【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 序邏輯控制器(Micro PLC)。它能夠控制各種設(shè)備以滿足自動(dòng)化控制需求。S7200的用戶程序中包括了位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及與其它智能模塊通訊等指令內(nèi)容，從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達(dá)到控制目的。緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強(qiáng)大的指令集使S7200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案 CPU性能簡(jiǎn)介 S7200 CPU將微處理器、集成電源、輸入電路和輸出電路集成在一個(gè)緊湊的外殼中，從而形成了一個(gè)功能強(qiáng)大的Micro PLC。參見圖11。在下載了程序之后，S7200將保留所需的邏輯，用于監(jiān)控應(yīng)用程序中的輸入輸出設(shè)備。西門子公司提供多種類型的CPU以適應(yīng)各種應(yīng)用。 S7200擴(kuò)展模塊為了更好地滿足應(yīng)用要求，S7200系列為您提供多種類型的擴(kuò)展模塊。您可以利用這些擴(kuò)展模塊完善CPU的功能。S7200提供了多種安全措施來確保用戶程序、程序數(shù)據(jù)和組態(tài)數(shù)據(jù)不丟失。保持?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器 由用戶選定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，在一次上電周期中，只要超級(jí)電容和可選電池卡不放電，該存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)就不會(huì)改變。在所有存儲(chǔ)區(qū)中，只有V、M、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)區(qū)能被組態(tài)為保持存儲(chǔ)區(qū)。永久存儲(chǔ)器 非易失性存儲(chǔ)器，用來儲(chǔ)存程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊、強(qiáng)制值、組態(tài)為掉電保存的M存儲(chǔ)器和在用戶程序的控制下寫入的指定值。 存儲(chǔ)卡 可拆卸的非易失性存儲(chǔ)器，用來儲(chǔ)存程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊、配方、數(shù)據(jù)歸檔和強(qiáng)制值。通過S7200資源管理器，可以將文檔文件(doc、text、pdf等)儲(chǔ)存在存儲(chǔ)卡內(nèi)。也可以使用S7200資源管理器將普通文件保留在存儲(chǔ)卡中(復(fù)制、刪除、創(chuàng)建目錄和放置文件)。 結(jié)構(gòu)1. S7200可編程序控制器是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。1) 中央處理單元（CPU） 各種CPU有各種不同的性能，上面已經(jīng)提到過。2) 信號(hào)模塊（SM） 用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出。3) 通訊處理器（CP） 用于連接網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。4) 功能模塊（FM） 用于高速計(jì)數(shù)，定位操作（開環(huán)或閉環(huán)控制）和閉環(huán)控制。2. 根據(jù)用戶要求，還可以提供以下設(shè)備：1) 負(fù)載電源模塊（PS） 用于將S7300連接到120/230伏交流電源，或24/48/60/110伏直流電源。2) 接口模塊（IM） 用于多機(jī)架配置時(shí)連接主機(jī)架（CR）和擴(kuò)展機(jī)架（ER）。S7300通過分布式的主機(jī)架（CR）和三個(gè)擴(kuò)展機(jī)架（ER），可以操作多達(dá)32個(gè)模塊，運(yùn)行時(shí)無需風(fēng)扇。3) SIMATIC M7自動(dòng)計(jì)算機(jī) AT兼容的計(jì)算機(jī)用于解決對(duì)時(shí)間要求非常高的技術(shù)問題。它既可作為CPU，也可作為功能模塊使用。3. 簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)使得S7300靈活而易于維護(hù)。1) DIN 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝 只需簡(jiǎn)單地將模塊鉤在 DIN 標(biāo)準(zhǔn)的安裝導(dǎo)軌上，轉(zhuǎn)動(dòng)到位，然后用螺栓鎖緊。 2) 集成的背板總線 背板總線集成在模塊上，模塊通過總線連接器相連，總線連接器插在機(jī)殼的背后。 3) 更換模塊簡(jiǎn)單并且不會(huì)弄錯(cuò) 更換模塊時(shí)，只需松開安裝螺釘。