【正文】 行這個(gè)窗口。執(zhí)行的窗口條目如下： ■ 重新配置擴(kuò)展機(jī)架和獨(dú)立模塊?？刂破鞔翱趦?nèi)優(yōu)先級(jí)高的重新配置。在分配給這個(gè)窗口的時(shí)間內(nèi)，需要的話重新配置模塊。重新配置模塊需要幾個(gè)掃描周期。 ■ 通訊活動(dòng)包括內(nèi)置以太網(wǎng)接口和 2 個(gè) 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(shí)間可以使用編程軟件進(jìn)行配置。也可以在用戶程序中使用服務(wù)請(qǐng)求功能 3 進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置。窗口時(shí)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(guò)此窗口與智能設(shè)備進(jìn)行通訊。基于機(jī)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(guò)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(jìn)行通訊 。在這個(gè)窗口，CPU 在執(zhí)行隊(duì)列中的請(qǐng)求之前，首先完成前面未完成的請(qǐng)求。分配給這個(gè)窗口的時(shí)間用完以后，進(jìn)程停止。 背板通訊窗口缺省為完成(運(yùn)行完成)模式。這意味著所有智能模塊中當(dāng)前未完成的請(qǐng)求在每個(gè)掃描過(guò)程中都要處理。這個(gè)窗口也可以以限制(Limited) 模式運(yùn)行，這種情況下需設(shè)定每個(gè)掃描周期內(nèi)分配給本窗口的最大時(shí)間。 模式和時(shí)間可以配置并且存儲(chǔ)到 CPU當(dāng)中，也可以在用戶程序中使用服務(wù)請(qǐng)求功能 4 進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置。通訊窗口時(shí)間可以設(shè)定為 0~255 毫秒，缺省值為 255 毫秒。掃描時(shí)間比較緊張的時(shí)候跳過(guò)此功能后臺(tái)窗口：本窗口進(jìn)行 CPU自檢。自檢中包括對(duì) CPU操作系統(tǒng)軟件的檢測(cè)。 后臺(tái)窗口時(shí)間缺省值為 0 毫秒。也可以設(shè)定其他的值并存儲(chǔ)到 CPU當(dāng)中或者通過(guò)編程軟件在線更改。 后臺(tái)窗口的執(zhí)行和時(shí)間也可以在用戶程序中使用服務(wù)請(qǐng)求功能 5 進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置。掃描時(shí)間比較緊張的時(shí)候跳過(guò)后臺(tái)功能。 梯形圖編程知識(shí) 梯形圖的基本概念PLC 是專(zhuān)為工業(yè)控制而開(kāi)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(jī)的編程語(yǔ)言，而常常采用面向控制過(guò)程、面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言” 編程。國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）1994 年 5月公布的 IEC11313（可編程控制器語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)）詳細(xì)地說(shuō)明了句法、語(yǔ)義和下述 5種編程語(yǔ)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(yǔ)言，指令表和結(jié)構(gòu)文本為文字語(yǔ)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(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開(kāi)關(guān)量邏輯控制。梯形圖是通過(guò)連線把 PLC 指令的梯形圖符號(hào)連接在一起的連通圖，用以表達(dá)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(gè)個(gè)梯形圖符號(hào)指令連成一個(gè)指令組，這個(gè)指令組一般總是從裝載（LD）指令開(kāi)始，必要時(shí)再繼以若干個(gè)輸入指令（含 LD指令） ，以建立邏輯條件。最后為輸出類(lèi)指令，實(shí)現(xiàn)輸出控制，或?yàn)閿?shù)據(jù)控制、流程控制、通訊處理、監(jiān)控工作等指令，以進(jìn)行相應(yīng)的工作。母線是用來(lái)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(chēng)，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(shí)的物理繼電器，而是一些存儲(chǔ)單元（軟繼電器） ，每一軟繼電器與 PLC 存儲(chǔ)器中映像寄存器的一個(gè)存儲(chǔ)單元相對(duì)應(yīng)。該存儲(chǔ)單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈“ 通電 ”，其常開(kāi)觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，稱(chēng)這種狀態(tài)是該軟繼電器的“1”或“ON”狀態(tài)。如果該存儲(chǔ)單元為“0”狀態(tài)，對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述的相反，稱(chēng)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(chēng)為編程元件。根據(jù)梯形圖中各觸點(diǎn)的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈對(duì)應(yīng)的編程元件的狀態(tài)，稱(chēng)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(jìn)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(shí)外部輸入觸點(diǎn)的狀態(tài)來(lái)進(jìn)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(hào)及邏輯控制功能等方面相類(lèi)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(diǎn)的連接，最后終止于線圈或右母線（右母線可以不畫(huà)出） 。