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可编程控制器的定义
可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年电工会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：
“PLC是一种为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”
2. PLC的特点
2.1可靠性高，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有高的可靠性也就不奇怪了。
2.2配套齐全，功能完善，适用性强
PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
2.3易学易用，深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
2.4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。
2.5体积小，重量轻，能耗低
以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备
PROFIBUS 通信 使用EM DP01扩展模块可以将S7-200 SMART SR/ST CPU做为PROFIBUS-DP从站连接 到PROFIBUS通信网络。通过模块上的旋转开关可以设置PROFIBUS-DP从站地址。该 模块支持9600波特到12M波特之间的任一PROFIBUS波特率，大允许244输入字 节和244输出字节。
支持下列协议：
1. MPI从站
2. PROFIBUS-DP从站
串口通信 S7-200 SMART CPU模块均集成1个RS485接口，可以与变频器、触摸屏等第三方 设备通信。如果需要额外的串口，可通过扩展CM01信号板来实现，信号板支持 RS232/RS485自由转换。
串口支持下列协议： 1.Modbus RTU 2. USS 3.自由口通信
与上位机的通信 通过PC Access SMART，操作人员可以轻松通过上位机读取S7-200 SMART的数据， 从而实现设备或者进行数据存档管理。
注：(PC Access SMART 是 S7-200 SMART 与上位机通信的OPC软件)
运动控制
通过脉冲方式控制伺服/步进驱动器
S7-200 SMART CPU 提供了三种开环运动控制方法：
1.脉冲串输出 (PTO)：内置在 CPU 的速度和位置控制。此功能仅 提供脉冲串输出，方向和限值控制必须通过应用程序使用PLC 中集成的或由扩展模块提供的 I/O 来提供。请参见脉冲输出PLS 指令
2.脉宽调制 (PWM)：内置在 CPU 的速度、位置或负载循环控制。 若组态 PWM 输出，CPU 将固定输出的周期时间，通过程序控制 脉冲的持续时间或负载周期。可通过脉冲持续时间的变化来控 制应用的转速或位置。请参见脉冲输出PLS指令
3.运动轴：内置于CPU中，用于速度和位置控制。此功能提供了 带有集成方向控制和禁用输出的单脉冲串输出，还包括可编程 输入，并提供包括自动参考点搜索等多种操作模式
PWM 和运动控制向导设置
为了简化您应用程序中位控功能的使用，STEP 7- Micro/WIN SMART提供的位控向导可以帮助您在几分钟内全部完成PWM、 PTO的组态。该向导可以生成位控指令，您可以用这些指令在您 的应用程序中对速度和位置进行动态控制。
PWM向导设置根据用户选择的PWM脉冲个数，生成相应的PWMx_ RUN子程序框架用于编辑。
运动控制向导多提供3轴脉冲输出的设置，脉冲输出速度从20 Hz到100 KHz可调
带载运行时，305、307罐出现干扰报警。将地线改至控制307罐（该罐已使用变频器，线槽内走的是该变频器的输出线）变压器的地线上，305罐不再干扰报警，但307罐仍间隔几分钟出现干扰报警现象，分析可能是两台变频器产生的共模干叠加所至，也可能是地线放在动力线槽内，走线较长引起的，于是在地线上加装地线滤波器，但效果也不太好。后来将地线拆除（经测量变频器整机漏电流很小，对人体不会造成危害，所以可以将地线拆除），效果好一些，但报警现象也是间断出现，这样分析应该不是地线引起的，还是输入端的滤波措施不够，没有将高频干扰滤除干净

如何提高开关电源的效率显得尤为重要。在提高开关电源的效率上采取了如下措施。
2．1 DC-DC转换电路中电感在很大程度上影响系统的效率。市场上很难买到符合要求的电感，在绕制时对电感磁芯和漆包线的要求非常高，应将输出电压纹波降到小。
2．2 DC-DC转换电路中开关管采用MOS管取代双性晶体管，串联栅电阻将衰减由MOS输入电容、栅一源电路引线电感所产生的高频寄生振荡。可有效提高转换效率，若选用几个MOS管IRF530并联，可进一步提率。
2．3续流二管选择肖特基二管，其开启时间短、管压降小，可使电感存储能量大，有利于提高电源转换效率。
2．4二管、电感和MOS管的栅尽可能地靠近焊接，这样可以减少损耗，有利于提高系统的效率。
3 测试数据和分析
3．1 电压调整率SU
电压调整率SU指U2在范围内变化时，输出电压U0的变化率。用自耦调压器调节U2从15V到21V之间变化，在输出电流为2A时候，测量出输出电压，从而得到电压调整率SU。
