與變頻器結(jié)合，運(yùn)動(dòng)控制功能更為強(qiáng)大，并廣泛地用于各種機(jī)械，如金屬切削機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。（3） 過程控制可編程序控制器可以接收溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量，通過模擬量I/0模塊，實(shí)現(xiàn)模擬量(Analog)和數(shù)字量(Digital)之間的A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換，并對(duì)被控模擬量實(shí)行閉環(huán)PID（比例-積分-微分）控制。現(xiàn)代的大中型可編程序控制器一般都有PID閉環(huán)控制功能，此功能已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、加熱爐、鍋爐等設(shè)備，以及輕工、化工、機(jī)械、冶金、電力、建材等行業(yè)。 （4） 數(shù)據(jù)處理可編程序控制器具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數(shù)

9、據(jù)的采集、分析和處理。這些數(shù)據(jù)可以是運(yùn)算的中間參考值，也可以通過通信功能傳送到別的智能裝置，或者將它們保存、打印。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人柔性制造系統(tǒng)，也可以用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。（5） 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)控制可編程序控制器的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程I/0之間的通信、多臺(tái)可編程序控制器之間的通信、可編程序控制器和其他智能控制設(shè)備(如計(jì)算機(jī)、變頻器)之間的通信?？删幊绦蚩刂破髋c其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。當(dāng)然，并非所有的可編程序控制器都具有上述功能，用戶應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的需要選擇可編程序控制器，這樣既能完成控制任務(wù)，又可節(jié)省

10、資金。1.4 PLC的基本結(jié)構(gòu)可編程序控制器簡(jiǎn)稱為PLC（Programmable Logic Controller）主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。（如下圖一所示）圖一 PLC控制系統(tǒng)示意圖可編程序控制器實(shí)際上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機(jī)控制系統(tǒng)相似，甚至與之無異?？删幊绦蚩刂破髦饕蒀PU（中央處理單元）、存儲(chǔ)器（RAM和EPROM）、輸入/輸出模塊（簡(jiǎn)稱I/O模塊）、編程器和電源五大部分組成。1） CPU模塊CPU模塊又叫中央處理單元或控制器，它主要由微機(jī)處理器（CPU）和存儲(chǔ)器組成。CPU的作用類似于人類的大腦和心臟。它采用掃描方式工作，每一次掃描要完

11、成以下工作：（1）輸入處理：將現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)量輸入信號(hào)和數(shù)據(jù)分別讀入輸入映像寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。（2）程序執(zhí)行：逐條讀入和解釋用戶程序，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)去控制有關(guān)的電路，完成數(shù)據(jù)的存取、傳送和處理工作，并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果更新各有關(guān)寄存器的內(nèi)容。（3）輸出處理：將輸出映像寄存器的內(nèi)容送給輸出模塊，去控制外部負(fù)載。2） I/O模塊I/O模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號(hào)。輸入信號(hào)有兩類：一類是從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字開關(guān)、限位開關(guān)、接收開關(guān)、關(guān)電開關(guān)、壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號(hào)；另一類是由電位器、熱電偶、測(cè)速發(fā)電機(jī)、各種變送器提供的連續(xù)變化的模

12、擬量輸入信號(hào)?？删幊绦蚩刂破魍ㄟ^輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等執(zhí)行器，可編程序控制器控制的另一類外部負(fù)載是指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等。CPU模塊的工作電壓一般是5V，而可編程序控制器的輸入/輸出信號(hào)電壓一般較高，如直流24V和交流220V。從外部引入的尖蜂電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使可編程序控制器不能正常工作，所以CPU模塊不能直接與外部輸入/輸出裝置相連。I/O模塊除了傳遞信號(hào)外，還有電平轉(zhuǎn)換與噪聲隔離的作用。3） 編程器編程器除了用來輸入和編輯程序外，還可以用來監(jiān)視可編程序控制器運(yùn)行時(shí)梯形圖中各種編程元件的工作狀態(tài)。編程器可以永久地連續(xù)在可

13、編程序控制器上，將它取下來后可編程序控制器也可以運(yùn)行。一般只在程序輸入、調(diào)試階段和檢修時(shí)使用，一臺(tái)編程器可供多臺(tái)可編程序控制器公用。4）開關(guān)量I/O模塊開關(guān)量模塊的輸入輸出信號(hào)僅有接通和斷開兩種狀態(tài)。電壓等級(jí)有直流5V，12V，24V，48V和交流110V，220V等。輸入輸出電壓的允許范圍很寬，如某交流220V輸入模塊的允許低電壓為070V，高電壓為70256V，頻率為4763HZ。各I/O點(diǎn)的通/斷狀態(tài)用發(fā)光二極管或其它元件顯示在面板上，外部I/O接線一般接在模塊的接線端子上，某些模塊使用可拆除的插座型端子板，在不拆去端子的外部連線的情況下，可以迅速地更換模。開關(guān)量I/O模塊可能4，8，1

14、6，32，64點(diǎn)。 1.4 PLC的工作原理（1） PLC的工作方式：采用循環(huán)掃描方式。在PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。注意：由于PLC是掃描工作過程，在程序執(zhí)行階段即使輸入發(fā)生了變化，輸入狀態(tài)映象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)變化，要等到下一周期的輸入處理階段才能改變。循環(huán)掃描過程如下：運(yùn)行內(nèi)部處理通信操作輸入處理程序執(zhí)行輸出處理停止(2)工作過程：主要分為內(nèi)部處理、通信操作、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理幾個(gè)階段。1） 內(nèi)部處理階段：在此階段，PLC檢查CPU模塊的硬件是否正常，復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器，以及完成一些其它內(nèi)部工作。2） 通信服務(wù)階段在此

15、階段，PLC與一些智能模塊通信、響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容等，當(dāng)PLC處于停狀態(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)容處理和通信操作等內(nèi)容。3） 輸入處理輸入處理也叫輸入采樣。在此階段順序讀入所有輸入端子的通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對(duì)應(yīng)的映象寄存器。在此輸入映象寄存器被刷新，接著進(jìn)入程序的執(zhí)行階段。4） 程序執(zhí)行根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，按先左后右，先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。若用戶程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時(shí)，PLC從輸入映象寄存器中讀出上一階段采入的對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映象寄存器讀出對(duì)應(yīng)映象寄存器的當(dāng)前狀態(tài)。根據(jù)

