西门子6ES7223-1BH22-0XA8详细

西门子6ES7223-1BH22-0XA8详细

1、 概述
      大庆油田气红压深冷装置是气分公司大的气处理装置，每天处量达到90万方，生产轻烃200余吨。根据气深冷分离装置自动化监控系统的设计要求，由于相关的PLC设备分布广泛，监控功能要求自动化程度高，而且有关的信息要及处理，并要易与管理。因此自动控制系统以OPTO 22公司 SNAP I/O系统作为骨干框架，结合其其易用的应用开发组态软件包Factory Floor Suit 4.0c,在32位的bbbbbbS操作平台上，开发出既能很简单便完成系统各种监控功能，又具有使用灵活的人机界面的气深冷分离装置自动化监控系统应用软件，监控装置区各工艺点的温度、压力、差压、调节阀等。装置内压缩机、膨胀机、丙烷制冷机、ESD紧急停车系统等与OPTO 22 SNAP I/O系统通过通讯进行数据交换，由于机组自带的PLC系统出自多个厂家，通讯标准不同，技术难度较大。
      我们通过不断摸索、实践，在较短时间内，顺利完成了多个系统间的通信问题，使系统具有性高、兼容性强、操作简便等优点，并且为项目节省了投资。

2、 通讯系统的要求
1） 具备实时通讯功能，利用OPTO 22 产品的强大的通讯优势，将生产数据实时传输到OPTO 22 SNAP I/O系统。
2） 完善的监控功能。OPTO 22 SNAP I/O 系统接收到机组通讯传出的报警信号，能够及时记录并执行相应现场控制流程。
3） 支持多通信协议。
4） 良好的中文人机界面。
5） 采用工业组态软件实现，便于维护、扩充和升级。

3、 技术实现
      红压深冷装置项目由压缩机控制子系统、膨胀机控制子系统、丙烷机控制子系统、ESD
紧急停车子系统和OPTO 22公司OPTO22 SNAP I/O控制系统（ME系统）五部分组成。其中个系统只是进行局部的单位控制，与OPTO 22 SNAP I/O控制系统之间通过网络通讯实现数据交换。OPTO 22 SNAP I/O系统（ME系统）在整个系统中处于全局控制和监视的至关重要的地位。
      在本项目中我们使用OPTO 22 SNAP I/O控制系统的OPTO 22 SNAP LCM4作为主控制器，该控制器CPU采用32位Motorola 68EC030处理器，4MB内存带电池后备，2MB快闪可读写内存，四个串行接口，一个固定的RS—485，三个可分别立设定为RS—232/485。我们利用控制器自带的串行接口进行编程实现。
在现场应用中，我们分析ESD系统。ESD紧急停车系统是红压深冷装置的基础，它采用SIEMENS S7—400可编程序控制器实现，自身设计成主站工作，无上位机显示设备，监控在OPTO 22 SNAP I/O中实现。OPTO 22 SNAP I/O控制系统中的LCM4控制器的COMO----COM3通讯端口可以根据需要设置成232或485方式，根据现场的多次通讯实验，通讯采用标准MODBUS方式实现不了。主要原因是ESD系统采用的是主站方式，若改为从站通讯方式需换所有ESD 软、硬件。费用太高，不可能实现。经过对ESD、PLC的进一步分析，我们决定采用自由口通讯方式把SIEMENS S7---400通讯端口用485接线方式连接到与其标准兼容的LCM4控制器的COM3上。，通过编制数据交换程序，设定起始码，奇偶校验、每个数组的位数、传输波特率等。调试过程中，DCS 接收到了ESD 发送的数据，但稳定性差，在线（ONLINE）程序中看到有时出现空栈错误，程序运行至通讯时逻辑不正常，经过反复分析及多次实验，在程序中加了数据同步处理，至此与ESD通讯正常，实现了DCS与紧急停车系统（ESD）的通讯。
      在与压缩机系统PLC通讯时，压缩机系统采用GE公司的90—70，我们采用MODBUS RTU方式编制相应程序，在程序编制完成后，通过下装、运行，不断调试，终顺利进行了连接。
在实现上述两个机组通讯的基础上，利用积累的经验，掌握了各机组的特点，实现了DCS与全部机组通讯。