3．2 负载调整率SI
负载调整率SI指I0在范围内变化时，输出电压U0的变化率。改变负载电阻，使输出电流在0～2A以内变化时，得到负载调整率数据如下。
3．3 DC-DC变换器效率
效率η=P0／PIN，其中P0=U0I0，PIN=UINIIN。用毫伏表在DC-DC模块端口直接读出输入和输出电压电流各值，可得变换器效率。
3．4 纹波电流
在开关电源设计中，MOS管源接上1kΩ的电阻，电源滤波处加无性电容，滤除高频纹波。电流纹波实测数据如下
基于AT89S52的开关稳压电源具有良好智能控制和步进功能，测试数据表明电源系统具有较高的电压调整率和负载调整率，并具有很高的效率，电源在输出功率下能连续安全工作足够长的时间。当然可通过对MOS管及相关元器件选择、电路优化设计，或选择DC-DC成品模块可进一步提高电源性能
多面板模块系列 S7-300 可以进行模块定制来满足多变的任务。
功能模块是智能性的，可以立执行技术任务，如计数、测量、凸轮控制、PID 控制和传动控制。 因此它们可以减轻 CPU 的负荷。
它们可以使用在需要高等级的精度和动态响应的应用中。
.通讯模块说明
通讯处理器用于把 S7-300 连接到不同的总线系统/通讯网络上，以及进行点到点连接。根据应用情况和模块的不同协议，可以提供不同的总线系统，如 PROFIBUS DP 或工业以太网
点到点连接
通过处理器（CP）进行点到点连接是一种强大而低成本的中线系统替代方案。相对于总线系统，点到点链接的优点在只有较少 (RS485) 设备需要连接到 SIMATIC S7 上时非常明显。
CP 可以方便的把第三方系统连接到 SIMATIC S7 上。由于 CP 具有高的灵活性，可以实现多种不同的物理传输介质、传输速率，甚至可以自定义传输协议
对于每个 CP，我们用 CD 光盘提供了组态软件包和电子手册，以及用于实现 CPU 和 CP 之间通讯的参数化屏幕形式和标准的功能块

概述
S7-300是模块化小型PlC系统，能满足中等性能要求的应用。其模块化结构设计使得各种单的模块之间可进行广泛组合以用于扩展。
系统组成
处理单元(CPU)：各种CPU有不同的性能，例如，有的CPU上集成有PROFIBUS—DP通讯接口等。
信号模块(SM)：用于数字量和模拟量输入／输出。
通讯处理器(CP)：用于连接网络和点对点连接。
功能模块(FM)：用于高速计数，定位操作(开环或闭环定位)和闭环控制。
负载电源模块(PS)：用于将SIMATICS7—300连接到120／230V交流电源，或24／48／60／110V直流电源。
接口模块(1M)：用于多机架配置时连接主机架(CR)和扩展机架(ER)。S7—300通过分布式的主机架(CR)和3个扩展机架(ER)，可以操作多达32个模块。运行时无需风扇。
SIMATICS7—300适用于通用领域：高电磁兼容性和强抗振动，冲击性，使其具有的工业环境适应性。
功能
SIMATICS7—300的大量功能能够支持和帮助用户进行编程、启动和维护，其主要功能如下：
高速的指令处理：0．1—0．6u s的指令处理时间在中等到较低的性能要求范围内开辟了全新的应用领域。
浮点数运算：用此功能可以有效地实现更为复杂的算术运算。
方便用户的参数赋值：一个带标准用户接口的软件工具给所有模块进行参数赋值。
人机界面(HMl)：方便的人机界面服务已经集成在S7—300操作系统内、因此人机对话的编程要求大大减少。
SIMATIC人机界面(HMl)从S7—300中取得数据，S7-300按用户的刷新速度传送这些数据。S7-300操作系统自动地处理数据的传送。
诊断功能：CPU的智能化的诊断系统连续系统的功能是否正常、记录错误和系统事件(例如：超时、模块更换等)。
口令保护：多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改，操作方式选择开关：操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式。这样就防止非法或改写用户程序。
通讯
这是一个经济而有效的解决方案；方便用户的STEP7的用户界面提供了通讯组态功能，这使得组态非常容易、简单。
SIMATICS7—300具有多种不同的通讯接口：多种通讯处理器用来连接AS—I接口和工业以太网总线系统；串行通讯处理器用来连接点到点的通讯系统；多点接口(MPl)集成在CPU中，用于同时连接编程
器、PC机、人机界面系统及其他SIMATICS7/M7／C7等自动化控制系统。CPU支持下列通讯类型：
过程通讯：通过总线(AS—I或Pronbus)对I／O模块周期寻址(过程映象交换)。
数据通讯：在自动控制系统之间、人机界面(HMl)和几个自动化功能块间相互调用

PROFINET 是自动化领域中的开放式、跨供应商工业以太网标准 (IEC 61158/61784)。
PROFINET 基于工业以太网，可实现现场设备（IO 设备）和控制器（IO 控制器）之间直接通信，能够用于运动控制应用的同步驱动控制解决方案。
PROFINET 基于符合 IEEE 802.3 标准的标准以太网技术，可将现场层的任何设备连接管理层。
