2022年课程设计-基于PLC的电加热炉温度控制系统设计.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章 绪论选题背景及意义加热炉是利用电能来产生蒸汽或热水的装置；由于其效率高、无污染、自动 化程度高,稳固性好的优点,冶金、机械、化工等各类工业生产过程中广泛使用 电加热炉对温度进行掌握； 而传统的加热炉普遍采纳继电器掌握；由于继电器控 制系统中,线路庞杂,故障查找和排除都相对困难,而且花费大量时间,影响工 业生产；随着电脑技术的进展, 传统继电器掌握系统势必被 PLC所取代； 二十世 纪七十岁月后期, 相伴着微电子技术和电脑技术的快速进展,也使得 PLC具有了 电脑的功能, 成为了一种以电子电脑为核心的工业掌握装置,在温度掌握领域可 以让掌

2、握系统变得更高效,稳固且爱护便利；在过去的几十年里至今,PID 掌握已在工业掌握中得到了广泛的应用；在工业自动化的三大支柱 PLC、工业机器人、 CAD/CAM中位居第一；由于其原理简单 、使用便利、适应才能强,在工业过程掌握中95%甚至以上的掌握回路都采用了 PID 结构；虽然后来也显现了许多不同新的算法,但 PID 仍然是最普遍的规律；一些先进国家在二十世纪七十岁月后期到八十岁月初期就开头研发电热锅炉,中国到八十岁月中期才开头起步,对电加热炉的生产过程进行电脑掌握的研究；直到九十岁月中期, 不少企业才开头应用电脑掌握的连续加热炉,可以说发展缓慢,而且对于国内的温度掌握器,总体进展水平仍不高

3、, 不少企业仍相当落后；与欧美、日本,德国等先进国家相比,其差距较大；目前我国的产品主要以“ 点位” 掌握和常规 PID 为主,只能处理一些简洁的温度掌握；对于一些过程复 杂的,时变温度系统的场合往往束手无策；而相对于一些技术领先的国家,他们 生产出了一批能够适应于大惯性、 大滞后、过程复杂,参数时变的温度掌握系统；并且普遍采纳自适应掌握、模糊掌握及电脑技术；近年来,相伴着科学技术的不断快速进展,电脑技术的进步和检测设备及性名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 能的不断提升,人工智能理论的有用化；因此,高精度、智能化、

4、人性化必定是 国内外必定的进展趋势；以 PLC掌握为核心, PLC将加热炉温度设定值与温度传感器的测量值之间的 偏差,经过 PID 运算后得到的信号掌握输出电压的大小,采纳 PID 算法,运用 PLC编程语言编程,从而调剂加热器加热,实现温度的自动掌握；由两个或两个以上的掌握器串联,一个掌握器的输出是另一个掌握器的设定 而组成的串级掌握系统； 改善了主回路的响应速度； 主调剂器具有 “ 细调” 作用,副调剂器具有“ 粗调” 作用,从而改善了系统的品质；其次章 系统设计在本系统中假设采纳以原料出口温度为被控量的单回路系统,由于在加热炉的过程掌握中存在着时间滞后和容量滞后,系统不能立刻感知； 直到

5、经过大容量滞后,才能反映到原料的温度变化；系统的掌握作用才开头反映,但为时已晚；同样,掌握器的动作也必需经过较大的容量滞后才能开头对输出的转变做出调 整,导致系统的品质变差；因此,增设炉膛温度作为另一个被控参量,构成串级掌握系统,如 图 5-1名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - + + C2 C1 主调剂器副调剂器可控硅炉膛出口副变送器主变送器图 5-1 串级系统掌握框图当原料温度变化时,第一使得炉膛温度C2 发生变化；而出口处的原料温度C1仍没有发生变化；因此,主调剂器输出不变,炉膛温度测量值发生变化；通过副变送器

6、反馈到副调剂器； 通过可控硅掌握加热元件的电流大小,使电炉保持在设定的温度工作状态；与此同时, 炉膛温度的变化也会引起管壁的温度变化,从而影响出口 C1温度的变化,使主调剂器的输动身生变化； 由于主调剂器的输出就是副调剂器的输入,而副调剂器的输出直接掌握可控硅导通角的大小,进一步加速了掌握系统的调剂过程,使主被控量即加热炉出口温度复原到设定值；掌握系统的性能1对二次扰动的抑制才能强,当二次扰动产生后,副被控量第一检测到扰 动的影响并准时掌握操作变量, 使副被控量复原到设定值； 从而使扰动对主被控 量的影响减小,即副回路对扰动进行粗调,主回路对扰动进行细调；串级掌握系统由于有副回路的存在改善副对