16、用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入有關(guān)器件寄存器中。5） 輸出處理程序執(zhí)行完畢后，將輸出映象寄存器，即元件映象寄存器中的Y寄存器的狀態(tài)，在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通過隔離電路，驅(qū)動(dòng)功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。（3）PLC的運(yùn)行方式：1） 運(yùn)行工作模式當(dāng)處于運(yùn)行工作模式時(shí)，PLC要進(jìn)行從內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入處理、程序處理、輸出處理，然后按上述過程循環(huán)掃描工作。在運(yùn)行模式下，PLC通過反復(fù)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能，為了使PLC的輸出及時(shí)地響應(yīng)隨時(shí)可能變化的輸入信號(hào)，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至PLC停機(jī)或切換到STOP工

17、作模式。注：PLC的這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。2） 停止模式當(dāng)處于停止工作模式時(shí)，PLC只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信服務(wù)等內(nèi)容。1.5 PLC的編程語言（1） 梯形圖梯形圖編程語言習(xí)慣上叫梯形圖。梯形圖沿襲了繼電器控制電路的形式，也可以說，梯形圖編程語言是在電氣控制系統(tǒng)中常用的繼電器、接觸器邏輯控制基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化了符號(hào)演變而來的，具有形象、直觀、實(shí)用，電氣技術(shù)人員容易接受，是目前用得最多的一種PLC編程語言。（2） 指令表這種編程語言是一種與計(jì)算機(jī)匯編語言相類似的助記符編程方式，用一系列操作指令組成的語句表將控制流程熱核出來，并通過編程器送到PLC中去。（3） 順序功能圖采用IEC標(biāo)準(zhǔn)的

18、SFC(Sequential Function Chart)語言，用于編制復(fù)雜的順控程序。利用這種先進(jìn)的編程方法，初學(xué)者也很容易編出復(fù)雜的順控程序，大大提高了工作效率，也為調(diào)試、試運(yùn)行帶來許多言傳的方便。（4） 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖類似于順序功能圖，可使復(fù)雜的順控系統(tǒng)編程得到進(jìn)一步簡(jiǎn)化。（5） 邏輯功能圖它基本上沿用了數(shù)字電路中的邏輯門和邏輯框圖來表達(dá)。一般用一個(gè)運(yùn)算框圖表示一種功能?？刂七壿嫵Ｓ谩芭c”、“或”、“非”三種功能來完成。目前國際電工協(xié)會(huì)(IEC)正在實(shí)施發(fā)展這種編程標(biāo)準(zhǔn)。（6） 高級(jí)語言近幾年推出的PLC，尤其是大型PLC，已開始使用高級(jí)語言進(jìn)行編程采用高級(jí)語言編程后，用戶可以象使用PC機(jī)

19、一樣操作PLC。在功能上除可完成邏輯運(yùn)算功能外，還可以進(jìn)行PID調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)采集和處理、上位機(jī)通信等。 目前工業(yè)自動(dòng)化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志。同時(shí)，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個(gè)階段。智能 控制的典型實(shí)例是模糊全自動(dòng)洗衣機(jī)等。自動(dòng)控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。一個(gè)控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、輸入輸出接 口。控制器的輸出經(jīng)過輸出接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，加到被控系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)的被控量，經(jīng)過傳感器，變送器，通過輸入接口送到控制器。不同的控制系統(tǒng)，其傳感器、 變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)是不一樣的。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。

20、電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID 控制器（儀表）已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用，有各種各樣的PID控制器產(chǎn)品，各大公司均開發(fā)了具有PID參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器 (intelligent regulator)，其中PID控制器參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來實(shí)現(xiàn)。有利用PID控制實(shí)現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制 器，能實(shí)現(xiàn)PID控制功能的可編程控制器(PLC)，還有可實(shí)現(xiàn)PID控制的PC系統(tǒng)等等。 可編程控制器(PLC) 是利用其閉環(huán)控制模塊來實(shí)現(xiàn)PID控制，而可編程控制器(PLC)可以直接與相連，如Rockwell

21、的PLC-5等。還有可以實(shí)現(xiàn) PID控制功能的控制器，如Rockwell 的產(chǎn)品系列，它可以直接與相連，利用網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)其遠(yuǎn)程控制功能。 1、開環(huán)控制系統(tǒng) 開環(huán)控制系統(tǒng)(open-loop control system)是指被控對(duì)象的輸出(被控制量)對(duì)控制器(controller)的輸出沒有影響。在這種控制系統(tǒng)中，不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環(huán)回路。 2、閉環(huán)控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng)(closed-loop control system)的特點(diǎn)是系統(tǒng)被控對(duì)象的輸出(被控制量)會(huì)反送回來影響控制器的輸出，形成一個(gè)或多個(gè)閉環(huán)。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋，若反饋信號(hào)與系 統(tǒng)給定值信號(hào)相反，則稱為

22、負(fù)反饋( Negative Feedback)，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負(fù)反饋，又稱負(fù)反饋控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多。比如人就是一個(gè)具有負(fù)反饋 的閉環(huán)控制系統(tǒng)，眼睛便是傳感器，充當(dāng)反饋，人體系統(tǒng)能通過不斷的修正最后作出各種正確的動(dòng)作。如果沒有眼睛，就沒有了反饋回路，也就成了一個(gè)開環(huán)控制系 統(tǒng)。另例，當(dāng)一臺(tái)真正的全自動(dòng)洗衣機(jī)具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動(dòng)切斷電源，它就是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。 3、階躍響應(yīng) 階躍響應(yīng)是指將一個(gè)階躍輸入（step function）加到系統(tǒng)上時(shí)，系統(tǒng)的輸出。穩(wěn)態(tài)誤差是指系統(tǒng)的響應(yīng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，系統(tǒng)的期望輸出與實(shí)際輸出之差。控制

23、系統(tǒng)的性能可以用穩(wěn)、準(zhǔn)、快三個(gè)字 來描述。穩(wěn)是指系統(tǒng)的穩(wěn)定性(stability)，一個(gè)系統(tǒng)要能正常工作，首先必須是穩(wěn)定的，從階躍響應(yīng)上看應(yīng)該是收斂的；準(zhǔn)是指控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、控 制精度，通常用穩(wěn)態(tài)誤差來(Steady-state error)描述，它表示系統(tǒng)輸出穩(wěn)態(tài)值與期望值之差；快是指控制系統(tǒng)響應(yīng)的快速性，通常用上升時(shí)間來定量描述。 4、PID控制的原理和特點(diǎn) 在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它 以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參

24、數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的 其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或 不能通過有效的測(cè)量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、 積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。 比例（P）控制 比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-state error）。 積分（I）控制 在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤

25、差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的 或簡(jiǎn)稱有差系統(tǒng)（System with Steady-state Error）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，積 分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn) 態(tài)誤差。 微分（D）控制 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。 自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程

