【正文】 強(qiáng)，不像專業(yè) PLC 構(gòu) 成的網(wǎng)絡(luò)，組態(tài)軟件可以充分利用電腦的資源。串行通信則恰好相反。例如在 RS485 上可以增加 PLC ,但所有的 PLC 都是通信從站 ,因?yàn)椤昂?jiǎn)單協(xié)議 ”決定了這里只允許存在一個(gè)通信主站 (即 IPC) ,而且所有的通信從站要想互通信息只有通過(guò)主站中轉(zhuǎn)才能實(shí)現(xiàn)。如西門子公司 S7 —200 系列 PLC 的 PPI 協(xié)議和 AB 公司 DH + 網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)議等。 IPC 采用臺(tái)灣研華公司的工控機(jī) (P2 型 ) 并通過(guò)西門子CP5412A 通信適配卡與 PROFIBUS 現(xiàn)場(chǎng)總線相連。 PROFIBUS 通信協(xié)議根據(jù) ISO7498 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) (OSI) 作為參考模型。適合于工業(yè)中等容量的通信任務(wù) (240 字節(jié) ) 。接收緩沖區(qū)應(yīng) 有足夠的長(zhǎng)度。存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū) ———數(shù)據(jù)塊 (DB) 。當(dāng)然，如果想構(gòu)建 MPI網(wǎng)絡(luò)的話，可以將CPU314的 MPI口與 CP5412相連。運(yùn)行WinCC的上位機(jī)的缺省設(shè)備名 CP—I，因此 WinCC軟件 “系統(tǒng)設(shè)定 ”中的邏輯設(shè)備名也應(yīng)為“CP一 1． 2一 X”。 各個(gè)站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址應(yīng)在 STEP39。在 FDL鏈接建立完畢后， 設(shè)計(jì) FDL接口軟件。人機(jī)界面完成智能化的后臺(tái)管理、各種退火參數(shù)的設(shè)定及退火狀況的監(jiān)視和報(bào)警。變頻器和智能電度表都采用 MODBUS 通訊協(xié)議 ,不能直接連入組建的 PROFIBUS DP 網(wǎng)。 e ( n) 為偏差值 。在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下 ,如果加大 KP ,可提高控制精度 ,減小誤差。 TD 的影響 青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 微分控制可以根據(jù)誤差變化的速度提前給出較大的調(diào)節(jié)作用。 根據(jù)系統(tǒng)的要求 ,用于 PID 參數(shù)自整定的模糊控制器采用二輸入三輸出的形式 ,以系統(tǒng)誤差 e 和誤差變化 Δe 為輸入語(yǔ)言變 量 ,以 KP 、 TI 和 TD 為輸出語(yǔ)言變量。 所有規(guī)則組合在一起構(gòu)成了規(guī)則庫(kù)?？紤]到退火爐爐內(nèi)空間大 ,溫度在較短的時(shí)間內(nèi)基本上無(wú)顯著變化 ,循環(huán)中斷組織塊選擇時(shí)間間隔為 2 s 的 OB31。 在圖 11中 ,核心即為模糊控制查詢表的查詢程序。通過(guò) FB41 輸出控制量到模擬量輸出模塊 ,實(shí)現(xiàn)控制作用。它集成了 SCADA、組態(tài)、腳本 (Script)語(yǔ)言和 OPC 等先進(jìn)技術(shù)，為用戶提供了 Windows 操作系統(tǒng) (W1ndows 20xx 或XP)環(huán)境下使用各種通用軟件的功能 ,在用于操作和監(jiān)視的 SIMATIC HMI 產(chǎn)品范圍內(nèi)，WinCC 是一種按照價(jià)格和性能分級(jí)、能 高效控制自動(dòng)化過(guò)程的過(guò)程可視化系統(tǒng)（ SCADA） ,它 繼承了西門子公司的全集成自動(dòng)化 (TIA)產(chǎn)品的技術(shù)先進(jìn)和無(wú)縫集成的特點(diǎn)。 OPC 通訊 OPC 是基于微軟公司 Windows 操作系統(tǒng)的 OLE 技術(shù)，用于連接不同廠家的 PLC 硬件和 HMI 軟件產(chǎn)品。 WinCC 與 S7200 系列 PLC 是通過(guò) PPI 協(xié)議進(jìn)行通信的， PPI 協(xié)議是西門子 S7200 系列 PLC 常用通信協(xié)議，但 WinCC 中并沒(méi)有集成該協(xié)議，沒(méi)有 PPI 驅(qū)動(dòng)，即 WinCC 不能直接監(jiān)控 S7200 系列 PLC 組成的控制系統(tǒng)，然而 WINCC 帶有 OPC 服務(wù)器或客戶端的驅(qū)動(dòng)或者軟件，通過(guò) OPC 可以實(shí)現(xiàn)其之間的數(shù)據(jù)交換。 ●啟動(dòng) PC Access，新建一個(gè)工程（ tian），增加新 PLC（ NewPLC）、變量（ ITEM1…… ），如圖 14，圖 15所示 圖 14 新建一個(gè)工程 圖 15 新建變量 ●建好的數(shù)據(jù)可以作客戶端測(cè)試； 連接 PLC， PPI 電纜并通 電； 鼠標(biāo)將建立的數(shù)據(jù)拖拽到 [測(cè)試客戶機(jī) ]欄中； 下拉菜單 [狀態(tài) ]啟動(dòng)測(cè)試客戶機(jī)，測(cè)試所建項(xiàng)目，如果 [質(zhì)量 ]顯示 “好 ”，表示通訊數(shù)據(jù)正確；文件保存之。它使用了將控制邏輯分散到整個(gè)系統(tǒng)的全新理念，大大提高了工業(yè)自動(dòng)化水平，最大限度地提高了生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了工廠管理與控制一體化。在系統(tǒng)中間層或不同層的總線設(shè)備之間均采用數(shù)字信號(hào)進(jìn)行通信，由于用數(shù)字信號(hào)替代模擬信號(hào)，因而 可實(shí)現(xiàn)一對(duì)電線上傳輸多個(gè)信號(hào)（包括多個(gè)運(yùn)行參數(shù)值、多個(gè)設(shè)備狀態(tài)、故障信息）同時(shí)又為多個(gè)設(shè)備提供電源，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以外不再需要 A/D， D/A轉(zhuǎn)換部件，這樣大量減少了導(dǎo)線和連接附件，提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。 PC Access 只支持 PG/PCInterface 中所設(shè)置的單一通訊方式，同一個(gè) PC 機(jī)上不能同時(shí)使用兩種以 上的通訊連接 (如 PC/PPI 電纜、 Modem、 )訪問(wèn)同一個(gè)或不同的 PLC。各廠家只要為他們的產(chǎn)品提供一 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 OPC Server，便解決了通訊連接問(wèn)題，其他廠家可以使用不同的 OPC 客戶端來(lái)訪問(wèn)標(biāo)準(zhǔn)的 OPC Server，從而可以輕松地實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的監(jiān)控。 WinCC因其具有獨(dú)特的設(shè)計(jì)思想而具有廣闊的應(yīng)用前景，它集生產(chǎn)過(guò)程和自動(dòng)化于一體，實(shí)現(xiàn)了相互間的集成。 青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 圖 12 常規(guī) PID 和模糊參數(shù)自整定控制運(yùn)行結(jié)果比較 青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第六章 Winccflexible 組態(tài)軟件 組態(tài)軟件介紹 在眾多的組態(tài)軟件產(chǎn)品如 Intouch、組態(tài)王、 iFIX 中，西門子公司的 WinCC 成為首選，主要在于該組態(tài)軟件操 作簡(jiǎn)單，易于學(xué)習(xí)，不需編寫任何腳本就能實(shí)現(xiàn)基本的監(jiān)控功能，可以使用戶在短時(shí)間內(nèi)掌握，另外，由于下位機(jī)采用西門子公司的 S7200 作為主控模塊， WinCC 與之兼容性最好。控制量的基址為 0 ,偏移地址為 2 (13 Xi + Yj) ,由 Xi , Yj可以確定控制量的絕對(duì)地址為 2 (13 Xi + Yj ) ,通過(guò)指針變 量獲得地址中存儲(chǔ)的 KP 的模糊值。 FC3 實(shí)現(xiàn)模糊控制表的查詢功能 。 青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 表 1 模糊控制規(guī)則 模糊控制器的程序設(shè)計(jì) 模糊控制策略程序設(shè)計(jì)流程如圖 11 所示 青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 圖 11 模糊控制流程圖 S7 300 PLC的編程系統(tǒng) STEP7 提供了豐富的功能模塊 ,為模糊控制算法的實(shí)現(xiàn)提供了方便。 表 1 中各單元依次為輸出語(yǔ)言變量 KP 、 T1 和 TD 的語(yǔ)言變量值。為使采樣值能及時(shí)反映模擬量的變化 , TS 越小越好。在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下 ,當(dāng) TI 太大時(shí) ,消除靜差太慢 。 KP 的加大會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定 ,容易產(chǎn)生振蕩 ,使調(diào)節(jié)時(shí)間延長(zhǎng)。 數(shù)字 PID 控制的位置式算法為 u ( n) = Kp{ e ( n) +TS??nj je0 )(/TI +TD/TS[ e ( n) e ( n 1) ]} (1) 式中 : KP 為比例系數(shù) 。