【正文】 把這個(gè)輸入采樣值轉(zhuǎn)換為帶符號(hào)的二進(jìn)制數(shù)，再由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換后綴過(guò)光電隔離器進(jìn)入數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元。圖31 模擬量輸入框圖2. 模擬量輸出模塊（D/A模塊）模擬量輸出模塊的作用是控制一些具有連續(xù)動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。多數(shù)工藝要求給定值是固定的值，過(guò)程變量是經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換和計(jì)算后得到的被控量的實(shí)測(cè)值。應(yīng)用PLC的PID指令對(duì)這些量進(jìn)行運(yùn)算之前，必須將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)化的浮點(diǎn)數(shù)(實(shí)數(shù))。如圖3—2所示。并設(shè)定好采樣時(shí)間、增益、積分時(shí)間、微分時(shí)間。指令調(diào)用 為PID指令執(zhí)行指定輸入條件，調(diào)用PID指令。后處理 編寫程序把PID計(jì)算的控制輸出（Mn, 處于0—1之間的實(shí)數(shù)）轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)格式(十六進(jìn)制數(shù)，并選擇好有效位)，并傳送到指定的模擬量輸出模塊的相應(yīng)地址中，為PID運(yùn)算結(jié)果執(zhí)行提供條件。使用PID功能指令現(xiàn)在很多PLC都有供PID控制用的功能指令，如S7200的PID指令。用自編的程序?qū)崿F(xiàn)PID閉環(huán)控制有的PLC沒(méi)有PID過(guò)程控制模塊和PID控制用的功能指令，有時(shí)雖然可以使用PID控制指令，但希望采用某種改進(jìn)的PID控制算法。 PLC PID控制算法PLC的PID控制器的設(shè)計(jì)是以連續(xù)系統(tǒng)的PID控制規(guī)律為基礎(chǔ)，將其數(shù)字化，寫成離散形勢(shì)的PID控制方程，再根據(jù)離散方程進(jìn)行控制程序設(shè)計(jì)。圖中為給定值，為反饋量，c(t)為系統(tǒng)的輸入量，PID控制器的輸入輸出關(guān)系式為： （31）式中， — 控制器的輸出，為輸出的初始值， = — 誤差信號(hào)， — 比例系數(shù)， — 積分時(shí)間常數(shù)， — 微分時(shí)間常數(shù)。如果取其中一項(xiàng)或兩項(xiàng)，可以組成P、PD或PI控制器。 — 積分系數(shù)?；赑LC的閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖34所示，圖中虛線部分在PLC內(nèi)。圖34 PLC閉環(huán)控制系統(tǒng)方框在許多控制器系統(tǒng)內(nèi)，可能只需要P、I、D中的一種或兩種控制器類型。 PID指令及回路表S7200的PID指令圖如圖35所示。編譯時(shí)如果指令指定的回路表起始地址或回路號(hào)超出范圍，CUP將產(chǎn)生編譯錯(cuò)誤（范圍錯(cuò)誤），引起編譯失敗?；芈繁硪?jiàn)表31.過(guò)程變量與給定值是PID運(yùn)算的輸入值，在回路表中它們只能被PID指令讀取而不能改寫。表31 PID指令的回路表偏移地址變量格式類型描述0過(guò)程變量雙字實(shí)數(shù)輸入～4給定值雙字實(shí)數(shù)輸入～8輸出值雙字實(shí)數(shù)輸入/輸出～12增益雙字實(shí)數(shù)輸入比例常數(shù)，可正可負(fù)16采樣時(shí)間雙字實(shí)數(shù)輸入單位為s，必須為正20積分時(shí)間雙字實(shí)數(shù)輸入單位為min，必須為正24微分時(shí)間雙字實(shí)數(shù)輸入單位為min，必須為正28上一次的積分值雙字實(shí)數(shù)輸入/輸出～32上一次過(guò)程變量雙字實(shí)數(shù)輸入/輸出最近一次運(yùn)算的過(guò)程變量值如果PID指令中的算術(shù)運(yùn)算發(fā)生錯(cuò)誤，（溢出或非法數(shù)值）被置1，并將終止PID指令的執(zhí)行。西門子S7200系列的模擬量輸入模塊加入標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)4~20mA（A0~Am），經(jīng)A＼D轉(zhuǎn)換后數(shù)值為6400~32000(D0~Dm).轉(zhuǎn)換公式:D=(A－A0)( Dm－D0)＼(Am－A0)+ D0 （33）Am－模擬量輸入信號(hào)最大值。Dm－Am經(jīng)A＼D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)值。A－模擬量信號(hào)值。設(shè)定水箱在滿水位的情況下為100，當(dāng)水位達(dá)到80以上時(shí)是高水位，當(dāng)水位達(dá)到30一下時(shí)為低水位，這是指示燈分別發(fā)亮。當(dāng)輸出值大于20480時(shí)紅燈亮，當(dāng)輸出值小于7680時(shí)黃燈亮。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，關(guān)閉出水口。PID運(yùn)算存在一種“自動(dòng)”運(yùn)行方式，當(dāng)PID運(yùn)算不被執(zhí)行時(shí)，稱之為“手動(dòng)”方式。