26、中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用， 其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入 “比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，這樣，具有比例+微分的控制器，就能 夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在 調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性。 5、PID控制器的參數(shù)整定

27、 PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被 控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計(jì)算整定法。它主要是 依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主 要依賴工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡(jiǎn)單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng) 曲線法和衰減法。三種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是通過試驗(yàn)，然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。

28、但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需 要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進(jìn)行 PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預(yù)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對(duì)輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩， 記下這時(shí)的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；(3)在一定的控制度下通過公式計(jì)算得到PID控制器的參數(shù)。 在實(shí)際調(diào)試中，只能先大致設(shè)定一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，然后根據(jù)調(diào)節(jié)效果修改。 對(duì)于溫度系統(tǒng)：P（%）20-60，I（分）3-10，D（分）0.5-3 對(duì)于流量系統(tǒng)：P（%）40-100，I（分）0.1-1 對(duì)于壓力系統(tǒng)：P（%）30-70，I（分

29、）0.4-3 對(duì)于液位系統(tǒng)：P（%）20-80，I（分）1-5 參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查 先是比例后積分，最后再把微分加 曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大 曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳 曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降 曲線波動(dòng)周期長，積分時(shí)間再加長 曲線振蕩頻率快，先把微分降下來 動(dòng)差大來波動(dòng)慢。微分時(shí)間應(yīng)加長 理想曲線兩個(gè)波，前高后低4比1 一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會(huì)低 PID與自適應(yīng)PID的區(qū)別： 首先弄清楚什么是自適應(yīng)控制 在生產(chǎn)過程中為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)量，節(jié)約原材料，要求生產(chǎn)管理及生產(chǎn)過程始終處于最優(yōu)工作狀態(tài)。因此產(chǎn)生了一種最優(yōu)控制的方法，這就叫自適應(yīng)控制。在這種控制中要

30、求系統(tǒng)能夠根據(jù)被測(cè)參數(shù)，環(huán)境及原材料的成本的變化而自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)隨時(shí)處于最佳狀態(tài)。自適應(yīng)控制包括性能估計(jì)（辨別）、決策和修改三個(gè)環(huán)節(jié)。它是微機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。但由于控制規(guī)律難以掌握，所以推廣起來尚有一些難以解決的問題。 加入自適應(yīng)的PID 控制就帶有了一些智能特點(diǎn)，像生物一樣能適應(yīng)外界條件的變化。 還有自學(xué)習(xí)系統(tǒng)，就更加智能化了。 第二章 編程軟件及其使用內(nèi)容涵括：1、編程軟件的初步使用2、編程軟件的功能及編程方法3、調(diào)試及運(yùn)行監(jiān)控一、能力目標(biāo)熟悉掌握V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3的使用和編程方法，調(diào)試及運(yùn)行監(jiān)控。二、所需的材料、工具和設(shè)備PLC實(shí)驗(yàn)板、裝有S

31、TEP 7軟件的計(jì)算機(jī)、數(shù)字量輸入/輸出模塊。三、項(xiàng)目要求熟練掌握可編程序控制器編程元件的符號(hào)、意義和使用，掌握各基本指令的意義和使用，學(xué)會(huì)編程軟件的安裝和使用。四、學(xué)習(xí)形式以老師課堂講解的形式學(xué)習(xí)，以學(xué)生小組的形式到實(shí)驗(yàn)室動(dòng)手的形式實(shí)踐 五、原理說明STEP 7 - Micro/WIN是西門子公司專門為S7 - 300系列PLC設(shè)計(jì)開發(fā)的編程軟件，可 在全漢化的界面下進(jìn)行操作。它基于Windows操作系統(tǒng)，為用戶開發(fā)、編輯、調(diào)試和監(jiān)控自己的應(yīng)用程序提供了良好的編程環(huán)境。其目前最新的版本是STEP7 - Micro/WIN V 4. 0 SP5 (V4.0. 5.08)。該版本除了支持CPU的

32、新功能外，其本身的功能也比以前的版本增強(qiáng)了很多。 4.1 編程軟件的初步使用4.1.1計(jì)算機(jī)的配置要求 STEP 7 - Micro/WIN要在PC機(jī)上運(yùn)行，它對(duì)PC機(jī)的最小配置要求如下: (1)操作系統(tǒng)Windows 2000 SP3以上; Windows XP Home; Windows XP Professional; (2)硬盤至少40 MB以上空間。 4.1.2軟件的安裝與卸載 1. STEP 7 - Micro/WIN V4.O份妥革步驟 (1)將安裝光盤插入CD-ROM，在光盤目錄里雙擊Setup，進(jìn)入安裝向?qū)А?(2)按照安裝向?qū)У奶崾就瓿绍浖陌惭b。軟件程序安裝路徑可以使用默

33、認(rèn)子目錄，也 可以用瀏覽按鈕彈出的對(duì)話框中任意選擇或新建一個(gè)子目錄。 (3)出現(xiàn)PG/PC Interface窗口單擊OK按鈕。(4)在安裝結(jié)束時(shí)，會(huì)出現(xiàn)下面的選項(xiàng): 是，我現(xiàn)在要重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)(默認(rèn)選項(xiàng)) ;否，我以后再啟動(dòng)計(jì)算機(jī)。 (5)如果出現(xiàn)該選項(xiàng)，建議用戶選擇默認(rèn)項(xiàng)，單擊完成按鈕，完成安裝。 首次安裝完成后，會(huì)出現(xiàn)下面的選項(xiàng): 是，我現(xiàn)在瀏覽Readme文件(默認(rèn)選項(xiàng)) ; 否，我現(xiàn)在要進(jìn)入STEP 7一Micro/WIN V 4. 0。出現(xiàn)該選項(xiàng)時(shí)，如果選擇默認(rèn)項(xiàng)，則隨后可以閱讀Readme文件，并瀏覽關(guān)于STEP7Micro/WIN編程軟件的最新信息。但大多數(shù)情況下會(huì)選擇直接進(jìn)入

34、軟件，遇到問題時(shí)再去查 找有關(guān)說明。 說明:在開始安裝Micro/WIN時(shí)選擇的是安裝程序的界面語言，選擇English進(jìn)行安 裝。安裝完成后，可以打開Tools(工具)菜單的Options(選項(xiàng)) ，在General(常規(guī))分支中的語 言選擇欄中選擇chinese ，確定并關(guān)問軟件，然后重新打開后系統(tǒng)即變?yōu)橹形慕缑妗?2.軟件升級(jí)若要對(duì)STEP 7 - Micro/WIN V4. 0升級(jí)，需從西門子公司的網(wǎng)站上下載SPx軟件包。 STEP 7 - Micro/WIN V4. 0 SPx和V4.0不能共存，安裝SPx時(shí)看到提示后，需退出安裝程 序，先卸載V4.0版，然后再次安裝SPx(找到解壓

