【正文】 行這個窗口。執(zhí)行的窗口條目如下： ■ 重新配置擴展機架和獨立模塊?？刂破鞔翱趦?nèi)優(yōu)先級高的重新配置。在分配給這個窗口的時間內(nèi)，需要的話重新配置模塊。重新配置模塊需要幾個掃描周期。 ■ 通訊活動包括內(nèi)置以太網(wǎng)接口和 2 個 CPU串行端口 是否執(zhí)行控制器通訊窗口和執(zhí)行控制器通訊窗口的時間可以使用編程軟件進行配置。也可以在用戶程序中使用服務(wù)請求功能 3 進行動態(tài)配置。窗口時間可以設(shè)定為0~255 圖 22毫秒，缺省值為 10毫秒。背板通訊窗口：通過此窗口與智能設(shè)備進行通訊?；跈C架的以太網(wǎng)接口模塊在背板通訊窗口通訊。在本階段掃描過程中，CPU 與 Genius總線控制器和 TCP/IP以太網(wǎng)模塊等智能模塊進行通訊 。在這個窗口，CPU 在執(zhí)行隊列中的請求之前，首先完成前面未完成的請求。分配給這個窗口的時間用完以后，進程停止。 背板通訊窗口缺省為完成(運行完成)模式。這意味著所有智能模塊中當(dāng)前未完成的請求在每個掃描過程中都要處理。這個窗口也可以以限制(Limited) 模式運行，這種情況下需設(shè)定每個掃描周期內(nèi)分配給本窗口的最大時間。 模式和時間可以配置并且存儲到 CPU當(dāng)中，也可以在用戶程序中使用服務(wù)請求功能 4 進行動態(tài)配置。通訊窗口時間可以設(shè)定為 0~255 毫秒，缺省值為 255 毫秒。掃描時間比較緊張的時候跳過此功能后臺窗口：本窗口進行 CPU自檢。自檢中包括對 CPU操作系統(tǒng)軟件的檢測。 后臺窗口時間缺省值為 0 毫秒。也可以設(shè)定其他的值并存儲到 CPU當(dāng)中或者通過編程軟件在線更改。 后臺窗口的執(zhí)行和時間也可以在用戶程序中使用服務(wù)請求功能 5 進行動態(tài)配置。掃描時間比較緊張的時候跳過后臺功能。 梯形圖編程知識 梯形圖的基本概念PLC 是專為工業(yè)控制而開發(fā)的裝置，其主要使用者是工廠廣大電氣技術(shù)人員，為了適應(yīng)他們的傳統(tǒng)習(xí)慣和掌握能力，通常 PLC 不采用微機的編程語言，而常常采用面向控制過程、面向問題的“自然語言” 編程。國際電工委員會（ IEC）1994 年 5月公布的 IEC11313（可編程控制器語言標(biāo)準(zhǔn)）詳細地說明了句法、語義和下述 5種編程語言：功能表圖、梯形圖、功能塊圖、指令表、結(jié)構(gòu)文本。梯形圖和功能塊圖為圖形語言，指令表和結(jié)構(gòu)文本為文字語言，功能表圖是一種結(jié)構(gòu)塊控制流程圖。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。梯形圖是通過連線把 PLC 指令的梯形圖符號連接在一起的連通圖，用以表達所使用的 PLC 指令及其前后順序，它與電氣原理圖很相似。它的連線有兩種：一為母線，另一為內(nèi)部橫豎線。內(nèi)部橫豎線把一個個梯形圖符號指令連成一個指令組，這個指令組一般總是從裝載（LD）指令開始，必要時再繼以若干個輸入指令（含 LD指令） ，以建立邏輯條件。最后為輸出類指令，實現(xiàn)輸出控制，或為數(shù)據(jù)控制、流程控制、通訊處理、監(jiān)控工作等指令，以進行相應(yīng)的工作。母線是用來連接指令組的。要了解梯形圖必須理解軟繼電器的概念。PLC 梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實的物理繼電器，而是一些存儲單元（軟繼電器） ，每一軟繼電器與 PLC 存儲器中映像寄存器的一個存儲單元相對應(yīng)。該存儲單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對應(yīng)軟繼電器的線圈“ 通電 ”，其常開觸點接通，常閉觸點斷開，稱這種狀態(tài)是該軟繼電器的“1”或“ON”狀態(tài)。如果該存儲單元為“0”狀態(tài)，對應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為“0” 或“OFF”狀態(tài)。