二、系统结构及配置方案
      在本系统配置中，采用OPTO 22 且成熟的OPTO 22 SNAP I/O系统，这是一个应用串行通讯多次重发技术的三层分布式网络。本系统由自控的监控主机PC 和四台OPTO 22的主控制器OPTO 22 SNAP—LCM4以及7个可分布安装放置的智能I/O单元B3000组成，

    PLC之所以有生命力，在于它加适合工业现场和市场的要求：高性、强抗各种干扰的 能力、编程安装使用简便、格命。比之单片机，它的输入输出端接近现场设备，不需添加太多的中间部件或需要多的接口，这样节省了用户时间和成本。PLC的下端(输入端)为继电器、晶体管和晶闸管等控制部件，而上端一般是面向用户的微型计算机。人们在应用它时，可以不必进行计算机方面的专门培训，就能对可编程控制器进行操作及编程。用来完成各种各样的复杂程度不同的工业控制任务。 
      自1836年继电器问世，人们就开始用导线将它同开关器件巧妙地连接，构成用途各异的逻辑 控制或顺序控制。至今，在PLC的编程语言——梯形图中还可以看到这些布线的影子。直到60年代末、70年代初可编程控制器问世，随着微电子技术、计算机技术和数据通信技术的飞速发展，以及微处理器的出现，PLC产品朝小型和小型化方面进行了一次飞跃，终使早期的PLC从初的逻辑控制、顺序控制，发展成为具有逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算、数据处理、联网通信及PID回路调节等功能的现代PLC。

一、可编程控制器的主要功能
      PLC是应用面很广，发展非常的工业自动化装置，在工厂自动化(FA)和计算机集成制造系统(CIMS)内占重要地位。今天的PLC功能，远不仅是替代传统的继电器逻辑。

PLC系统一般由以下基本功能构成：

· 多种控制功能 · 数据采集、存储与处理功能 · 通信联网功能 · 输入/输出接口调理功能 · 人机界面功能 · 编程、调试功能
1、控制功能逻辑控制：PLC具有与、或、非、异或和触发器等逻辑运算功能，可以代替继电器进行开关量控制。
定时控制：它为用户提供了若干个电子定时器，用户可自行设定：接通延时、关断延时和定 时脉冲等方式。
计数控制：用脉冲控制可以实现加、减计数模式，可以连盘进行位置检测。
顺序控制：在前道工序完成之后，就转入下一道工序，使一台PLC可作为多部步进控制器使用。
2、数据采集、存储与处理功能数学运算功能：
基本算术：加、减、乘、除。
扩展算术：平方根、三角函数和浮点运算。
比较：大于、小于和等于。
数据处理：选择、组织、规格化、移动和先入先出。
模拟数据处理：PID、积分和滤波。
3、输入/输出接口调理功能具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节。位数和精度可以根据用户要求选择。具有温度测量接口，直接连接各种电阻或电偶。
4、通信、联网功能现代PLC大多数都采用了通信、网络技术，有RS232或RS485接口，可进行远程I/O控制，多台 PLC可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程序转移、数据文档转移、监视和诊断。
      通信接口或通信处理器按标准的硬件接口或专有的通信协议完成程序和数据的转移。如西门 子S7-200的Profibus现场总线口，其通信速率可以达到12Mbps。
      在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。通常所说的SA系统，现场端和远程端也可以采用PLC作现场机。5、人机界面功能提供操作者以监视机器/过程工作必需的信息。允许操作者和PC系统与其应用程序相互作用，以便作决策和调整。
      实现人机界面功能的手段：从基层的操作者屏幕文字显示，到单机的CRT显示与键盘操作和 用通信处理器、处理器、个人计算机、工业计算机的分散和集中操作与监视系统。6、编程、调试等使用复杂程度不同的手持、便携和桌面式编程器、工作站和操作屏，进行编程、调试、监视 、试验和记录，并通过打印机打印出程序文件。

