PLC在中央空調(diào)中的應(yīng)用

1、機(jī)電控制與可編程程序控制器技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書課題名稱：plc在中央空調(diào)上的應(yīng)用學(xué)校：專業(yè)：姓名：學(xué)號：1 緒 論1.1 選題背景及研究意義隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的同益提高，中央空調(diào)系統(tǒng)己廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑域，如賓館、酒店、寫字樓、商場、廠房等場所，用于保持整棟大廈溫度恒定。如今，人們對中央空調(diào)系統(tǒng)提出新的要求就是舒適節(jié)能，要求在能耗更低的情況下保持室內(nèi)合適的溫度、濕度，讓使用者感覺最舒適。新建的中央空調(diào)系統(tǒng)在按照舒適節(jié)能的目標(biāo)設(shè)計，而越來越多的使用多年的中央空調(diào)控制系統(tǒng)在進(jìn)行改造以實現(xiàn)節(jié)能、舒適的目的。據(jù)統(tǒng)計，中央空調(diào)的用電量占各類大廈總用電量的60以上，其中，僅水泵的耗電量約

2、占到空調(diào)系統(tǒng)耗電量的2040，存在巨大的能源浪費(fèi)。傳統(tǒng)的設(shè)計中，中央空調(diào)的制冷機(jī)組、冷凍循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、盤管風(fēng)機(jī)系統(tǒng)等的容量基本是按照建筑物最大制冷、制熱負(fù)荷或新風(fēng)交換量需求選定的，且留有充足余量。無論季節(jié)、晝夜和用戶負(fù)荷的怎樣變化，各電機(jī)都長期固定在工頻狀態(tài)下全速運(yùn)行，雖然可滿足最大的用戶負(fù)荷，但不具備隨用戶負(fù)荷動態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)功率的特性，而在大多數(shù)時間里，用戶負(fù)荷是較低的，這樣就造成很大的能源浪費(fèi)。近年來節(jié)能降耗被國家擺到空前重要的位置。而國家供電緊張形勢依然沒有根本緩解，電價不斷上調(diào)，造成中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用上升，如何控制空調(diào)系統(tǒng)的電能費(fèi)用己經(jīng)成為越來越多空調(diào)的經(jīng)

3、營管理者所關(guān)注的問題。故采用變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)約低負(fù)荷時主壓縮機(jī)系統(tǒng)和水泵的電能消耗，具有極其重要的經(jīng)濟(jì)意義。1.2 PLC控制國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1 PLC的發(fā)展歷程 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable ,是世界上公認(rèn)的第一

4、臺PLC. 限于當(dāng)時的元器件條件及計算機(jī)發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時、計數(shù)功能。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運(yùn)算及處理的計算機(jī)存儲元件都以繼電器命名。此時的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個人計算機(jī)（簡稱PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為

5、Programmable Logic Controller（PLC）。 20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實用化發(fā)展階段，計算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個時期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個階段的另一個特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年

6、增長率一直保持為3040%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。 20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長

7、足的發(fā)展。 21世紀(jì)，PLC會有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計算機(jī)技術(shù)的新成果會更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計和制造上，會有運(yùn)算速度更快、存儲容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計算機(jī)集散控制系統(tǒng)D

8、CS（Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。 1.2.2 PLC控制國外發(fā)展現(xiàn)狀分析目前，世界上有200多家PLC廠商，400多種的PLC產(chǎn)品，PLC產(chǎn)品可按地域分成三大流派：一個流派是美國產(chǎn)品。一個是歐洲產(chǎn)品，一個是日本產(chǎn)品。1.歐美PLC主要生產(chǎn)廠家及產(chǎn)品性能：（1）美國通用電氣公司GE-系列PLC,GE公司的代表產(chǎn)品是：小型機(jī)：GE-1,GE-1/J,GE-1/P中型機(jī)：GE-大型機(jī)：GE-（2）德國西門子（SI

9、EMENS）公司S系列PLC德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金，化工，印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的P LC產(chǎn)品包括LOGO,S7-200,S7-300,S7-400,工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HIM人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。超小型：SIMATIC S7-200 PLC中型：SIMATIC S7-300 PLC工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)（SIMATIC NET）人機(jī)界面（HIM）硬件SIMATIC S7 工業(yè)軟件：編程工具，基于PC的控制軟件，人機(jī)界面軟件2.日本PLC主要生產(chǎn)廠家及產(chǎn)品性能：（1）日本三菱公司PLC小型：F1/F2/FX系列大中型：A系列

10、，QnA，Q系列（2）日本立石（OMRON）公司PLCSYSMAC C系列PLC整體式結(jié)構(gòu)的微型PLC機(jī)是以C20P為代表的機(jī)型OMRON中型機(jī)以C20H系列最為典型（3）日本松下公司PLC松下公司的PLC產(chǎn)品中，F(xiàn)PO為微型機(jī)，F(xiàn)P1為整體是小型機(jī)，F(xiàn)P3為中型機(jī)，F(xiàn)P5/FP10S（FP10的改進(jìn)型），F(xiàn)P20為大型機(jī)，其中FP20是最新產(chǎn)品。1.2.3 國內(nèi)近幾年P(guān)LC控制的發(fā)展由于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和集成電路的迅速發(fā)展，PLC向小型化、微型化和高速化發(fā)展。在應(yīng)用中，PLC可與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，也可下掛PLC，組成分布式控制系統(tǒng)。PLC已廣泛應(yīng)用于冶金、電力、石油、化工、建材、機(jī)械、輕工、食品、市