注意：左母線與線圈之間一定要有觸點(diǎn)，而線圈與右母線之間則不能有任何觸點(diǎn)。(2) 觸點(diǎn)的使用次數(shù)不受限制。(3) 梯形圖中的觸點(diǎn)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(chēng)為“雙線圈輸出” 。對(duì)于“雙線圈輸出”，有些 PLC 將其視為語(yǔ)法錯(cuò)誤，絕對(duì)不允許；有些 PLC 則將前面的輸出視為無(wú)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(jìn)指令的梯形圖中允許雙線圈輸出。(6) 對(duì)于不可編程梯形圖必須難過(guò)等效變換，變成可編程梯形圖。(7) 有幾個(gè)串聯(lián)電路相并聯(lián)時(shí)，應(yīng)將串聯(lián)觸點(diǎn)多的回路放在上方，如圖23a 所示。在有幾個(gè)并聯(lián)電路相串聯(lián)時(shí)，應(yīng)將并聯(lián)觸點(diǎn)多的回路放在左方，如圖23b 所示。這樣所編制的程序簡(jiǎn)潔明了，語(yǔ)句較少。另外，在設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)輸入繼電器的觸點(diǎn)狀態(tài)最好按輸入設(shè)備全部為常開(kāi)進(jìn)行設(shè)計(jì)更為合適，不易出錯(cuò)。建議用戶盡可能用輸入設(shè)備的常開(kāi)觸點(diǎn)與 PLC 輸入端連接，如果某些信號(hào)只能用常閉輸入，可先按輸入設(shè)備為常開(kāi)來(lái)設(shè)計(jì)，然后將梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入繼電器觸點(diǎn)取反（常開(kāi)改成常閉、常閉改成常開(kāi)） 。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(kāi)觸點(diǎn)使線圈持續(xù)保持通電即“ON”狀態(tài)的功能稱(chēng)為自鎖。如圖24所示的起動(dòng)、保持和停止程序（簡(jiǎn)稱(chēng)起保停程序）就是典型的具有自鎖功能的梯形圖， X1為起動(dòng)信號(hào)和 X2為停止信號(hào)。圖 24 自鎖電路圖 24a 為停止優(yōu)先程序，即當(dāng) X1 和 X2 同時(shí)接通，則 Y1 斷開(kāi)。圖 24b 為起動(dòng)優(yōu)先程序，即當(dāng) X1 和 X2 同時(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，起動(dòng)信號(hào)和停止信號(hào)可能由多個(gè)觸點(diǎn)組成的串、并聯(lián)電路提供 [7]。 編程環(huán)境 Proficy Machine Edition 簡(jiǎn)介Proficy Machine Edition(簡(jiǎn)稱(chēng) PME)是 GE 公司提供的 Windows 的應(yīng)用軟件。PME 提供了一個(gè)統(tǒng)一的完整系統(tǒng)用于解決自動(dòng)化控制方案。它是一個(gè)適合用于邏輯程序編寫(xiě)、人機(jī)界面開(kāi)發(fā)、運(yùn)動(dòng)控制及控制應(yīng)用的通用開(kāi)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(xiàng)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(jìn)入安裝界面，如圖 25 所示。打開(kāi)安裝Machine Edition。點(diǎn)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(jìn)行安裝。安裝完成時(shí)，系統(tǒng)提示你是否立即注冊(cè) ME 軟件，如圖 27 所示。點(diǎn)擊 Key Code 進(jìn)入注冊(cè)界面，如圖 28 所示。輸入注冊(cè)碼完成注冊(cè)。 圖 25 安裝界面 圖 26 安裝配置界面 圖 27 確認(rèn)注冊(cè)界面 圖 28 注冊(cè)界面 制作一個(gè)工程的一般過(guò)程建立MEPLC項(xiàng)目工程的一般過(guò)程是： ? 進(jìn)入ME軟件，系統(tǒng)列出“My Computer”（本機(jī)）上已經(jīng)創(chuàng)建的工程? 工程(Project)：包含一個(gè)或多個(gè)PLC的程序? 用鼠標(biāo)右擊“My Computer”，選擇“New”，即可創(chuàng)建一個(gè)新工程見(jiàn)下圖? 創(chuàng)建工程時(shí)，選擇工程中第一個(gè)PLC的類(lèi)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(gè)PLC或一個(gè)觸摸屏的程序及組態(tài)內(nèi)容? 在同一個(gè)工程中的多個(gè)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(dòng)工程界面第 3 章 組態(tài)軟件 iFix 簡(jiǎn)介 iFix 功能iFix 是提供實(shí)時(shí)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(dòng)化軟件，為用戶提供一個(gè)“過(guò)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(lái)說(shuō)，iFix 可以精確地監(jiān)視、控制生產(chǎn)過(guò)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(duì)市場(chǎng)的反應(yīng)速度。生產(chǎn)的關(guān)鍵信息可以通過(guò) iFix 貫穿從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)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(jì)效益。 iFix 的工作機(jī)制首先介紹幾個(gè)基本概念。過(guò)程數(shù)據(jù)：iFix 用于連接工廠中的過(guò)程硬件。 I/O 驅(qū)動(dòng)器：iFix 和 PLC 之間的接口稱(chēng)為 I/O 驅(qū)動(dòng)器。DIT（驅(qū)動(dòng)器映像表）：在 SCADA 服務(wù)器內(nèi)存中存儲(chǔ) I/O 驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)輪詢記錄數(shù)據(jù)的區(qū)域。