另一方面避免了溫度模擬量信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸過(guò)程中的干擾。此外，兩個(gè)功能塊均需要定義發(fā)送 (或接收 )數(shù)據(jù)包的地址及長(zhǎng)度，這些對(duì)于數(shù)據(jù)的順利通信都是非常關(guān)鍵。 保存組態(tài)，將 PIE 切至 STOP狀態(tài)，下載鏈接數(shù)據(jù)至 CPU中。 Standard協(xié)議用于多主站模式； Universal協(xié)議為缺省設(shè)定，用于不能運(yùn)行 DP或 Standard協(xié)議的情況，如果網(wǎng)絡(luò)上除了西門子的 S，設(shè)備外，還有 S 系列設(shè)備或第三方設(shè)備。本系統(tǒng)使用 STEP7編程軟件進(jìn)行 PIE控制程序設(shè)計(jì)，因此 “應(yīng)用程序訪問(wèn)點(diǎn) ”選項(xiàng)選擇“s7online(step7)”， 使上位機(jī)與 PIE 進(jìn)行通信。在安裝 CP5412之前，首先應(yīng)將它的 DIL開關(guān) (缺省為 oooo)設(shè)定成與網(wǎng)絡(luò)組態(tài)中的 “I／ O范圍 ”一致。這些程序塊有 :用于控制程序運(yùn)行的組織塊 (OB) 。ASRECV 功能為接收數(shù)據(jù) ,即從通信方接收的數(shù)據(jù)傳送到 PLC 指定的接收緩沖區(qū)。綜合系統(tǒng)開發(fā)成本和功能適用性等多方面指標(biāo)和要求 ,選用 FDL 連接方式進(jìn)行 PLC 之間的通信。PROFIBUS —DP 以其較快的傳輸速度和較強(qiáng)的抗干擾能力 ,廣泛應(yīng)用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式 I/ O之間的通信 。 P LC 通信的實(shí)現(xiàn) 根據(jù)上述的方案選擇 , 構(gòu)成基于現(xiàn)場(chǎng)總線的 PLC 控制系統(tǒng)如圖 5 所示。 青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 圖 4 基于 “ 簡(jiǎn)單協(xié)議 ” 的通信網(wǎng)絡(luò) 專用協(xié)議與開放協(xié)議 專用協(xié)議是 PLC 開發(fā)商提供的本廠商特定的通信協(xié)議。 VB 程序中 Msm. setting =“9600 ,N ,8 ,1”就是一種 “簡(jiǎn)單協(xié)議 ”的規(guī)定 (即波特率是 9 600 ,無(wú)奇偶校驗(yàn) ,8 位數(shù)據(jù)位 ,1 位停止位 ) 。 串行通信與并行通信 PLC 聯(lián)網(wǎng)通信在數(shù)據(jù)傳輸方式上有兩種基本方式 ,即并行通信和串行通信。同時(shí)也減小了一些硬件的投入。 M 與 Q之間具有簡(jiǎn)單的邏輯關(guān)系，輸出電路的設(shè)計(jì)極為簡(jiǎn)單。特別是在設(shè)計(jì)復(fù)雜系統(tǒng)的梯形圖時(shí) ，需要大量的中間單元來(lái)完成記憶、連鎖、互鎖等功能，考慮的因素較多，它們往往又交織在一起，分析起來(lái)比較困難，很容易遺漏一些應(yīng)考慮的問(wèn)題。 ●寫輸出：即輸出刷新階段，在輸出過(guò)程映象寄存器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)被復(fù)制到物理輸出點(diǎn)，當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后， PLC就進(jìn)入輸出刷新階段，在此期間， CPU按照存在 I/O映象區(qū)的運(yùn)算結(jié)果，刷新所有對(duì)應(yīng)的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。 S7－ 200 CPU將一個(gè)微處理器、一個(gè)集成電源和數(shù)字量 I/O點(diǎn)集成在一個(gè)緊湊的封裝中，從而形成了一個(gè)功能強(qiáng)大的微型 PLC,其 強(qiáng)大功 能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能，再加上緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強(qiáng)大的指令集，使 S7－ 200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。 從站 A中， SIMOVERT Master drives為交流變頻器， CB1為與之配套的通信處理器。 N（ R） =3 表示從站 A已正確接收序號(hào)為 2及以前的 I幀，終止符 F表示從站只有一幀發(fā)送。 數(shù)據(jù)鏈路層又稱現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路層（ Fieldbus Data Link. FDL）一般有兩種介質(zhì)存取方式：令牌總線（ Token Bus，令牌總線協(xié)議符合 ）和主從方式。