11、政、交通和軍工等行業(yè)。 據(jù)美國FROST&SULLIVA公司的報告，全球PLC從1993年的39億美元上升到2000年的76億美元，由占工控機(jī)市場的46%上升到50%。 1995年國內(nèi)市場銷售PLC約為6.6萬套，其中國產(chǎn)1.6萬套，約為4800萬人民幣，進(jìn)口約5萬套，約有7000萬美元；1996年國內(nèi)市場銷售約為9萬套，其中進(jìn)口8萬套，總計約合人民幣15億元。專家估計，2000年P(guān)LC的國內(nèi)市場銷售達(dá)到15-20萬套，約25-35億元，其中進(jìn)口占90%左右。上述數(shù)據(jù)表明：我國PLC市場幾乎被國外產(chǎn)品占領(lǐng)，國內(nèi)PLC產(chǎn)品的市場占有率不足10%。（以上PLC統(tǒng)計數(shù)據(jù)包括小型PLC） 據(jù)專

12、家估計，國內(nèi)PLC產(chǎn)品的年增長率為12%，以滿足石油、化工、電力、市政等行業(yè)技改的需要，到2005年全國PLC需求量將達(dá)到25萬套左右，約人民幣35-45億元。 PLC產(chǎn)品的主要生產(chǎn)廠家 目前，全世界PLC生產(chǎn)廠家約200家，生產(chǎn)300多個品種。主要的國外生產(chǎn)廠家包括Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE、富士、日立、光洋等等。據(jù)電子部98年調(diào)查結(jié)果表明，國內(nèi)應(yīng)用Siemens產(chǎn)品的用戶占20.8%，Modicon占14%左右，A-B14%左右，OMRON14%占14左右，三菱8.3%，GE6.25%，富士4.2%；其他（日立、光洋等）4%。 目前，我國的PLC生產(chǎn)有一

13、定的發(fā)展，小型PLC的有些品種已批量生產(chǎn)，中型PLC已有產(chǎn)品，大型PLC也開始研制，合資企業(yè)得到發(fā)展，有的產(chǎn)品不僅供應(yīng)國內(nèi)市場，而且還有出口。國內(nèi)PLC形成產(chǎn)品化生產(chǎn)的企業(yè)約30多家，年產(chǎn)量超過1000臺的不到10家。主要有蘇州機(jī)床電器廠、上海香島機(jī)電制造有限公司、機(jī)械部北京機(jī)械工業(yè)自動化所、江蘇嘉華實業(yè)有限公司、蘇州電子計算機(jī)廠、杭州機(jī)床電器廠、遼寧無線電二廠等。國內(nèi)產(chǎn)品的市場占有率不到10%。 從以上數(shù)據(jù)可知，國內(nèi)PLC產(chǎn)品仍以國外產(chǎn)品為主，并以Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的產(chǎn)品為主。 技術(shù)發(fā)展趨勢 開放式的設(shè)計和網(wǎng)絡(luò)成為主流；PLC技術(shù)正與PC技術(shù)融合；

14、系統(tǒng)控制向分散發(fā)展；容錯系統(tǒng)；小型化、智能化。 我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。目前中國PLC市場主要廠商為Siemens、Mitsubishi、Omron、Rockwell、Schneider、GE-Fanuc等國際大公司，歐美公司在

15、大、中型PLC領(lǐng)域占有絕對優(yōu)勢，日本公司在小型PLC領(lǐng)域占據(jù)十分重要的位置，韓國和中國臺灣的公司在小型PLC領(lǐng)域也有一定市場份額，中國大陸PLC廠商的市場份額幾乎可以忽略。 大型PLC的目標(biāo)用戶在選用PLC時一般不會把價格作為首要考慮因素，而是更關(guān)注產(chǎn)品性能、質(zhì)量和品牌，對價格不是十分敏感，故日本產(chǎn)品很難進(jìn)入該領(lǐng)域。韓國和中國臺灣的產(chǎn)品從一開始就是模仿日本產(chǎn)品，基本沿襲日本產(chǎn)品的技術(shù)路線，其在中國的市場策略、行業(yè)影響基本是步日本廠商的后塵，只不過比日本產(chǎn)品滯后一段時間。 對中、小型PLC的目標(biāo)用戶而言，市場上主要廠商的PLC產(chǎn)品均能滿足其要求，所以在產(chǎn)品選型時價格是十分重要的因素。因此，日本產(chǎn)

16、品在該領(lǐng)域占有絕對優(yōu)勢。Siemens在推出新一代小型PLC產(chǎn)品S7200后其價格與日本產(chǎn)品相差不大，最近幾年其小型PLC的市場增長迅速，已經(jīng)與日本主要產(chǎn)品（Mitsubishi和Omron）在小型PLC領(lǐng)域取得了類似的市場地位。近年來，由于具有明顯的價格優(yōu)勢，中國臺灣的部分PLC廠商在小型PLC領(lǐng)域發(fā)展勢頭十分強(qiáng)勁，搶占了原來日本產(chǎn)品的一部分低端市場。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PLC生產(chǎn)廠家?？梢灶A(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。1.3 本文的主要研究內(nèi)容PLC在中央空調(diào)中的應(yīng)用可以從2個方面考慮，一方面是中央空調(diào)系統(tǒng)原理