7、象的动态特性,从而提高了 整个系统的动态特性；串级掌握系统由于副回路性能的改善,主掌握器的比例带可以变得更窄,从而提高了系统的工作频率,即提高了系统的快速响应才能；有肯定的自适应才能；在副回路的作用下,包括掌握阀在内的副对象在名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 操作条件和负荷变化时,其特性变化对系统的影响显著地减弱了；2.2 掌握器的设计.1 掌握器的掌握规律挑选 PID 掌握器是应用最广泛的一种掌握器；包括P掌握器、 PD掌握器, PI 掌握器及完整的 PID 掌握器； P的作用是增加开环增益,降低系统的稳态误差,

8、提高掌握精度,但缺点是会使系统变得不稳固；I 的作用是排除静差,但有过调现象且不准时； D的作用是增加系统的稳固性,但同时也放大了系统的高频噪声；可 见,合理运用才能使系统的效益最大化； 1 比例 P掌握比例掌握是最简洁的工作方式； 其掌握器输入与输出的误差信号成比例关系；比例掌握器的传递函数为：GcS=K P2.1 其中： Kp称为比例系数或增益；其倒数称为比例带,也称比例度；2比例积分 PI 掌握具有比例加积分的掌握规律的掌握称为比例积分掌握,即PI 掌握；可削减或消除系统的稳态误差, 改善系统的稳态性能, 但存在过调现象而且不准时,存在滞后； PI 掌握的传递函数及输出信号为：GcS=K

9、P+KP/Ti 1/S=KPS+1/Ti/S 2.2 ut=K pet+K P/Ti 0 tetdt 2.3 其中： Kp为比例系数 Ti 称为积分时间常数 3比例微分 PD掌握具有比例加微分的掌握规律的掌握称为比例微分掌握,即PD掌握；它能改善系统的动态特性,但具有放大高频噪声的缺点；PD掌握的传递函数及输出信号为：Gcs=K P+KP S 2.4 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - ut=KPet+KP det/dt 2.5 其中： KP为比例系数 为微分时间常数 4 比例积分微分 PID掌握具有比例加微分和积分

10、的掌握规律的掌握称为比例积分微分掌握,即 PID 掌握；PID 掌握具有提高系统稳固性能的优点外,仍可以仍改善系统的动态性能,排除误差,缩小超调量,加快反映速度；PID 掌握的传递函数及输出信号为：GcS=KP+KP/Ti S+KP s 2.6 ut=K Pet+K P/Ti 0 t etdt+K p det/dt 2.7 其中： KP为比例系数 Ti 称为积分时间常数 称为微分时间常数 三者都是可调常数；由于采纳串级掌握,所以有主副调剂器之分；主调剂器起定值作用,副调剂器起随动作用； 原料的出口温度是系统的重要指标,它的答应波动的范畴小, 且温度掌握系统是容量滞后较大的系统,故主掌握器选用

11、PID 掌握,而副掌握量采用 P 掌握,由于副被控量的掌握范畴在工艺上要求不是太严格,答应有余差, 故副掌握器选用 P 掌握就行；这时假如引入积分就可能会降低副回路反应的快速性影响掌握成效；2.2.2 主、副掌握器的正反作用挑选副调剂器作用方式的确定：从锅炉的设备和安全动身,一旦系统故障就应自动切断燃料供应；所以可控硅输出电压选用气开式,调剂阀的静态放大系数 Kv大于 0；然后确定副被控过程的K2；当可控硅的导通角增大,电压增大,炉膛水温上升,被控对象为正作用,所以 K2 大于 0；再确定副调剂器,为保证回路是负反馈,各环节的静态放大系数极性相乘必需为负,所以副调剂器 K2 小于 0,副调剂器

12、的作用方式为反作用方式主调剂器作用方式的确定：炉膛水温上升,出口温度也上升,被控对象为正作用,所以 K1 大于 0；为保证主回路为负反馈,各环节的放大系数相乘必需为负,所以主调剂器的放大系数K1小于 0；主调剂器的作用方式为反作用方式；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.3 系统组成本系统的结构框如图2-2 所示热电偶锅变送器PLC 炉可控硅图 2-2 系统组成的结构框图系统选用 S7-300PLC为掌握器,用热电偶检测炉温,温度变送器将热电偶输出的柔弱信号转换为标准信号； 然后送给模拟量输入模块, 经 A/D