二、可编程控制器的主要特点
1、性高PLC的MTBF一般在40000～50000h以上，西门子、ABB、松下等微小型PLC可达10万h以上，而且均有完善的自诊断功能，判断故障，便于维护。
2、模块化组合灵活可编程控制器是系列化产品，通常采用模块结构来完成不同的任务组合。I/O从8～8192点，有多种机型、多种功能模板可灵活组合，结构形式也是多样的。
3、功能强PLC应用微电子技术和微计算机，简单型式都具有逻辑、定时、计数等顺序控制功能。基本 型式再加上模拟I/O、基本算术运算、通信能力等。复杂型式除了具有基本型式的功能外，还具有扩展的计算能力、多级终端机制、智能I/O、PID调节、过程监视、网络通信能力、远程I/O、多处理器和高速数据处理能力。
4、编程方便PLC适用针对工业控制的梯形图、功能块图、指令表和顺序功能表图(SFC)编程，不需要太多 的计算机编程知识。新的编程工作站配有综合的软件工具包，并可在任何兼容的个人计算机上编程。
5、适应工业环境PLC的技术条件能在一般高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境下工作，能在强电磁干扰环境 下工作。这是PLC产品的市场生存。
6、安装、维修简单与计算机系统相比，PLC安装不需要特殊机房和严格的屏蔽。使用时只要各种器件连接无误，系统便可工作，各个模件上设有运行和故障指示装置，便于查找故障，大多数模件可以带电插拔，模件可换，使用户可以在短的时间内查出故障，并排除，大限度地压缩故障停机时间，使生产恢复。然后再对故障模件进行修复，这对大规模生产场合尤为适宜。一些PLC外壳由可在不良工作环境下工作的合金组成，结构简单，上面带有散热槽，在高温 下，该外壳不像塑料制品那样变形，还可抗无线电频率(RF高频)电磁干扰、防火等。
7、运行速度快随着微处理器的应用，使PLC的运行速度增快，使它符合处理高速度复杂的控制任务，它与微型计算机之间的差别不是很明显。
8、总价格低PLC的重量、体积、功耗和硬件价格一直在降低，虽然软件价格占的比重有所增加，但是各 厂商为了竞争也相应地降低了价格。另外，采用PLC还可以大大缩短设计、编程和投产周期，使总价格进一步降低。
      PLC系统与工业总线计算机和DCS系统相互渗透，互为借鉴，相互竞争而发展。促进了工业的 进步。PLC产品面临现场总线的发展，将再次革新，满足工业与民用控制的高需要。

三、PLC的通信及联网PLC的通信包括PLC之间、PLC与上位计算机之间以及PLC与其他智能设备间的通信。PLC系统与通用计算机可以直接或通过通信处理单元、通信转接器相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统，满足工厂自动化(FA)系统发展的需要，各PLC系统或远程I/O模块按功能各自放置在生产现场分散控制，然后采用网络连接构成集中管理的分布式网络系统。
      以西门子公司的SIMATIC NET为例，在其提出的全集成自动化(TIA)的系统概念中，内容即包括组态和编程的集成、数据管理的集成以及通信的集成。通信网络是这个系统重要的、关键的组件，提供了部件和网络间完善的工业通信。

SIMATIC NET包含了三个主要层次：
AS-I网——传感器和执行器通信的标准，扫描时间5ms，传输媒体为未屏蔽的双绞线，线路长度为300m，多为31个从站。
PROFIBUS——工业现场总线，用于车间级和现场级的标准，传输率大12m/s，传输媒体为屏蔽双线电缆(长9.6km)或光缆(长90km)，多可接127个从站。
工业以太网——用于区域和单元联网的标准，网络规模可达1024站1.5km(电气网络)或200km(光学网络)。
      在这一网络体系中，尤其值得一提的是PROFIBUS现场总线，PROFIBUS是目前成功的现场总线之一，已得到广泛地应用。它是不依赖生产厂家的、开放式的现场总线，各种各样的自动化设备均可通过同样的接换信息。为数众多的生产厂家提供了的PROFIBUS产品，用户可以自由地选择合适的产品。PROFIBUS已经成为德国DIN19245和欧洲标准pr EN50170，并在世界拥有了多的用户数量。

