由湖南合眾博達(dá)科技有限公司西門子PLC數(shù)字量輸入模塊授權(quán)代理商四大常用閉環(huán)控制模塊講解說明
 
1、FM 355 閉環(huán)控制模塊
    FM 355 有4個(gè)閉環(huán)控制通道，用于壓力、流量、液位等控制，有優(yōu)化溫度控制算法和PID算法。FM 355C 是有4個(gè)模擬量輸出斷的連續(xù)控制器，F(xiàn)M 355 S 是有8個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)的步進(jìn)或脈沖控制器。CPU停機(jī)或出現(xiàn)故障后FM 355 人能繼續(xù)運(yùn)行，控制程序存儲(chǔ)在模塊中。
    FM 355 的4個(gè)模擬量輸入端用于采集模擬量數(shù)值和前饋控制值，附加的一個(gè)模擬量輸入端用于熱電偶的溫度補(bǔ)償。可以使用不同的傳感器，例如熱電偶、Pt100熱電阻、電壓傳感器和電流傳感器。FM 355 有4個(gè)單獨(dú)的閉環(huán)控制通道，可以實(shí)現(xiàn)定制控制、串級(jí)控制、比例控制和3分量控制，幾個(gè)控制器可以集成到一個(gè)系統(tǒng)中使用。有自動(dòng)、手動(dòng)、安全、跟隨、后背這幾種操作方式。12為分辨率時(shí)的采樣時(shí)間為20~100ms，14位分辨率時(shí)為100~500ms。
    自優(yōu)化溫度控制算法存儲(chǔ)在米快中，當(dāng)設(shè)定點(diǎn)變化大于12%時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)自由化；可以使用組態(tài)軟件包對(duì)PID控制算法進(jìn)行優(yōu)化。
    CPU有故障或CPU停止運(yùn)行是控制器可以獨(dú)立地繼續(xù)控制。為此在：“后備方式”功能中設(shè)置了可調(diào)的安全設(shè)定點(diǎn)或安全調(diào)節(jié)變量。可以讀取和修改模糊溫度控制器的所有參數(shù)，或在線修改其他參數(shù)。
 
2、FM 355-2 閉環(huán)控制模塊
   FM 355-2 是適用于溫度閉環(huán)控制的4通道閉環(huán)控制模塊，可以方便實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)化溫度控制，包括加熱、冷卻控制，以及加熱、冷卻的組合控制。FM 355-2C 是有4個(gè)模擬量輸出端的連續(xù)控制器，F(xiàn)M 355-2S 是有8個(gè)數(shù)字量輸出端的步進(jìn)或脈沖控制器。CPU停機(jī)或出現(xiàn)故障后FM 355-2 仍能繼續(xù)運(yùn)行。
 
3、FM 455 閉環(huán)控制模塊
    12位分辨率使得采樣時(shí)間為20~180ms,14位時(shí)100~1700ms(與實(shí)際使用的模擬量輸入的數(shù)量有關(guān))，有16點(diǎn)數(shù)字量輸入。
 
4、FM 458-1DP 應(yīng)用模塊
    FM 458-1DP是為自由姿態(tài)閉環(huán)控制設(shè)計(jì)的，又包含300個(gè)功能塊的庫函數(shù)和CFC連續(xù)功能圖圖形化組態(tài)軟件，帶有PROFIBUS-DP接口。
    FM 458-1DP的基本模塊可以執(zhí)行計(jì)算、開環(huán)和閉環(huán)控制，通過擴(kuò)展模塊可以對(duì)I/O和通信進(jìn)行擴(kuò)展。
    EXM 438-1 I/O擴(kuò)展模塊是FM458-1DP 的可選插入式擴(kuò)展模塊，用于讀取和輸出有時(shí)間要求的信號(hào)。有數(shù)字量/模擬量輸入/輸出模塊，可連接增量式和式編碼器，有4個(gè)12位模擬量輸出。
EXM 448 通信擴(kuò)展模塊是FM 458-1DP 的可選插入擴(kuò)展模塊。可以使用PROFIBUS-DP或SIMOLINK進(jìn)行高速通信，帶有一個(gè)備用插槽，可以插入MASTERDRIVES可選模式、用于建立SIMOLINK光纖通信。
FM 458-1DP 還有一些附件接口模塊，包括數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出和程序存儲(chǔ)模塊。

西門子PLC數(shù)字量輸入模塊授權(quán)代理商工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)提供了解決方案。它可以根據(jù)用戶程序控制邏輯監(jiān)視輸入并更改輸出狀態(tài)，用戶程序可以包含布爾邏輯、計(jì)數(shù)、定時(shí)、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及與其它智能設(shè)備的通信。該系列西門子PLC結(jié)構(gòu)緊湊、組態(tài)靈活且具有功能強(qiáng)大的指令集，這些優(yōu)勢(shì)的組合使它成為控制各種應(yīng)用的完美解決方案。在實(shí)際的工程項(xiàng)目中，客戶越來越多地選擇S7-200 smart系列PLC，并且在各個(gè)工程項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)S7-200 smart都有良好的表現(xiàn)。在應(yīng)用中，很多情況下都會(huì)使用S7-200 smart系列PLC的通訊功能，本文下面將專門針對(duì)S7-200 smart的通訊端口做一個(gè)介紹，供用戶在配置時(shí)參考。

　　二、西門子PLC系列S7-200 smart通訊端口

　　西門子PLC系列S7-200 smart CPU上有四個(gè)通信接口，提供了以下通信類型：

　　1. 以太網(wǎng)端口，它能實(shí)現(xiàn)如下類型的通訊：

　　（1）STEP 7-Micro/WIN SMART 編程

　　（2）GET/PUT 通信

　　（3）HMI：以太網(wǎng)類型

　　（4）基于 UDP、TCP 或 ISO-on-TCP 的開放式用戶通信 (OUC)