很簡(jiǎn)單地拔下已經(jīng)接線的前連接器。在連接器上的編碼防止將已接線的連接器插到其他的模塊上。 4) 可靠的接線端子 對(duì)于信號(hào)模塊可以使用螺釘型接線端子或彈簧型接線端子。 5) TOP 連接 采用一個(gè)帶螺釘或夾緊連接的 1 至 3 線系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)接線?；蛘咧苯釉谛盘?hào)模塊上進(jìn)行接線。 6) 確定的安裝深度 所有的端子和連接器都在模塊上的凹槽內(nèi)，并有端蓋保護(hù)，因此所有的模塊都有相同的安裝深度。 7) 沒有槽位的限制 信號(hào)模塊和通訊處理模塊可以不受限制地插到任何一個(gè)槽上，系統(tǒng)自行組態(tài)。 功能1. S7200的大量功能支持和幫助用戶進(jìn)行編程、啟動(dòng)和維護(hù)。1) 高速的指令處理 ～較低的性能要求范圍內(nèi)開辟了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。2) 浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算 用此功能可以有效地實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算。3) 方便用戶的參數(shù)賦值 一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值，這樣就節(jié)省了入門和培訓(xùn)的費(fèi)用。4) 人機(jī)界面（HMI） 方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7200操作系統(tǒng)內(nèi)，因此人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少。SIMATIC人機(jī)界面（HMI）從S7200中要求數(shù)據(jù)，S7200按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7200操作系統(tǒng)自動(dòng)地處理數(shù)據(jù)的傳送。5) 診斷功能 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（如：超時(shí)、模塊更換等）。6) 口令保護(hù) 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。7) 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。這樣就防止非法刪除或改寫用戶程序。[2]第三章 模糊控制認(rèn)識(shí)自從1965年Zadeh創(chuàng)立模糊集合理論，1974年Mamdani應(yīng)用模糊集合論建立世界上第一個(gè)模糊控制器以來，模糊控制理論與應(yīng)用得到了迅速發(fā)展。比較典型的應(yīng)用有水加熱過程控制，機(jī)器人控制，交通控制，水泥窯控制，動(dòng)力系統(tǒng)核反應(yīng)控制。（1991）指出：模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制一樣，已成為智能控制研究的重要途徑。模糊自動(dòng)控制是以模糊集合論、模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計(jì)算機(jī)數(shù)字控制。從線性控制與非線性控制的角度分類，模糊控制是一種非線性控制，從控制器的智能性看，模糊控制屬于智能控制的范疇?？梢赃@樣說，如果沒有模糊數(shù)學(xué)，就不會(huì)有模糊控制；同樣如果沒有計(jì)算機(jī)，模糊自動(dòng)控制也無法實(shí)現(xiàn)。 模糊控制由來經(jīng)過人們長(zhǎng)期研究和實(shí)踐形成的經(jīng)典控制理論，對(duì)于解決線性定常系統(tǒng)的控制問題是很有效的。然而，經(jīng)典控制理論對(duì)于非線性時(shí)變系統(tǒng)難以奏效。隨著計(jì)算機(jī)尤其是微機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用，自動(dòng)控制理論和技術(shù)獲得了飛躍的發(fā)展。基于狀態(tài)變量描述的現(xiàn)代控制理論對(duì)于解決線性和非線性、定常或時(shí)變的多輸入多輸出系統(tǒng)問題，獲得了廣泛的應(yīng)用，例如在阿波；羅登月艙的姿態(tài)控制、宇宙飛船和導(dǎo)彈的精密制導(dǎo)以及在工業(yè)生產(chǎn)過程控制等方面得到了成功的運(yùn)用。但是，應(yīng)該指出，無論采用經(jīng)典控制理論還是現(xiàn)代控制理論設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)，都需要事先知道被控制對(duì)象（或生產(chǎn)過程）精確的數(shù)學(xué)模型，然后根據(jù)數(shù)學(xué)模型以及給定的性能指標(biāo)，選擇適當(dāng)?shù)目刂埔?guī)律，進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。