17、分析及控制要求；另一方面是可編程控制器(PLC)系統(tǒng)的設(shè)計。各章節(jié)的主要內(nèi)容如下：第一章緒論：闡述了PLC的發(fā)展和研究現(xiàn)狀；提出了論文的研究內(nèi)容。第二章：通過分析中央空調(diào)的工作原理，將PID算法及變頻技術(shù)引入中央空調(diào)的控制。第三章：分析各廠家PLC的特性，選定西門子PLC，再根據(jù)中央控制系統(tǒng)的具體要求選定西門子PLC的具體型號S7-200。并對其選定的S7-200進(jìn)行簡單的闡述。并畫出中央空調(diào)系統(tǒng)的PLC控制的硬件圖。第四章：根據(jù)選定的S7-200，選定與其相對應(yīng)的編程軟件STEP-7MICRO/WIN32 V3.1，并畫出流程圖。第五章總結(jié)：總結(jié)了本文的主要工作，包括得出的主要結(jié)論。2 系統(tǒng)

18、工作原理及控制要求2.1 系統(tǒng)的工作原理圖2-1 中央空調(diào)系統(tǒng)原理圖Fig.2-1 The schematic of the central air conditioning system中央空調(diào)系統(tǒng)如圖2-1所示，是由一系列驅(qū)動流體流動的動件（如水泵及壓縮機(jī)），各種型式的熱交換器（如冷卻風(fēng)機(jī)，蒸發(fā)器，冷凝器及中間熱交換器等）及連接各種裝置的管道，閥件和電氣控制裝置組成。冷水機(jī)組是中央空調(diào)的“制冷源”，“心臟”，通往各個房間的循環(huán)水由冷水機(jī)組進(jìn)行“內(nèi)部交換”，在蒸發(fā)器中吸熱后的制冷劑通過壓縮機(jī)壓縮成高溫高壓氣體，送至冷凝器與冷卻水熱交換后變成常溫高壓液體，經(jīng)節(jié)流閥（膨脹閥）進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)吸收冷

19、媒水的熱量，然后又回到壓縮機(jī)，如此形成制冷劑循環(huán)過程。冷媒水循環(huán)系統(tǒng)，由冷媒水泵及冷媒水管道組成，從冷水機(jī)組流出的冷媒水由冷媒泵加壓送入冷媒水管道，在各個房間內(nèi)進(jìn)行熱交換，帶走房間內(nèi)熱量。使房間內(nèi)的溫度下降。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，由冷水泵和冷卻水管道及冷卻塔組成，冷水機(jī)組進(jìn)行熱交換，在水溫冷卻的同時，必將釋放大量的熱量，該熱量被冷卻水吸收，使之在冷卻塔中與大氣進(jìn)行熱交換，然后再將講了問的冷卻水，送回到冷水機(jī)組，如此不斷循環(huán)，帶走冷水機(jī)組釋放的能量。冷卻風(fēng)機(jī)安裝于所需要降溫的房間內(nèi)，用于將由冷媒水冷卻了的空氣吹入房間，加速房間內(nèi)的熱交換。 2.1.1 PLC控制下變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作原理PLC控制下變頻

20、調(diào)速系統(tǒng)的工作原理，可編程控制器PLC是變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。其作用的協(xié)調(diào)各機(jī)組與變頻器柜之間的電氣連接，通過接觸其與變頻器柜的繼電器和接觸器進(jìn)行邏輯切換來實現(xiàn)系統(tǒng)的控制方案。PLC的輸入信號有機(jī)組選擇信號、運(yùn)行方式選擇信號、冷卻塔和主機(jī)開/關(guān)信號、冷凍泵和冷卻泵的起/停信號等。輸入信號經(jīng)程序運(yùn)算，發(fā)出相應(yīng)的動作信號，經(jīng)微型繼電器及相應(yīng)的常閉、常開觸頭分別控制變頻器及中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行，以及聲、光報警器件的動作。PLC軟件程序設(shè)計采用梯形圖語言編程，直觀易懂。通常情況下，變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由變頻器、可編程控制器、主接觸器、水泵機(jī)組及溫度檢測裝置組成閉環(huán)自動控制系統(tǒng)。每臺電機(jī)都可以運(yùn)轉(zhuǎn)在工頻

21、和變頻兩種狀態(tài)下，這由PLC系統(tǒng)根據(jù)需要進(jìn)行切換控制。可編程控制器用I/O擴(kuò)展接口分別接入A/D和D/A模塊。A/D模塊通過PLC將溫度模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，D/A模塊將PLC輸出的開關(guān)量轉(zhuǎn)換為模擬量，以控制變頻器升速過程及江蘇過程。需要注意的是，在水泵進(jìn)行工頻和變頻電網(wǎng)的切換過程盡可能快，各接觸器間互鎖和動作時間要設(shè)置好。 使用可編程控制器取代繼電接觸器控制系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)故障大為減少。有完善的故障處理功能及電源順停（或大幅降壓）后自動再啟動功能。2.1.2 PID算法在變頻調(diào)速中的應(yīng)用：1） 常規(guī)PIDPID在溫度控制中已使用數(shù)十年，是一種成熟的技術(shù)，它具有結(jié)構(gòu)簡單，易于理解和實現(xiàn)，且一些高級