35、縮的文件目錄，運(yùn)行Setup文件)。 說明: (1)在一個(gè)版本系列中，只需要安裝最新的SP包，而不必按順序安裝所有的SP包。 (2) Service Pack不能單獨(dú)安裝。在本地硬盤上必須有正式版本才能安裝升級(jí)軟件包;否 則會(huì)退出安裝。 (3)高版本的Micro/WIN V 4. 0能夠向下兼容低版本軟件生成的項(xiàng)目文件，低版本的軟 件不能打開高版本保存的項(xiàng)目文件。 3.軟件卸載逐步打開Windows操作系統(tǒng)的開始設(shè)置控制面板，在其中單擊添加/刪除程序按 鈕，選擇相應(yīng)的STEP 7 - Micro/WIN V4. 0版本卸載。卸載完成后，一般需要重新啟動(dòng)Win daws系統(tǒng)。 4.1.3硬件安裝

36、與拆卸 1.硬件連接在第8章的編程通信中已經(jīng)提到，可以用三種方式連接S7 - 300和編程設(shè)備:通過PPI多 主站電纜直接連接，或者通過帶有MPI電纜的通信處理器卡(CP)連接，或者通過以太網(wǎng)通信 卡連接，但最常用的是普通的PPI編程電纜。用于S7 - 300 PLC的編程電纜長度一般均為 5m。有RS-232和USB接口的兩種編程電纜可以選擇，編程電纜將PLC的編程口與計(jì)算 機(jī)的RS - 232口或USB口相連，連接如圖4 -1所示。 圖4-1 主機(jī)與計(jì)算機(jī)連接PLC主機(jī)有兩種供電方式，一種是直流供電，一種是交流供電，但一般在購買時(shí)選擇交流供電方式的CPU主機(jī)單元。圖4 - 2中給出了直流供

37、電和交流供電兩種CPU模塊接線方式。 圖4-2 CPU主機(jī)單元的供電方式2.拆卸CPU模塊或者擴(kuò)展模塊如果需要拆卸CPU模塊或其他擴(kuò)展模塊，請(qǐng)按以下步驟進(jìn)行: (1)關(guān)閉所有電源。 (2)拆除模塊上的所有連線和電纜，主機(jī)和部分?jǐn)U展模塊的端子排是可拆卸的。該功能可使得拆卸I/O工作變得簡(jiǎn)單。如果有其他擴(kuò)展模塊連接在要拆卸的模塊上，應(yīng)打開前蓋，拔掉相鄰模塊的擴(kuò)展扁平電纜。 (3)拆掉安裝螺釘，拆下模塊，或從35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上扣下模塊。 4.1.4參數(shù)設(shè)置 用PPI多主站編程電纜與S7一300建立通信時(shí)，常用參數(shù)的設(shè)置如下: (1)如圖4 - 3所示，雙擊指令樹項(xiàng)目目錄下的圖標(biāo) ，設(shè)置PLC類型及C

38、PU 版本。 (2)將編程設(shè)備(如PC機(jī))的通信地址設(shè)為O，CPU的默認(rèn)地址為2。 (3) PC機(jī)的接口一般使用COM1或USB。 (4)傳輸波特率為9.6 kbit/s。 圖4-3 設(shè)置PLC類型及CPU版本如果建立了計(jì)算機(jī)和PLC的在線聯(lián)系，就可利用軟件檢查、設(shè)置和修改PLC的通信參 數(shù)。步驟如下: (1)單擊瀏覽條中的系統(tǒng)塊圖標(biāo)，或從視圖(View)菜單中選擇系統(tǒng)塊(System Block)選項(xiàng)，將出現(xiàn)系統(tǒng)塊對(duì)話框。(2)單擊通信口(Port)選項(xiàng)卡。檢查各參數(shù)，確認(rèn)無誤后單擊確定。如果需要修改 某些參數(shù)，可以先進(jìn)行有關(guān)的修改，再單擊確認(rèn)(OK) 按鍵，待確認(rèn)后退出。 (3)單擊工具條

39、中的下載按鈕，即可把修改后的參數(shù)下載到PLC主機(jī)。當(dāng)然參數(shù)塊的下 載也可以和程序下載同時(shí)進(jìn)行。 說明:如果使用USB編程電纜，在建立連接后，可以通過系統(tǒng)塊更改端口的波特率，下載 后端口的波特率使用新的設(shè)定值。 4.1.5 與S7 - 300建立通信 (1)單擊瀏覽條中通信圖標(biāo)，進(jìn)入通信對(duì)話框，雙擊刷新圖標(biāo)。STEP 7 - Micro/ WIN V4. 0搜索并顯示連接的S7 - 300 CPU的圖標(biāo)。 (2)選擇相應(yīng)的S7 - 300 CPU并單擊OK。 如果STEP 7 - Micro/WIN V 4. 0未能找到S7 - 300 CPU，應(yīng)單擊設(shè)置PC/PG接口按鈕 ，核對(duì)通信參數(shù)設(shè)置，

40、并重復(fù)以上步驟。4.2 編程軟件功能4.2. 1基本功能 STEP 7 - Micro/WIN V4. 0為用戶創(chuàng)建程序提供了便捷的工作環(huán)境，豐富的編程向?qū)В?提高了軟件的易用性;同時(shí)還有一些工具性的功能，例如用戶程序的文檔管理和加密等。此 外，還可以用軟件設(shè)置PLC的工作方式、參數(shù)和運(yùn)行監(jiān)控等。 軟件功能的實(shí)現(xiàn)可以在聯(lián)機(jī)工作方式(在線方式)下進(jìn)行。此時(shí)，有編程軟件的計(jì)算機(jī)與 PLC連接，允許兩者之間直接通信，可針對(duì)相連的PLC進(jìn)行操作，如上裝和下載用戶程序和 組態(tài)數(shù)據(jù)等。 部分功能的實(shí)現(xiàn)也可以在離線工作方式下進(jìn)行。此時(shí)，有編程軟件的計(jì)算機(jī)與PLC斷開 連接，所有的程序和參數(shù)存放在硬盤上，等聯(lián)