四、PLC与工业控制计算机(IPC)和集散控制系统(DCS)的比较
1、各自技术发展的起源计算机是为了满足快速大量数据处理要求的设备。硬件结构方面，总线标准化程度高，兼容性强，软件资源丰富，特别是有实时操作系统的支持，故对要求快速、实时性强、模型复杂和计算工作量大的工业对象的控制占有优势。
      集散系统从工业自动化仪表控制系统发展到以工业控制计算机为的集散系统，所以其在模拟量处理、回路调节方面具有一定优势，初期主要用在连续过程控制，侧重回路调节功能。
      PLC是由继电器逻辑系统发展而来，主要用在离散制造、工序控制，初期主要是代替继电器控制系统，侧重于开关量顺序控制方面。
      近年来随着微电子技术、大规模集成电路技术、计算机技术和通信技术等的发展，PLC在技术和功能上发生了飞跃。在初期逻辑运算的基础上，增加了数值运算、闭环调节等功能，增加了模拟量和PID调节等功能模块；运算速度提高，CPU的能力赶上了工业控制计算机；通信能力的提高发展了多种局部总线和网络(LAN)，因而也可构成为一个集散系统。特别是个人计算机也被吸收到PLC系统中。

PLC在过程控制的发展将是一智能变送器和现场总线，暨向下拓展功能，开放总线。
2、相同点在微电子技术发展的背景下，从硬件的角度来看，PLC、工业计算机、集散系统(DCS)之间的差别正在缩小，都将由类似的一些微电子元件、微处理器、大容量半导体存储器和I/O模件组成。编程方面也有很多相同点。
3、区别点由于PLC和计算机属于两类产品，经过几十年的发展都形成了自身的装置特点和软件工具。实际上的区别继续存在。
      PLC用编程器或计算机编程，编程语言是梯形图、功能块图、顺序功能表图和指令表等。集散系统自身或用计算机结构形成组态构成开发系统环境。
      特别提出的是与STD总线工控机的区别，无论从维修、安装和模件功能都很相似。PLC适用于黑模式下运行，但在线运行时若要进行较大的程序修改，其能力略逊于STD工控机，但是从开关量控制而言，PLC的性能STD工控机。
      总的来说，在选择控制器时，要从工程要求、现场环境和经济性等方面考虑。没有什么控制器完善，也没有哪种产品差，只能说选择适用的产品。
      PLC自问世以来，经过20多年的发展，在美国、欧洲、日本等工业发达国家已成为重要产业，1987年世界PLC的销售额为25亿美元，此后每年以20%左右的速度递增。进入90年代以来，世界PLC的年平均销售额在55亿美元以上，其中我国约占1%。当前，PLC在市场上已成为的工业控制产品，用PLC设计自动控制系统已成为世界潮流。

五、PLC的综合经济分析 综上所述，在恶劣环境中，使用PLC控制机构设备，生产流水线和生产过程的自动控制将越来越广泛。但是，这种新型控制装置在推广使用中尚有一些问题困扰着用户，主要集中在两个方面，一是性问题，二是价格问题。
      当然，用新型控制装置实现老设备改造与生产过程自动化，提高劳动生产率，改善企业管理，这是提高企业经济效益的必要措施，但如何正确处理这种关系，本文提供一些数据资料作为用户参考。

1、性问题 据有关资料提供数据表明：国外一般中小型PLC，如日立、西门子、IPM，平均无故障时间高达10万h。即使大型PLC平均无故障时间也在4～5万h之间。因此，制造厂商认为性已不存在问题。就性而言，继电接触器是望尘莫及的。所以，对于日立、西门子、IPM等产品资料中性不再是一项技术指标。

