可編程控制器使用指南

前言

　　可編程控制器（PLC）是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動(dòng)化裝置，在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用?！　LC的產(chǎn)品種類和規(guī)格繁多，制造商也很多，不同品牌的PLC在硬件配置、指令系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議上存在不少差別。尤其是指令系統(tǒng)，從形式上看，不同品牌PLC的指令差別很大，這也是PLC學(xué)習(xí)和使用者不能由點(diǎn)到面的一道屏障。而目前介紹PLC的書籍中，指令介紹大都以某個(gè)具體品牌PLC為例，或者一本書里獨(dú)立介紹了幾種PLC的指令，并沒(méi)有將其進(jìn)行系統(tǒng)的比較?！犊删幊炭刂破魇褂弥改稀愤x取了兩種風(fēng)格迥然不同、具有典型性的PLC產(chǎn)品——西門子S7-200系列和三菱FX2N系列，在介紹其指令系統(tǒng)時(shí)從編程元件、數(shù)據(jù)類型、地址表達(dá)方式以及指令形式等多方面并行介紹，突出其不同點(diǎn)和共同點(diǎn)。　　全書共分為10章，第1－4章是基礎(chǔ)部分，詳細(xì)介紹了PLC的結(jié)構(gòu)配置、工作原理、指令系統(tǒng)等內(nèi)容；第5章介紹了PLC在開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)中的使用，包括典型應(yīng)用程序和較常見(jiàn)的順序控制及順序控制編程方法；第6章介紹了PLC在模擬量控制系統(tǒng)中的使用及相應(yīng)的模擬量模塊和PID指令；第7章介紹了PLC的通信與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)介紹了S7-200 PLC網(wǎng)絡(luò)與通信；第8章詳細(xì)介紹了人機(jī)界面、變頻器和旋轉(zhuǎn)編碼器在PLC控制系統(tǒng)中的使用；第9章介紹了PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及綜合應(yīng)用；第10章介紹了PLC控制系統(tǒng)安裝維護(hù)及故障診斷。 　　《可編程控制器使用指南》編寫過(guò)程中得到了宋極群先生的大力支持和幫助。宋極群先生長(zhǎng)期從事自動(dòng)控制系統(tǒng)的工程開(kāi)發(fā)，有著豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為《可編程控制器使用指南》的編寫提供了典型的應(yīng)用案例?！　　犊删幊炭刂破魇褂弥改稀芳瓤勺鳛閺氖翽LC應(yīng)用工程技術(shù)人員的參考資料，又可作為大中專院校相關(guān)專業(yè)教材以及學(xué)生課程設(shè)計(jì)的參考書?！　　犊删幊炭刂破魇褂弥改稀酚杉慈A、趙文祥、楊東主編，參與《可編程控制器使用指南》編寫的人員還有康梅、張新華、項(xiàng)倩文、任明煒、嵇小輔、黃振躍等。全書由吉敬華統(tǒng)一整理。　　由于編者水平有限，書中不妥之處在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書以西門子S7-200系列和三菱FX2 N系列小型PLC為背景機(jī)，對(duì)PLC的使用進(jìn)行了全面和系統(tǒng)的介紹。在介紹指令系統(tǒng)時(shí)，將兩種PLC從編程元件、數(shù)據(jù)類型、地址表達(dá)方式以及指令形式等多方面進(jìn)行了并行比較。    全書內(nèi)容包括：PLC的基礎(chǔ)知識(shí)，PLC在開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)中的使用，PLC在模擬量控制系統(tǒng)中的使用及相應(yīng)的模擬量模塊和PID指令，S7-200 PLC網(wǎng)絡(luò)與通信，人機(jī)界面、變頻器和旋轉(zhuǎn)編碼器在PLC控制系統(tǒng)中的使用，PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及綜合應(yīng)用，PLC控制系統(tǒng)安裝維護(hù)及故障診斷。    本書可作為從事PLC應(yīng)用工程技術(shù)人員的參考資料，也可作為大中專院校相關(guān)專業(yè)教材以及學(xué)生課程設(shè)計(jì)的參考書。

書籍目錄