41、機(jī)后再下載到PLC中。 4.2. 2界面及各部分的功能 雙擊STEP 7 - Micro/WIN圖標(biāo)，可打開編程軟件；也可以在PC機(jī)命令菜單中單擊開始SIMATICSTEP7-Micro/WIN V 4.0選項(xiàng)后，進(jìn)入編程軟件操作界面。其外觀如圖4 -4所示。 1.工具欄它提供了常用菜單命令的快捷按鈕。從查看工具條可以顯示和隱藏任意工具欄。 -圖4-4 STEP 7-Micro/WIN V4.0 的外觀2.瀏覽條 瀏覽條包含查看和工具窗口，通過單擊可實(shí)現(xiàn)二者之間的切快。查看窗口為進(jìn)入程序塊 窗口、符號(hào)表窗口等提供了快捷方式。工具窗口為進(jìn)入編程向?qū)Ы缑嫣峁┝丝旖莘绞?，各種編程向?qū)岣吡司幊誊浖?/p>

42、易用性。3. 指令樹 顯示了所有的項(xiàng)目對(duì)象和創(chuàng)建程序所需的指令，如圖4一5所示。可以將指令從指令樹 拖到應(yīng)用程序中，也可以用雙擊指令的方法將該指令插入到程序編輯器中的當(dāng)前光標(biāo)所在地。 4.編輯器 該編輯器包括程序編輯器和局部變量表。在程序編輯器的底部有主程序、子程序和中斷 服務(wù)程序標(biāo)簽。單擊這些標(biāo)簽，可以在程序編輯器窗口實(shí)現(xiàn)主程序、子程序和中斷服務(wù)程序之 間的切換。 5. 局部變量表可以在局部變量表中為臨時(shí)的局部變量定義符號(hào)名，也可以為子程序和中斷服務(wù)程序分 別指定變量，用于為子程序傳遞參數(shù)。 程序中的每個(gè)PODe程序組織單元)都有自己的局部變量表。這些局部變量表允許定義 具有范圍限制的變量，

43、同時(shí)只在建立該變量的POD中才有效。 6. 輸出窗口。 輸出窗口用來顯示POD的最近編譯結(jié)果信息(所編程序的大小、占用數(shù)據(jù)塊的大小等) 和在編譯之后檢測(cè)到的錯(cuò)誤信息。可以雙擊輸出窗口中的錯(cuò)誤信息，光標(biāo)會(huì)自動(dòng)移至有編譯 錯(cuò)誤的網(wǎng)絡(luò)。 圖4-5 指令樹圖4-6 有關(guān)指令幫助及庫指令的操作4.2.3工具欄 工具欄由標(biāo)準(zhǔn)工具欄、調(diào)試工具欄、公用工具欄、指令工具欄四部分組成。雖然工具欄中 各按鈕的作用也可以通過菜單中的命令實(shí)現(xiàn)，并且菜單中的命令提供的功能比工具欄強(qiáng)大;但 是工具欄為實(shí)現(xiàn)某些常用功能提供了快捷途徑，使用工具欄中按鈕提供的功能，可以提高編程效率。 1.標(biāo)準(zhǔn)工具欄中部分按鈕的作用 標(biāo)準(zhǔn)工具欄如

44、圖4-7所示。圖4-7 標(biāo)準(zhǔn)工作欄常規(guī)按鈕標(biāo)準(zhǔn)工具欄中的常規(guī)按鈕包括新建項(xiàng)目、打開項(xiàng)目、保存項(xiàng)目、打印、打印預(yù)覽、剪貼、復(fù)制、粘貼、撤消、這些按鈕的用法和平時(shí)見到的其他辦公室軟件中的用法一樣,這里不再細(xì)說.編譯按鈕編譯按鈕限于編譯當(dāng)前程序編輯器打開的窗口,并且只能完成程序塊或者數(shù)據(jù)塊的編譯.全部編譯按鈕全部編譯按鈕同時(shí)完成程序塊、數(shù)據(jù)塊和系統(tǒng)塊的編譯.上載按鈕上載按鈕將PLC中的項(xiàng)目傳到STEP 7-Micro/WIN V4.0中,然后存儲(chǔ)起來或?qū)ζ溥M(jìn)行編輯修改;可用于防止PLC中的原有項(xiàng)目被新項(xiàng)目覆蓋.下載按鈕下載按鈕將STEP 7-Micro/WIN V4.0中的項(xiàng)目下載到PLC中.升序排

45、序按鈕和降序排序按鈕升序排序按鈕和降序排序按鈕用來給符號(hào)表中的符號(hào)和狀態(tài)圖中的地址排序.選項(xiàng)按鈕選項(xiàng)按鈕用來更改STEP 7-Micro/WIN V4.0窗口中各個(gè)小窗口的字體,顏色及其顯示選項(xiàng)以及打印時(shí)的格式等.2.調(diào)試工具欄中部分按鈕的作用圖4-8所示為調(diào)試工具欄按鈕. (1)運(yùn)行按鈕和停止按鈕。 在CPU狀態(tài)開關(guān)撥到RUN或TERM狀態(tài)時(shí)，可通過運(yùn)行或停止按鈕控制CPU模式。 (2)狀態(tài) 程序在PLC中執(zhí)行時(shí)，顯示PLC中有關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)值和能流的信息?？梢允褂脿顟B(tài)圖和程序狀態(tài)窗口讀取、寫入和強(qiáng)制PLC數(shù)據(jù)值。在控制程序的執(zhí)行過程中，PLC數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)改變可用下列三種不同方式檢視: 狀態(tài)表監(jiān)控

46、打開狀態(tài)表窗口，單擊圖狀態(tài)按鈕，狀態(tài)表的表格中就可以顯示狀態(tài)數(shù)據(jù)。并且每行要指定一個(gè)監(jiān)視的PLC數(shù)據(jù)值，指定一種顯示格式、當(dāng)前值及新值(如果使用寫入或強(qiáng)制命令)。 趨勢(shì)圖在狀態(tài)視圖下，單擊趨勢(shì)圖按鈕，進(jìn)入趨勢(shì)圖狀態(tài)。在趨勢(shì)圖下， Micro/ WIN顯示區(qū)域按照一定的刷新速率，用隨時(shí)間而變的PLC數(shù)據(jù)繪圖，跟蹤狀態(tài)數(shù)據(jù);用圖形 顯示變量的值，包括最大值、當(dāng)前值、最小值等信息。在狀態(tài)趨勢(shì)圖中一樣可以執(zhí)行強(qiáng)制、 寫入等命令;并且可以就現(xiàn)有的狀態(tài)圖，在狀態(tài)表圖和趨勢(shì)圖之間切換;新的數(shù)據(jù)亦可在趨 勢(shì)圖中直接賦值。 程序狀態(tài)監(jiān)控單擊程序狀態(tài)按鈕，在程序編輯器窗口中顯示狀態(tài)數(shù)據(jù)。當(dāng)前 PLC數(shù)據(jù)值會(huì)顯示在