然而，在許多情況下被控對(duì)象（或生產(chǎn)過程）的精確數(shù)學(xué)模型很難建立。例如，有些對(duì)象難以用一般的物理和化學(xué)方面的規(guī)律來描述，有的影響因素很多，而且相互之間又有交叉耦合，使其模型十分復(fù)雜，難于求解以至于沒有使用價(jià)值。還有一些生產(chǎn)過程缺乏適當(dāng)?shù)臏y(cè)試手段，或者測(cè)試裝置不能進(jìn)入被測(cè)試區(qū)域，致使無法建立過程的數(shù)學(xué)模型。象建材工業(yè)生產(chǎn)中的水泥窯、玻璃窯，化工生產(chǎn)中的化學(xué)反應(yīng)過程，輕工生產(chǎn)中的造紙過程，食品工業(yè)生產(chǎn)中的各種發(fā)酵過程。還有為數(shù)眾多的爐類，如煉鋼爐的冶煉過程，退火爐溫控過程，工業(yè)鍋爐的燃燒過程等等。諸如此類的過程變量多，各種參數(shù)有存在不同程度的變性，且過程具有非線性、強(qiáng)耦合等特點(diǎn)，因此建立這一類過程的精確數(shù)學(xué)模型困難很大，甚至是辦不到的。這樣一來，對(duì)于這類對(duì)象或過程就難以進(jìn)行自動(dòng)控制。 與此相反，對(duì)于上述難以自動(dòng)控制的一些生產(chǎn)過程，有經(jīng)驗(yàn)的操作人員進(jìn)行手動(dòng)控制，卻可以收到令人滿意的效果。在這樣的事實(shí)面前，人們又重新研究和考慮人的控制行為有什么特點(diǎn)，能否對(duì)于無法構(gòu)造數(shù)學(xué)模型的對(duì)象讓計(jì)算機(jī)模擬人的思維方式，進(jìn)行控制決策。 控制論的創(chuàng)始人維納在研究人與外界相互作用的關(guān)系時(shí)曾指出：“人通過感覺器官感知周圍世界，在腦和神經(jīng)系統(tǒng)中調(diào)整獲得的信息。經(jīng)過適當(dāng)?shù)拇尜A、校正、歸納和選擇（處理）等過程而進(jìn)入效應(yīng)器官反作用于外部世界（輸出），同時(shí)也通過象運(yùn)動(dòng)傳感器末梢這類傳感器再作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，將新接受的信息與原貯存的信息結(jié)合在一起，影響并指揮將來的行動(dòng)”?？偨Y(jié)人的控制行為，正是遵循反饋及反饋控制的思想。人的手動(dòng)控制決策可以用語言加以描述，總結(jié)成一系列條件語句，即控制規(guī)則。運(yùn)用微機(jī)的程序來實(shí)現(xiàn)這些控制規(guī)則，微機(jī)就起到了控制器的作用。于是，利用微機(jī)取代人可以對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)控制。 模糊控制系統(tǒng)的組成前面已指出，模糊控制屬于計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的一種形式。因此，模糊控制系統(tǒng)的組成類同于一般的數(shù)字控制系統(tǒng)，其方框圖如圖31所示。模糊控制系統(tǒng)一般可以分為四個(gè)組成部分：1）模糊控制器：實(shí)際上是一臺(tái)微計(jì)算機(jī)，根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，既可選用系統(tǒng)機(jī)，又可選用單板機(jī)或單片機(jī)。2）輸入/輸出接口裝置：模糊控制器通過輸入/輸出接口從被控對(duì)象獲取數(shù)字信號(hào)量，并將模糊控制器決策的輸出數(shù)字信號(hào)經(jīng)過數(shù)模變換，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)，送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)去控制被控對(duì)象。在I/O接口裝置中，除A/D、D/A轉(zhuǎn)換外，還包括必要的電平轉(zhuǎn)換線路。3） 廣義對(duì)象：包括被控對(duì)象及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，被控對(duì)象可以是線性或非線性的、定常或時(shí)變的，也可以是單變量或多變量的、有時(shí)滯或無時(shí)滯的以及有強(qiáng)干擾的多種情況。 模糊系統(tǒng)控制框圖還須指出，被控對(duì)象缺乏精確的數(shù)學(xué)模型的情況適宜選擇模糊控制，但也不排斥有較精確的數(shù)學(xué)模型的被控對(duì)象，也可以采用模糊模糊方案。 4） 傳感器：傳感器是將被控對(duì)象或各種過程的被控制量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（模擬的或數(shù)字的）的一類裝置。被控制量往往是非電量，如溫度、壓力、流量、濃度、濕度等。傳感器在模糊控制系統(tǒng)中占有十分重要的地位，它的精度往往直接影響整個(gè)控制系統(tǒng)的精度。因此，在選擇傳感器時(shí)，應(yīng)注意選擇精度高且穩(wěn)定性好的傳感器。 模糊控制的基本原理模糊控制的基本原理可由圖32表示，它的核心部分為模糊控制器，如圖中虛線框中部分所示。