第1章  可編程控制器概述  1.1  可編程控制器的主要特點(diǎn)  1.2  可編程控制器的主要應(yīng)用  1.3  可編程控制器的分類    1.3.1  按結(jié)構(gòu)形式分類    1.3.2  按功能分類    1.3.3  按I/O點(diǎn)數(shù)分類  1.4  國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品介紹    1.4.1  美國(guó)產(chǎn)品    1.4.2  歐洲產(chǎn)品    1.4.3  日本產(chǎn)品    1.4.4  我國(guó)產(chǎn)品  1.5  可編程控制器控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較    1.5.1  繼電器控制    1.5.2  可編程控制器控制    1.5.3  可編程控制器控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的區(qū)別第2章  可編程控制器的基本組成和工作原理  2.1  可編程控制器的基本組成和各部分的作用    2.1.1  可編程控制器的基本組成    2.1.2  可編程控制器各組成部分的作用  2.2  可編程控制器工作原理    2.2.1  循環(huán)掃描工作原理    2.2.2  循環(huán)掃描工作過(guò)程    2.2.3  用戶程序的循環(huán)掃描過(guò)程  2.3  輸入/輸出延遲響應(yīng)    2.3.1  輸入/輸出延遲響應(yīng)    2.3.2  響應(yīng)時(shí)間第3章  典型可編程控制器技術(shù)特性及系統(tǒng)配置  3.1  西門子S7系列PLC  3.2  S7-200系列PLC    3.2.1  S7-200系列PLC的基本硬件組成    3.2.2  S7-200系列PLC的主要技術(shù)性能    3.2.3  S7-200編址  3.3  S7-300系列PLC    3.3.1  S7-300系列PLC的基本硬件組成    3.3.2  S7-300 CPU模塊    3.3.3  S7-300的輸入/輸出模塊    3.3.4  S7-300的功能模塊    3.3.5  S7-300 PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及編址  3.4  FX系列 PLC    3.4.1  FX系列PLC型號(hào)的說(shuō)明    3.4.2  FX系列PLC的硬件組成    3.4.3  FX系列PLC的性能指標(biāo)    3.4.4  FX系列PLC編址第4章  指令系統(tǒng)  4.1  編程語(yǔ)言  4.2  PLC指令系統(tǒng)的基本知識(shí)    4.2.1  數(shù)據(jù)類型    4.2.2  數(shù)據(jù)區(qū)存儲(chǔ)器的地址表示格式    4.2.3  尋址方式  4.3  編程元件(軟繼電器)    4.3.1  輸入/輸出映像區(qū)    4.3.2  內(nèi)部繼電器  4.4  基本指令    4.4.1  觸點(diǎn)及線圈指令    4.4.2  邏輯堆棧指令    4.4.3  三菱FX2N主控指令    4.4.4  定時(shí)器指令、計(jì)數(shù)器指令    4.4.5  梯形圖的編程規(guī)則  4.5  功能指令概述  4.6  數(shù)據(jù)處理指令    4.6.1  傳送指令    4.6.2  轉(zhuǎn)換指令    4.6.3  比較指令    4.6.4  移位和循環(huán)移位指令  4.7  數(shù)據(jù)運(yùn)算指令    4.7.1  數(shù)學(xué)運(yùn)算指令    4.7.2  加1和減1指令    4.7.3  邏輯運(yùn)算指令  4.8  程序控制指令    4.8.1  跳轉(zhuǎn)指令    4.8.2  監(jiān)視定時(shí)器復(fù)位指令(WDR)    4.8.3  主程序結(jié)束指令    4.8.4  循環(huán)指令    4.8.5  子程序指令    4.8.6  中斷指令第5章  開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)使用及編程  5.1  概述    5.1.1  設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的五個(gè)問(wèn)題    5.1.2  PLC對(duì)輸入信號(hào)的處理  5.2  PLC開(kāi)關(guān)量控制典型應(yīng)用程序    5.2.1  異步電動(dòng)機(jī)控制    5.2.2通電禁止輸出程序    5.2.3  多地點(diǎn)控制    5.2.4  優(yōu)先控制    5.2.5  閃爍控制    5.2.6  分頻電路    5.2.7  定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的擴(kuò)展  5.3  順序控制與順序功能圖    5.3.1  順序功能圖    5.3.2  順序功能圖法的設(shè)計(jì)步驟    5.3.3  順序功能圖法中梯形圖的編程方式    5.3.4  應(yīng)用舉例  5.4  具有多種工作方式的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法    5.4.1  控制要求與工作方式    5.4.2  程序設(shè)計(jì)第6章  可編程控制器模擬量控制  6.1  模擬量控制相關(guān)問(wèn)題    6.1.1  概述    6.1.2  變送器的選擇    6.1.3  PLC模擬量輸入、輸出處理    6.1.4  工程量與模擬量模塊輸出值的轉(zhuǎn)換  6.2  