【正文】 0編程軟件1STEP 7 軟件（版本 ≥ + SP 2）編程接口1? PG 電纜? 帶適當(dāng)接口卡的PC（CP5611卡）圖44 STEP 7軟件中硬件配置圖45操作表注意：插槽1為電源模塊配置，電源模塊如果不選用西門(mén)子專(zhuān)用電源模塊，插槽1配置為空。利用這兩個(gè)軟件可以對(duì)相應(yīng)的PLC進(jìn)行編程、調(diào)試、下裝、診斷。SIMATIC S7300站工作原理如圖41所示?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC）用STEP 7程序監(jiān)視和控制你的機(jī)器。使用STEP 7軟件，可以在一個(gè)項(xiàng)目下生成你的STEP 7程序。STEP7是專(zhuān)門(mén)用于SIMAITIC S7300/400站創(chuàng)建可編程邏輯控制器程序的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用軟件包。所以基于PLC在工業(yè)控制系統(tǒng)中的良好應(yīng)用，我們將西門(mén)子的S7300PLC用于了水槽裝置液位控制系統(tǒng)。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC在儀表控制方面的功能已經(jīng)不斷強(qiáng)化。圖31水槽液位串級(jí)控制系統(tǒng)工藝流程 圖32水槽液位串級(jí)控制系統(tǒng)方塊圖⑴干擾F作用于副環(huán)（副控制器起“粗調(diào)”，主控制器起“細(xì)調(diào)”）液位L1↑→L1T↑→L1C↓(反作用)→LV (氣開(kāi)閥)↓ L1T↓ ⑵干擾F作用于主環(huán)（液位隨控制的要求隨時(shí)改變）干擾使得 L2↑→L2T→L2C↓(反作用)→L1C↓→LV(氣開(kāi)閥)↓ L2↓←L2T↓ 由于有主副兩個(gè)控制器相串聯(lián)，系統(tǒng)總的放大倍數(shù)將增大，工作頻率提高克服干擾的大大增大。加入干擾后，水箱的液位便離開(kāi)原平衡狀態(tài)，經(jīng)過(guò)一段調(diào)節(jié)時(shí)間后，水箱液位穩(wěn)定至新的設(shè)定值（后面三種干擾方法仍穩(wěn)定在原設(shè)定值），記錄此時(shí)的智能儀表的設(shè)定值、輸出值和儀表參數(shù)，下水箱液位的響應(yīng)過(guò)程曲線(xiàn)將如圖54所示。7．待液位穩(wěn)定于給定值時(shí)，將調(diào)節(jié)器切換到“自動(dòng)”狀態(tài)，待液位平衡后，通過(guò)以下幾種方式加干擾：（1） 突增（或突減）儀表設(shè)定值的大小，使其有一個(gè)正（或負(fù)）階躍增量的變化；（2）打開(kāi)閥門(mén)F2F24（或F25），用變頻器支路以較小頻率給中水箱(或下水箱)打水。5．合上三相電源空氣開(kāi)關(guān)，磁力驅(qū)動(dòng)泵上電打水，適當(dāng)增加/減少主調(diào)節(jié)器的輸出量，使下水箱的液位平衡于設(shè)定值，且中水箱液位也穩(wěn)定于某一值（此值一般為3～5cm，以免超調(diào)過(guò)大，水箱斷流或溢流）。4．在上位機(jī)監(jiān)控界面中點(diǎn)擊“啟動(dòng)儀表1”、“啟動(dòng)儀表2”。2．接通總電源空氣開(kāi)關(guān)和鑰匙開(kāi)關(guān)，打開(kāi)24V開(kāi)關(guān)電源，給壓力變送器上電，按下啟動(dòng)按鈕，合上單相Ⅰ、單相Ⅲ空氣開(kāi)關(guān)，給智能儀表1及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥上電。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（一）、智能儀表控制1．按照接線(xiàn)圖連接實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。本實(shí)驗(yàn)選擇中水箱和下水箱串聯(lián)作為被控對(duì)象（也可選擇上水箱和中水箱）。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在階躍給定和階躍擾動(dòng)作用下的無(wú)靜差控制，系統(tǒng)的主調(diào)節(jié)器應(yīng)為PI或PID控制。主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定，因而副控回路是一個(gè)隨動(dòng)控制系統(tǒng)。主控回路中的調(diào)節(jié)器稱(chēng)主調(diào)節(jié)器，控制對(duì)象為下水箱，下水箱的液位為系統(tǒng)的主控制量。本設(shè)計(jì)中主控制器采用的也是反作用型式。 ② 主控制器的正、反作用根據(jù)主主回路所包括的各環(huán)節(jié)來(lái)確定。副環(huán)可以按照單回路控制系統(tǒng)確定正、反作用的方法來(lái)確定副控制器的正、反作用。主、副控制器正、反作用的選擇順序應(yīng)是先副后主。（4）如果出現(xiàn)較大的振蕩現(xiàn)象，只要加大主調(diào)節(jié)器的比例度δ或增大積分時(shí)間常數(shù)TI，即可得到改善。（3）改變給定值，觀(guān)察被控制量的響應(yīng)曲線(xiàn)。 具體的整定步驟為：（1）在工況穩(wěn)定，系統(tǒng)為純比例作用的情況下，根據(jù)K02/δ2＝，通過(guò)副過(guò)程放大系數(shù)K02，求取副調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)δ2或按經(jīng)驗(yàn)選取，并將其設(shè)置在副調(diào)節(jié)器上。因而對(duì)兩步整定法做了簡(jiǎn)化，提出了一步整定法。（4）按“先副后主”，“先比例后積分最后微分”的整定程序，設(shè)置主、副調(diào)節(jié)器的參數(shù)，再觀(guān)察過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)，必要時(shí)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，直到過(guò)程的動(dòng)態(tài)品質(zhì)達(dá)到滿(mǎn)意為止。（2）將副調(diào)節(jié)器的比例度置于所求得的δ2S值上，且把副回路作為主回路中的一個(gè)環(huán)節(jié)，用同樣方法整定主回路，求取主回路的比例度δ1S和振蕩周期T1S。整定的具體步驟為：（1）在工況穩(wěn)定，主回路閉合，主、副調(diào)節(jié)器都在純比例作用條件下，主調(diào)節(jié)器的比例度置于100%，然后用單回路控制系統(tǒng)的衰減（如4：1）曲線(xiàn)法來(lái)整定副回路。依此類(lèi)推，逐步逼近，直至滿(mǎn)足質(zhì)量指標(biāo)要求為止。串級(jí)控制系統(tǒng)的整定方法在工程實(shí)踐中，串級(jí)控制系統(tǒng)常用的整定方法有以下三種： （一） 逐步逼近法所謂逐步逼近法，就是在主回路斷開(kāi)的情況下，按照單回路的整定方法求取副調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)，然后將副調(diào)節(jié)器的參數(shù)設(shè)置在所求的數(shù)值上，使主回路閉合，按單回路整定方法求取主調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)。對(duì)于串級(jí)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，主、副調(diào)節(jié)器的正、反作用方式的選擇原則是使整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋系統(tǒng)，即其主通道各環(huán)節(jié)放大系數(shù)極性乘積必須為正值。由于副回路是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，它的輸出要求能快速、準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)主調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的變化規(guī)律，對(duì)副參數(shù)的動(dòng)態(tài)性能和余差無(wú)特殊的要求，因而副調(diào)節(jié)器可采用P或PI調(diào)節(jié)器。主、副調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的選擇在串級(jí)控制系統(tǒng)中，主、副調(diào)節(jié)器所起的作用是不同的。串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)串級(jí)控制系統(tǒng)及其副回路對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響已在有關(guān)課程中介紹，在此將有關(guān)結(jié)論再簡(jiǎn)單歸納一下。 已知執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正作用和反作用兩種作用方式，而閥有正裝和反裝兩種結(jié)構(gòu)方式，所以調(diào)節(jié)閥可組合成四種開(kāi)閉方式。