22、控制都是以PID為基礎(chǔ)改進(jìn)的。在工業(yè)過程控制中，40%以上的控制系統(tǒng)回路具有PID結(jié)構(gòu)。在目前的溫度控制領(lǐng)域，應(yīng)用時分廣泛。PID調(diào)節(jié)器又稱為比例積分微分調(diào)節(jié)器，它具有比例、積分、微分三種調(diào)節(jié)，可見，溫度PID調(diào)節(jié)器有三個可設(shè)定參數(shù)，即比例放大系數(shù)、積分時間常數(shù)、微分時間常數(shù)。對一個控制系統(tǒng)而言，合理的設(shè)置這三個參數(shù)，可取得較好的控制效果。PID控制器各個部分的作用及其在控制中的調(diào)節(jié)規(guī)律如下：1.比例曾一部分（P）用于保證控制量的輸出含有與系統(tǒng)偏差成線性關(guān)系的分量，能夠快速反應(yīng)系統(tǒng)輸出偏差的變化情況。由經(jīng)典控制理論可知，比例環(huán)節(jié)不能徹底消除系統(tǒng)偏差，系統(tǒng)偏差隨比例系數(shù)的增大而減少，但比例系數(shù)過

23、大將導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。2.積分部分（I）表明控制器的輸出不僅與輸入控制的系統(tǒng)偏差的大小有關(guān)，還與偏差持續(xù)的時間有關(guān)，即與偏差對時間的積分成線性關(guān)系。只要偏差存在，控制就要發(fā)生改變，實現(xiàn)對被控對象的調(diào)節(jié)，直到系統(tǒng)偏差為零。因此積分作用主要是用來消除系統(tǒng)的靜態(tài)偏差，提高精度，改善系統(tǒng)的靜態(tài)特性。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時間常數(shù)T，T越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。然而，單純的積分作用速度太慢，無法及時對系統(tǒng)的偏差變化做出快速反應(yīng)。3.微分部分（D）可以對輸入的變化趨勢作出反應(yīng)，即它的輸入與輸出的大小無關(guān)，但與輸入量的導(dǎo)數(shù)成線性關(guān)系。它是用來控制被調(diào)量的震蕩，減小超調(diào)量，使系統(tǒng)趨向穩(wěn)定，見笑調(diào)節(jié)時間，

24、用來改善系統(tǒng)的動態(tài)特性。由于微分環(huán)節(jié)在系統(tǒng)傳遞函數(shù)中引入了一個零點(diǎn)，如果使用不當(dāng)會使系統(tǒng)不穩(wěn)定。PID的三種作用是各自獨(dú)立的，互不影響的。改變一個調(diào)節(jié)參數(shù)，只影響一種調(diào)節(jié)作用，不會影響其它的調(diào)節(jié)作用。顯然，對于大多數(shù)系統(tǒng)來說，單獨(dú)使用上面任意一種控制規(guī)律都難以獲得良好的控制性能。如果能將它們的作用作適當(dāng)?shù)呐浜?，可以使調(diào)節(jié)器快速、平穩(wěn)、準(zhǔn)確的運(yùn)行，從而獲得滿意的控制效果。一般來說，系統(tǒng)是使用它們的組合，如PI控制算法，PD控制算法和PID控制算法。2）PLC的PID模塊分析研究在我們使用的PLC中，是通過PID調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)輸出，保證偏差值為零，使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在系統(tǒng)中，偏差，是給定值SP（希

25、望值）和過程變量PV（實際值）的差。PID控制的原理基于公式（4.1）所示的方程，它描述了輸出M(t)作為比例項、積分項和微分項的運(yùn)算參數(shù)關(guān)系。 （4.1）式中：-PID回路的輸出，是時間的函數(shù)； -PID回路的增益； -PID回路的偏差（給定值與被控制變量只差）； -PID回路輸出的初始值。為了在計算機(jī)中實現(xiàn)這一控制功能，公式（4.1）所描述的連續(xù)函數(shù)必須進(jìn)行離散化，即對誤差進(jìn)行周期性的采樣并計算輸出值。離散方程如公式（4.2）所示： （4.2）式中：-第n采樣時刻的計算值； -第n采樣時刻的比例項值； -第n采樣時刻的積分項值； -第n采樣時刻的微分項值。1.比例項 比例項時增益和偏差的乘

26、積。其中決定系統(tǒng)輸出對偏差的靈敏度，偏差是給定值與過程變量之差。CPU采用的計算比例項的方程如式（4.3）： （4.3）2 積分項 積分項值與偏差的累積和成正比。CPU采用的計算積分項的方程如式（4.4） (4.4)3 微分項 （4.5）式中：-采樣時刻n的給定值； -增益； -采樣時刻n的過程變量值； -采樣時刻n-1的積分項（積分項前值）； -采樣時間； -積分時間； -微分時間常數(shù)。從公式（4.5）可以看出，為了計算下一采樣時刻的微分項值，必須保存過程變量，而不是偏差。在第一采樣時刻，初始化為對于不同的控制系統(tǒng)，需要根據(jù)不同的控制對象，選用不同的控制環(huán)節(jié)。而且，不同控制對象的給定值和過程