13、转换成数字量；CPU将它与温度设定值作比较,并按PID 掌握算法对误差进行运算,将结果送给模拟量输出模块, 经 D/A 转换变为模拟信号； 用来掌握可控硅的导通角大小,从 而调剂电热丝的加热,转变温度大小；可编程掌握器简称第三章硬件设计及网络结构PLC的应用PLC,它几乎完全占据了工业掌握领域；由于面广、功能强大、使用爱护便利,已经成为当代工业自动化的主要支柱之一,在 工业生产的全部领域得到了广泛的使用； PLC有两种工作状态,即运行RUN状态和停止 STOP；其中运行状态是执行应用程序的状态,在CPU执行启动操作时,清除没有保持功能的位储备器,定时器和计数器,清除堆栈内容等；再执行一次启动组

14、织块 OB100,它由用户编写,即完成对指定的初始化操作；之后反复不断地重复执行用户程序；停止状态一般用于程序的编制与修改；除了执行用户程序外, PLC 仍要完成启动循环时间监,数据写入输出模块,名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读取输入模块状态, 并存入输入过程映像区； 在系统循环终止时, 接着执行全部 挂起的任务；最终返回第一阶段；各个阶段如图 3-1 所示执行 OB100 启动循环时间监控 数据写入输出模块 读取输入模块状态 执行用户程序 执行其他任务图 3-1 扫描过程PLC的特点如下：牢靠性高,抗干扰才能

15、强,适应性强；系统的安装、设计和调试工作量小,爱护便利；硬件配套齐全,编程便利易学,操作便利；体积小,功能强大,能耗低,性价比高； S7-300 的输入输出模块 S7-300 属于模块式 PLC,主要由 CPU模块、电源模块、 输入输出模块组成 图 3-2 ；各种模块安装在机架上,通过通信模块,PLC可以与电脑,其他 PLC或其 他设备进行通信；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 电源模块接口模块扩展机架输CPU 输出入模块模模通信接口块块通信网络其他设备其他 PLC 图 3-2 PLC 基本结构电脑.模拟量输入模块

16、在温度掌握系统中, 传感器将检测到的温度信号转换成420mA的电流信号；模拟量输入模块 SM331用于将模拟量信号转换为 CPU内部处理的数字信号； 其主要组成部分是 A/D 转换器；模拟量输入模块的输入信号一般是模拟量变送器的标准输出信号；为了削减电磁干扰, 传送模拟信号时使用双绞屏蔽电缆；模拟信号电缆的屏蔽层两端接地, 假如电缆两端存在电位差, 将会造成对模拟信号的干扰；在这种情形下,将电缆的屏蔽层一点接地；. 模拟量输出模块模拟量输出模块 SM332用于将 CPU送给执行元件的数字信号转换成成比例的电流信号,其主要部件是 D/A 转换器、模拟量输出模块为负载和执行器供应电流或电压,双绞线

17、电缆来传送；. 数字量输入模块模拟信号使用屏蔽电缆或名师归纳总结 数字量输入模块 SM321用于连接外部的机械触点和电子式传感器,比方接近第 8 页,共 34 页开关,二线式开关等； 数字量输入模块把外部传来的数字信号转换为PLC的内部- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 信号,输入电路中一般含有RC滤波器,防止由于外部干扰而引起的错误信号输入；输入电流一般为几毫安；. 数字量输出模块数字量输出模块 SM322用于驱动接触器,灯等小功率电机负载；数字量输出模块将 PLC的内部信号转换为掌握过程所需的外部信号；具有隔离和功率放大作用,其功率放大元件如大功率晶

18、体管和场效应晶体管,负载的双向晶体管等；输出电流一般为 0.5 2A 3.3 温度传感器固态继电器, 驱动沟通温度传感器是最早开发,应用最广的一种传感器；它是把检测到的温度转化 为电量的装置； 依据传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶,热电偶是 将温度转化为电势的变化,而热电阻是将温度的变化转化为电阻的变化；热电阻 热电阻是金属导体的电阻随温度的增加而增加的这一特性来测量温度的,是 测量低温的温度传感器, 一般测量温度在 -200800；热电阻由金属材料制成,: 应用最广的是铂和铜；热电阻式温度传感器有如下特点优点： 1精确度高 2 输出信号大,灵敏度高；3测量范畴广,稳固性好；4 输出

