【正文】 圖 47 模擬量輸入?yún)?shù)配置 圖 48 模擬量輸出參數(shù)配置 軟件設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況，分配 I/O 地址，如表。本設(shè)計(jì)模擬量輸入模塊采用 IC695ALG600 的通道 2，能夠檢測(cè)到 0 到 10V 的電壓，如圖 47 所示。然后進(jìn)行如圖 45 和圖 46 所示配置。本設(shè)計(jì)進(jìn)行以太網(wǎng)通信進(jìn)行相關(guān)配置。? 可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ? 用戶(hù)在技術(shù)升級(jí)方面無(wú)需獨(dú)自的研究投入，對(duì)于這一點(diǎn)，任何現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)也是無(wú)法比擬的。 ? 通信速率高 目前，100 Mb/s 的快速以太網(wǎng)已開(kāi)始廣泛應(yīng)用， 1Gb/s 以太網(wǎng)技術(shù)也逐漸成熟，比傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)最高速率 12Mb/s 高得多。本設(shè)計(jì)采用以太網(wǎng)進(jìn)行通信。在 PME中進(jìn)行硬件配置如圖 44 所示。考慮到所使用設(shè)備為實(shí)驗(yàn)室整體設(shè)備。由液位測(cè)量變送器、水泵變頻電機(jī)、水箱等設(shè)備組成，液位測(cè)量變送器測(cè)量水箱的水位高度范圍為 0310mm, 對(duì)應(yīng)輸出010V 的電壓信號(hào)，該信號(hào)送給 RX3i 內(nèi)，RX3i 將該液位電壓信號(hào)作為 PID 塊的 PV值，與 SP 設(shè)定值相減，在 PID 塊內(nèi)進(jìn)行積分、比例、微分運(yùn)算后，最后輸出 010V電壓信號(hào)到水泵變頻電機(jī)(010V 信號(hào)對(duì)應(yīng)水泵變頻電機(jī)的 050HZ 頻率)，控制變頻器的轉(zhuǎn)速，控制出水量，從而達(dá)到控制水位高度的目的。 ,)(TDIP??)21(TBDP??CDP?上式中， 還可以寫(xiě)成下面的形式：ku? 46)()( 22 kkPkDkIkPk eIeKTeK??????式中， ； ； ；1?kk 221??kkk IT/?D/由式 46 可以看出，如果計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用恒定的采樣周期 T，一旦確定了A、B、 C，只要使用前后三次測(cè)量的偏差值即可，就可以求出控制增量，與位置式算法相比，計(jì)算量小得多，因此在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)用廣泛。 增量式 PID 控制算法增量式 PID 是指數(shù)字控制器的輸出只是控制量的增量 ，當(dāng)執(zhí)行器需要的控ku?制量是增量而不是位置時(shí)，可以使用增量式 PID 算法進(jìn)行控制。上述過(guò)程采用了全部控制量，因此被稱(chēng)為全量式或位置式 PID 控制算法。 為控制常量。因此，對(duì)模擬量控制中的積分項(xiàng)和微分項(xiàng)必須先進(jìn)行離散化處理。 位置式 PID 控制算法計(jì)算機(jī)控制與傳統(tǒng)的模擬量控制不同，它是采用一種采樣控制，只能根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值進(jìn)行計(jì)算控制。DT 數(shù)字 PID 控制算法隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，微機(jī)開(kāi)始進(jìn)入控制領(lǐng)域，為控制帶來(lái)了革新技術(shù)，人們將模擬 PID 控制規(guī)律引入到數(shù)字計(jì)算機(jī)中，對(duì)模擬 PID 控制規(guī)律進(jìn)行離散化，就可以用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn) PID 控制，成為數(shù)字 PID 控制。但微分環(huán)節(jié)對(duì)輸入信號(hào)的噪聲很敏感，對(duì)噪聲較大的系統(tǒng)最好不要采用微分控制，當(dāng)然也可以在微分作用前進(jìn)行濾波處理。微分環(huán)節(jié)的作用是阻止偏差的變化，根據(jù)偏差的變化趨勢(shì)進(jìn)行控制。 越大，積分環(huán)節(jié)的IT積累作用越弱。圖 43 模擬 PID 控制系統(tǒng)原理圖積分環(huán)節(jié)的作用是把偏差的積累作為輸出，在 PID 控制系統(tǒng)中，只要偏差不為零，積分環(huán)節(jié)的輸出就會(huì)不斷增大，直到偏差 為零。所以，對(duì)大部分控制對(duì)象要加上一個(gè)適當(dāng)?shù)目刂瞥Ａ?。但過(guò)大的 會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生系統(tǒng)振蕩，影PKP PK響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生作用，使控制量向偏差減小的方向變化，控制效果的強(qiáng)弱由比例常數(shù) 決定。圖中，為給定值， 為系統(tǒng)的實(shí)際輸出值，實(shí)際輸出值與給定值比較形成控制偏差)(tr)(ty，即e 41trt??作為控制器的輸入； 作為被控對(duì)象的輸入和控制器的輸出。