使用中也常將這些“ 軟繼電器”稱為編程元件。根據(jù)梯形圖中各觸點的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈對應(yīng)的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進行的。解算的結(jié)果，馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據(jù)輸入映像寄存器中的值，而不是根據(jù)解算瞬時外部輸入觸點的狀態(tài)來進行的。 梯形圖的編程規(guī)則盡管梯形圖與繼電器電路圖在結(jié)構(gòu)形式、元件符號及邏輯控制功能等方面相類似，但它們又有許多不同之處，梯形圖具有自己的編程規(guī)則。(1) 每一邏輯行總是起于左母線，然后是觸點的連接，最后終止于線圈或右母線（右母線可以不畫出） 。注意：左母線與線圈之間一定要有觸點，而線圈與右母線之間則不能有任何觸點。(2) 觸點的使用次數(shù)不受限制。(3) 梯形圖中的觸點可以任意串聯(lián)或并聯(lián)，但繼電器線圈只能并聯(lián)而不能串聯(lián)。(4) 一般情況下，在梯形圖中同一線圈只能出現(xiàn)一次。如果在程序中，同一線圈使用了兩次或多次，稱為“雙線圈輸出” 。對于“雙線圈輸出”，有些 PLC 將其視為語法錯誤，絕對不允許；有些 PLC 則將前面的輸出視為無效，只有最后一次輸出有效；而有些 PLC，在含有跳轉(zhuǎn)指令或步進指令的梯形圖中允許雙線圈輸出。(6) 對于不可編程梯形圖必須難過等效變換，變成可編程梯形圖。(7) 有幾個串聯(lián)電路相并聯(lián)時，應(yīng)將串聯(lián)觸點多的回路放在上方，如圖23a 所示。在有幾個并聯(lián)電路相串聯(lián)時，應(yīng)將并聯(lián)觸點多的回路放在左方，如圖23b 所示。這樣所編制的程序簡潔明了，語句較少。另外，在設(shè)計梯形圖時輸入繼電器的觸點狀態(tài)最好按輸入設(shè)備全部為常開進行設(shè)計更為合適，不易出錯。建議用戶盡可能用輸入設(shè)備的常開觸點與 PLC 輸入端連接，如果某些信號只能用常閉輸入，可先按輸入設(shè)備為常開來設(shè)計，然后將梯形圖中對應(yīng)的輸入繼電器觸點取反（常開改成常閉、常閉改成常開） 。圖 23 串并聯(lián)電路的編程處理 具有自鎖功能的程序梯形圖利用自身的常開觸點使線圈持續(xù)保持通電即“ON”狀態(tài)的功能稱為自鎖。如圖24所示的起動、保持和停止程序（簡稱起保停程序）就是典型的具有自鎖功能的梯形圖， X1為起動信號和 X2為停止信號。圖 24 自鎖電路圖 24a 為停止優(yōu)先程序，即當(dāng) X1 和 X2 同時接通，則 Y1 斷開。圖 24b 為起動優(yōu)先程序，即當(dāng) X1 和 X2 同時接通，則 Y1 接通。起保停程序也可以用置位（SET）和復(fù)位（RST ）指令來實現(xiàn)。在實際應(yīng)用中，起動信號和停止信號可能由多個觸點組成的串、并聯(lián)電路提供 [7]。 編程環(huán)境 Proficy Machine Edition 簡介Proficy Machine Edition(簡稱 PME)是 GE 公司提供的 Windows 的應(yīng)用軟件。PME 提供了一個統(tǒng)一的完整系統(tǒng)用于解決自動化控制方案。它是一個適合用于邏輯程序編寫、人機界面開發(fā)、運動控制及控制應(yīng)用的通用開發(fā)環(huán)境。PME 提供統(tǒng)一的用戶界面、拖放的編輯功能，及支持項目需要的多目標(biāo)組件的編輯功能。 Proficy Machine Edition 的安裝找到安裝軟件，雙擊 圖標(biāo)，進入安裝界面，如圖 25 所示。打開安裝Machine Edition。點擊下一步直到 Proficy Machine Edition 配置界面，如圖 26 所示。選擇所需要的組件進行安裝。安裝完成時，系統(tǒng)提示你是否立即注冊 ME 軟件，如圖 27 所示。點擊 Key Code 進入注冊界面，如圖 28 所示。輸入注冊碼完成注冊。 