【正文】 。自動化工程設計工程師最先接觸的一定是系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，通過一定工作量的系統(tǒng)組態(tài)和調試，最終將目標應用程序在系統(tǒng)運行環(huán)境投入實時運行，完成一個工程項目。系統(tǒng)運行環(huán)境由若干個運行程序組成，如圖形界面運行程序、實時數據庫運行程序等。系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境由若干個組態(tài)程序組成，如圖形界面組態(tài)程序、實時數據庫組態(tài)程序等。 組態(tài)軟件的結構按照系統(tǒng)環(huán)境劃分，從總體上講，組態(tài)軟件是由兩大部分構成的：：是自動化工程設計工程師為實施其控制方案，在組態(tài)軟件的支持下進行應用程序的系統(tǒng)生成工作所必須依賴的工作環(huán)境。在組態(tài)軟件中，通過組態(tài)生成的一個目標應用項目在計算機硬盤中占據惟一的物理空間（邏輯空間），可以用惟一的一個名稱來標識，就被稱為一個應用程序。組態(tài)軟件的出現，把用戶從這些困境中解脫出來，可以利用組態(tài)軟件的功能，構建一套最適合自己的應用系統(tǒng)。對應于原有的HMI（人機接口軟件，Human Machine Interface）的概念，組態(tài)軟件應該是一個使用戶能快速建立自己的HMI的軟件工具，或開發(fā)環(huán)境。組態(tài)軟件是指一些數據采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。 組態(tài)軟件與MCGS 什么是組態(tài)軟件組態(tài)軟件，又稱監(jiān)控組態(tài)軟件，譯自英文SCADA,即 Supervision,Control and Data Aquisition(數據采集與監(jiān)視控制),組態(tài)軟件的應用領域很廣，它可以應用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領域的數據采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領域。5）外設端口服務：完成與外設端口連接的外圍設備部編輯器或通信適配器的通信處理。4） I/O 刷新：在此階段，進行I/O刷新。3）掃描周期計算處理：若設定掃描周期為固定值，則進入等待循環(huán)，直到該固定值到,再往下進行。如果有異常情況，則根據錯誤的嚴重程度發(fā)出報警或停止PLC運行。各階段完成的任務如下：1）公共處理：復位監(jiān)視定時器，進行硬件檢查、用戶內存檢查等。一次循環(huán)過程可歸納為公共處理、程序執(zhí)行、掃描周期計算處理、I/O刷新和外設端口服務五個工作階段。 S7200PLC工作原理各種PLC都采用掃描工作方式，具體工作過程大同小異。模擬量輸入擴展模塊EM232具有2路模擬量輸出。3．功能擴展模塊 當需要完成某些特殊功能的控制任務時，CPU主機可以擴展特殊功能模塊。2．I\O擴展模塊當CPU的I/O點數不夠或需要進行特殊功能的控制時，就要進行I/O擴展，I/O擴展包括I/O的擴展和功能模塊的擴展。 S7200主要功能模塊介紹1． CPU模塊S7200的CPU模塊包括一個中央處理單元、電源以及數字I/O點，這些都被集成在一個緊湊、獨立的設備中。S7200系列可以根據對象的不同，可以選用不同的型號和不同數量的模塊。S7200系列的強大功能使其無論是在獨立運行中，或相連成網絡都能實現復雜控制功能。應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測、自動化控制有關的工業(yè)及民用領域，包括電力設施、民用設施、機械、機床等領域。 S7200 PLC特性S7200系列PLC功能強、速度快、擴展靈活，具有模塊化、緊湊的結構。 西門子S7200系列PLC西門子S7200是西門子公司小型可編程序控制器，可以單機運行，由于它具有多種功能模塊和人機界面可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易地組成PLC網絡。 控制主電路圖,共有四臺電機,其中主軋電動機一臺,傳送電動機三臺。目前的計算集散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應用。 21世紀，PLC會有更大的發(fā)展。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PLC生產廠家。目前，我國自己已可以生產中小型可編程控制器。 我國可編程控制器的引進、應用、研制、生產是伴隨著改革開放開始的。從控制規(guī)模上來說，這個時期型機和超小型機；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉速、位移等各式各樣的控制場合；從產品的配套能力來說，生產了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程控制控制設備的配套更加容易。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。20世紀80年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應用期可編程控制器發(fā)展的特點是大規(guī)模、高速度、高性能、產品系列化。20世紀70年代中末期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段，計算機技術已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術人員使用控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運算及處理的計算機存儲元件器命名。限于當時的元器件條件及計算機發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時、。PLC的通信現在主要采用通過多點接口（MPI）的數據通訊、PROFIBUS 或工業(yè)以太網進行聯(lián)網。 