19、线性好 缺点：1抗机械冲击与振动性能差 2 元件结构复杂,热响应时间长,不相宜测量温度瞬变区域；热电偶将两种不同的金属导体焊接在一起,构成闭合回路；在焊接端测量端加热产生温差,就会在回路里产生热电流,相应地产生热电动势；这种以测量热电动势的方法来测量温度的元件称为热电偶；一般测量范畴在 4001800；热电偶温度传感器有如下特点：优点： 1结构简洁,制造简洁 2 价格廉价 3 精确度高 4 测量范畴广,能适应各种测量对象的要求,远距离测量和掌握 5 具有极高的响应速度,名师归纳总结 可以测量极速变化的过程缺点：灵敏度较低,简洁受到环境干扰的影响；第 9 页,共 34 页- - - - - -

20、-精选学习资料 - - - - - - - - - 本设计使用镍镉 - 镍硅 N型热电偶,具有线性度好,热电动势大,灵敏度 稳固性均较好的优点；3.4 温度变送器变送器用于将传感器供应的电量转换为标准量程的直流电流或直流电压 信号；例如 DC010V 和 420mA；变送器分为电流输出型和电压输出型；PLC 模拟量输入模块的电压输入端的输入阻抗很高；假如变送器距离 PLC较远,传送模拟量电压信号时抗干扰才能会很差；当 PLC的模拟量输入模块输入电流时,产生的干扰较小,所以模拟量电流信号适合于远距离传送；本设计选 用电流输出型；3.5 温度掌握器本设计采纳可控硅作为开关元件,可以防止传统继电器的

21、频繁吸合造成 损坏的问题；而且具有动作快,寿命长,牢靠性好等优点；通过将可控硅的 导通角大小来调剂输出功率,从而掌握主回路加热元件电流大小,使加热炉 保持在设定温度工作状态；可控硅温度掌握器由主回路和掌握回路组成,主 回路由可控硅、快速熔断器,加热元件等部分组成；掌握回路由电源、热电 偶、PID 调剂器等部分组成；西门子的 STMATIC NET网络系统可分为四层,如图 3-3 工业以太网治理层工业以太网单元层Profibus 现场层Profibus 执行器传感器AS-i 图 3-3 网络系统名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - -

22、 - - - 1. 现场层是通过连接如分布式I/O 、执行机构、传感器和开关等现场设备,完成现场设备掌握及设备的连接掌握； 西门子网路系统将执行器与传感器单独分一层,并使用 AS-i 网络； 2. 单元层 单元层又称车间监控层, 用来连接车间的生产设备, 实现车间级设备的监控, 设备故障报警及爱护等； 单元层车间监控 网络采纳 PROFIBUS-FMS或工业以太网； PROFIBUS-FMS 是一个多主网络,能传送大量信息； 3 治理层 车间操作职工作站可以通过集线器与车间办公治理网连接；通过工业以太网将车间产生的数据传送到车间治理层；工厂治理层通常采纳 TCP/IP 通信协议标准,即符合 I

23、EC802.3 标准的以太网； S7-300PLC 有 PROFIBUS-DP和工业以太网的通信模块以及点对点通信模块；通过 PROFIBUS-DP或 AS-i 现场总线, CPU与分布式 I/O 模块之间周期性地自动交换数据；3.6.1 PROFIBUS 现场总线现场总线是安装在制造或过程区域的现场装置与掌握室内的自动装置之间的数字式串行多点式通信的数据总线,具有如下优点： 1 现场总线使自动掌握设备和系统组成了一个信息网络 2 多个掌握设备可共用一对双绞线,便于节约费用； 3 具有爱护便利,系统牢靠性高； 4 用户可以敏捷地自由集成系统；工业现场总线 PROFIBUS是用于车间级监控单元层

