南京西门子中国授权代理商DP电缆供应商

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1系统概述

革新后的体系形成庞杂，仅调理阀就有九个，此外还要增添变频器，由盘算机掌握切换调理三台风机转速；增添热值仪，串级调理高焦配比。采取德国西门子S7－300 PLC可编程控制器和 闽台研华IPC 610工控机形成DCS体系。S7－300PLC可编程控制器作为下位来完成一切信号的采集、运算、调理，其优点是：模块化、无排风构造、易于完成散布、运行牢靠、。CP5611卡为S7300PLC与西门子工控机的通信接口卡。RS485物理构造和187。5K的波特率，传输间隔可达50m，运用中继器可达9100m。

2掌握原理

本体系含四个调理回路：

2。1热值调理

热值是用户气源的重要质量指标之一。

冷轧煤气混杂加压站以高炉煤气为主气，它不可掌握，取决于用户用量；焦炉煤气为辅气，请求掌握其两道阀门，使高、焦配比约4：1，折合热值1300大卡。

2。2混压调理

混压调理外表上看来于用户的请求“无关“，实践中却表演非常重要的角色，它既影响热值、又影响加压机后压力。可以说，混压调理不好，则热值调理、加压机后压力调理都无从谈起。

3本系统软件

掌握体系在WIN98环境下运行，组态软件为STEP7 V5。0及Kingview5。0。

体系运用组态软件Kingview5。0的驱动顺序与下位S7－300PLC进行数据通信，包含数据采集和发送数据或指令；下位S7－300PLC则通过MPI卡与上位盘算机替换数据，每一个驱动顺序都是一个COM对象，这种方法使通信顺序和组态软件形成一个的体系，了体系力地运行。

4    完结语

该体系自投运以来，在消费正常的状况下，热值稳固在6。0左右、压力稳固在13。5Kpa左右，满意了用户的请求，同时变频运行于30～40Hz左右，泄放阀个别处于封闭的状况，大大增添了泄放煤气量和净焦煤气量，到达了预期的平安消费、进步产品德量、节能降耗的目标。体系的掌握思绪和方法非常新鲜、奇特，是太钢乃至全国各大钢厂均未采取过，这些奇特的掌握方法为一切钢厂的煤气混杂加压站供给了新思绪，也为节能、降耗的完成建立了。

  可编程控制器（programmable logical controller，简称PLC）已经越来越多地应用于工业控制系统中，并且在自动控制系统中起着非常重要的作用。所以，对PLC的正确选择是非常重要的。 

面对众多生产厂家的各种类型PLC，它们各有优缺点，能够满足用户的各种需求，但在形态、组成、功能、网络、编程等方面各不相容，没有一个统一的标准，无法进行横向比较。下面提出在自动控制系统设计中对PLC选型的一些看法，可以在挑选PLC时作为参考。 

可以通过以下几方面的比较，挑选到适合的产品。 

一、工作量 

这一点尤为重要。在自动控制系统设计之初，就应该对控制点数（数字量及模拟量）有一个准确的统计，这往往是选择PLC的要条件，一般选择比控制点数多10%~30%的PLC。这有几方面的考虑： 

1、可以设计过程中遗漏的点； 

2、能够保证在运行过程中个别点有故障时，可以有替代点； 

3、将来增加点数的需要。 

二、工作环境 

工作环境是PLC工作的硬性指标。自控系统将人们从繁忙的工作和恶劣的环境中解脱出来，就要求自控系统能够适应复杂的环境，诸如温度、湿度、噪音、信号屏蔽、工作电压等，各款PLC不尽相同。一定要选择适应实际工作环境的产品。 

三、通信网络 

现在PLC已不是简单的现场控制，PLC远端通信已成为控制系统解决的问题，但各厂家的通信协议千差万别，兼容性差。在这一点上主要考虑以下方面： 

1、同一厂家产品间的通信。各厂家都有自己的通信协议，并且不止一种。这在大、中型机上表现明显，而在小、微型机上不尽相同，一些厂家出于容量、价格、功能等方面考虑，往往没有或者有与其它协议不同，而且比较简单的通信。所以，在这方面主要考虑的是同一厂家不同类型PLC之间的通信； 

2、不同厂家产品间的通信。若所进行的自动控制系统设计属于对已有的自控系统进行部分改造，而所选择的是与原系统不同的PLC，或者设计中需要2个或2个以上的PLC，而选用了不同厂家的产品，这就需考虑不同厂家产品之间的通信问题； 