滾動(dòng)膜片執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用滾動(dòng)膜片，在相同有效面積下的位移量較大，與活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)比，有摩擦力較小、密封性能好等特點(diǎn)。由于在增力裝置上可方便地更換機(jī)件的連接關(guān)系來(lái)更換正反作用方式，改變放大倍數(shù)，受到用戶(hù)青睞。精小型氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)在機(jī)構(gòu)上作了重要改進(jìn)，它采用多個(gè)彈簧代替原來(lái)的一個(gè)彈簧，降低了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的高度和重量，具有結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)能、輸出推力大等優(yōu)點(diǎn)。⑨氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥可添加自鎖裝置，實(shí)現(xiàn)控制閥的自鎖和保位。⑦可添加閥門(mén)定位器，實(shí)現(xiàn)閥位檢測(cè)和反饋，提高控制性能。⑤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的膜片有效面積與推力成正比，有效面積越大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推力也越大。一些反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)還在膜盒上部安裝閥位顯示器，用于顯示閥位。④氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入輸出特性呈現(xiàn)線(xiàn)性關(guān)系，既輸出位移量與輸入信號(hào)壓力之間成線(xiàn)性關(guān)系。②正、反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入信號(hào)在膜盒下部，引出的推桿也在下部，由于薄膜片的良好密封，因此，在閥桿引出處不需要進(jìn)行密封。反之，如圖(b)中，輸入信號(hào)連接口在下膜蓋上，信號(hào)增加時(shí)，推桿位移向內(nèi)，縮到膜盒里，稱(chēng)為反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如圖(a)中，當(dāng)輸入信號(hào)增加時(shí)，在薄膜膜片上產(chǎn)生一個(gè)推力，克服彈簧的作用力后，推桿位移，位移方向向外。它分為正作用和反作用兩種執(zhí)行方式。氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)是最常用的調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)。圖23差壓式流量計(jì)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥主要由氣室、薄膜、推力盤(pán)、推桿等組成，氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)功能是通過(guò)定位器給出不同的壓力信號(hào)，然后通過(guò)向氣室內(nèi)注入不同壓力的氣源，使薄膜產(chǎn)生推力，作用推力盤(pán)向下移動(dòng)，壓縮彈簧，帶動(dòng)推桿、閥桿、閥芯等動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)。如圖23所示，差壓式流量計(jì)主要由三部分組成。二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計(jì)，差壓變送器和流量顯示及計(jì)算儀表，它已發(fā)展為三化(系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化)程度很高的種類(lèi)規(guī)格龐雜的一大類(lèi)儀表。DPF由一次裝置(檢測(cè)件)和二次裝置(差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表)組成。次電容變化量由電容電流轉(zhuǎn)換成直流電流信號(hào)，該電流信號(hào)與調(diào)零信號(hào)的代數(shù)和同反饋信號(hào)進(jìn)行比較，其差值送入放大電路，經(jīng)放大后得到變送器整機(jī)的輸出電流信號(hào)I。變送器由測(cè)量部件、轉(zhuǎn)換電路、放大電路三部分組成。變送器設(shè)計(jì)小型化，品種多、型號(hào)全，可以在任意角度下安裝而不影響其精度，量程和零點(diǎn)外部可調(diào)、安全防爆、全天候使用。