24、和现场层的通信系统；PROFIBUS是不依靠于生产厂家、开放式的现场总线,各种各样的自动化设备都可以通过同样的接口交换信息；PROFIBUS由三部分组成,即分布式外围设备PROFIBUS-DP,用于自动化系统中单元级掌握设备与分布式 I/O 的通信 ; 报文标准PROFIBUS-FMS,它定义了主站与主站之间的通信模型,用于系统级和车间级的不同级之间供应商的自动化系统之间传输数据; 过程自动化PROFIBUS-PA,用于过程自动化的现场传感器和执行器的低速数据传输；其中PROFIBUS-DP应用最广；名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 34 页精选学习资料 - - - -

25、 - - - - - S7-300PLC可以通过集成在CPU上的 PROFIBUS-DP接口连接到 PROFIBUS-DP网络上,具有快速、高效、低成本等优点及可以进行组态、诊断和报警处理；PROFIBUS-DP设备可以分为三类不同类型的设备：1 类 DP主站DPM1是系统的中心掌握器,与 DP从站循环地交换信息,对总线通信进行掌握和治理 ;2 类 DP主站 DPM2是 DP网路中的编程、诊断和治理设备,除了具有 DPM1的功能外,在与一类 DP主站进行数据通信时可以读取DP从站的输入 / 输出数据和当前组态数据,可以给 DP从站安排新的总线地址； 3 类 DP从站是进行输入信息采集和输出信息

26、发送的外围设备,它只与组态它的报告本地诊断中断和过程中断；DP主站交换用户数据,可以向该主站本系统采纳插有 PROFIBUS网卡的 PC机作为 1 类主站,PC机上装有程序编程 软件 STEP7,用 PC机和 MCGS组态软件作监控操作站,连接在 PROFIBUS总线上,可以完成远程编程组态以及在线监控功能；西门子 是模块化分布式 I/O, 具有集成的模块诊断功能；3.6.2 MPI 网络ET-200M作为从站, ET-200MMPI 是多点接口的总称,每个 S7-300CPU都集成了多点接口的通信协议,其物理层是 RS-485, 最大传输速率为 12M bit/s, 两个相邻节点最大传输距离

27、为50m；PLC通过 MPI 可以拜访功能模块,可以自动广播其总线参数组态,可以与多个设备同时建立通信连接,连接的设备有运行 其他型号的 PLC；STEP7的 PC机, HMI,及西门子联网的 CPU可以通过 MPI接口实现全局数据 GD服务,周期性地相互进行数据交换；西门子有两种MPI 连接器,一种有PG编程器接口,另一种就没有PG接口,在 PC机上插上了一块 3.6.3 AS-i 网路MPI卡或使用 PC/MPI适配器；执行器传感器接口AS-i 网路,用于传感器和执行器的双向数据通信网路；位于自动掌握系统最底层的网路；AS-i 用于连接需要传送开关量的传感器和执行器,比方读取温度开关的状态

28、,掌握各种阀门等,也可以传送模拟量数据；AS-i 属于主从式网路,每个网段只能有一个主站,主站是网路通信的中心,名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 用于网路的初始化,设置从站的地址和参数等；AS-i 从站是 AS-i 系统的输入通道和输出通道； CP343-2通信处理器用于 AS-i 主站； AS-i 的从站由专用的 AS-i通信芯片和传感器、执行器部分组成,带有集成的 可以直接连接到 AS-i 上；AS-i 连接的传感器和执行器第四章 软件设计4.1 STEP7 编程软件 STEP7 编程软件是由西门子公司设计开

29、发,具有供应编程、测试、参数设置、通信组态、爱护,监控和参数设置的标准工具；本系统采纳的是 SETP7 V5.4 版； 4.1.1 STEP7的硬件接口为了在 PC机上使用 STEP7,应配置 PC/MPI 通信适配器；连接电脑的 RS-232接口和 PLC的 MPI接口,将电脑连接到MPI或 PROFIBUS网络；电脑一侧的通信速率为 19.2Kbit/s,PLC一侧的通信速率为19.2Kbit/s1.5Mbit/s ；在 STEP7的治理器中执行菜单命令： “ 选项” “ 设置 PG/PC接口” ；在打开的对话框中可以挑选实际使用的硬件接口；如图 上述挑选框中没有列出的硬件接口的驱动程序；

30、4-1 ,单击“ 挑选” ,可以安装名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 4-1 4.1.2 STEP7 的编程功能 STEP7 的编程语言有梯形图 LAD、功能图 FBD、语句表 STL；梯形图LAD是 STEP7编程语言的图形表示,适合于电气行业的用户；语句表STL是文本编程语言, 与机器代码类似, 能够节约输入时间和储备区域,适合于电脑技术领域的用户；功能块FBD也是 STEP7编程语言的图形表示,用规律框表示规律功能,类似于数字门电路,适合于电路工程领域的用户 STEP7 通过符号编辑器,可以治理全部的全

