德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的在我國的應(yīng)用也相當廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)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(luò)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(luò)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(yīng)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(wù)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(shè)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(shè)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(luò) 通訊網(wǎng)絡(luò)是自動化系統(tǒng)的支柱，西門子的全集成自動化網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(wù)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(yīng)用于機器級的ProTool，另一種是應(yīng)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(shè)計適合于廣泛的應(yīng)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(yīng)用》(書號：7-111-10877-9)的教材版，以西門子公司的S7200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(shè)計方法，這些方法易學易用，可以節(jié)約大量的設(shè)計時間。還介紹了S7200的通信網(wǎng)絡(luò)、通信協(xié)議和通信程序的設(shè)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S7200編程軟件和OPC服務(wù)器軟件PC Access、與S7200有關(guān)的中英文手冊、產(chǎn)品目錄和應(yīng)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
11PLC的基本概念與基本結(jié)構(gòu)1
111PLC的基本概念1
112PLC的基本結(jié)構(gòu)1
113怎樣下載PLC的資料和軟件3
12PLC的特點與應(yīng)用領(lǐng)域3
121PLC的特點3
122PLC的應(yīng)用領(lǐng)域4
13習題5
第2章PLC的硬件與工作原理6
21PLC的硬件6
211PLC的物理結(jié)構(gòu)6
212CPU模塊中的存儲器7
213I/O模塊8
22PLC的工作原理9
221用觸點和線圈實現(xiàn)邏輯運算9
222PLC的運行模式10
223PLC的工作原理11
23S7200系列PLC14
231S7200的特點14
232CPU模塊16
233數(shù)字量擴展模塊19
234模擬量擴展模塊與熱電偶熱電阻擴展模塊19
235STEP7Micro/WIN編程軟件與顯示面板簡介22
24I/O的地址分配與外部接線22
241本機I/O與擴展I/O的地址分配22
242S7200的外部接線23
25習題25
第3章PLC程序設(shè)計基礎(chǔ)26
31PLC的編程語言與程序結(jié)構(gòu)26
311PLC編程語言的國際標準26
312S7200的程序結(jié)構(gòu)28
32存儲器的數(shù)據(jù)類型與尋址方式28
321數(shù)據(jù)在存儲器中存取的方式28
322CPU的存儲區(qū)30
323直接尋址與間接尋址34
33位邏輯指令35
331觸點指令35
332輸出指令與其他指令39
34定時器與計數(shù)器指令41
341定時器指令41
342計數(shù)器指令43
35習題44
第4章數(shù)字量控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計方法46
41梯形圖的經(jīng)驗設(shè)計法46
411有記憶功能的電路46
412定時器應(yīng)用電路46
413經(jīng)驗設(shè)計法舉例48
414常閉觸點輸入信號的處理49
42根據(jù)繼電器電路圖設(shè)計梯形圖的方法50
421基本方法50
422注意事項51
43順序控制設(shè)計法與順序功能圖52
431順序控制設(shè)計法52
432步與動作53
433有向連線與轉(zhuǎn)換條件55
434順序功能圖的基本結(jié)構(gòu)56
435順序功能圖中轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則57
44習題59
第5章順序控制梯形圖的設(shè)計方法62
51使用起保停電路的順序控制梯形圖設(shè)計方法62
511單序列的編程方法62
512選擇序列與并行序列的編程方法64
513應(yīng)用舉例66
52以轉(zhuǎn)換為中心的順序控制梯形圖設(shè)計方法68
521單序列的編程方法68
522選擇序列的編程方法69
523并行序列的編程方法70
524應(yīng)用舉例70
53使用SCR指令的順序控制梯形圖設(shè)計方法71
531順序控制繼電器指令71
532單序列的編程方法72
533選擇序列與并行序列的編程方法73
534應(yīng)用舉例74
54具有多種工作方式的系統(tǒng)的順序控制梯形圖設(shè)計方法75
541系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)與工作方式75
542使用起保停電路的編程方法77
543以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法81
55習題82
第6章PLC的功能指令84
61S7200的指令規(guī)約84
611使能輸入與使能輸出84
612梯形圖中的網(wǎng)絡(luò)與指令85
613其他規(guī)約85
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
質(zhì)保維修服務(wù)
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* 維修業(yè)務(wù)-我司屬于西門子及ABB工控相關(guān)產(chǎn)品的指定維修服務(wù)點
公司憑借自身的奮斗進取和日臻完善的管理與經(jīng)營，主要服務(wù)于石油、冶金、電力、水處理、化工、煤炭、紡織等行業(yè)；目前所擁有的VIP客戶：安陽鋼鐵、大唐安陽電廠、大唐林州電廠、唐山鋼鐵、邯鄲鋼鐵、河南同力水泥集團天津先導、昊華宇航化工等合作伙伴，歡迎各上下游廠商合作。我們致力于產(chǎn)品銷售為基礎(chǔ)，與工程項目相結(jié)合的多元化經(jīng)營，同時可根據(jù)客戶的需要，提供相應(yīng)的技術(shù)支持及解決方案等。公司的宗旨-客戶的要求就是我們努力的目標！
天津天地通自動化設(shè)備有限公司是河南總公司在天津設(shè)立的唯一一家分公司，公司注冊資本伍佰萬元人民幣。是一家專業(yè)營銷國內(nèi)外知名品牌的高、中、低壓配電電氣及工業(yè)自動化控制產(chǎn)品的大型代理公司，是 ABB（瑞士，芬蘭）西門子（德國）、三菱（日）、歐姆龍（日）、金鐘穆勒（日）、施耐德（法）、AB（美）等國際品牌以及常熟開關(guān)廠、上海人民電器、德力西、正泰、許繼等國內(nèi)品牌的一級代理商、分銷商。
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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(yīng)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計人員使用，而且還適用于普通操作人員。在電氣控制設(shè)備上，有著非常廣泛的應(yīng)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(yīng)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(yīng)用設(shè)計舉例
1.1 設(shè)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(yīng)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(yīng)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(shè)計關(guān)鍵技巧和注意事項
設(shè)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(yīng)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(yīng)。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(yīng)用，利用外部裝置輸入、修改控制數(shù)據(jù)的應(yīng)用場合越來越多，PLC應(yīng)用技術(shù)和技巧應(yīng)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(yīng)用技術(shù)研究的工程技術(shù)人員參考。（一）PLC應(yīng)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(yīng)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(luò)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(yīng)用，用系統(tǒng)功能塊實現(xiàn)PID控制；7. 順序控制梯形圖的設(shè)計方法與技巧，順序控制功能圖語言S7 Graph的應(yīng)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(luò)故障的方法；12.