27、變量都是現(xiàn)實世界的值，他們的大小、范圍和工程單位都可能不一樣。所以在進(jìn)行PID指令對這些值進(jìn)行運(yùn)算之前，必須把他們轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的浮點(diǎn)型實數(shù)，這樣才能進(jìn)行PID運(yùn)算。同樣，經(jīng)過了PID運(yùn)算以后的回路輸出值一般為控制變量，而且輸出的也是經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化了的實數(shù)，即通過標(biāo)準(zhǔn)化過程的逆過程，將回路輸出值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的能驅(qū)動模擬輸出的值。2.2 控制要求(1)設(shè)手動自動兩種運(yùn)行方式，并根據(jù)要求設(shè)定相應(yīng)的壓力、溫度檢測點(diǎn)，并以開關(guān)量形式控制各回路的工作狀況切換(運(yùn)行停機(jī))，達(dá)到制冷量自動切換的目的。(2)要求在計算機(jī)和控制柜上均能實現(xiàn)手動自動兩種運(yùn)行方式的控制，在計算機(jī)上實時顯示各檢測點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)及系統(tǒng)各設(shè)備的運(yùn)行

28、狀態(tài)。(3)壓縮機(jī)依次啟動并保持時間間隔，壓縮機(jī)有吸、排氣壓力保護(hù)，溫度保護(hù)，過載保護(hù)。(4)為保證系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，壓縮機(jī)與水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有聯(lián)鎖控制，即冷卻塔、水泵不運(yùn)行，水回路斷水，冷凍水出口溫度過低等，壓縮機(jī)均不能運(yùn)行。(5)機(jī)組采用真空停機(jī)方式。(6)能實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 系統(tǒng)方案的確定3.1.1 確定PLC的型號1) PLC是一種通用的工業(yè)控制裝置，其組成與一般的微機(jī)系統(tǒng)相同。按結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC可分為整體式和組合式兩類。整體式PLC是將中央處理單元（CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、電源、通信接口等組裝成一體，構(gòu)成主機(jī)。另外還有獨(dú)立的I/O擴(kuò)展單元與主機(jī)配合

29、使用。主機(jī)中，CPU是PLC的核心，I/O單元是連接CPU與現(xiàn)場設(shè)備之間的接口電路，通信接口用于PLC與編程器和上位機(jī)等外部設(shè)備的連接。組合式PLC將CPU單元、輸入單元、輸出單元、智能I/O單元、通信單元等分別做成相應(yīng)的電路板或模塊，各模塊插在底板上，模塊之間通過底板上的總線相互聯(lián)系。裝有CPU單元的底板稱為CPU底板，其它稱為擴(kuò)展地板。CPU底板與擴(kuò)展底板之間通過電纜連接。無論哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都可以根據(jù)需要進(jìn)行配置與組合。各廠家PLC的特性比較:三菱PLC主要特點(diǎn)1.結(jié)構(gòu)靈活不受環(huán)境的限制，有電即可組建網(wǎng)絡(luò)，同時可以靈活擴(kuò)展接入端口數(shù)量，使資源保持較高的利用率，在移動性方面可與WLA

30、N媲美。 2. 傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定可以很平順的在線觀賞DVD影片，它所提供的14Mbps帶寬可以為很多應(yīng)用平臺提供保證。最新的電力線標(biāo)準(zhǔn)HomePlug AV傳輸速度已經(jīng)達(dá)到了200Mbps；為了確保QoS，HomePlug AV采用了時分多路訪問（TDMA）與帶有沖突檢測機(jī)能的載體偵聽多路訪問（CSMA）協(xié)議，兩者結(jié)合，能夠很好地傳輸流媒體。 3. 范圍廣無所不在的電力線網(wǎng)絡(luò)也是這種技術(shù)的優(yōu)勢。雖然無線網(wǎng)絡(luò)可以做到不破墻，但對于高層建筑來說，其必需布設(shè)N多個AP才能滿足需求，而且同樣不能避面信號盲區(qū)的存在。而電力線是最基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，它的規(guī)模之大，是其他任何網(wǎng)絡(luò)無法比擬的。由此，運(yùn)營商

31、就可以輕松地把這種網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)滲透到每一處有電力線的地方。這一技術(shù)一旦全面進(jìn)入商業(yè)化階段，將給互聯(lián)網(wǎng)普及帶來極大的發(fā)展空間。終端用戶只需要插上電力貓，就可以實現(xiàn)因特網(wǎng)接入，電視頻道接收節(jié)目，打電話或者是可視電話。 4. 低成本充分利用現(xiàn)有的低壓配電網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，無需任何布線，節(jié)約了資源。無需挖溝和穿墻打洞，避免了對建筑物、公用設(shè)施、家庭裝潢的破壞，同時也節(jié)省了人力。相對傳統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù)，PLC成本更低，工期短，可擴(kuò)展性和可管理性更強(qiáng)。目前國內(nèi)已開通電力寬帶上網(wǎng)的地方，其包月使用費(fèi)用一般為50-80元/月左右，這樣的價格和很多地方的ADSL包月相持平。 5.適用面廣PLC作為利用電力線組網(wǎng)的一種接