結(jié)構(gòu)組件化、插件化、固體化，按功能制造統(tǒng)一尺寸的線(xiàn)路板，零部件和印刷線(xiàn)路以插件方式連接，因此通用性強(qiáng)，互換性好、便于維修。%或177。輸入差壓作用于測(cè)量部分電容式壓力傳感器的中心感壓膜片，從而使感壓膜片（即可動(dòng)電極）與兩固定電極所組成的減去電容之電容量發(fā)生變化，此電容變化量由電容/電流轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)Id，Id和調(diào)零與零遷電路產(chǎn)生的調(diào)零信號(hào)IZ的代數(shù)和同反饋電路產(chǎn)生的反饋信號(hào)If進(jìn)行比較，其差值送入放大器，經(jīng)放大得到整機(jī)的輸出信號(hào)IO。（6）工業(yè)軟件發(fā)展迅速與PLC硬件技術(shù)的發(fā)展相適應(yīng)，工業(yè)軟件的發(fā)展非常迅速，它使系統(tǒng)應(yīng)用更加簡(jiǎn)單易行，大大方便了PLC系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)人員和操作使用人員。使工業(yè)網(wǎng)絡(luò)可以有效地節(jié)省資源，降低成本，提高系統(tǒng)的可靠性，致使網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用有普遍化的趨勢(shì)。（4）模塊化PLC的擴(kuò)展模塊發(fā)展迅速，明確化、專(zhuān)用化的復(fù)雜功能由專(zhuān)門(mén)模塊來(lái)完成，主機(jī)僅僅通過(guò)設(shè)備向各塊發(fā)布命令和測(cè)試狀態(tài)，這使得PLC的系統(tǒng)功能進(jìn)一步增強(qiáng)，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)一步簡(jiǎn)化。從語(yǔ)言上看，PLC已不再是單純用梯形圖語(yǔ)言，還可采用功能塊、語(yǔ)句表等常用的編程語(yǔ)言編程，且簡(jiǎn)單易懂。PLC功能不斷增加，將原來(lái)大、中型PLC才有的功能移植帶小型PLC上，但價(jià)格卻不斷下降，真正成為繼電器控制系統(tǒng)的替代產(chǎn)品。存儲(chǔ)容量也大大增加。具體表現(xiàn)以下幾個(gè)方面。通過(guò)PLPC的使用，使用戶(hù)獲得高性能、高可靠性帶來(lái)的高質(zhì)量和低成本。由于幾乎所有的器件都是模塊化的，維護(hù)時(shí)只需更換模塊級(jí)插入式部件，故障檢測(cè)電路將診斷指示器嵌在每一部件中，能指示器件是否正常工作，借助于編程設(shè)備可見(jiàn)輸入/輸出是ON還是OFF，還可寫(xiě)編程指令來(lái)報(bào)告故障。在大型PLC系統(tǒng)的安裝中，遠(yuǎn)程輸入/輸出站安置在最優(yōu)地點(diǎn)，遠(yuǎn)程I/O站通過(guò)同軸電纜和雙扭線(xiàn)連向CPU，這種配置大大減少了物料和勞力，遠(yuǎn)程子系統(tǒng)也意味著系統(tǒng)不同部分可在到達(dá)安裝現(xiàn)場(chǎng)地前由PLC工程商預(yù)先連好線(xiàn)，這一方法大大減少了電氣技術(shù)人員的現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間。（4）易于安裝，便于維護(hù)PLC安裝簡(jiǎn)單，其相對(duì)小的體積使之能安裝在通常繼電器控制箱所需空間是一半地方。（3）控制功能強(qiáng)PLC除具有基本的邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等功能外，配上特殊的功能模塊還可實(shí)現(xiàn)位控制、PID運(yùn)算、過(guò)程控制、數(shù)字控制等功能。PLC繼承了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，使用起來(lái)靈活方便。梯形圖語(yǔ)言與繼電器原理圖類(lèi)似，形象直觀(guān)，易學(xué)易懂。例如，在輸入/輸出（I/O）電路中采用了光電隔離措施，做到電浮空，既方便接地，又提高了抗干擾性能；各個(gè)I/O端口除采用了常規(guī)模擬濾波以外，還加上數(shù)字濾波；內(nèi)容采用了電磁屏蔽措施，防止輻射干擾；采用了較先進(jìn)的電源電路，以防止由電源回路串入的干擾信號(hào)；采用了合理的電路程序，對(duì)模塊可進(jìn)行在線(xiàn)插拔，調(diào)試時(shí)不會(huì)影響各機(jī)的正常運(yùn)行，其平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間大（3~5）*(10*10*10)h以上。它具有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)。圖18所示為S7300PLC