47、引用該數(shù)據(jù)的STL語句或LAD/FBD圖形旁邊。LAD圖形也顯示功率 流，由此可看出哪個(gè)圖形分支處于活動(dòng)中。 注意:程序狀態(tài)和狀態(tài)表監(jiān)控(或趨勢(shì)圖)窗口可以同時(shí)運(yùn)行。在狀態(tài)圖窗口寫入或強(qiáng)制 PLC數(shù)據(jù)，將應(yīng)用于程序狀態(tài)窗口;在程序狀態(tài)窗口寫入或強(qiáng)制PLC數(shù)據(jù)，也會(huì)應(yīng)用于狀態(tài)圖窗口。例如，無論在程序狀態(tài)窗口還是在狀態(tài)表監(jiān)控(或趨勢(shì)圖)窗口，將QO.O寫入邏輯值1，則其他窗口中顯示的QO.O也會(huì)變成1。 (3)單次讀取按鈕 僅限于對(duì)狀態(tài)圖中的數(shù)據(jù)進(jìn)行一次讀取，例如監(jiān)視變量VW40中的數(shù)值，單擊單次讀取 按鈕，顯示的數(shù)據(jù)是單擊按鈕時(shí)VW40中的數(shù)據(jù)，而不是一個(gè)實(shí)時(shí)變化的數(shù)據(jù)。 (4)全部寫入按鈕 在

48、狀態(tài)圖中，單擊此按鈕將改動(dòng)后的新數(shù)值列發(fā)送至PLC。此功能與強(qiáng)制的區(qū)別:在 寫人數(shù)據(jù)后，寫入的數(shù)據(jù)值還會(huì)根據(jù)程序中的邏輯運(yùn)算而改變，而強(qiáng)制輸入的數(shù)據(jù)在狀態(tài)表中 不會(huì)發(fā)生變化。注意:與強(qiáng)制有關(guān)的應(yīng)用將在后面“4.4.3節(jié)狀態(tài)表監(jiān)控和趨勢(shì)圖監(jiān)控”中具體講解。 3. 公用工具欄中部分按鈕的作用 圖4 - 9所示為公用工具欄按鈕。 (1)插入網(wǎng)絡(luò)按鈕和刪除網(wǎng)絡(luò)按鈕 這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)按鈕為增加和刪除網(wǎng)絡(luò)塊提供了快捷方式。單擊插入網(wǎng)絡(luò)塊按鈕，會(huì)在光標(biāo) 所在的網(wǎng)絡(luò)塊之前新加一個(gè)網(wǎng)絡(luò)塊;單擊刪除網(wǎng)絡(luò)按鈕，會(huì)刪除光標(biāo)所在的網(wǎng)絡(luò)塊。 (2)切換程序注解按鈕圖4-9 公用工具欄用來在程序編輯窗口打開和關(guān)閉程序注釋。程序注

49、釋用來對(duì)整個(gè)主程序、子程序或中斷 程序進(jìn)行說明。 (3)切換網(wǎng)絡(luò)注解按鈕 用來在程序編輯窗口打開和關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)注解。網(wǎng)絡(luò)注解用來為每個(gè)網(wǎng)絡(luò)塊進(jìn)行說明。 (4)切換符號(hào)信息表按鈕 用來在程序編輯窗口打開和關(guān)閉符號(hào)信息表。符號(hào)信息表顯示每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)塊中的符號(hào)地 址、絕對(duì)地址及對(duì)應(yīng)的注釋。 (5)書簽 將一個(gè)長的程序分成幾個(gè)小塊之后，書簽用來為每一個(gè)小塊作一個(gè)標(biāo)記，從而方便在這些 塊之間移動(dòng)。將光標(biāo)移到需要做標(biāo)簽的網(wǎng)絡(luò)塊中，單擊按鈕，即可在此網(wǎng)絡(luò)塊處做上標(biāo)記;單擊按鈕，光標(biāo)會(huì)自動(dòng)移到這個(gè)網(wǎng)絡(luò)塊;單擊，光標(biāo)會(huì)移到這個(gè)網(wǎng)絡(luò)塊之前的書簽 所在的位置;單擊按鈕會(huì)取消所做的書簽。 (6)應(yīng)用項(xiàng)目中的所有符號(hào)按鈕 用

50、來把符號(hào)表中定義的符號(hào)地址應(yīng)用在項(xiàng)目中。也就是說，如果程序中顯示的不是符號(hào) 地址，單擊按鈕，可以在程序中顯示符號(hào)表中已定義的符號(hào)地址。 (7)創(chuàng)建未定義的符號(hào)表按鈕 用來為程序中使用的符號(hào)地址定義絕對(duì)地址。例如在程序編輯時(shí)，為某一位邏輯定義了 符號(hào)地址故障指示燈，而此符號(hào)地址沒有在符號(hào)表中定義，此時(shí)，可以單擊鼓扭 ,為此符號(hào)地址定義絕對(duì)地址，而不用回到符號(hào)表中去定義。4.指令工具條指令工具條包括LAD指令工具條和FBD指令工作條,具體顯示什么工具條,視選擇的程序語言而定.當(dāng)選擇使用LAD時(shí),指令工具條如圖4-10所示.FBD不再訴說. 向下連線按紐、向上連接按紐、向左連線按紐和向右連線按紐用于

51、輸入連接線,有此 圖4-10 LAD指令工具條形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。輸入觸點(diǎn)按鈕、輸入線圈按鈕和輸入指令按鈕用于輸入編程元件。4.2. 4瀏覽條中各部分的功能 1.符號(hào)表用來定義變量的符號(hào)地址，也可以為常數(shù)指定符號(hào)名。在程序中可以創(chuàng)建多個(gè)符號(hào)表，但 元論是在同一個(gè)還是在不同的符號(hào)表中，符號(hào)地址和絕對(duì)地址是一一對(duì)應(yīng)的。 符號(hào)表創(chuàng)建完成后，可以用符號(hào)地址或絕對(duì)地址來輸入指令操作數(shù)。如圖4一11所示的 符號(hào)表，在編輯程序時(shí)，既可以輸入符號(hào)地址故障指示信號(hào)，也可以輸入絕對(duì)地址QO.O。 如果不同的符號(hào)地址對(duì)應(yīng)相同絕對(duì)地址，該行就會(huì)出現(xiàn)符號(hào)，如圖4 - 11中的4.0;如 果符號(hào)表中定義的符號(hào)地址在程序中