S7-300/400 通訊和網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(yīng)用及故障處理1、變頻器的應(yīng)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(shè)計；變頻器閉環(huán)控制的設(shè)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(yīng)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(shè)計與應(yīng)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(yīng)用技術(shù)，并通過大量工程案例介紹PLC的設(shè)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(yīng)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(shè)計與制造及相關(guān)專業(yè)“PLC基礎(chǔ)與應(yīng)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(chǔ)，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(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(wù)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(yīng)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(chǔ)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(chǔ)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?？刂疲坏?span>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(chǔ)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(yīng)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(chǔ)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(chǔ)上，分別以洗車控制系統(tǒng)設(shè)計、飲料灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)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(yīng)用技術(shù)，并通過大量工程案例介紹PLC的設(shè)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(yīng)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(shè)計與制造及相關(guān)專業(yè)“PLC基礎(chǔ)與應(yīng)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(shè)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(chǔ)課程的教材在保持扎實的理論基礎(chǔ)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(shè)計教材的結(jié)構(gòu)、內(nèi)容和形式。 2）合理安排基礎(chǔ)知識和實踐知識的比例?；A(chǔ)知識以“必需、夠用”為度，強調(diào)專業(yè)技術(shù)應(yīng)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(yīng)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(shè)。 5）注重立體化教材建設(shè)。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(wù)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。
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· 在不同的控制器之間傳輸過程數(shù)據(jù)；用這種方法，例如，一個CPU可以存取第三方控制器的輸入/輸出。
· HMI： |
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(shè)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。或幾個編程器能訪問同一個CPU。
藉路由功能之助，連接在網(wǎng)絡(luò)中任何一個節(jié)點上的一臺編程器都可以訪問該網(wǎng)絡(luò)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(shè)計，現(xiàn)在也應(yīng)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(chǔ)。
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(wù)的STEP 7工程工具的應(yīng)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(shè)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(wù)更為方便。因為服務(wù)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(shè)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。
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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)模可以從幾點到幾百點。S7-200PLC可以方便地組成PLC-PLC網(wǎng)絡(luò)和微機-PLC網(wǎng)絡(luò)，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?？梢哉f，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(luò)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(luò)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(yīng)用領(lǐng)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(lǐng)域，包括各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護設(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)。 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?？墒褂梅抡嫫鳎ㄟx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(wù)。
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(yīng)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(yīng)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(shè)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(lǐng)域中早己得到了廣泛的應(yīng)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(yīng)面廣,特別在數(shù)字量輸入/輸出等邏輯控制領(lǐng)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(yīng)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(yīng)用軟件平臺。另外，PLC即有自身的網(wǎng)絡(luò)體系又有開放I／0及通訊接口，很容易組建網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(yīng)用。因此，在程序設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)定： 壓力調(diào)節(jié)的壓力設(shè)定值、P、I、D等參數(shù)可以在上位機中設(shè)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(shè)計 根據(jù)該系統(tǒng)具體情況，PLC系統(tǒng)軟件設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)在首尾端的車擋強制將設(shè)備控制在限位范圍內(nèi)，從而控制了設(shè)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(yīng)用，它緊湊的設(shè)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(yīng)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(shè)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(yīng)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O(shè)MRON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(shè)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(yīng)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(lǐng)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(chǔ)上 ,結(jié)合最先進的電子制造、網(wǎng)絡(luò)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。