SAC：掃描、報(bào)警、及控制。過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)（PDB）：由標(biāo)簽變量組成的一個(gè)過(guò)程，數(shù)據(jù)的集合及其存儲(chǔ)的區(qū)域。iFix 的工作原理如圖 31 所示。首先由過(guò)程硬件（傳感器）采集數(shù)據(jù)后，I/O 驅(qū)動(dòng)器從過(guò)程硬件中獲取源數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)傳輸至驅(qū)動(dòng)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(guò)設(shè)定值，則報(bào)警。一旦數(shù)據(jù)進(jìn)入 PDB ，它們可以用圖形方式進(jìn)行顯示。Intellution Workspace 向 PDB 發(fā)出請(qǐng)求，用于圖形顯示。反之，操作員也可以對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行控制，此時(shí)反順序執(zhí)行上述過(guò)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(dòng)器從 DIT 中取數(shù)，再寫(xiě)入過(guò)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(yùn)行中輸入： /FactoryDefault,確定。 2）在菜單中點(diǎn)擊 Proficy iFix 項(xiàng)目備份/工程項(xiàng)目恢復(fù)向?qū)D標(biāo)。 3）選擇項(xiàng)目恢復(fù)向?qū)?，點(diǎn)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(xiàng)目，恢復(fù)整個(gè)文件。 圖 31 iFix 工作機(jī)制創(chuàng)建好工程之后，再簡(jiǎn)單介紹 iFix 的系統(tǒng)配置。詳細(xì)配置后面基于具體工程再介紹。1）打開(kāi) iFix 文件，運(yùn)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(diǎn)擊更改目錄把所有路徑更改，提示是否生成默認(rèn)的 iFix 文件，選擇否。3）選擇:配置——SCADA。SCADA 支持選擇啟用；選擇一個(gè) I/O 驅(qū)動(dòng)器名稱(chēng)——添加；確定，如果提示數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用，選擇“是” ，這樣就可以和 PLC 進(jìn)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(xiě)入注冊(cè)表，選擇“是“。 工作臺(tái)iFix 最重要的功能是監(jiān)控和管理。而工作臺(tái)是監(jiān)控界面開(kāi)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(tái)，如圖 32 所示。Intellution工作臺(tái)提供了圖形設(shè)計(jì)工具，包括圖形文字、動(dòng)畫(huà)和圖表工具，方便生成操作員易于理解的畫(huà)面；同時(shí)為操作員提供了命令或用圖形交互方式進(jìn)行報(bào)警確認(rèn)和改變過(guò)程設(shè)置點(diǎn)。工作臺(tái)界面如圖所示。和大多數(shù) windows 應(yīng)用軟件界面類(lèi)似，由系統(tǒng)樹(shù)、工作區(qū)、菜單欄、和工具欄組成。圖 32 工作臺(tái)界面 數(shù)據(jù)庫(kù)管理器過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)是 iFIX 系統(tǒng)的核心，從硬件中獲取或給硬件發(fā)送過(guò)程數(shù)據(jù)。過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)由標(biāo)簽（塊）組成。數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)簽可以接收、檢查、處理并輸出過(guò)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(kù)以電子數(shù)據(jù)表的形式顯示，每行都是一個(gè)獨(dú)立的標(biāo)簽。數(shù)據(jù)庫(kù)的主要功能就是接收來(lái)自 DIT 表或來(lái)自上游數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)簽（鏈的上游）的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)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(jì) PID 理論知識(shí) PID 控制器將偏差的比例、積分和微分通過(guò)線性組合作為輸出的控制，稱(chēng)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(jiǎn)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(gè)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(guò)硬件如放大器組成的電路等來(lái)實(shí)現(xiàn)的功能。隨著數(shù)字電子技術(shù)的快速發(fā)展，將原來(lái)硬件電路實(shí)現(xiàn)的功能，由微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)，稱(chēng)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(yàn)和經(jīng)驗(yàn)在線調(diào)整參數(shù)，具有很強(qiáng)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(lái)檢測(cè)，這個(gè)值與給定值進(jìn)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(guò)執(zhí)行器作用于過(guò)程。 圖 41 模擬 PID 控制原理框圖下面給一個(gè)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的 PID 控制原理。如圖 42 所示，給定轉(zhuǎn)速