【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 3所示 PS
電源模塊CPU IM
接口模塊SM:
DISM:
DOSM:
AISM:
AO圖23 　　西門子PLC　　S7300由多種模塊部件組成，包括導(dǎo)軌（Rack）、電源模塊（PS）、CPU模塊、接口模塊(IM)、輸出輸入模塊(SM)。各種模塊能以不同方式組合在一起，從而可使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加靈活，滿足不同的應(yīng)用需求?！　”菊n題用到的PLC及其擴(kuò)展模塊有：電源模塊（PS 307 5A）、CPU（3152DP）、數(shù)字量輸入模塊（DI32xDC24V）、數(shù)字量輸出模塊（AI8x12Bit）、模擬量輸出模塊（AO2x12Bit）。　　PS 307；5 A 電源模塊的屬性：輸出電流為 5 A；輸出電壓為 24 VDC；短路和斷路保護(hù)；與單相交流電源連接（額定輸入電壓 120/230 VAC，50/60 Hz）；安全隔離符合 EN 60 950；可用作負(fù)載電源。電源模塊的作用是為其它模塊供電，是整個(gè)PLC正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。　　CPU是PLC系統(tǒng)的運(yùn)算控制核心。它根據(jù)系統(tǒng)程序的要求完成以下任務(wù)：接收并存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)，接收線程輸入設(shè)備的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，診斷PLC內(nèi)部電路工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤，完成用戶程序規(guī)定的運(yùn)算任務(wù)，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)輸出控制或數(shù)據(jù)通信等功能?！　PU有四種操作模式：STOP(停機(jī))、STARTUP（啟動(dòng)）、RUN（運(yùn)行）和HOLD（保持）。在所有的模式中，都可以通過MPI接口與其他設(shè)備通信?！　?stop模式：CPU模塊通電后自動(dòng)進(jìn)入stop模式，在該模式不執(zhí)行用戶程序，可以接收全局?jǐn)?shù)據(jù)和檢查系統(tǒng)?！　?startup模式：可以用模式選擇開關(guān)或變成軟件啟動(dòng)CPU。如果模式選擇開關(guān)在run或runp位置，通電時(shí)自動(dòng)進(jìn)入啟動(dòng)模式。　　3run模式：執(zhí)行用戶程序，刷新輸入和輸出，處理中斷和故障信息服務(wù)?！　?hold模式：在startup和run模式執(zhí)行程序時(shí)遇到調(diào)試用的斷點(diǎn)，用戶程序的執(zhí)行被掛起（暫停），定時(shí)器被凍結(jié)?！　PU 3152DP是具有中到大容量程序存儲(chǔ)器和PROFIBUSDP主/從接口的CPU，它用于包括分布式及集中式I/O的任務(wù)中。CPU 3152DP具有48KB/64KB，內(nèi)置80/96KB，指令執(zhí)行速度為300ns/二進(jìn)制指令，最大可擴(kuò)張1024/2048點(diǎn)數(shù)字量或128/256個(gè)模擬量通道?！　⌒畔⒛K（SM）也叫輸入/輸出模塊，是CPU模塊與現(xiàn)場(chǎng)輸入輸出元件和設(shè)備連接的橋梁，用戶可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出設(shè)備選擇各種用途的I/O模塊。S7300的輸入/輸出模塊外部連線接在插入式的前連接器的段子上，前兩節(jié)插在前蓋后面的凹槽內(nèi)。不需斷開前連接器上的外部連線，就可以迅速的更換模塊。　壓力傳感器　　壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器?！　弘娛郊铀俣葌鞲衅魇且环N常用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測(cè)量與真空度的測(cè)量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來測(cè)量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測(cè)量大的壓力，也可以用來測(cè)量微小的壓力?！　”敬卧O(shè)計(jì)提供的壓力變送器、水箱、水泵組圖如圖24所示，其中壓力變送器用于檢測(cè)出水管網(wǎng)中的水壓，壓力變送器是將水管中的水壓變化轉(zhuǎn)化為4～20mA的模擬量信號(hào)，作為模擬輸入模塊的輸入，經(jīng)過PLC載入程序的運(yùn)算，將結(jié)果輸出給變頻器從而改變水泵運(yùn)轉(zhuǎn)的速率，調(diào)節(jié)進(jìn)水量，使水箱內(nèi)水壓保持在設(shè)定值。