32、入技術(shù)，提供寬帶網(wǎng)絡(luò)“最后一公里”的解決方案，廣泛適用于居民小區(qū)，酒店，辦公區(qū)，監(jiān)控安防等領(lǐng)域。它是利用電力線作為通信載體，使得PLC具有極大的便捷性，只要在房間任何有電源插座的地方，不用撥號，就立即可享受4.545Mbps的高速網(wǎng)絡(luò)接入，來瀏覽網(wǎng)頁撥打電話，和觀看在線電影，從而實現(xiàn)集數(shù)據(jù)、語音、視頻，以及電力于一體的“四網(wǎng)合一”。 西門子PLC的特點(diǎn)：1西門子PLC可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，西門子PLC高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。西門子PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。從西門子PLC的機(jī)外電路來說，使用西門子P

33、LC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，西門子PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除西門子PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2西門子PLC配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)，西門子PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代西門子PLC具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來西門子PLC的功能

34、單元大量涌現(xiàn)，使西門子PLC滲透到了位置控制、溫度控制、西門子PLC等各種工業(yè)控制中。加上西門子PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用西門子PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3西門子PLC易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎西門子PLC作為通用工業(yè)控制計算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用西門子PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機(jī)原理和匯編語言的人使用計算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。4西門子PLC系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護(hù)方便，容易

35、改造，西門子PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。5西門子PLC體積小，重量輕，能耗低，以超小型西門子PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。歐姆龍PLC特點(diǎn)1.應(yīng)用簡便（1）應(yīng)用靈活、安裝簡便（2）編程簡化（3）操作方便，維修容易2.可靠性高3.抗電磁干擾性能好，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)4.功能完善5.成熟的工控網(wǎng)路體系，通信便捷，易于

36、遠(yuǎn)程實時監(jiān)控（1）設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)（2）控制層網(wǎng)絡(luò)（3）信息層網(wǎng)絡(luò)通過各廠家PLC的性能及特點(diǎn)的比較，中央空調(diào)系統(tǒng)選定西門子PLC作為控制器。 2） CPU在PLC中的作用類似于人體的神經(jīng)中樞，它是PLC的運(yùn)算、控制中心。它按照系統(tǒng)程序所賦予的功能，完成以下任務(wù)：接受并存儲從編輯器輸入的用戶的程序和數(shù)據(jù)；診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程的語法錯誤：用掃描的方式接受輸入信號，送入PLC的數(shù)據(jù)寄存器保存起來；PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，根據(jù)存放的先后順序逐條讀取用戶程序，進(jìn)行解釋和執(zhí)行，完成用戶程序中規(guī)定的各種操作；將用戶程序的執(zhí)行結(jié)果送至輸出端。1） 結(jié)構(gòu)描述圖3-1 CPU結(jié)構(gòu)示意圖Fig3-1

37、The structural representation of tne Central Processing UnitCPU型號的比較，如表3-1所示。表3-1 S7-200 CPU型號的比較Table 3-1 S7-200 comparison of CPU type特征CPU221CPU222CPU224CPU226CPU226XM物理尺寸程序內(nèi)存4096字節(jié)4096字節(jié)8192字節(jié)8192字節(jié)16384字節(jié)數(shù)據(jù)內(nèi)存2048字節(jié)2048字節(jié)5120字節(jié)5120字節(jié)10240字節(jié)內(nèi)存?zhèn)浞?0小時典型的50小時典型的190小時典型的190小時典型的190小時典型的本地板載I/O6輸入/4輸出

38、8輸入/6輸出14輸入/10輸出24輸入/16輸出24輸入/16輸出擴(kuò)充模塊0個模塊2個模塊7個模塊7個模塊7個模塊高速計數(shù)器單相雙相30kHz時為420kHz時為230kHz時為420kHz時為230kHz時為620kHz時為430kHz時為620kHz時為430kHz時為620kHz時為4脈沖輸出（DC）20kHz時為220kHz時為220kHz時為220kHz時為220kHz時為2模擬調(diào)整11222實時時鐘部件部件內(nèi)置內(nèi)置內(nèi)置通訊端口1 RS-4851 RS-4851 RS-4852 RS-4852 RS-485浮點(diǎn)數(shù)學(xué)是數(shù)字I/O圖像大小256（128輸入，128輸出）布爾型執(zhí)行速度0

39、.37微秒/指令西門子提供不同的S7-200CPU型號，具有多種特征和性能，其中CPU226集成了24輸入，16輸出，共40個數(shù)字量I/O點(diǎn)，可連接7個擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O點(diǎn)，或35路模擬量I/O點(diǎn)，13KB程序和數(shù)據(jù)存儲空間，6個獨(dú)立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨(dú)立的2kHz高度脈沖輸出，具有PID控制器，2個RS485通信編程口，具有PPI通信協(xié)議，MPI通信協(xié)議和自由方式通信能力，可完全適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型系統(tǒng)。根據(jù)控制系統(tǒng)的實際情況計算系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，本著節(jié)約元器件，降低成本的原則，選用一臺西門子S7-226型PLC作為控制器。其技術(shù)規(guī)格如表3-2所示。表3-

40、2 S7-226 PLC的技術(shù)規(guī)格Table 3-2 S7-226 PLC technical specifications技術(shù)規(guī)格CPU226功率11W尺寸（寬高深）mm存儲器特性程序存儲器數(shù)據(jù)存儲器超級電容（典型值）16384 bytes10240 bytes100小時定時器總數(shù)1ms定時器數(shù)10ms定時器數(shù)100ms定時器數(shù)256416236計數(shù)器數(shù)量256（由超級電容備份）內(nèi)存存儲器位256（由超級電容備份）掉電保持112時間中斷邊沿中斷ms 分辨率4個上升沿/4個下降沿模擬電位器2個8位分辨率邏輯運(yùn)算速度浮點(diǎn)運(yùn)算速度0.17us8us時鐘內(nèi)置集成的通信功能通訊接口1個RS232/RS