西門子S7-200系列模擬量擴(kuò)展模塊    6.2.1  模擬量輸入模塊    6.2.2  模擬量輸出模塊(D/A)  6.3  FX系列模擬量輸X/輸出模塊    6.3.1  模擬量輸入模塊    6.3.2  模擬量輸出模塊    6.3.3  特殊功能模塊的讀/寫指令  6.4  模擬量閉環(huán)控制    6.4.1  通/斷控制    6.4.2  PID控制  6.5  西門子S7-200 PID指令實(shí)現(xiàn)PID控制    6.5.1  PID指令說(shuō)明    6.5.2  S7-200 PID指令的使用  6.6  三菱FX2N PID指令實(shí)現(xiàn)PID控制    6.6.1  三菱PID指令    6.6.2  編程舉例第7章  可編程控制器通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)  7.1  PLC通信基礎(chǔ)    7.1.1  通信方式    7.1.2  常用通信介質(zhì)    7.1.3  PLC常用通信接口  7.2  工廠自動(dòng)化PLC控制網(wǎng)絡(luò)    7.2.1  工廠計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)    7.2.2  PLC網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)    7.2.3  PLC網(wǎng)絡(luò)各級(jí)子網(wǎng)通信協(xié)議配置的規(guī)律    7.2.4  現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)  7.3  西門子S7-200系列PLC的網(wǎng)絡(luò)與通信    7.3.1  S7-200系列PLC的通信協(xié)議    7.3.2  S7-200 PLC通信功能與通信方式    7.3.3  S7-200 PLC通信參數(shù)設(shè)置  7.4  PC與PLC通信實(shí)現(xiàn)    7.4.1  基于VB的PC方程序設(shè)計(jì)    7.4.2  PC與S7-200系列PLC通信的實(shí)現(xiàn)第8章  可編程控制器常用外圍設(shè)備  8.1  PLC人機(jī)界面    8.1.1  PLC人機(jī)界面概述    8.1.2  觸摸屏的組成原理及分類    8.1.3  觸摸屏的工作原理(以電阻感應(yīng)式觸摸屏為例)    8.1.4  觸摸屏與PLC的通信    8.1.5  常見(jiàn)觸摸屏的編程軟件    8.1.6  通用組態(tài)軟件SuperCx  8.2  臺(tái)達(dá)觸摸屏    8.2.1  畫面編輯基礎(chǔ)    8.2.2  與PLC通信    8.2.3  在西門子S7-200控制系統(tǒng)中的使用實(shí)例  8.3  PLC控制變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用    8.3.1  變頻器調(diào)速技術(shù)概述    8.3.2  變頻器的選型    8.3.3  自動(dòng)石板材連續(xù)研磨機(jī)床變頻調(diào)速控制  8.4  旋轉(zhuǎn)編碼器在PLC控制系統(tǒng)中的應(yīng)用    8.4.1  增量型旋轉(zhuǎn)編碼器    8.4.2  絕對(duì)值型旋轉(zhuǎn)編碼器第9章  可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及綜合應(yīng)用  9.1  控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述    9.1.1  PLC控制系統(tǒng)類型    9.1.2  控制系統(tǒng)工作方式    9.1.3  系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則  9.2  系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟  9.3  PLC配置    9.3.1  選擇PLC機(jī)型    9.3.2  開(kāi)關(guān)量輸入模塊的選擇    9.3.3  開(kāi)關(guān)量輸出模塊的選擇    9.3.4  模擬量I/O模塊的選擇    9.3.5  智能I/O模塊的選擇  9.4  系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)    9.4.1  控制系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)    9.4.2  供電系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)    9.4.3  接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)  9.5  控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例    9.5.1  煤氣電站瓦斯輸送系統(tǒng)    