　　2. RS485 端口（端口 0），能實(shí)現(xiàn)下列通訊：

　　（1）使用 USB-PPI 電纜進(jìn)行 STEP 7-Micro/WIN SMART 編程

　　（2）TD/HMI：RS485 類型

　　（3）自由端口 (XMT/RCV) 包括 Siemens 提供的 USS 和 Modbus RTU 庫

　　3. PROFIBUS 端口：如果 CPU 模塊支持?jǐn)U展模塊，則 S7-200 SMART CPU

　　可支持兩個(gè) EM DP01 模塊進(jìn)行 PROFIBUS DP 與 HMI 通信。

　　4. RS485/RS232 信號(hào)版 (SB)（端口 1），能實(shí)現(xiàn)下列通訊：

　　（1）TD/HMI：RS485 或 RS232 類型

　　（2）自由端口 (XMT/RCV) 包括 Siemens 提供的 USS（僅 RS485）和 Modbus RTU（RS485 或 RS432）

REAL，總長32位，第31位符號(hào)，階碼指數(shù)8位，尾數(shù)23位；

LREAL，總長64為，第63位符號(hào)，階碼指數(shù)11位，尾數(shù)52位。

浮點(diǎn)數(shù)對(duì)應(yīng)于定點(diǎn)數(shù)，浮點(diǎn)數(shù)小數(shù)點(diǎn)位置不固定，定點(diǎn)數(shù)小數(shù)點(diǎn)位置固定不變。

定點(diǎn)整數(shù)：小數(shù)點(diǎn)位固定在后一位。

定點(diǎn)小數(shù)：小數(shù)點(diǎn)位固定在位之后。

浮點(diǎn)數(shù)：用“階碼”表述小數(shù)點(diǎn)在數(shù)據(jù)中的位置，其是浮動(dòng)的。

正是由于定點(diǎn)數(shù)小數(shù)點(diǎn)位置固定，所以其所能表示的數(shù)的范圍比較小，一般不能滿足實(shí)際問題的需要，所以要采用能表示數(shù)的范圍更大的浮點(diǎn)數(shù)，這種設(shè)計(jì)可以在某個(gè)固定長度的存儲(chǔ)空間內(nèi)表示定點(diǎn)數(shù)無法表示的更大范圍的數(shù)。

使用中要注意浮點(diǎn)數(shù)的精度丟失問題，主要是由于計(jì)算機(jī)比較二造成的，很多小數(shù)的二進(jìn)制不能被精確表示。

如下圖：

以上0.2和0.6是不能被二進(jìn)制精確表述的，所以運(yùn)算結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生精度誤差，在使用中一定要注意長度匹配。

以上0.5可以被二進(jìn)制精確表述，所以運(yùn)算結(jié)果沒有產(chǎn)生精度誤差。

還要注意無效浮點(diǎn)數(shù)的問題，在運(yùn)算過程中也要非常注意，程序便一種并不會(huì)報(bào)錯(cuò)，但會(huì)導(dǎo)致不希望的運(yùn)算結(jié)果。如下圖：

作者長期從事PLC的應(yīng)用、教學(xué)和科研工作，做了很多有關(guān)PLC相關(guān)的項(xiàng)目。參與了自動(dòng)噴涂控制系統(tǒng)、固化槽控制系統(tǒng)以及牽引機(jī)、聚料架、成型機(jī)、折芯機(jī)、開煉機(jī)、拉彎機(jī)改造等的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并在實(shí)際生產(chǎn)線上運(yùn)行良好。

內(nèi)容提要

本書主要介紹了西門子S7系列PLC的概念、基本原理、指令系統(tǒng)和硬件結(jié)構(gòu)等相關(guān)知識(shí)，其中重點(diǎn)介紹了S7-300/400 PLC在工程上的實(shí)際應(yīng)用方法和控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)方法。本書的特點(diǎn)是通過實(shí)例向讀者講解相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，使讀者能夠通過完整的工程實(shí)例快速、有效地掌握S7-300/400 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和編程方法。

目錄

第1章　西門子PLC概述

1.1　PLC概念及工作原理

1.1.1 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展

1.1.2 PLC的工作原理

1.2　西門子PLC簡介

1.3　PLC系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

1.4　PLC的指令系統(tǒng)

1.5　開發(fā)環(huán)境介紹

1.6　本章小結(jié)

第2章　PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1　PLC控制系統(tǒng)概述

2.2　PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

2.3　PLC控制相關(guān)知識(shí)點(diǎn)

2.3.1　PLC CPU選型

2.3.2　PLC擴(kuò)展模塊選型

2.3.3　控制系統(tǒng)傳感器選型

2.3.4　控制系統(tǒng)執(zhí)行器及控制器選型

2.3.5　PLC分配表及外部接線圖

2.4　PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.4.1　PLC程序設(shè)計(jì)方法

2.4.2　PLC組態(tài)界面設(shè)計(jì)方法

2.4.3　PLC控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)

2.4.3.1硬件可靠性設(shè)計(jì)

2.4.3.2 軟件可靠性設(shè)計(jì)

2.5　PLC控制系統(tǒng)調(diào)試

2.5.1　模擬調(diào)試

2.5.2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

2.6　本章小結(jié)

第3章 PLC運(yùn)料小車控制系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)工藝及控制要求

3.2.1 S7-300/400 PLC簡介

3.2.2 西門子STEP7編程軟件

3.2.3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

3.2.4 相關(guān)編程指令

3.3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.4.1 系統(tǒng)資源分配

3.4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.5 S7-PLCSIM仿真