如圖 42 所示，給定轉(zhuǎn)速 與實(shí))(0tn際轉(zhuǎn)速 進(jìn)行比較，其差值 ，經(jīng) PID 控制器調(diào)整后輸出電壓控制)(tn )()(0tnte??信號(hào) ， 經(jīng)功率放大后，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)改變轉(zhuǎn)速。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。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(xiàn)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。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。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。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。也可以構(gòu)成數(shù)據(jù)鏈，以完成特定的功能。過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)由標(biāo)簽（塊）組成。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。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)。而工作臺(tái)是監(jiān)控界面開(kāi)發(fā)環(huán)境。提示是否寫(xiě)入注冊(cè)表，選擇“是“。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。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。詳細(xì)配置后面基于具體工程再介紹。5）選擇創(chuàng)建新工程項(xiàng)目，恢復(fù)整個(gè)文件。 3）選擇項(xiàng)目恢復(fù)向?qū)?，點(diǎn)擊下一步。在 Windows 左下角運(yùn)行中輸入： /FactoryDefault,確定。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。Intellution Workspace 向 PDB 發(fā)出請(qǐng)求，用于圖形顯示。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。iFix 的工作原理如圖 31 所示。SAC：掃描、報(bào)警、及控制。 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。 iFix 的工作機(jī)制首先介紹幾個(gè)基本概念。從而加快產(chǎn)品對(duì)市場(chǎng)的反應(yīng)速度。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。 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(hù)提供一個(gè)“過(guò)程化的窗口” 。點(diǎn)擊 Key Code 進(jìn)入注冊(cè)界面，如圖 28 所示。選擇所需要的組件進(jìn)行安裝。打開(kāi)安裝Machine Edition。PME 提供統(tǒng)一的用戶(hù)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。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。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]。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。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)。建議用戶(hù)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)） 。這樣所編制的程序簡(jiǎn)潔明了，語(yǔ)句較少。(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。對(duì)于“雙線(xiàn)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(xiàn)圈輸出。(4) 一般情況下，在梯形圖中同一線(xiàn)圈只能出現(xiàn)一次。(2) 觸點(diǎn)的使用次數(shù)不受限制。(1) 每一邏輯行總是起于左母線(xiàn)，然后是觸點(diǎn)的連接，最后終止于線(xiàn)圈或右母線(xiàn)（右母線(xiàn)可以不畫(huà)出） 。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。梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進(jìn)行的。使用中也常將這些“ 軟繼電器”稱(chēng)為編程元件。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(xiàn)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)。要了解梯形圖必須理解軟繼電器的概念。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。它的連線(xiàn)有兩種：一為母線(xiàn)，另一為內(nèi)部橫豎線(xiàn)。