31、局变量,用于设置符号名称、定义数据类型、注释及排序功能；STEP7的测试和服务功能具有设置断点、强制输入输出、调用块等,同时检测几个块的状态的功能,仍有帮忙功能,包括在线帮 助及从帮忙菜单获得帮忙；4.2 STEP7 项目的创建在 STEP7中,用项目来治理一个自动化系统的硬件和软件；STEP7用 SIMATIC治理器对项目进行集中治理,它可以便利地浏览 的数据；SIMATIC S7、M7、C7 和 WinAC使用向导来创建项目,双击Windows 桌面上的SIMATIC 治理器图标,进入SIMATIC Manager窗口；如以下图：名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 3

32、4 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 4-2 下一步, CPU类型中挑选 CPU315-2DP,MPI缺省值为 2；如以下图：图 4-3 名师归纳总结 下一步,块名称 OB1作为主程序的组织块,所选的语言为LAD；如以下图 : 第 15 页,共 34 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图 4-4 下一步,输入项目名称,按“ 完成” 生成项目,如以下图：图 4-5 4.3 用变量表调试程序4.3.1 系统调试步骤第一用变量表来测试硬件, 同时观看 CPU模块上的故障指示灯, 或者使用故 障诊断工具来诊断故障； 其次,下载用户程序,

33、 在下载程序之前将 CPU的储备器 复位,将 CPU切换到 STOP模式；第三,排除可能导致 CPU停机的程序中的错误；最终调试用户程序, 在执行用户程序过程中来检查系统的功能,在调试时记录对 程序的修改；在调试时,最先调试启动组织块OB100,然后调试 FB和 FC,调试启动组织块后,接着应先调试嵌套调用最深的块；如图 4-6 ；在 FB1调试好后再调试 FB1的FC2,指令 BEU可以在完整的 OB1中暂时插入只有 BEU指令之前的部分被执行； 调试好后将它删除掉；名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1启动DB

34、1 54 3 2 OB1 FC1 FC2 FB1 图 4-6 程序调试的步骤4.3.2 变量表的基本功能使用变量表可以在一个画面中同时监视,修改和强制用户感爱好的全部变 量；为满意不同的调试要求, 一个项目可以生成多个变量表,在变量表中赋值的 变量包括输入输出、定时器、计数器、位储备器,DB在内的储备器和外设 I/O ；利用变量表可以监视变量, 在电脑上显示用户程序或CPU中的每个变量的当前值；也可以对变量进行修改,将固定值赋给变量,对外设输出赋值,在停机的 状态下将固定值赋给 CPU的每个输出点；强制变量,给某个变量给予一个固定值,即使用户程序被进行,也不会影响被强制变量的值；4.3.3 变

35、量表的生成在 SIMATIC治理器中,用菜单命令“ 插入” “S7 块B” “ 变量表” ,出现一个对话框,在对话框中可以给变量表取一个符号名,“ 确定” 生成一个新的变量表,如图 4-7 ；也可以在变量表编辑器中,用菜单命令“ 表格” 新建一个新的变量表,可以为一个用户生成几个变量表；输入变量时,可以在“ 地址” 栏输入在符号表中定义过的地址； 当用回车键完成输入项时, 其余的具体资料会自动地显现,可以用“ 选项” 中的“ 符号表” 将地址粘贴到变量表中；名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 4-7 .4 变量

36、表的使用为了监视或修改在当前变量表中的输入变量,要与监视的 CPU建立连接,选择变量表的菜单命令 “ PLC” “ 连接到”“ 建立此连接” ,建立与 CPU的连接,可以便利地进行变量的监视或修改；用菜单命令“PLC” “ 断开连接” ,可以断开变量表和 CPU的连接；用菜单命令“ 变量” “ 触发器” 打开对话框,挑选在程序中的触发来监视或修转变量； 变量表显示的是被监视的变量在触发点的数值,同时也可以挑选监视的触发条件：一次或每次循环,如图 4-8 ；图 4-8 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 将 CPU的