9.5.2  某污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例第10章  可編程控制器控制系統(tǒng)安裝維護(hù)及故障診斷  10.1  安裝與布線    10.1.1  環(huán)境要求    10.1.2  安裝空間要求    10.1.3  其他注意事項(xiàng)    10.1.4  連接線敷設(shè)  10.2  系統(tǒng)調(diào)試  10.3  PLC控制系統(tǒng)的維護(hù)  10.4  PLC的故障診斷    10.4.1  PLC控制系統(tǒng)故障類型    10.4.2  PLC控制系統(tǒng)的故障診斷方法    10.4.3  故障診斷步驟附錄  附錄1  S7-200特殊存儲(chǔ)器(SM)標(biāo)志位  附錄2  S7-200錯(cuò)誤代碼  附錄3  S7-200 PLC指令集參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　?。?）PID控制器的參數(shù)整定　　PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過(guò)程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來(lái)有兩大類：一是理論計(jì)算整定法，它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算確定控制器參數(shù)，這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過(guò)實(shí)際調(diào)整和修改；二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡(jiǎn)單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。PID控制器參數(shù)的工程整定方法主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。三種方法各有特點(diǎn)，共同點(diǎn)都是通過(guò)試驗(yàn)，然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。但無(wú)論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后的調(diào)整與完善?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進(jìn)行PID控制器參數(shù)的整定步驟如下?！　、偈紫阮A(yù)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作?！　、趦H加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對(duì)輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時(shí)的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期?！　、墼谝欢ǖ目刂贫认峦ㄟ^(guò)公式計(jì)算得到PID控制器的參數(shù)?！　≡趯?shí)際調(diào)試中，只能先大致設(shè)定一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，然后根據(jù)調(diào)節(jié)效果修改?！　?duì)于溫度系統(tǒng)：P（％）20-60，I（min）3－10，D（min）0.5－3；　　對(duì)于流量系統(tǒng)：P（％）40－100，I（min）0.1－1；　　對(duì)于壓力系統(tǒng)：P（％）30－70，I（min）0.4-3；　　對(duì)于液位系統(tǒng)：P（％）20－80，I（min）1－5?！　‘?dāng)然，以上這些數(shù)據(jù)是很籠統(tǒng)的，僅僅是參考數(shù)?！　￡P(guān)于PID控制器（硬件.PID控制器）的PID參數(shù)整定，流行一些口訣，摘抄如下，僅供參考！　　參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查?！　∠仁潜壤蠓e分，最后再把微分加?！　∏€振蕩很頻繁，比例度盤要放大。　　曲線漂浮繞大彎，比例度盤往小扳?！　∏€偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降?！　∏€波動(dòng)周期長(zhǎng)，積分時(shí)間再加長(zhǎng)。　　曲線振蕩頻率快，先把微分降下來(lái)?！　?dòng)差大來(lái)波動(dòng)慢，微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng)?！　±硐肭€兩個(gè)波，前高后低四比一?！　∫豢炊{(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會(huì)低。

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