圖 25 安裝界面 圖 26 安裝配置界面 圖 27 確認注冊界面 圖 28 注冊界面 制作一個工程的一般過程建立MEPLC項目工程的一般過程是： ? 進入ME軟件，系統(tǒng)列出“My Computer”（本機）上已經(jīng)創(chuàng)建的工程? 工程(Project)：包含一個或多個PLC的程序? 用鼠標(biāo)右擊“My Computer”，選擇“New”，即可創(chuàng)建一個新工程見下圖? 創(chuàng)建工程時，選擇工程中第一個PLC的類型? 工程創(chuàng)建完成以后，用鼠標(biāo)右擊工程名，可以在工程中添加目標(biāo)? 目標(biāo)(Target)：一個PLC或一個觸摸屏的程序及組態(tài)內(nèi)容? 在同一個工程中的多個目標(biāo)之間可以共享變量（如：觸摸屏組態(tài)內(nèi)容可以共享PLC程序中變量）圖29 ME啟動工程界面第 3 章 組態(tài)軟件 iFix 簡介 iFix 功能iFix 是提供實時數(shù)據(jù)給操作員的應(yīng)用軟件，是基于 windows 的一套工業(yè)自動化軟件，為用戶提供一個“過程化的窗口” 。它的基本功能包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理。具體來說，iFix 可以精確地監(jiān)視、控制生產(chǎn)過程，并優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備和企業(yè)資源管理。它能夠?qū)ιa(chǎn)事件快速反應(yīng)，減少原材料消耗，提高生產(chǎn)率。從而加快產(chǎn)品對市場的反應(yīng)速度。生產(chǎn)的關(guān)鍵信息可以通過 iFix 貫穿從生產(chǎn)現(xiàn)場到企業(yè)經(jīng)理的桌面的全廠管理體系，以方便管理者作出更快速更高效的決策，從而獲得更高效的經(jīng)濟效益。 iFix 的工作機制首先介紹幾個基本概念。過程數(shù)據(jù)：iFix 用于連接工廠中的過程硬件。 I/O 驅(qū)動器：iFix 和 PLC 之間的接口稱為 I/O 驅(qū)動器。DIT（驅(qū)動器映像表）：在 SCADA 服務(wù)器內(nèi)存中存儲 I/O 驅(qū)動器存儲輪詢記錄數(shù)據(jù)的區(qū)域。SAC：掃描、報警、及控制。過程數(shù)據(jù)庫（PDB）：由標(biāo)簽變量組成的一個過程，數(shù)據(jù)的集合及其存儲的區(qū)域。iFix 的工作原理如圖 31 所示。首先由過程硬件（傳感器）采集數(shù)據(jù)后，I/O 驅(qū)動器從過程硬件中獲取源數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)傳輸至驅(qū)動器映像表（Driver Image Table ）中的地址中。然后 SAC 從 DIT 中讀取數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳送至 PDB,如果數(shù)據(jù)超過設(shè)定值，則報警。一旦數(shù)據(jù)進入 PDB ，它們可以用圖形方式進行顯示。Intellution Workspace 向 PDB 發(fā)出請求，用于圖形顯示。反之，操作員也可以對執(zhí)行器進行控制，此時反順序執(zhí)行上述過程，可以完成該功能。數(shù)據(jù)從圖形顯示送入 PDB ，再傳到 DIT ，I/O 驅(qū)動器從 DIT 中取數(shù)，再寫入過程硬件。 iFix 新建工程與配置iFix新建工程步驟如下：1）關(guān)閉 iFix所有文件。在 Windows左下角運行中輸入： /FactoryDefault,確定。 2）在菜單中點擊 Proficy iFix 項目備份/工程項目恢復(fù)向?qū)D標(biāo)。 3）選擇項目恢復(fù)向?qū)?，點擊下一步。4）輸入要恢復(fù)的文件名旁邊“瀏覽”中找到，IFIX 安裝目錄下:Ge Fanuc\Proficy iFIX \。5）選擇創(chuàng)建新工程項目，恢復(fù)整個文件。 圖 31 iFix 工作機制創(chuàng)建好工程之后，再簡單介紹 iFix 的系統(tǒng)配置。