3、是否有利于将来。由于各厂家的通信协议各不相同，上也无统一标准，所以在PLC选型上受到很大限制。就要考虑影响面大、有发展的、功能完备、接近通用的通信协议。 

四、编程 

程序是整个自动控制系统的“心脏”，程序编制的好坏直接影响到整个自动控制系统的运作。编程器及编程软件有些厂家要求额外购买，并且价格不菲，这一点也需考虑在内。 

1、编程方法 

一种是使用厂家提供的编程器。也分各种规格型号，大型编程器功能完备，适合各型号PLC，价格高；小型编程器结构小巧，便于携带，价格低，但功能简单，适用性差；另一种是使用依托个人电脑应用平台的编程软件，现已被大多数生产厂家采用。各生产厂家由于各自的产品不同，往往只研制出适合于自己产品的编程软件，而编程软件的风格、界面、应用平台、灵活性、适应性、易于编程等都只有在用户亲自操作之后才能给予评价。 

2、编程语言 

编程语言为复杂，多种多样，看似相同，但不通用。常用的可以划分为以下5类编程语言： 

（1）梯形图 

这是PLC厂家采用多的编程语言，初是由继电器控制图演变过来的，比较简单，对离散控制和互锁逻辑为有用； 

（2）顺序功能图 

它提供了总的结构，并与状态定位处理或机器控制应用相互协调； 

（3）功能块图 

它提供了一个有效的开发环境，并且特别适用于过程控制应用； 

（4）结构化文本 

这是一种类似用于计算机的编程语言，它适用于对复杂算法及数据处理； 

（5）指令表 

它为优化编码性能提供了一个环境，与汇编语言非常相似。 

厂家提供的编程软件中一般包括一种或几种编程语言，如TE公司的Xbbb编程软件可以使用梯形图（Ladder）、顺序功能图（Grafcet）、结构化文本（Literal）3 种编程语言；Siemens公司的Step7编程软件可以使用梯形图（Ladder）、指令表（STL）两种编程语言；Modicon公司的Modsoft编程软件只使用梯形图（984 梯形）一种编程语言，而另一个Concept编程软件可以使用5种编程语言，依次为梯形图（LD）、顺序功能图（SFC）、功能块图（FBD）、结构化文本（ST）、指令表（IL）。同一编程软件下的编程语言大多数可以互换，一般选择自己比较熟悉的编程语言，。 

3、存储器 

PLC存储器是保存程序和数据的地方，分内制式和外插式两种，存储器容量在512~128M字节之间，一定要根据实际情况选取足够大的存储器，并且要求有一部分空余作为缓存。 

PLC存储器按照类型可分随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除只读存储器（EPROM）等。RAM可以任意读写，在掉电后程序只能保持一段时间，适合于在自控系统调试时使用。ROM只能读不能写，程序是由厂家或开发商事先固化的，不能改，即使失电也不丢失。EPROM与ROM只是EPROM通过特殊的方式（如紫外线）可以擦除再写，适合于应用在长时间工作而改动不大的系统中。 

4、易于改 

PLC较继电器控制的另一个优势在于它可以根据实际需要任意改控制结构（或控制过程），这就要求改程序方便快捷。 

5、是否有模块 

部分生产厂家的PLC产品提供一些模块，如通信模块、PID控制模块、计数器模块、模拟输入/输出模块等。在软件上也提供了与此相对应的程序块，往往只是简单的输入一些参数就能实现，便于用户编程。 

五、与监控系统的通信 

1、人机对话操作台。这是监控系统的早期产品类型，是生产厂家专为自己的PLC产品设计的，适合于点对点控制。结构简单，功能少，面板控制，操作较易，现仍然广泛地应用于现场控制系统中。其优点是在远端控制失效的时候，仍能很好地控制现场。 

2、随着计算机的不断发展，依靠PC（包括工控机）的监控系统越来越多地应用在自控系统中，这种监控系统一种是PLC开发商专为自己的（或特定的）产品量身定做的；另一种是软件开发公司开发的适合大多数PLC产品的监控系统。种与PLC产品的相容性强，能够根据PLC产品的特点相应的控制方案，应该说仍以PLC为；后一种则抛开了PLC产品，注重计算机在图像、动画、声音、网络、数据等方面的优势，给二次开发人员了较宽松的开发条件，往往可以制作出的监控系统，只要有相应的通信协议（目前已拥有了绝大多数生产厂家的通信协议），就可以与各种类型PLC相连，是当今自控系统。所以，在这方面应考虑所选的PLC与监控系统的通信方式是否可行。 