系統(tǒng)里調(diào)節(jié)器用的是PLC 的PID模塊，給定水位即為水位設(shè)定值。此值即為水位的實(shí)際值。若水箱里水位低，將入水閥門打開，使進(jìn)入水箱的水增多，水箱的水水位升高使水位保持恒定。首次掃描●調(diào)用子程序0進(jìn)行啟動(dòng)計(jì)算機(jī)和初始化●調(diào)用子程序0初始化定時(shí)中斷主程序結(jié)束主程序開始圖41 主程序調(diào)用模塊主程序調(diào)用子程序0，如圖42所示。啟動(dòng)子程序設(shè)置PID參數(shù)裝入回路設(shè)定值=75%回路增益=裝入回路采樣1S裝入積分時(shí)間30min設(shè)定定時(shí)中斷時(shí)間為100ms子程序0結(jié)束圖42 主程序調(diào)用子程序0中斷子程序模塊，如圖43所示。啟動(dòng)中斷子程序0定時(shí)中斷計(jì)數(shù)器值加1中斷子程序0結(jié)束計(jì)數(shù)器值到達(dá)了嗎計(jì)算PID公式Mn=Kcen+ K1en+MX+KD(en en1)對(duì)輸出值限制反饋仿真是否圖43 中斷子程序模塊其中，各符號(hào)名說(shuō)明如下：Mn 在第n采樣時(shí)刻，PID回路輸出的計(jì)算值Kc PID回路增益en 在第n采樣時(shí)刻的偏差值en1 在第n1采樣時(shí)刻的偏差值K1 積分項(xiàng)的比例常數(shù)MX 積分項(xiàng)的前值KD 微分項(xiàng)的比例常數(shù)主程序部分。SBR為子程序調(diào)用指令。，該位始終是1。ATCH為中斷連接指令，將一個(gè)中斷源和一個(gè)中斷程序建立響應(yīng)。中斷程序INT_0。DI＿R將雙整數(shù)類型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為實(shí)數(shù)類型。0代表手動(dòng)，1代表自動(dòng)。MUL＿R實(shí)數(shù)乘法指令。DI＿I將雙整數(shù)轉(zhuǎn)換為整數(shù)。報(bào)警電路程序手動(dòng)供水電路程序 聯(lián)機(jī)硬件圖（如圖44）圖44 聯(lián)機(jī)硬件圖 運(yùn)行單擊水泵控制按鈕，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)關(guān)閉出水口，用手動(dòng)控制水泵后的輸入輸出控制液體閥，使水位達(dá)到滿水位的75%，這時(shí)系統(tǒng)裝載PID參數(shù)和連接PID中斷服務(wù)程序。關(guān)閉微分作用VD124。首先將整數(shù)轉(zhuǎn)換成雙整數(shù)（AIW0→AC0），將雙整數(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)，而后將數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化（AC0，→AC0）,最后將標(biāo)準(zhǔn)化后的PV存入回路表（AC0→VD100）。，按下后整個(gè)系統(tǒng)停止工作。再去控制輸入控制液體閥從而控制水箱維持一定水位。采用PLC控制的系統(tǒng)與老式控制方法相比有很多的優(yōu)點(diǎn)：靈活、方便、快捷可實(shí)現(xiàn)無(wú)人職守，省時(shí)省力，有很強(qiáng)的可操作性。這些感觸也只有在做了設(shè)計(jì)之后才能感受得到。有了這些基礎(chǔ)部分，我又去網(wǎng)上找了一些這方面設(shè)計(jì)的例子。本以為有了這些準(zhǔn)備就足夠了，但我錯(cuò)了。此外，除了PLC之外還需要傳感器和閥門的相關(guān)知識(shí)，這就要求我把測(cè)試技術(shù)和機(jī)械方面的知識(shí)也復(fù)習(xí)了。綜合是一項(xiàng)很繁瑣的工作，要根據(jù)要求調(diào)整字體、字的大小、頁(yè)邊距、行距等等一系列的東西。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)基本上把大學(xué)里學(xué)到的知識(shí)考查了一遍，也讓我把他們整體上粗略的復(fù)習(xí)了一遍。首先要感謝的是我畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師朱德榮老師，朱老師為我的設(shè)計(jì)提供了很多的幫助。朱老師在我遇到實(shí)在找不到的資料時(shí)，還幫我找資料，然后給我講解，他這種關(guān)心學(xué)生學(xué)習(xí)的精神讓我感動(dòng)。張浩同學(xué)給我了很多關(guān)于PLC學(xué)習(xí)方面的資料，對(duì)我設(shè)計(jì)有很大的幫助。張新奎同學(xué)和周中原同學(xué)也給了我很大的幫助?；叵脒@三年的大學(xué)生活，我學(xué)到了很多，不僅是在學(xué)習(xí)方面，還有在為人方面。他們是我的老師，我的同學(xué)，我的朋友……我要感謝學(xué)校，感謝洛陽(yáng)理工學(xué)院，因?yàn)槭菍W(xué)校給了我這個(gè)機(jī)會(huì)！參考文獻(xiàn)[1] 范永勝 王岷．電氣控制與PLC應(yīng)用．中國(guó)電力出版社，2004[2] 宋伯生．PLC編程實(shí)用指南．機(jī)械工業(yè)出版社，2006[3] 楊樹興 李擎 蘇中等．計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)—理論、技術(shù)與應(yīng)用．機(jī)械工業(yè)出版社，[4] 宋伯生．PLC編程理論機(jī)械工業(yè)出版社，[5] 西門子S7200中文手冊(cè)（電子版），[6] 西門子S7200_300 ，[7] 常斗南．可編程控制器應(yīng)用18