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。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。掃描時(shí)間比較緊張的時(shí)候跳過(guò)后臺(tái)功能。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(xiàn)更改。自 檢中包括對(duì) CPU 操作系統(tǒng)軟件的檢測(cè)。通訊窗口時(shí)間可以設(shè)定為 0~255 毫秒，缺省值為 255 毫秒。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。 背板通訊窗口缺省為完成(運(yùn)行完成)模式。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?；跈C(jī)架的以太網(wǎng)接口模塊在背板通訊窗口通訊。窗口時(shí)間可以設(shè)定為0~255 圖 22毫秒，缺省值為 10 毫秒。 ■ 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。在分配給這個(gè)窗口的時(shí)間內(nèi)，需要的話(huà)重新配置模塊。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。重新配置這部分掃描時(shí)的擴(kuò)展機(jī)架和獨(dú)立模塊。后臺(tái)檢測(cè)幫助確認(rèn)運(yùn)行模式下的CPU 內(nèi)的程序的完整性。檢測(cè)字?jǐn)?shù)的缺省值為 16。所有輸出數(shù)據(jù)發(fā)出之后，輸出掃描完成。 輸出掃描過(guò)程中，CPU 向 Genius 總線(xiàn)控制器和輸出模塊寫(xiě)入輸出數(shù)據(jù)。輸出掃描：CPU 將輸出數(shù)據(jù)寫(xiě)到總線(xiàn)控制器或輸出模塊。應(yīng)用程序執(zhí)行：CPU 執(zhí)行程序邏輯時(shí)，總是從第 1 條指令開(kāi)始，執(zhí)行到最后一條指令終止。輸入掃描：輸入掃描過(guò)程中，CPU 從 Genius 總線(xiàn)控制器和輸入模塊讀取輸入數(shù)據(jù)。 循環(huán)檢測(cè)以確定擴(kuò)展機(jī)架電源是否正常。 CPU 以以下四種模式中的一種運(yùn)行■ 運(yùn)行/不輸出 ■ 運(yùn)行/輸出使能 ■ 停止/IO 掃描 ■ 停止/無(wú) IOCPU 掃描的各個(gè)部分典型的部分包括 7 個(gè)階段：內(nèi)部清理：內(nèi)部清理部分完成掃描開(kāi)始前的準(zhǔn)備工作。邏輯窗口在每一次掃描過(guò)程中完全執(zhí)行。如果還沒(méi)到掃描周期時(shí)間，CPU 輪流執(zhí)行通訊窗口和后臺(tái)窗口，一直執(zhí)行到設(shè)定的掃描時(shí)間。Constant 掃描 這種模式下，相鄰的兩次掃描的開(kāi)始時(shí)間間隔由用戶(hù)設(shè)定。邏輯窗口在每一次掃描過(guò)程中完全執(zhí)行。這個(gè)序列稱(chēng)為掃描。 CPU 掃描在收到編程器，其他設(shè)備，或 CPU 上的運(yùn)行/停止轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)發(fā)出的停止命令前，CPU 內(nèi)的應(yīng)用程序重復(fù)執(zhí)行。繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯采用的是并行運(yùn)行的方式，即如果一個(gè)繼電器的線(xiàn)圈通電或放電，該繼電器的所有觸點(diǎn)（不論是常開(kāi)還是常閉，也不論其處于繼電器線(xiàn)路的哪個(gè)位置上）都會(huì)立即動(dòng)作；而 PLC 的軟件邏輯是通過(guò) CPU 逐行掃描執(zhí)行用戶(hù)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即如果一個(gè)邏輯線(xiàn)圈被截圖或斷開(kāi)，該線(xiàn)圈的所有觸點(diǎn)并不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。PLC 作為一種特殊形式的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的硬件邏輯控制系統(tǒng)“繼電器控制”進(jìn)行“硬件軟化”的結(jié)果。用戶(hù)可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入和調(diào)試程序；另外，在運(yùn)行時(shí)還可以對(duì)整個(gè)控制過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。 編程設(shè)備編程設(shè)備的作用是供用戶(hù)進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。通訊模塊網(wǎng)絡(luò)和分布式 I/O 系統(tǒng) RX3i 為分布式控制和分布式 I/O 設(shè)計(jì)了很多可選通信模塊。模擬量 I/O 模塊（輸出）GE Fanuc 提供易于使用的用于控制過(guò)程的模擬量輸出模塊，例如：流量、溫度和壓力控制等。一對(duì)差分輸入的雙方都參照一個(gè)公共的電壓（COM） 。對(duì)于差分模擬輸入，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)是在電壓 IN+和 IN之間的差值。模擬量 I/O 模塊（輸入）GE Fanuc 提供易于使用的用于控制過(guò)程的模擬