六、可延性 

这里包括三个方面含义： 

1、产品寿命。大致可以保证所选择的PLC的使用年限，尽量购买生产日期较近的产品； 

2、产品连续性。生产厂家对PLC产品的不断开发升级是否向下兼容，这决定是否有利于现系统对将来新增加功能的应用； 

3、产品的新周期。当某一种型号PLC（或PLC模块）被淘汰后，生产厂家是否能够保证有足够的备品（或备件）。这时应考虑选择当时比较新型的PLC。 

七、售后服务与技术支持 

1、选择好的公司产品； 

2、选择信誉好的代理商； 

3、是否有较强的售后服务与技术支持。 

八、性价比 

相对于自控系统性能的好坏于价格的选择。只是在几项比较接近，又不易选择时，才考虑价格因数，选择性价比比较高的产品。 

在实际选型过程中，往往受到多方面的制约，不一定要考虑以上全部方面，但其中有些项是考虑的，而存在的问题也通过其它替代方式加以解决。 

一般来说通过前5项的比较，已可确定2~3种产品，再考虑到后几项，便可选中较满意的PLC。随着科学技术的不断发展，PLC产品也一定会有一个统一的标准。那时，挑选PLC将不再是困难的事情

 PLC故障显示设计： 

    １、 PLC设计时可使每一个故障点均有信号表示。优点是直观便于检查，缺点是程序复杂且输出单元占用较多，投资较大；  

    2、PLC设计时也可将所有故障点均由一个信号表示。优点是节约成本，减少了对输出单元的占有，缺点是具体故障回路不能直接判断出；  

    3、PLC设计时还可将性质类似的一组故障点设成一个输出信号表示。  

     以上三种方案各有利弊，在条件允许、并且每个回路均很重要，要求快速准确判断出故障点时采用种方案较好；一般情况下采用三种方案比较好，由于故障分类报警显示，就可直接判断出故障性质，知道会对设备或工业过程造成何种影响，可立即采取相应措施加以处理，同时再结合其它现象、因素、另一组或几组报警条件将具体故障点从此类中划分出来。整个PLC内部程序、外部输出点及接线增加不多，性能价格比较高。  

ＰＬＣ输入、输出故障的排除： 

  一般的三菱PLC均有LED指示灯可以帮助检查故障是否由外部设备引起。不论在模拟调试还是实际应用中，若系统某回路不能按照要求动作，应检查三菱PLC输入开关电接触点是否（一般可通过查看输入LED指示灯或直接测量输入端），若输入信号未能传到PLC，则应去检查输入对应的外部回路；若输入信号已经采集到，则再看三菱PLC是否有相应输出指示，若没有，则是内部程序问题或输出LED指示灯问题；若输出信号已确信发出，则应去检查外部输出回路（从三菱PLC输出往后检查）。  

在输出回路中，由于短路或其它原因造成三菱PLC输出点在内部粘滞，只需将其接线换至另一予留的空接线点上，同时修改相应程序，将原输出标号改为新号即可。 PLC虽然适合工业现场，使用中也应注意尽量避免直接震动和冲击、阳光直射、油雾、雨淋等；不要在有腐蚀性气体、灰尘过多、发热体附近应用；避免导电性杂物进入控制器

信号变换中的数学问题 

信号的变换需要经过以下过程：物理量－传感器信号－标准电信号－A/D转换－数值显示。 

声明：为简单起见，我们在此讨论的是线性的信号变换。同时略过传感器的信号变换过程。 

定物理量为A，范围即为A0－Am，实时物理量为X；标准电信号是B0－Bm，实时电信号为Y；A/D转换数值为C0-Cm，实时数值为Z。 

如此，B0对应于A0，Bm对应于Am，Y对应于X，及Y=f(X)。由于是线性关系，得出为Y=(Bm-B0)*(X-A0)/(Am-A0)+B0。又由于是线性关系，经过A/D转换后的数学方程Z=f(X)可以表示为Z=(Cm-C0)*(X-A0)/(Am-A0)+C0。 

那么就很容易得出逆变换的数学方程为X=(Am-A0)*(Z-C0)/(Cm-C0)+A0。方程中计算出来的X就可以在显示器上直接表达为被检测的物理量。  

PLC中逆变换的计算方法 

以S7-200和4－20mA为例，经A/D转换后，我们得到的数值是6400－32000，及C0=6400，Cm=32000。于是，X=(Am-A0)*(Z-6400)/(32000-6400)+A0。 

例如某温度传感器和变送器检测的是-10－60℃，用上述的方程表达为X=70*(Z-6400)/25600-10。经过PLC的数学运算指令计算后，HMI可以从结果寄存器中读取并直接显示为工程量。 