2、PLC的经济综合分析 对PLC的经济分析，应从以下几方面考虑： （1）从影响成本的各个因素综合考虑　从目前生产设备控制装置来说，有三种类型：①继电器控制。②半导体器件控制。③PLC控制。价格仅是选择PLC的一个因素，而性是选择时需要考虑的又一个因素。 （2）从设计、生产周期长短考虑　不论是老设备改造，还是设计新的生产机械设备，毫无疑问，生产、设计周期越短越好，甚至希望边设计、边安装、边调试和边生产，特别是产品新换代，生产工艺改造，不需改动现有生产设备及其外部接线，就能马上组织生产，这不仅节约了劳动力，而且新产品能尽快投入市场。这无疑给企业增加了活力，提高了经济效益。如果把这些要求得以实现，继电器或半导体都不能满足，而PLC则可以实现。这是因为若用PLC不必改动外部设备接线，只要在软件上作文章就可以了。也就是说只要改变梯形图，按照新工艺要求重新输入新程序或修改原程序即可。这既经济又简捷，可以达到事半功倍的目的。
      众所周知，目前我国75%的生产机械设备，都是采用继电器控制，除了性差外，设计程序也很繁杂。从方案的确立到技术条件的设计以及施工的设计，图面的工作量很大，这势必造成设计周期长。而采用PLC控制可以大大缩短设计周期，甚至有些文件资料也不必绘制成图。设计人员可以利用编程器上屏幕显示来输入，或修改程序使得梯形图能准确无误地反映生产要求。编程人员也可根据新产品对生产提出的新工艺要求，重新编写程序并把它存储在EEPROM模块中去，需要加工哪个产品的程序，操作人员可以随时调用，这既方便、简单又可保密。开发这种软件对优化生产过程，提高产品数量和质量，提高劳动生产率，非常具有实际意义。一点也深受生产及设计者的欢迎。

六、PLC新发展状态及趋势 现代PLC的发展有两个主要趋势：其一是向体积小、速度快、功能强和价格低的微小型方面发展；其二是向大型网络化、高性、好的兼容性和多功能方面发展。 （1）大型网络化　主要是朝DCS方向发展，使其具有DCS系统的一些功能。网络化和通信能力强是PLC发展的一个重要方面，向下可将多个PLC、I/O框架相连；向上与工业计算机、以太网、MAP网等相连构成整个工厂的自动化控制系统。 （2）多功能　随着自调整、步进电机控制、位置控制、伺服控制等模块的出现，使PLC控制领域加宽广。
     如西门子公司早在80年代就研制出了多回路闭环控制模块、步进电机控制模块、模块和通信处理模块等。在1995年西门子又成功地开发出了S7200、S7300系列，它具有TD 200和COROS OPS操作模板(OPS)为用户提供了方便人机界面，用户程序三级口令保护，强的计算性能，完善的指令集，MPI接口和通过工业现场总线PROFIBUS以及以太网联网的网络能力，强劲的内部集成功能，的故障诊断功能；模块式结构可用于各处性能的扩展，脉冲输出晶闸管步进电机和直流电机；快速的指令处理大大缩短了循环周期，并采用了高速计数器，高速中断处理可以分别响应过程事件，大幅度降低了成本。 （3）高性　由于控制系统的性日益受到人们的重视，一些公司已将自诊断技术、冗余技术、容错技术广泛应用到现有产品中，推出了高性的冗余系统，并采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。S7400 PLC即使在恶劣、不稳定的工作环境下，坚固、全密封的模板依然可正常工作，在操作运行过程中模板还可热插拔