3　　系統(tǒng)軟件環(huán)境介紹　西門子s7300編程軟件STEP 7　　SIMATIC S7300 PLC S7300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7200 PLC比較，S7300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（～）的指令運(yùn)算速度；用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算比較有效地實(shí)現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算；一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值；方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少。SIMATIC人機(jī)界面（HMI）從S7300中取得數(shù)據(jù)，S7300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7300操作系統(tǒng)自動(dòng)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(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時(shí)，模塊更換，等等）；多級(jí)口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改；S7300 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(dāng)鑰匙拔出時(shí)，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(qiáng)大的通信功能，S7300 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(jiǎn)單。S7300 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ASI總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來連接點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)；多點(diǎn)接口（MPI）集成在CPU中，用于同時(shí)連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動(dòng)化控制系統(tǒng)。編程界面如圖31所示。圖31在此界面創(chuàng)建項(xiàng)目、建立SIMATIC 300站點(diǎn)、組態(tài)硬件、編寫程序、仿真模擬，保存并編輯無誤后將站下載到PLC里進(jìn)行實(shí)物控制。　組態(tài)軟件wincc flexible　　Wincc flexible操作界面如圖32所示。圖32　　wincc flexible操作界面Wincc flexible用于組態(tài)用戶界面，建立的組態(tài)數(shù)據(jù)包括：（1） 過程畫面：用于顯示過程。（2） 變量：用于運(yùn)行時(shí)在PLC和HMI設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)。（3） 報(bào)警：運(yùn)行中發(fā)生故障時(shí)顯示報(bào)警狀態(tài)。（4） 記錄：用于保存過程值?！　incc flexible工程系統(tǒng)是用于處理組態(tài)任務(wù)的軟件，wincc flexible采用模塊化設(shè)計(jì)開發(fā)，為各種不同的HMI設(shè)備量身定做了不同價(jià)格和性能檔次的版本：微型版（wincc flexible micro）、壓縮版（wincc flexible pact）、標(biāo)準(zhǔn)版（wincc flexible standard）、高級(jí)版（wincc flexible advanced）。隨著版本的功能得到擴(kuò)展，可以通過powerpack程序包將軟件升級(jí)到更高版本中?！　≡诒鞠到y(tǒng)中，共需要開發(fā)5個(gè)界面，包括系統(tǒng)運(yùn)行主界面、液位控制、數(shù)據(jù)報(bào)表、監(jiān)控過程、報(bào)警界面。為了加強(qiáng)系統(tǒng)的安全性。通過主菜單界面可以調(diào)用不同的界面，也可根據(jù)需要在系統(tǒng)運(yùn)行主界面中改變壓力給定值?！　∠到y(tǒng)運(yùn)行主監(jiān)控界面，主界面實(shí)時(shí)顯示了當(dāng)前時(shí)間，設(shè)定的水壓值和當(dāng)前水壓值，轉(zhuǎn)速、運(yùn)行頻率，各設(shè)備的故障報(bào)警顯示等?！ID控制及其算法本系統(tǒng)由模擬PID控制器和被控對(duì)象組成，其控制系統(tǒng)原理框圖如Error! Reference source not ，圖中u(t)為PID調(diào)節(jié)器輸出的調(diào)節(jié)量。比例微分積分管網(wǎng)水泵壓力變送器給定壓力r(t)頻率e(t)u(t)轉(zhuǎn)速實(shí)際壓力y(t)圖33　　PID調(diào)節(jié)原理框圖PID控制器各環(huán)節(jié)的作用及調(diào)節(jié)規(guī)