詳細配置后面基于具體工程再介紹。1）打開 iFix 文件，運行系統(tǒng)配置應(yīng)用（ SCU） 。2）選擇：文件——新建；選擇：配置——路徑，將當(dāng)前配置中的應(yīng)用路徑改為新建路徑，點擊更改目錄把所有路徑更改，提示是否生成默認的 iFix 文件，選擇否。3）選擇:配置——SCADA。SCADA 支持選擇啟用；選擇一個 I/O 驅(qū)動器名稱——添加；確定，如果提示數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，選擇“是” ，這樣就可以和 PLC 進行通訊了。4）文件——保存，選擇新建路徑下的 LOCAL 文件夾，保存。提示是否寫入注冊表，選擇“是“。 工作臺iFix 最重要的功能是監(jiān)控和管理。而工作臺是監(jiān)控界面開發(fā)環(huán)境。iFix 的圖形功能有很多內(nèi)容，所有這些都包含在 Intellution 工作臺，如圖 32 所示。Intellution工作臺提供了圖形設(shè)計工具，包括圖形文字、動畫和圖表工具，方便生成操作員易于理解的畫面；同時為操作員提供了命令或用圖形交互方式進行報警確認和改變過程設(shè)置點。工作臺界面如圖所示。和大多數(shù) windows 應(yīng)用軟件界面類似，由系統(tǒng)樹、工作區(qū)、菜單欄、和工具欄組成。圖 32 工作臺界面 數(shù)據(jù)庫管理器過程數(shù)據(jù)庫是 iFIX 系統(tǒng)的核心，從硬件中獲取或給硬件發(fā)送過程數(shù)據(jù)。過程數(shù)據(jù)庫由標(biāo)簽（塊）組成。數(shù)據(jù)庫標(biāo)簽可以接收、檢查、處理并輸出過程值。也可以構(gòu)成數(shù)據(jù)鏈，以完成特定的功能。數(shù)據(jù)庫以電子數(shù)據(jù)表的形式顯示，每行都是一個獨立的標(biāo)簽。數(shù)據(jù)庫的主要功能就是接收來自 DIT 表或來自上游數(shù)據(jù)庫標(biāo)簽（鏈的上游）的數(shù)據(jù)，然后進行處理，最后發(fā)送到監(jiān)控界面顯示或者更改 DIT 數(shù)據(jù)表。如圖 33 所示：圖 33第 4 章 基于 GE PAC RX3i 液位控制系統(tǒng)設(shè)計 PID 理論知識 PID 控制器將偏差的比例、積分和微分通過線性組合作為輸出的控制，稱為 PID 控制。PID 控制是控制系統(tǒng)中技術(shù)比較成熟、且應(yīng)用比較廣泛的一種控制方法。PID 控制器作為 PID 控制的設(shè)備，它的結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)容易調(diào)整，不一定需要系統(tǒng)確切的數(shù)學(xué)模型，所以，在各個領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。PID 控制器最先出現(xiàn)在模擬控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的模擬 PID 控制器是通過硬件如放大器組成的電路等來實現(xiàn)的功能。隨著數(shù)字電子技術(shù)的快速發(fā)展，將原來硬件電路實現(xiàn)的功能，由微處理器來實現(xiàn)，稱作數(shù)字 PID 控制器，控制所用的算法則叫數(shù)字 PID 算法。與傳統(tǒng)模擬 PID 控制器相比，數(shù)字 PID 控制器可以根據(jù)試驗和經(jīng)驗在線調(diào)整參數(shù)，具有很強的靈活性，可以得到更好的控制效果。 模擬 PID 控制原理PID 控制是控制系統(tǒng)中最常用的控制方法，其控制框圖如圖 41 所示。被控量的值由傳感器或變送器來檢測，這個值與給定值進行比較，得到偏差，模擬調(diào)節(jié)器以一定控制規(guī)律使操作變量變化，以使偏差趨近于零，其輸出通過執(zhí)行器作用于過程。 圖 41 模擬 PID 控制原理框圖下面給一個直流電機轉(zhuǎn)速的 PID 控制原理。如圖 42 所示，給定轉(zhuǎn)速