4章 电气控制系统设计以GB1032三相异步电动机试验方法为依据,保证试验过程满足要求,根据此要求设计电气控制系统。由控制系统由工控机(上位机) 、PLC(下位机)和控制装置等组成。上位机采用组态王组态软件,下位机采用三菱FX2N型PLC,通讯采用RS - 232接口（实验用）。其中组态王软件提供可视化菜单,试验人员按组态界面的提示,由工控机发出控制指令,通过可编程序控制器对系统实现控制。

4.1 上位机的设计
4.1.1 组态王软件功能分析
本系统上位机采用了组态王6.0x,该软件操作方便,结构清晰,易于上手。而且采用了多线程、COM组件等新技术，实现了实时多，软件运行稳定。
而且，它能充分利用bbbbbbs的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。该软件把每一台下位机看作是一台外部设备，在编程过程中根据“设备配置向导”的提示一步步完成连接功能。在运行期间，组态王通过驱动程序和这些外部设备交换数据，包括采集数据和发送数据/指令。每个驱动程序都是一个COM对象，这种方式使通信程序和组态王软件构成一个完整的系统，既保证了运行系统的运行，也可扩大系统的规模。
工业自动化通用组态软件—组态王软件系统与终工程人员使用的具体的PLC或现场部件无关。 对于不同的硬件设施,只需为组态王配置相应的通讯驱动程序即可。组态王支持的硬件设备包括:可编程控制器(PLC) 、智能模块、板卡、智能仪表、变频器等等。工程人员可以把每一台下位机看作一种设备,而不必关心具体的通讯协议，使用时只需要在组态王的设备库中选择设备的类型完成安装即可,使驱动程序的配置加方便。
4.1.2 组态王6.0x的构成及建立新程序的过程
“KINGVIW6.0”软件包由工程管理器、工程浏览器和画面运行系统TOUCHVEW三部分组成。其中工程浏览器用于新建工程、工程管理等。工程浏览器内嵌画面开发系统，即组态王开发系统。工程浏览器和画面运行系统是各自立的bbbbbbs应用程序，均可单使用；两者又相互依存，在工程浏览器的画面开发系统中设计开发的画面应用程序在画面运行系统中才能运行。
工程管理器主要用于KINGVIEW工程的管理。
利用KINGVIW建立新程序的一般过程是：
1)设计图形界面；2)构造数据库；3)建立动画连接；4)运行和调试。
在用KINGVIEW画面开发系统编制应用程序时要依照此过程考虑四个方面：
图形。就是怎样用抽象的图像画面来模拟实际的工业现场和相应的监控设备。“KINGVIEW6.0”采用面向对象的编程技术，使用户可以方便地建立画面的图形界面。用户构图时可以像搭积木那样利用系统提供的图形对象完成画面的生成，同时支持画面之间的图形对象拷贝，可重复使用以前的开发结果。
数据。怎样用数据来描述工控对象的各种属性？也就是创建一个具体的数据库，此数据库中的变量反映了工控对象的各种属性，数据库是“KINGVIEW6.0”的部分。在TOUCVEW运行时，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，同时操作者在计算机前发布的指令也要送达现场，所有这一切都是以实时数据库为中介环节，数据库是联系上位机和下位机的桥梁。在数据库中存放的是变量的当前值，变量包括系统变量和用户定义的变量。变量的集合形象地称为“数据词典”，数据词典记录了所有用户可使用 的数据变量的详细信息。
动画连接。所谓“动画连接”就是建立画面的图素与数据库变量的对应关系，当变量的值改变时，在画面上以图形对应的动画效果表示出来；或者由软件使用者通过图形对象改变数据变量的值。这样，工业现场的数据当它们变化时，先通过I/O借口，引起实时数据中变量的变化再通过“动画”在画面上反映出来。
硬件接口。KINGVIEW软件系统与终用户使用的具体的现场部件无关。对于不同的硬件设施，只需为组态王配置相应的通信驱动即可。
4.1.3系统组态界面的设计
根据电机的负载变化，试验又分负载试验、空载试验、堵转试验等，在此系统设计中，由于时间有限，系统组态界面设计过程中主要设计了负载试验、空载试验和对应参数的实时曲线界面。以下以建立主画面为例，讲述界面设计的过程。
打开组态界面，新建工程，工程名为电机智能试验系统（主画面）。
具体步骤如下：
1)在工程管理器中选择菜单“文件/新建工程”，或者点击工具栏的“新建”按钮，出现“新建工程向导之一”对话框。
2)单击“下一步”按钮，弹出“新建工程向导之二”对话框。
3)单击“浏览”按钮，选择所要新建的工程存储的路径。
4)单击“下一步”按钮，弹出“新建工程向导之三”对话框：
在对话框中输入工程名称：“电机智能试验系统”
在工程描述中输入：“测试电机的性能”
单击“完成”。
5)弹出对话框，选择“是”按钮，将新建工程设为组态王当前工程。
6)在菜单项中选择“工具/切换到开发系统”，直接打开组态王工程浏览器，则进入工程浏览器画面，此时组态王自动生成初始的数据文件。
7)在工程浏览器中左侧的树形结构中选择“画面”，在右侧视图中双击“新建”。
工程浏览器将弹出“新画面”对话框，然后在新画面中进行页面设置，如画面位置、画面风格等。
画面中要新建的图素主要以主回路为依据，以新建电压互感器为例：
按F2键打开图库管理器，选择你所要的图素—电压互感器（若无，用户可以自己根据自己的需要创建新的图素），在工程画面上单击鼠标，出现电压互感器，然后调整大小并放到适当的位置即可。