这样，PROFINET 可实现系统范围内的通信、工厂范围内的工程组态，并将 Web 服务器或 FTP 等 IT 标准技术一直应用到现场层。可以方便地集成经过反复检验的现场总线系统（如 PROFIBUS 或 AS-Interface），无需对现有设备进行任何改动。
PROFIBUS
PROFIBUS 是工业现场级的标准 (IEC 61158/61784)。它是经认可的在加工制造和过程工业两种领域均可进行通讯的现场总线。
PROFIBUS 用于将现场设备（如分布式 I/O 设备或驱动器）连接到自动化系统（如 SIMATIC S7、SIMOTION、SINUMERIK 或 PC 机）。
PROFIBUS 是标准化的现场总线，符合 IEC 61158 规范，是功能强、开放式、坚固耐用、响应时间短的现场总线系统。PROFIBUS 有多种规格，可用于各种应用环境。
PROFIBUS DP（分布式 I/O）
PROFIBUS DP 用于连接分布式现场设备（如SIMATIC ET 200）或响应时间的驱动器。PROFIBUS DP 用在传感器/执行器分布在机器或厂房内的情况（如，现场级别）。
AS-Interface
AS-Interface 符合标准 (IEC 62026/EN 50295)，可代替电缆束，只需一条双股线即可其经济可靠地将传感器和执行器连接起来。这条双股线还用于为各个工作站提供电力。这样，AS-Interface 就成为 PROFIBUS DP 或 PROFINET 现场总线的理想接口。
IO-bbbb
通过通信标准 IO-bbbb，可将传感器和分断装置智能连接到控制层。IO-bbbb 促进了控制柜和现场层中了所有部件的集成，实现直至终过程仪表的大集成度和无缝通信
信号模块通过CPU进行集中处理，或者通过分布式I/O进行处理，信号模块的特点如下所示：
1. 可靠性强
西门子PLC S7-1500系列的信号模块，电源线和信号线分开走线，具有增强抗电磁干扰的能力，其中模拟量模块集成有电缆屏蔽附件，为用户在使用时提供了方便和安全性保障；
2. 安装便捷
西门子PLC S7-1500系列的信号模块为用户配置了统一标准的前连接器，使得用户在接线时简单方便，而且不需要额外进行采购连接器等附件。在模块上集成了短接片，大的方便了用户进行接线操作，同时模块上还附有电路图，用户可以参照电路图进行接线，减低了错误的发生；
3. 处理速度快
西门子PLC S7-1500系列的信号模块处理速度快，其中数字量输入模块，具有50μs短的输入延时，模拟量模块中的8通道转换时间非常快，达到125μs；
现用到西门子S7-300（CPU315）做整流系统的PID控制，具体是由AI模块输入4-20MA信号（既A柜/B柜饱和电抗器控制电流信号反馈和机组A柜/B柜直流电流信号反馈），通过CPU调用PID功能块，实现自动闭环控制，后由AO模块输出一个4-20MA的信号给稳流系统（既A柜/B柜电流给定反馈）。
发现问题：
1、具体应调用S7的PID中的哪些功能块。直接在OB1里边调用FB41，不知可否。
2、PID标准块FB41的输入输出参数如何整定，PV_PER、SP_INT、PV_IN有何区别。
3、GAIN、TI、TD如何整定。
4、MAN_ON、PVPER_ON怎么用，是直接在FB41的输入端写吗？
原理上，PID的调节节奏应该与其采样周期*，这是数学模型应与物理过程*的要求。这也就是FB41要在OB35中周期调用且OB35的周期要与FB41采样周期*的原因。
当然，在OB1或其他FC、FB中调用FB41也是可以的，此时将OB1参数区中扫描周期作为FB41的采样周期。在管道恒流恒压的PID过程控制中，也曾在FC中无条件连续调用FB41，PID效果也还令人满意。我个人认为，精度要求不高的应用中，简单调用也是可以的。
FB41参数的设置很灵活，可根据自己的习惯或应用的方便选择。下面是一种方式。
MAN_ON：激活PID手动调节给定值MAN的使能位，可用PID手自动转换位来触发。
PVPER_ON：是PID输入输出参数“PERIPHERAL化”的使能位，即将参数看成0~27648之间的整数。换个说法，就是PID的反馈值直接取自相应AIW通道，而PID输出则直接给出到AQW通道。参数整定由FB41完成。可用调节装置的启动标志来触发本位。
MAN：PID手动调节给定值，当“MAN_ON=1”时有效。
CYCLE：采样周期。根据物理量变化快慢定，一般要求与FB41执行的周期*。
SP_INT：PID的设定值。注意设定值与反馈值的单位*。为了避免错误，建议将SP_INT转换为-100.0~100.0%之间无量纲的百分数，输入到FB41时，注意只取百分号之前的数即可。
PV_PER：PID过程的反馈值，直接取自反馈量的AIW通道的A/D码。仅在“PVPER_ON=1”时有效。
GAIN：比例系数。
TI：积分时间。
TD：微分时间。
LMN_PER：PID的调节输出，直接对应调节输出AQW通道。
设置了上述参数，基本的PID调节就可以实现了。根据需要再完善其他参数的设置，比如死区的设定等。
利用STEP7中的PID赋值工具可形象快捷地完成参数设置，结果直接存入相应背景数据块，FB41调用时无须再赋值
作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。

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