41、485兼容通訊口1個RS485通訊口PPI/MPI波特率1.2kbaud至115.2k最大站點(diǎn)數(shù)每段32個站，每個網(wǎng)絡(luò)126個站最大主站數(shù)32點(diǎn)到點(diǎn)（PPI主站模式）是（NETR/NETW），共4個，2個保留MPI連接1PG/1OP本機(jī)I/O特性本機(jī)數(shù)字量輸出點(diǎn)數(shù)輸出類型10固態(tài)MOSFET數(shù)字I/O映像區(qū)模擬I/O映像區(qū)256（128輸入/128輸出）64（32輸入/32輸出）最大擴(kuò)展I.O模塊數(shù)7脈沖捕捉輸入脈沖數(shù)出14KHz高速計數(shù)器數(shù)量單相計數(shù)器兩相計數(shù)器6KHzKHz數(shù)字量輸入特性額定電壓24V(DC)邏輯1信號（最小）邏輯0信號（最大）15VDC，2.5 mA5VDC,1mA隔離（

42、現(xiàn)場與邏輯） 光電隔離 隔離組數(shù)有500VAC，1分鐘2（一組8點(diǎn)/一組6點(diǎn)）可同時接通的輸入14最大電纜長度屏蔽非屏蔽500米（標(biāo)準(zhǔn)輸入）50米（高速計數(shù)器輸入）300米（標(biāo)準(zhǔn)輸入）數(shù)字量輸出特性額定電壓24VDC輸出電壓范圍20.4至28.8VDC邏輯1信號（最?。┻壿?信號（最大）20VDC，最大電流0.1VDC，10KW 負(fù)載每點(diǎn)額定電流（電流）每個公共端的額定電流（最大）漏電流（最大）浪涌電流（最大）0.75A3.75A10uA8A，100ms燈負(fù)載（最大）5W接通電阻（接點(diǎn)）0.3W典型值（0.6最大值）隔離（現(xiàn)場與邏輯） 光電隔離 隔離組有500VAC，1分鐘2延時（最大） 斷開

43、到接通 接通到斷開2ms(Q0.0,Q0.1)，15ms（其它）10ms(Q0.0,Q0.1),130ms（其它）脈沖頻率（最大）20KHz（Q0.0和Q0.1）可同時接通的輸出10兩個輸出并聯(lián)是，僅輸出同組時最大電纜長度屏蔽非屏蔽500米（標(biāo)準(zhǔn)輸入）150米（標(biāo)準(zhǔn)輸入）根據(jù)中央空調(diào)系統(tǒng)的控制特點(diǎn)和節(jié)能要求，設(shè)計的主要控制對象為6臺壓縮機(jī)組和兩臺水泵的變頻控制，另外還有相關(guān)的保護(hù)裝置。壓縮機(jī)和水泵都采用變頻器控制，以降低能耗和提高控制精度，各種觸點(diǎn)和邏輯控制則選用現(xiàn)在廣泛使用的可編程控制器（PLC），系統(tǒng)框圖如下：圖3-2 中央空調(diào)系統(tǒng)框圖Fig3-2 The diagram of the c

44、entral air conditioning system該壓縮機(jī)組型號為LSZ-42，采用全自動運(yùn)行方式，單臺輸入功率22W，具有高壓安全閥、高低壓控制器、冷卻水和冷媒水?dāng)嗨㈦姍C(jī)過載等主要的安全保護(hù)裝置。兩臺水泵電機(jī)功率分別為18.5kW和22kW。兩塊EM232模擬量輸出模塊，三塊EM231模擬量輸入模塊。 壓縮機(jī)變頻器選用IEI本安川公司的電流矢量控制通用變頻器CIMRF7A2075，額定輸出容量為1 10kVA，它的調(diào)制方式為優(yōu)化空間矢量PWM控制，控制方式為VF控制，具有轉(zhuǎn)矩提升，點(diǎn)動、制動、多速運(yùn)行、自動電壓調(diào)整、任意設(shè)定VF曲線及與上位機(jī)通訊等功能，完全可以滿足改造系統(tǒng)的要求

45、，其頻率控制由PLC輸出的模擬量來決定。對于兩臺水泵的控制，由于其功率的不同，采用兩臺變頻器分別控制，選用適合于風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載使用的三菱新一代FR一700型變頻器，此種變頻器內(nèi)置噪聲濾波器，帶有浪涌電流吸收回路，還具有最先進(jìn)的壽命診斷及預(yù)警功能，安全系數(shù)大，具有自動和手動兩種操作方式，手動信號由控制柜門板上的電位器給定，自動信號通過壓力變送器(420mA)電流構(gòu)成。更為方便的是，F(xiàn)R700自帶有節(jié)能監(jiān)視功能，通過操作面板，輸出端子(0-10V，4-20mA)和人機(jī)通信即可顯示出節(jié)能的效果。系統(tǒng)設(shè)置了超溫延時報警，因此，當(dāng)冷凝器進(jìn)水溫度高于警報功能中設(shè)定的溫度上限值時，計時功能啟動，延遲一段時間后