52、沒有出現(xiàn)，該行就會(huì)出現(xiàn)符號(hào)，如圖4 - 11中的4.1。 圖4-11 符號(hào)表2.狀態(tài)表監(jiān)控 在程序運(yùn)行過程中，可以監(jiān)視和修改輸入、輸出或者變量的當(dāng)前值，但無法監(jiān)視常數(shù)、累加 器和局部變量的狀態(tài)。例如要改變VW40中的值，可以在狀態(tài)表表格中的新值一欄中輸入要改變的值，單擊全部寫入按鈕或強(qiáng)制按鈕，就可改變VW40的當(dāng)前值。 注意:在狀態(tài)表中，如果要監(jiān)視過程變量的當(dāng)前值，需要首先輸入該過程變量的地址。例 如要監(jiān)視VW40中的值，首先需要在狀態(tài)表的地址一欄中輸入VW40。 數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊可以以字節(jié)、字、或者雙字的形式為V存儲(chǔ) 器指定初始值。用戶可以把不同用途的數(shù)據(jù)分類，然后分別在不同數(shù)據(jù)頁中定義;向?qū)С?/p>

53、序生成的數(shù)據(jù)塊 也可以自動(dòng)分類保存。輸入數(shù)據(jù)后，保持光標(biāo)在數(shù)據(jù)行末尾，如果按“CTRL+Enter”鍵，會(huì)自動(dòng)計(jì)算出下一個(gè)數(shù)地址 圖4-12 關(guān)于數(shù)據(jù)分頁的操作如圖4 - 12所示，如果在數(shù)據(jù)分頁標(biāo)簽上單擊右 鍵，選擇下拉菜單中的屬性，可以查看、設(shè)置每個(gè)數(shù)據(jù) 頁的屬性，并且可以單獨(dú)對(duì)它們?cè)O(shè)置密碼保護(hù)。單擊圖4 -12關(guān)于數(shù)據(jù)分頁的操作 導(dǎo)出，可以將數(shù)據(jù)塊導(dǎo)出為文本文件;單擊導(dǎo)入，符合 格式的文本文件也可導(dǎo)入成為數(shù)據(jù)塊。還可進(jìn)行重新命名等操作。如果在不同的數(shù)據(jù)分頁中定義的數(shù)據(jù)地址重疊，編譯時(shí)Micro/WIN會(huì)自動(dòng)指出以避免 錯(cuò)誤。在消息輸出窗口中，雙擊錯(cuò)誤提示文字，光標(biāo)會(huì)自動(dòng)跳到相應(yīng)出錯(cuò)的位置

54、。 4. 交叉引用 交叉引用提供了交叉索引信息、字節(jié)使用情況信息和位使用情況信息。顯示程序中所使 用元素的詳細(xì)的交叉引用信息及字節(jié)和位的使用情況;雙擊某一行可以切換到程序的相應(yīng) 位置。 5. 系統(tǒng)塊系統(tǒng)塊中的內(nèi)容存放的是關(guān)于CPU組態(tài)的數(shù)據(jù)。如果編程時(shí)未進(jìn)行CPU組態(tài)，系統(tǒng)以 默認(rèn)值進(jìn)行自動(dòng)配置。包含的具體內(nèi)容如圖4一13所示。 (1)通信端口 圖4-13 系統(tǒng)塊包括的選項(xiàng)用來更改CPU的通信參數(shù)，例如通信口的地址或通信 速率等。(2)斷電數(shù)據(jù)保持 定義在CPU斷電后再上電，數(shù)據(jù)是否保持?jǐn)嚯娗暗臓?態(tài)。選中的數(shù)據(jù)區(qū)，上電后能保持?jǐn)嚯娗暗臓顟B(tài)。在默認(rèn) 情況下，所有的V、M、T和C存儲(chǔ)區(qū)均被設(shè)為保

55、持狀態(tài)。 (3)密碼 可以分等級(jí)給CPU設(shè)置密碼，使其有不同等級(jí)權(quán)限。 如果配置了密碼， STEP7 - Micro/WIN V4. 0會(huì)顯示圖4 -13系統(tǒng)塊包括的選項(xiàng) 密碼授權(quán)對(duì)話框;要清除密碼，在密碼對(duì)話框中輸入CLEARPLC(不區(qū)分大小寫)。 如果忘記密碼，必須清除存儲(chǔ)器，重新下載應(yīng)用程序。 STEP7 - Micro/WIN V4. 0還可以通過指令樹要加密的POU屬性，給POU加密，甚 至可以通過文件設(shè)置密碼，為整個(gè)項(xiàng)目加密。 (4)輸出表 在停止模式下，控制數(shù)字量輸出點(diǎn)或者模擬量輸出通道的輸出值，是輸出設(shè)定值，還是保 持停止模式之前的數(shù)值。例如，在PLC進(jìn)行R UN-to-ST

56、OP (運(yùn)行至停止)轉(zhuǎn)換時(shí)，如果選擇 輸出設(shè)定值(在復(fù)選框中選擇需要保持接通的輸出點(diǎn)) ，無論RUN模式下處于什么狀態(tài)，該輸 出點(diǎn)在STOP模式下都會(huì)處于接通狀態(tài);如果選擇保持運(yùn)行狀態(tài)下的數(shù)值，單擊將輸出凍結(jié) 在最后的狀態(tài)復(fù)選框，該輸出點(diǎn)在STOP模式下會(huì)保持運(yùn)行模式下的數(shù)據(jù)。 (5)輸入濾波器 數(shù)字量輸入濾波器為CPU的數(shù)字量輸入點(diǎn)選擇不同的輸入濾波時(shí)間。如果輸入信號(hào)有 干擾、噪聲，可調(diào)整輸入濾波時(shí)間，濾除干擾。濾波時(shí)間可在O. 20 12. 8 ms的范圍中選擇。 如果濾波時(shí)間設(shè)定為0.5 ms，數(shù)字量輸入信號(hào)的有效電平(高或低)持續(xù)時(shí)間小于0.5 ms時(shí)， CPU會(huì)忽略它;只有持續(xù)時(shí)間長

57、于0.5 ms時(shí)，才有可能被識(shí)別。 模擬量濾波器允許為每一路模擬量輸入選擇軟件濾波器。一般情況下，選用模擬量濾披 功能后，就不必再另行編制用戶的濾波程序。如果對(duì)某個(gè)通道選用了模擬量濾波，CPU將在 每一程序掃描周期前，自動(dòng)讀取模擬量輸入值;而這個(gè)值就是濾波后的值，是所設(shè)置的采樣數(shù) 的平均值。模擬量的參數(shù)設(shè)置(采樣數(shù)及死區(qū)值)對(duì)所有模擬量信號(hào)輸入通道有效。 (6)脈沖捕捉位用來捕捉數(shù)字量輸入點(diǎn)中時(shí)間小于掃描周期的短脈沖，防止信號(hào)丟失。 (7)背景時(shí)間 用于在運(yùn)行模式編程下，進(jìn)行程序或數(shù)據(jù)監(jiān)控時(shí)，設(shè)置Micro/WIN和CPU的通信時(shí) 間占整個(gè)程序掃描周期的百分比。增加這個(gè)時(shí)間可以增加監(jiān)控的通信機(jī)