用同样的原理，我们可以在HMI上输入工程量，然后由软件转换成控制系统使用的标准化数值。 

在S7-200中，(Z-6400)/25600的计算结果是非常重要的数值。这是一个0－1.0（100％）的实数，可以直接送到PID指令（不是指令向导）的检测值输入端。PID指令输出的也是0－1.0的实数，通过的计算式的反计算，可以转换成6400－32000，送到D/A端口变成4－20mA输出。

1.自己写转换程序。

2.需要注意你的模拟量是单性的还是双性的。

设模拟量的标准电信号是A0—Am（如：4—20mA），A/D转换后数值为D0—Dm（如：6400—32000），设模拟量的标准电信号是A，A/D转换后的相应数值为D，由于是线性关系，函数关系A＝f（D）可以表示为数学方程：

A＝（D－D0）×（Am－A0）／（Dm－D0）＋A0。

根据该，可以方便地根据D值计算出A值。将该逆变换，得出函数关系D＝f（A）可以表示为数学方程：

D＝（A－A0）×（Dm－D0）／（Am－A0）＋D0。

具体举一个实例，以S7-200和4—20mA为例，经A/D转换后，我们得到的数值是6400—32000，即A0＝4，Am＝20，D0＝6400，Dm＝32000，代入公式，得出：

A＝（D－6400）×（20－4）／（32000－6400）＋4

设该模拟量与AIW0对应，则当AIW0的值为12800时，相应的模拟电信号是6400×16／25600＋4＝8mA。

又如，某温度传感器，－10—60℃与4—20mA相对应，以T表示温度值，AIW0为PLC模拟量采样值，则根据上式直接代入得出：

T=70×（AIW0－6400）／25600－10

可以用T 直接显示温度值。

模拟量值和A/D转换值的转换理解起来比较困难，该段多读几遍，结合所举例子，就会理解。为了让您方便地理解，我们再举一个例子：

某压力变送器，当压力达到满量程5MPa时，压力变送器的输出电流是20mA，AIW0的数值是32000。可见，每毫安对应的A/D值为32000/20，测得当压力为0.1MPa时，压力变送器的电流应为4mA，A/D值为（32000/20）×4＝6400。由此得出，AIW0的数值转换为实际压力值（单位为KPa）的计算公式为：VW0的值＝(AIW0的值－6400)(5000－100)/(32000－6400)＋100（单位：KPa） 

编程实例

您可以组建一个小的实例系统演示模拟量编程。本实例的的CPU是CPU222，仅带一个模拟量扩展模块EM235，该模块的个通道连接一块带4—20mA变送输出的温度显示仪表，该仪表的量程设置为0—100度，即0度时输出4mA，100度时输出20mA。温度显示仪表的铂电阻输入端接入一个220欧姆可调电位器。

软元件简称元件。将PLC内部存储器的每一个存储单元均称为元件，各个元件与PLC的监控程序、用户的应用程序合作，会产生或模拟出不同的功能。当元件产生的是继电器功能时，称这类元件为软继电器，简称继电器，它不是物理意义上的实物器件，而是一定的存储单元与程序的结合产物。后面介绍的各类继电器、定时器、计数器都指此类软元件。

元件的数量及类别是由PLC监控程序规定的，它的规模决定着PLC整体功能及数据处理的能力。我们在使用PLC时，主要查关的操作手册。表1-3表示FX2N系列PLC软元件一览表。

 = 1 \* GB2 ⑴输入继电器（X）

输入继电器是PLC中用来专门存储系统输入信号的内部虚拟继电器。它又被称为输入的映像区，它可以有无数个动合触点和动断触点，在PLC编程中可以随意使用。这类继电器的状态不能用程序驱动，只能用输入信号驱动。FX系列PLC的输入继电器采用八进制编号。FX2N系列PLC带扩展时，输入继电器多可达184点，其编号为X0～X7、X10～X17…X260～X267。

(2)输出继电器（Y）

输出继电器是PLC中专门用来将运算信号经输出接口电路及输出端子送达并控制外部负载的虚拟继电器。它在PLC内部直接与输出接口电路相连，它有无数个动合触点与动断触点，这些动合与动断触点可在PLC编程时随意使用。外部信号无法直接驱动输出继电器，它只能用程序驱动。FX系列PLC的输出继电器采用八进制编号。FX2N系列PLC带扩展时，输出继电器多可达184点，其编号为Y0～Y267。

 = 3 \* GB2 ⑶内部辅助继电器(M)