模糊控制器的控制規(guī)律由計(jì)算機(jī)的程序?qū)崿F(xiàn)，實(shí)現(xiàn)一步模糊控制算法的過程是這樣的：微機(jī)經(jīng)中斷采樣獲取被控制量的精確值，然后將此量與給定值比較的誤差信號(hào)E（在此取單位反饋）。一般選誤差信號(hào)E作為模糊控制器的一個(gè)輸入量。把誤差信號(hào)E的精確值進(jìn)行模糊量化變成模糊量，誤差E的模糊量可用相應(yīng)的模糊語言表示。至此，得到了誤差E的模糊語言集合的一個(gè)子集e（e實(shí)際上是一個(gè)模糊向量）。再由e和模糊控制規(guī)則R（模糊關(guān)系）根據(jù)推理的合成規(guī)則進(jìn)行模糊決策，得到模糊控制量u為 u=eR式中u為一個(gè)模糊量。 為了對(duì)被控對(duì)象施加精確的控制，還需要將模糊量u轉(zhuǎn)化為精確量，這一步驟在圖32框圖中稱為非模糊化處理（亦稱清晰化）。得到了精確的數(shù)字控制量后，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換變?yōu)榫_的模擬量送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行一步控制。然后，中斷等待第二次采樣，進(jìn)行第二步控制……。這樣循環(huán)下去，就實(shí)現(xiàn)了被控對(duì)象的模糊控制。綜上所述，模糊控制算法可概括為下述四個(gè)步驟：1. 根據(jù)本次采樣得到的系統(tǒng)的輸出值，計(jì)算所選擇的系統(tǒng)的輸入變量；2. 輸入變量的精確值變?yōu)槟：浚?. 根據(jù)輸入變量（模糊量）及模糊控制規(guī)則，按模糊推理合成規(guī)則計(jì)算控制量（模糊量）4. 由上述得到的控制量（模糊量）計(jì)算精確的控制量。 模糊控制系統(tǒng)的語言表示就專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（即組成部分）和設(shè)計(jì)方法而言，模糊專家系統(tǒng)與傳統(tǒng)專家系統(tǒng)是類似的，模糊專家系統(tǒng)主要需要解決的是如下兩個(gè)問題：1. 模糊知識(shí)表示；2. 模糊推理方法。對(duì)知識(shí)表示而言，由于使用了語言變量以及它的值由上下文相關(guān)的模糊集來定義，而模糊集的含義可用各種不同的隸屬函數(shù)來表示，這些隸屬函數(shù)的值是由領(lǐng)域?qū)＜医o出的主觀判斷。模糊集為這類不確定知識(shí)的表示提供了一個(gè)有力的武器，它可以處理下列知識(shí)的表示：1) 模糊謂詞，如“小”，“年輕”，“美好”。2) 模糊真值，如“相當(dāng)真”，“很真”，“幾乎是假的”。3) 模糊量詞，如“大部分”，“很多”，“至少50%”。4) 模糊概率，如“可能”，“不可能”，“不大可能”。5) 模糊可能性，如“很可能”，“幾乎不可能”。6) 謂詞修正詞，如“很”，“或多或少”，“相當(dāng)”。由這里可以看出，與傳統(tǒng)專家系統(tǒng)相比，知識(shí)表示能力獲得了極大的提高。對(duì)基于知識(shí)系統(tǒng)的模糊推理而言，模糊邏輯提供了一種統(tǒng)一的計(jì)算方法。例如廣義的肯定前件的假言推理、廣義的否定后件的假言推理等推理方法都是基于模糊邏輯的，并在模糊（近似）推理中得到廣泛應(yīng)用。在傳統(tǒng)專家系統(tǒng)中，觀察事實(shí)與規(guī)則前件只允許精確匹配，不允許部分匹配，而在專家系統(tǒng)中則允許部分匹配，這就使得它與傳統(tǒng)邏輯系統(tǒng)有本質(zhì)的不同，即模糊邏輯可以提供一種近似和相似的推理機(jī)制，而前者僅提供了一種精確推理機(jī)制。當(dāng)然，模糊邏輯也能處理精確推理，實(shí)際上，精確推理只是近似（模糊）推理的一種特殊情況。例如，在模糊專家系統(tǒng)中有如下規(guī)則： IF X is ，THEN Y is k=1，2，…，n其中和是語言變量的語言值，它由屬于隸書函數(shù)的程度來表示：和， i=1,2,…,N, j=1,2,…，M。假如我們獲得一個(gè)觀察事實(shí)：X is A’這里A’不必要與知識(shí)庫中任何一條規(guī)則的前件精確匹配，借助近似推理原則，可獲得如下結(jié)果：Y is B這里，和，i=1,2,…,N, j=1,2,…，M。目前，在模糊專家系統(tǒng)中，常用的主要模糊推理方法有如下幾種：1． 合成推理規(guī)則。這種推理方法是Zadeh于1973年首次提出來的，是目前應(yīng)用最為廣泛的一種模糊推理方法。它的基本思想是：先求出規(guī)則“IF X is A THEN Y is B”中A和B的確定關(guān)系，然后再將這個(gè)關(guān)系（是一個(gè)二元關(guān)系）與觀察事實(shí)“X is A’”中的A’（為一元關(guān)系）進(jìn)行合成：A and B are RA’ B’=A’R由于A和B的關(guān)系R可有多種不同的表示方法（即有多種不同的模糊蘊(yùn)含算子），以及A’和R之間的合成也可以采用不同的方法來計(jì)算，所以上式的推導(dǎo)結(jié)果會(huì)有多種不同的形式。此外，規(guī)則也有多種不同的形式，如：（1） IF is and is and …and is