37、模式开关调到 RUN-P位置,单击“ 变量” “ 监视” ,执行监视功能,变量表中的状态值按设定的触发点和触发条件显示在变量表中；在 STOP模式下修转变量时, 由于用户程序没有被执行, 各个变量的状态时相互独立的,相互不会影响；一些数字量可以任意地置0 或置 1 状态,并且有保持的功能； 这种通常用来测试数字量输出点的硬件是否正常；在 RUN模式下修转变量时, 各变量受到 用户程序的掌握, 所以在 RUN模式下不能转变数字量输入的状态,仅取决于外部 电路的通断状态；强制变量可以给用户程序中的变量赋一个固定的值,这个值不会由于用户程 序的被执行而发生变化； 被强制的变量只能读取, 不能用写拜访

38、来该变其强制值；用菜单命令“ 变量” “ 更新监视值” 打开窗口,被强制的变量和它们的强制值 都显示在窗口中； 其中显示的黑体字表示该变量已被给予了固定值,一般字表示 该变量已在被编辑, 灰色字表示该变量不存在； 变量的监视和修改只能在变量表 中进行,而不能在“ 强制数值” 窗口中进行；第五章组态分布式I/O 在常规自动化系统中,连接传感器和执行器的这些电缆直接连接到中心可编程规律掌握器的 I/O 模块上,这就需要大量的接线； 使用分布式 I/O 模块,就可以把输入输出模块放到离传感器和执行器较近的地方,从而省了许多接线； 本设计使用 PROFIBUS-DP来建立可编程掌握器、 I/O 模块和

39、现场设备之间的连接；5.1 STEP7 硬件组态与诊断硬件组态工具用于对自动化系统中使用的硬件进行配置和参数设置,包括系 统组态, CPU的参数设置,模块的参数设置；同时仍可以进行通信组态,包括连 接的组态和显示, 设置用 MPI或 PROFIBUS-DP连接的设备之间的周期性数据传送 的的参数,设置用于 MPI,PROFIBUS或工业以太网实现的数据传输；系统的诊断 为用户供应自动化系统的状态, 可以通过浏览 CPU的数据和用户程序在运行中的故障缘由； 也可以用图形方式显示硬件配置,的信息等；显示模块故障, 显示诊断和缓冲区在 PLC掌握系统设计前期, 第一需确定系统的硬件配置, 确定了硬件

40、组成后,名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 需要在 STEP7中完成硬件配置； 硬件组态就是在 STEP7中生成一个与实际的硬件 系统相符的系统； PLC在启动时,将在 STEP7中生成的硬件设置与实际的硬件相 比较,假如发觉不同,将马上生成错误报告； 同样,也可以对以太网, PROFIBUS-DP 和 MPI等网络系统的结构和通信参数进行组态；在 SIMATIC治理器中双击“ 硬件” 图标,如以下图；进入硬件组态窗口；在 UR导轨中放置模块；图 5-1 双击模块,在对话框中设置模块的参数,包括模块的属性和 DP主

41、站和从站的参 数；例如打开 CPU315-2 DP1模块的参数设置如以下图名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 5-2 在启动选项卡中, 勾中“ 假如预设值组态与实际值组态不匹配就启动”表示假如一个模块没有插在组态时指定的槽位,或者某个槽插入的不是组态模块,CPU也会启动；除了 PROFIBUS-DP接口模块外, CPU不会检查 I/O 组态；按下储存编译按钮并下载到 PLC中区,如以下图名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 5-3

42、 5.2 参数设置1CPU模块参数的设置S7-300 各种模块的参数用STEP7来设置,双击 CPU315-2DP模块,如图 5-2 ；在“ 启动” 选项卡中的“ 监视时间” 是 CPU将参数传送给模块的最大时间,单位为 100ms；假如超出了设置时间,就启动” 的设置进行处理；CPU按“ 假如预设置的组态与实际组态不匹配“ 周期 / 时钟” 选项卡中可以设置扫描循环、监视时间；假如超过了设定值,CPU将进入 STOP模式；“ 诊断 / 时钟” 选项卡对系统中显现的故障进行识别,并作出相应的响应及储存诊断结果；为了精确地记录故障次序, 由系统中的时钟作出同步调整；“ 保持储备器”用来设置从 MBO,TO和 CO开头的需要断电保持的存储器字节数,定时器和计数器的数量,在掉电或CPU突然由 RUN进入 STOP模式后,其余内容保持不变；仍有爱护级别的挑选,在“ 爱护” 选项