58、會(huì)，在Micro/WIN 中的響應(yīng)會(huì)快一些，但是同時(shí)會(huì)延長程序掃描周期。 (8) EM配置 對(duì)于存儲(chǔ)在V內(nèi)存中的項(xiàng)目，EM配置窗口可以顯示該項(xiàng)目中定義的智能模塊及關(guān)聯(lián)的 配置地址，參數(shù)由STEP 7 - Micro/WIN向?qū)渲谩?(9)配置LED 用來指定在I/O點(diǎn)或者數(shù)據(jù)被強(qiáng)制時(shí)，或者模塊發(fā)生I/O錯(cuò)誤時(shí)，是否點(diǎn)亮CPU上的 SF/DIAG(系統(tǒng)故障/診斷燈。 (4)增加存儲(chǔ)區(qū) 通過設(shè)置禁用運(yùn)行模式下的編輯功能，來擴(kuò)大用戶程序存儲(chǔ)器的容量。因?yàn)樵谶\(yùn)行模式 下編輯程序需要占用一部分程序存儲(chǔ)空間。 6. 通信顯示通信參數(shù)，與S7一300建立通信。 7.設(shè)置PC/PG接口。 是西門子的PLC編

59、程軟件為訪問路徑設(shè)置的界面，可以設(shè)置計(jì)算機(jī)與S7 - 300進(jìn)行編程 通信的方式。通信中已包含設(shè)置PC/PG接口選項(xiàng)。4.3 編程本節(jié)是學(xué)習(xí)編程軟件的重點(diǎn)。STEP 7 - Micro/WIN V4. 0提供了三種程序編輯器:STL 編輯器、LAD編輯器和FBD編輯器。選擇視圖菜單，單擊STL、LAD或FBD便可進(jìn)入相 應(yīng)的編程環(huán)境。LAD或FBD編輯器能使用SIMATIC和IEC61131 - 3指令集，而STL編輯 器只能使用SIMATIC指令集。4.3.1程序編輯器中使用的慣例1.程序編輯器中的使用慣例 (1)在符號(hào)名前加#表示該符號(hào)為局部變量。(2)在lEC指令中的“%”表示直接地址。

60、 (3)操作數(shù)符號(hào)“?.?”或“?”表示此處必須有一個(gè)操作數(shù)。 STEP7-Micro/WIN允許為LAD程序的每個(gè)網(wǎng)絡(luò)塊加注釋。STL程序不用分段，但是可以用關(guān)鍵詞NETWORK將程序分塊。 2. LAD 編輯器中的使用慣例 在LAD中，觸點(diǎn)代表邏輯輸入條件，例如開關(guān)、按鈕或者內(nèi)部條件等。線圈通常表示邏 輯輸出結(jié)果，例如燈負(fù)載、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器、中間繼電器或者內(nèi)部輸出條件等。盒表示其他一些 指令，例如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器或者數(shù)學(xué)運(yùn)算指令等。 LAD編輯器中需要說明的幾個(gè)表示符號(hào)如下: (1) “-”表示開路或者需要能流連接。 (2) “”表示指令輸出能流，可以級(jí)聯(lián)或串聯(lián)。(3) “”表示可以使用能流。

61、4.3.2建立程序 先介紹一些概念和基本操作: (1)建立符號(hào)表(可選) 符號(hào)表不僅可以包括物理輸入/輸出信號(hào)，還可以包括程序中用到的其他元件。通過監(jiān)視 菜單，單擊符號(hào)尋址或使用快捷鍵Ctrl+ Y，可在程序中實(shí)現(xiàn)絕對(duì)地址和符號(hào)地址之間的切 換。將光標(biāo)移到最后一行任意一欄，按鍵盤上的向下箭頭，可以新增加一行;也可以左鍵單擊， 在下拉菜單中選擇新增加一行。 (2)程序的基本組成部分 一個(gè)程序塊由可執(zhí)行代碼和注釋組成，可執(zhí)行代碼由主程序、子程序和中斷服務(wù)程序組成，可執(zhí)行代碼可以被編譯并下載到PLC中，而注釋不會(huì)被下載。 (3)根據(jù)需要可以在數(shù)據(jù)塊中輸入數(shù)據(jù)的初始值。 (4)在系統(tǒng)塊設(shè)置硬件參數(shù)，如

62、果沒有特殊要求，一般選擇默認(rèn)設(shè)置。 下面以一個(gè)實(shí)際例子來說明編程的具體操作步驟。 例4 -1下面以本書第5章中5. 4節(jié)的延時(shí)脈沖產(chǎn)生電路的程序?yàn)槔榻B在STEP 7 - Micro/WIN V4. 0環(huán)境下編程的具體過程。下面操作使用的是工具條中的按鈕，也可以通 過菜單中的命令實(shí)現(xiàn)。 (1)單擊工具欄中的新建按鈕，建立一個(gè)新的程序文件。 (2)雙擊指令條中CPU 221 REL 02.01 ，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，在出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇PLC 的型號(hào)及版本號(hào)。如果通信正常，可以直接單擊讀取PLC直接讀取PLC信息。 (3)建立符號(hào)表(可選) ，單擊瀏覽條中的符號(hào)表圖標(biāo) ,在符號(hào)表窗口輸入如圖4-14中所示的信息。 圖4-14 建立符號(hào)表 (4)編輯程序 在公用工具欄中單擊庭和窯，使程序編輯窗口顯示程序注釋條和網(wǎng)絡(luò)注釋條，然后在相 應(yīng)位置輸入所需要的注釋信息(見圖4 -1日，在其他網(wǎng)絡(luò)的相應(yīng)位置也可以輸入相應(yīng)的標(biāo)題 和注釋。 編輯網(wǎng)絡(luò)1 雙擊指令樹中的位邏輯圖標(biāo)或者單擊左側(cè)的加號(hào)，可以顯示全部位邏輯指令。選擇常 開觸點(diǎn)，按住鼠標(biāo)左鍵，將觸點(diǎn)拖到網(wǎng)絡(luò)l中光標(biāo)所在的位置，或者直接雙擊常開觸點(diǎn).，然后將光標(biāo)移到常開觸點(diǎn)上的紅色“?.?”， 輸入4.0，按回車鍵確認(rèn)。圖4-15 加標(biāo)題和注釋