1  引言
    在PLC中有多种程序设计语言,如梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。梯形图语言和布尔助记符语言是基本程序设计语言，它通常由一系列指令组成，用这些指令可以完成大多数简单的控制功能，例如，代替继电器、计数器、计时器完成顺序控制和逻辑控制等。通过扩展或增强指令集，它们也能执行其它的基本操作。功能表图语言和语句描述语言是的程序设计语言，它可根据需要去执行有效的操作，例如，模拟量的控制，数据的操纵，报表的报印和其他基本程序设计语言无法完成的功能。功能模块图语言采用功能模块图的形式，通过软连接的方式完成所要求的控制功能，它不仅在PLC中得到了广泛的应用，在集散控制系统的编程和组态时也常常被采用。由于它具有连接方便、操作简单、易于掌握等特点，为广大工程设计和应用人员所喜爱。

 2  常用的程序设计语言分类
    根据PLC应用范围，程序设计语言可以组合使用，常用的程序设计语言有以下几种:
(1) 梯形图(Ladder Diagram)程序设计语言
    梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。采用梯形图程序设计语言，这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果，每个梯级是一个因果关系。在梯级中，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在右面。
梯形图程序设计语言是常用的一种程序设计语言，它来源于继电器逻辑控制系统的描述。在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉。因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到欢迎，并得到广泛的应用。
梯形图程序设计语言的特点是:
·与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性;
·与原有继电器逻辑控制技术相一致，易于撑握和学习;
·与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是:梯形图中的能流(Power FLow)不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，因此应用时需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待;
·与布尔助记符程序设计语言有一一对应关系，便于相互转换和程序检查。
(2) 布尔助记符(Boolean Mnemonic)程序设计语言
布尔助记符程序设计语言是用布尔助记符来描述程序的一种程序设计语言。布尔助记符程序设计语言与计算机中的汇编语言非常相似，采用布尔助记符来表示操作功能。
布尔助记符程序设计语言具有下列特点:
·采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于撑握的特点;
·在编程器的键盘上采用助记符表示，具有便于操作的特点，可在无计算机的场合进行编程设计;
·与梯形图有一一对应关系,其特点与梯形图语言基本类同。
(3) 功能表图(Sepuential Function Chart)程序设计语言
功能表图程序设计语言是用功能表图来描述程序的一种程序设计语言。它是近年来发展起来的一种程序设计语言。采用功能表图的描述，控制系统被分为若干个子系统，从功能入手，使系统的操作具有明确的含义，便于设计人员和操作人员设计思想的沟通，便于程序的分工设计和检查调试。功能表图程序设计语言的特点是:
·以功能为主线，条理清楚，便于对程序操作的理解和沟通;
·对大型的程序，可分工设计，采用较为灵活的程序结构，可节省程序设计、调试时间;
·常用于系统规模校大、程序关系较复杂的场合;
·只有在活动步的命令和操作被执行，对活动步后的转换进行扫描，因此整个程序的扫描时间较其他程序编制的程序扫描时间要短得多。
    功能表图来源于佩特利(Petri)网，由于它具有图形表达方式，能比较简单清楚地描述并发系统和复杂系统的所有现象，并能对系统中存在的象死锁、不等反常现象进行分析和建模，在模型的基础上可以直接编程，因此得到了广泛的应用。近几年推出的可编程控制器和小型集散控制系统中也已提供了采用功能表图描述语言进行编程的软件。