PLC具有通信聯(lián)網的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現分散集中控制。依靠先進的工業(yè)網絡技術可以迅速有效地收集、傳送生產和管理數據。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網絡發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統(tǒng)。數據處理一般用于大型控制系統(tǒng)控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 現代PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、功能，可以完成數據的采集、分析及處理。PID處理一般是運行專用的PID子程序。PID調節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調節(jié)方法。 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量I/O模塊連接位和執(zhí)行機構，現在一般使用專用的運動控制模塊。PLC產配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 在工業(yè)生產過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。 這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。避免了觸點的臨界競爭，減少繁瑣的聯(lián)鎖電路。，所以PLC的運行結果與梯形圖程序的順序有關。引起輸出滯后的因素：輸入模塊的濾波時間、輸出模塊的滯后時間、掃描方式引起的滯后。：指從PLC的外部輸入信號發(fā)生變化至它所控制的外部輸出信號發(fā)生變化的時間間隔。PLC 運行正常時，掃描周期的長短與 CPU 的運算速度有關，與 I/O 點的情況有關，與用戶應用程序的長短及編程情況等均有關。 PLC工作方式與特點：PLC 的工作方式是一個不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內對應的狀態(tài)和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內的狀態(tài)和數據不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內的狀態(tài)和數據都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數據發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數據也不會改變。在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數據，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內。完成上述三個階段稱作一個掃描周期?，F在三菱公司又有FX系列PLC，與其超小型品種F1系列相比：面積為47%，體積為36%，在系統(tǒng)的配置上既固定又靈活，輸入輸出可達24～128點。并且由于PLC的強抗干擾能力，易于裝入設備內部，是實現機電一體化的理想控制設備。并且，由于PLC的低故障率及很強的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。由于PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等器件，控制柜的設計安裝接線工作量大為減少。PLC在執(zhí)行梯形圖程序時，用解釋程序將它翻譯成匯編語言然后執(zhí)行（PLC內部增加了解釋程序）。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓，電氣技術人員和技術工很快就能學會用梯形圖編制控制程序。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數工廠企業(yè)電氣技術人員的讀圖習慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。既可控制一臺生產機械、一條生產線，又可控制一個生產過程。因此，PLC除應用于單機控制外，在工廠自動化中也被大量采用。，控制程序可變，使用方便PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設計和制作硬件裝置。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。從PLC的機外電路來說，使用PLC構成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。例如三菱公司生產的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。:如以太網、RS48ProfibusDP通訊模塊等。組內的各點必須使用同一電壓類型和同一電壓等級，各組可使用不同電壓類型和等級的負載。或者將輸入點（輸出點）分成幾組，組內各點共用一個公共點。開關量輸出端的負載電源一般由用戶提供，輸出電流一般不超過2A。 直流輸入接口開關量輸出接口電路：有三種形式，即繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出。通常有三種類型：直流(12∽24)V輸入、交流(100∽120)V輸入與交流(200∽240)V輸入和交直流(12∽24)V輸入。開關量輸入接口電路:各種輸入接口均采取了抗干擾措施。PLC輸入輸出接口的類型：模擬量輸入輸出接口、開關量輸入輸出接口（直流、交流及交直流）。 : 連接用戶輸入輸出設備和PLC控制器，將各輸入信號轉換成PLC標準電平供PLC處理，再將處理好的輸出信號轉換成用戶設備所要求的信號驅動外部負載。：系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態(tài)和數據，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程