目前，已逐漸成熟并對(duì)工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程 形成影響的主要有 PROFIBUS， HART，LONWORKS， FF 等等。這些儀表和裝置都遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，按照系統(tǒng)化和開放化的要求，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化和標(biāo)準(zhǔn)化，并且增加遠(yuǎn)距離操作、故障自診斷和就地控制能力，構(gòu)成新一代的自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng)先進(jìn)體系。 在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置 I/ O 從站用于采集熱電偶溫度 ,讀取爐體上個(gè)傳感器的參數(shù) ,對(duì)爐門電機(jī)和氣缸等進(jìn)行操作 ,避免了溫度模擬量信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸中的干擾問(wèn)題 ,減少了控制線和信號(hào)線的使用量 ,降低了成本并增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。其次，現(xiàn)場(chǎng)總線的產(chǎn)生也反映了企業(yè)管控一體化信息集成的要求。在立體倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)中，為了實(shí)現(xiàn)較好的監(jiān)控功能，建立完善的人機(jī)交互界面， 組態(tài)軟件已經(jīng)成為其中的橋梁和紐帶 ， 是自動(dòng)化系統(tǒng)集成中不可缺少的關(guān)鍵組成部分 。為此，企業(yè)首先必須對(duì)各種企業(yè)資源建立完善的管理網(wǎng)絡(luò)，使各方面資源充分調(diào)配、平衡和控制，最大限度地發(fā)揮其能力；其次，必須形成市場(chǎng)、經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)和研發(fā)之間緊密的協(xié)作鏈，提高市場(chǎng)反應(yīng)的敏捷性和產(chǎn)品轉(zhuǎn)型的靈活性，時(shí)刻保持產(chǎn)品高質(zhì)量、多樣化和領(lǐng)先性；再次，必須實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)制造資源與其它資 源管理的一體化集成，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)在線設(shè)備動(dòng)態(tài)管理，降低成本。利用 STEP7 中的指針尋址查表方法實(shí)現(xiàn)在線查詢功能 ,使控制算法簡(jiǎn)明。 本論文研究的內(nèi)容 ............................................................................................................. 2 第二章 PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) …………………………………………… ..4 現(xiàn)場(chǎng)總線概述 ………… ………………………………………………………………… ..4 現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn) ………………………………………………………………………… . 4 現(xiàn)場(chǎng)總線的通訊 ………………………………………………………………………… .5 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及配置 ………………………………………………………… . 6 第 3 章 可編程控制器 PLC 的應(yīng)用 ................................. 8 PLC 選型 ............................................................................................................................. 8 編程語(yǔ)言 ............................................................................................................................. 8 控制程序設(shè)計(jì)方法 ............................................................................................................ 9 基于現(xiàn)場(chǎng)總線的 PLC 控制系統(tǒng)的構(gòu)成 ......