(4) 功能模块图(Function Block)程序设计语言
    功能模块图程序设计语言是采用功能模块来表示模块所具有的功能，不同的功能模块有不同的功能。它有若干个输入端和输出端，通过软连接的方式，分别连接到所需的其它端子，完成所需的控制运算或控制功能。功能模块可以分为不同的类型，在同一种类型中，也可能因功能参数的不同而使功能或应用范围有所差别，例如，输入端的数量、输入信号的类型等的不同使它的使用范围不同。由于采用软连接的方式进行功能模块之间及功能模块与外部端子的连接，因此控制方案的改、信号连接的替换等操作可以很方便实现。功能模块图程序设计语言的特点是:
·以功能模块为单位，从控制功能入手，使控制方案的分析和理解变得容易;
·功能模块是用图形化的方法描述功能，它的直观性大大方便了设计人员的编程和组态，有较好的易操作性;
·对控制规模较大、控制关系较复录的系统，由于控制功能的关系可以较清楚地表达出来，因此，编程和组态时间可以缩短，调试时间也能减少;
·由于每种功能模块需要占用一定的程序内存，对功能模块的执行需要一定的执行时间，因此，这种设计语言在大中型PLC和集散控制系统的编程和组态中才被采用。

(5) 结构化语句(Structured Text)描述程序设计语言
    结构化语句描述程序设计语言是用结构化的描述语句来描述程序的一种程序设计语言。它是一种类似于语言的程序设计语言。在大中型的可编程序控制器系统中，常采用结构化语句描述程序设计语言来描述控制系统中各个变量的关系。它也被用于集散控制系统的编程和组态。
结构化语句描述程序设计语言采用计算机的描述语句来描述系统中各种变量之间的运算关系，完成所需的功能或操作。大多数制造厂商采用的语句描述程序设计语言与BASIC语言、PASCAL语言或C语言等语言相类似，但为了应用方便，在语句的表达方法及语句的种类等方面都进行了简化。

结构化程序设计语言具有下列特点:
·采用语言进行编程，可以完成较复杂的控制运算;
·需要有一定的计算机程序设计语言的知识和编程技巧，对编程人员的技能要求较高，普通电气人员难以完成。
·直观性和易操作性等较差;
·常被用于采用功能模块等其他语言较难实现的一些控制功能的实施。

    部分PLC的制造厂商为用户提供了简单的结构化程序设计语言，它与助记符程序设计语言相似，对程序的步数有一定的限制。同时，提供了与PLC间的接口或通信连接程序的编制方式，为用户的应用程序提供了扩展余地。

3  PLC程序设计语言应用实例
    温度控制是许多机器的重要的构成部分。它的功能是将温度控制在所需要的温度范围内，然后进行工件的加工与处理。PID控制系统是得到广泛应用的控制方法之一，下面较为详尽地介绍了PID温度控制的PLC程序设计实例。
(1) 系统组成
    本套系统采用Omron的PLC与其温控单元以及Pro-face的触摸屏所组成。系统包括CQM1H-51、扩展单元TC-101、GP577R以及探温器、加热/制冷单元。