46、，如水溫仍偏高，溫控器發(fā)出報警信號，輸入PLC，相應(yīng)保護(hù)環(huán)節(jié)動作。冷媒水系統(tǒng)中系統(tǒng)進(jìn)、出水壓力差的測量采用西門子公司的QBE612差壓型智能變送器，該變送器精度達(dá)01級，并具有遙控設(shè)定、數(shù)據(jù)通信、自診斷等功能。其余的部分顯示電路和輔助電路的控制依舊保留原來系統(tǒng)。而對冷媒水溫度的檢測元件則選用西門子公司生產(chǎn)的專門用于暖通空調(diào)系統(tǒng)的溫度控制器RWC32，該控制器是完全獨(dú)立作業(yè)的電子式溫度控制器，帶有用于暖通空調(diào)的P或PI調(diào)節(jié)，可接兩組Nil000傳感器溫度輸入及一組無源數(shù)字輸入，輸出信號電壓范圍是DC010V，溫度檢測范圍可達(dá)一35130，精度±05，所有數(shù)據(jù)參數(shù)的設(shè)置、修改均可直接通過

47、控制器上的按鍵進(jìn)行，并具有LcD顯示3.1.2 SiemensS7-200主要功能模塊介紹SiemensS7-200主要功能模塊介紹：（1）CPU 模塊CPU226具有24KB RAM，40KB(RAM)的裝載存儲器，可用存儲卡裝載存儲器容量最大到512KB，最大可擴(kuò)充到512點(diǎn)數(shù)字I/O或54路模擬I/O通道。CPU226內(nèi)硬件實時時鐘自帶后備電源，在正常電源被關(guān)掉的情況下，CPU的時鐘仍能正常工作。CPU226的操作系統(tǒng)是事件驅(qū)動的用戶程序掃描過程。CPU響應(yīng)那些事件，操作系統(tǒng)就會去調(diào)用相應(yīng)的該事件的組織塊OB,CPU226可調(diào)用128個功能塊FB(0-127)；OB,FB,FC,DB的容

48、量很大。另外，由34個系統(tǒng)功能SFC集成在操作系統(tǒng)中。（2）I/O擴(kuò)展模塊S7-200由多種型號I/O模塊用來進(jìn)行擴(kuò)展。在這里主要介紹我所用到的模擬量輸入模塊EM231和模擬量輸出EM232.1)模擬量輸入擴(kuò)展模塊：西門子S7-200系列PLC模擬輸入模塊EM231有4路輸入電路，可以外接4路模擬量輸入信號。外接信號經(jīng)過濾波后，由多路開關(guān)控制，依次由運(yùn)算放大器進(jìn)行放大后，送給模塊的A/D轉(zhuǎn)換部分，轉(zhuǎn)換成CPU可以識別的數(shù)字信號。其參數(shù)如表3-2所示，其模擬量信號接線圖如圖3-3所示。表3-3 西門子S7-200系列PLC的模擬量輸入模塊EM231Table 3-3 Siemens PLC S7

49、-200 Series Analog Input Module EM231項目EM231模擬量輸入點(diǎn)數(shù)4隔離（現(xiàn)場與邏輯電路間）無隔離輸入類型差分輸入輸入范圍電壓（單極性）0-10V , 0-5V電壓（雙極性）5V , 2V電流0-20mA模數(shù)轉(zhuǎn)換時間250us最大輸入電壓30VDC最大輸入電流32mA分辨率12位圖3-3 EM231的模擬量信號接線Fig3-3 The analog signal wiring of the EM231一般來說，輸入信號有電壓信號和電流信號兩種，電壓信號是可以被直接檢測并處理的，但是電流信號一般是不能直接被測量隊。因此電流通常會被轉(zhuǎn)換成電壓信號進(jìn)行采集，最常用

50、的方法就是在電流的回路上串聯(lián)一定組織的電阻，檢測電阻兩端的壓降來代替電流的測量。2)模擬量輸出擴(kuò)展模塊: 西門子S7-200系列PLC模擬輸出模塊EM232，有2路輸出模擬量通道，且具有多種輸入、輸出信號范圍。其內(nèi)部集成看D/A轉(zhuǎn)換器、放大器等多種功能的電路，可用于復(fù)雜的控制場合。它能夠不用外接放大器而與傳感器直接相連，可根據(jù)輸出模擬量的大小，通過其外值得DIP開關(guān)選擇不同的檔位及分辨率，且模擬量的輸出可作為測量傳感器的恒流源使用。其參數(shù)如表3-3所示,其外部接線示意圖如圖3-4所示。表3-4 西門子S7-200系列PLC的模擬量輸出模塊EM232Table 3-4 Siemens S7-200 series PLC's analog output module EM232項目EM232模擬量輸入點(diǎn)數(shù)2隔離（現(xiàn)場與邏輯電路間）無隔離輸出范圍電壓電流10V0-20mA分辨率電壓電流12位11位 圖3-4 EM232的外部接線示意圖Fig3-4 The external wiring diagram of the EM2323.2 PLC控制硬件連接圖PLC的硬件接線圖如圖3-5所示：圖3-5 PLC的硬件接線圖Fig3-5 The hardware wiring diagram of the programmable logic