PLC内有很多辅助继电器。辅助继电器的线圈与输出继电器一样，由PLC内各软元件的触点驱动。辅助继电器的动合和动断触点使用次数不限，在PLC内可以自由使用。但是，这些触点不能直接驱动外部负载，外部负载的驱动由输出继电器执行。在逻辑运算中经常需要一些中间继电器作为辅助运算用。这些元件不直接对外输入、输出，但经常用作状态暂存、移位运算等。它的数量比软元件X、Y多。内部辅助继电器中还有一类特殊辅助继电器，它有各种特殊功能，如定时时钟、进/借位标志、启动/停止、单步运行、通信状态、出错标志等。FX2N系列PLC的辅助继电器按照其功能分成以下三类。

a.通用辅助继电器M0～M499（500点） 通用辅助继电器元件是按十进制进行编号的，FX2N系列PLC有500点，其编号为M0～M499。

b.断电保持辅助继电器M500～M1023（524点）  PLC在运行中发生停电，输出继电器和通用辅助继电器全部成断开状态。再运行时，除去PLC运行时就接通的以外，其它都断开。但是，根据不同控制对象要求，有些控制对象需要保持停电前的状态，并能在再运行时再现停电前的状态情形。断电保持辅助继电器完成此功能，停电保持由PLC内装的后备电池支持。

c.特殊辅助继电器M8000～M8255（256点） 这些特殊辅助继电器各自具有特殊的功能，一般分成两大类。一类是只能利用其触点，其线圈由PLC自动驱动。例如：M8000（运行监视）、M8002（初始脉冲）、M8013（1s时钟脉冲）。另一类是可驱动线圈型的特殊辅助继电器，用户驱动其线圈后，PLC做特定的动作。例如，M8033指PLC停止时输出保持，M8034是指禁止全部输出，M8039是时扫描。

(4)内部状态继电器（S）

状态继电器是PLC在顺序控制系统中实现控制的重要内部元件。它与后面介绍的步进顺序控制指令STL组合使用，运用顺序功能图编制易懂的程序。状态继电器与辅助继电器一样，有无数的动合触点和动断触点，在顺控程序内可任意使用。状态继电器分成四类，其编号及点数如下：

初始状态：S0～S9（10点）；

回零：S10～S19（10点）；

通用：S20～S499（480点）；

保持：S500～S899（400点）；

报警：S900～S999（100点）。

有关状态继电器的应用，参考项目十STL指令的内容。

⑸内部定时器

定时器在PLC中相当于一个时间继电器，它有一个设定值寄存器（一个字）、一个当前值寄存器（字）以及无数个触点（位）。对于每一个定时器，这三个量使用同一个名称，但使用场合不一样，其所指的也不一样。通常在一个可编程控制器中有几十个至数百个定时器，可用于定时操作。其详细介绍参照项目七。

 = 6 \* GB2 ⑹内部计数器

计数器是PLC重要内部部件，它是在执行扫描操作时对内部元件X、Y、M、S、T、C的信号进行计数。当计数达到设定值时，计数器触点动作。计数器的动合、动断触点可以无限使用。其详细介绍参照项目八

 = 7 \* GB2 ⑺数据寄存器（D）

可编程控制器用于模拟量控制、位置控制、数据I/O时，需要许多数据寄存器存储参数及工作数据。这类寄存器的数量随着机型不同而不同。

每个数据寄存器都是16位，其中位为符号位，可以用两个数据寄存器合并起来存放32位数据（位为符号位）。

a.通用数据寄存器D0～D199  只要不写入数据，则数据将不会变化，直到再次写入。这类寄存器内的数据，一旦PLC状态由运行（RUN）转成（STOP）时全部数据均清零。

b.停电保持数据寄存器D200～D7999  除非改写，否则数据不会变化。即使PLC状态变化或断电，数据仍可以保持。

c.特殊数据寄存器D8000～D8255  这类数据寄存器用于监视PLC内各种元件的运行方式用，其内容在电源接通（ON）时，写入初始化值（全部清零，然后由系统ROM安排写入初始值）。

d.文件寄存器D1000～D7999 文件寄存器实际上是一类数据寄存器，用于存储大量的数据，例如采集数据、统计计算器数据、多组控制参数等。其数量由CPU的监视软件决定。在PLC运行中，用BMOV指令可以将文件寄存器中的数据读到通用数据寄存器中，但不能用指令将数据写入文件寄存器。

 = 8 \* GB2 ⑻内部指针（P、I） 

内部指针是PLC在执行程序时用来改变执行流向的元件。它有分支指令指针P和中断用指针I两类。

a.分支指令指针P0～P63 分支指令用指针在应用时，要与相应的应用指令CJ、CALL、FEND、SRET及END配合使用，P63为结束跳转使用。

b.中断用指针I 中断用指针是应用指令IRET中断返回、EI开中断、DI关中断配合使用的指令。