基于PLC的壓力過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于PLC的壓力過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄第一章緒論 -1-1.1PLC控制在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展近況 -1-1.2基于PLC的壓力過(guò)程控制系統(tǒng)的發(fā)展前景 -2-1.3MCGS6.2軟件 -2-1.4設(shè)計(jì)目的和要求 -2-第二章基于PLC的壓力過(guò)程控制系統(tǒng)方案 -4-2.1設(shè)計(jì)方案 -4-2.1.1設(shè)計(jì)方案 -4-2.1.2控制閥的選擇 -5-2.1.3控制方式的選擇 -6-2.2控制算法 -7-2.2.1控制算法的選擇 -7-2.2.2PID控制的原理和特點(diǎn) -8-2.2.3PID控制器的參數(shù)整定 -9-第三章軟件部分的實(shí)現(xiàn) -11-3.1MCGS組態(tài)軟件 -11-3.1.1組態(tài)軟件的介紹 -11-3.1.2國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件的比較與選擇 -11-3.2組態(tài)軟件的應(yīng)用 -13-3.2.1MCGS軟件編程 -13-3.3.2MCGS軟件連接設(shè)置 -15-3.3FX2N編程軟件的應(yīng)用 -21-3.3.1PLC編程指令 -21-3.3.2控制程序的編寫 -22-第四章硬件部分實(shí)現(xiàn) -26-4.1PLC特點(diǎn) -26-4.2FX2N特殊功能模塊的應(yīng)用 -27-4.2.1FX2N-4AD模擬量轉(zhuǎn)換模塊 -27-4.2.2FX2N-4DA模擬特殊模塊 -32-4.2.3PLC與計(jì)算機(jī)連接通訊 -35-第五章調(diào)試 -36-5.1調(diào)試步驟 -36-5.2調(diào)試結(jié)果與常見(jiàn)故障分析 -36-5.2.1調(diào)試 -36-5.2.2常見(jiàn)故障分析 -36-第六章結(jié)論 -38-參考文獻(xiàn) -39-謝辭 -40-

第一章緒論自二十世紀(jì)六十年代美國(guó)推出可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來(lái)，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，PLC的功能也不斷完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)。同時(shí)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是采用集中監(jiān)測(cè)、集中控制、集中顯示、集中管理、集中保存的系統(tǒng)，融合了較先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、故障診斷技術(shù)和軟件技術(shù)，廣泛應(yīng)用在化工、供暖、機(jī)械、供水、水處理等多個(gè)領(lǐng)域，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮越來(lái)越顯著的作用。1.1PLC控制在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展近況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(lái)說(shuō)，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來(lái)說(shuō)，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(chǎng)合；從產(chǎn)品的配套能力來(lái)說(shuō)，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(zhǎng)足的發(fā)展。我國(guó)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(lái)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(guó)自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器?？梢灶A(yù)期，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國(guó)將有更廣闊的應(yīng)用天地。1.2基于PLC的壓力過(guò)程控制系統(tǒng)的發(fā)展前景近10年來(lái)，隨著PLC價(jià)格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來(lái)越多的中小設(shè)備開始采用PLC進(jìn)行控制，PLC在我國(guó)的應(yīng)用增長(zhǎng)十分迅速。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動(dòng)化水平的不斷提高，今后一段時(shí)期內(nèi)PLC在我國(guó)仍將保持高速增長(zhǎng)勢(shì)頭。特別在那些對(duì)實(shí)時(shí)性要求高，對(duì)成本敏感，對(duì)尺寸敏感的場(chǎng)合，嵌入式PLC大有可為。1.3MCGS6.2軟件MCGS6.2組態(tài)軟件北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司開發(fā)的MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem,通用監(jiān)控系統(tǒng))是用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件。它能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺(tái)上運(yùn)行,通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理,以動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案,在自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。MCGS組態(tài)軟件具有全中文、面向窗口的可視化操作界面。實(shí)時(shí)性強(qiáng)，有良好的并行處理性能和豐富生動(dòng)的多媒體畫面。MCGS組態(tài)軟件的開放式結(jié)構(gòu)擁有廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。同時(shí)。提供良好的安全機(jī)制，為多個(gè)不同級(jí)別用戶設(shè)定不同的操作權(quán)限。MCGS組態(tài)軟件支持多種硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)“設(shè)備無(wú)關(guān)”，用戶不必因外部設(shè)備的局部改動(dòng)，而影響整個(gè)系統(tǒng)。MCGS組態(tài)軟件由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。1.4設(shè)計(jì)目的和要求基于PLC的壓力過(guò)程控制系統(tǒng)要求首先辨識(shí)壓力的數(shù)學(xué)模型,然后用PLC進(jìn)行智能控制設(shè)計(jì)。在眾多生產(chǎn)領(lǐng)域中，經(jīng)常需要對(duì)壓力罐等容器中的液位進(jìn)行監(jiān)控，以往常采用傳統(tǒng)的繼電器接觸控制，使用硬連接電器多，可靠性差，自動(dòng)化程度不高。而本課題采用可編程控制器（PLC）對(duì)壓力進(jìn)行監(jiān)控，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，監(jiān)控系統(tǒng)不僅自動(dòng)化程度高，還具有在線修改功能，靈活性強(qiáng)，可直接運(yùn)用于鍋爐壓力控制中,也可用于恒壓供水系統(tǒng)中。

第二章基于PLC的壓力過(guò)程控制系統(tǒng)方案基于PLC的壓力過(guò)程控制系統(tǒng)的被控對(duì)象是由兩個(gè)壓力容器對(duì)象組成，可以根據(jù)需要構(gòu)成不同階（1或2階）的被控對(duì)象。壓縮空氣經(jīng)過(guò)兩路進(jìn)入壓力容器中，經(jīng)過(guò)兩個(gè)流量調(diào)節(jié)閥，在單回路控制過(guò)程中，可以把一路作為主回路，另一路作為干擾回路。被控對(duì)象調(diào)節(jié)采用線性的理想特征，構(gòu)成的控制系統(tǒng)為線性控制系統(tǒng)。2.1設(shè)計(jì)方案2.1.1設(shè)計(jì)方案“基于PLC的壓力過(guò)程控制系統(tǒng)”利用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(IPC)作為上位機(jī)，利用MCGS軟件作為程序開發(fā)平臺(tái)，下位機(jī)采用可編程序控制器(三菱FX2N—16MPLC)，組成一個(gè)壓力過(guò)程控制監(jiān)控系統(tǒng)（如圖2.1）。MCGSMCGSIPC工控機(jī)PLC上位機(jī)下位機(jī)圖2.1壓力過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)被控對(duì)象由上、下兩個(gè)壓力罐組成，其控制要求為：將壓力罐1的壓力值P1和壓力罐2的壓力值P2分別控制在某個(gè)范圍內(nèi)。兩個(gè)個(gè)壓力罐的壓力信號(hào)分別由檢測(cè)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，然后將被測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后輸入計(jì)算機(jī)，根據(jù)采集到的信號(hào)情況，計(jì)算機(jī)將控制信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)氣泵和控制閥進(jìn)行通斷控制，從而形成計(jì)算機(jī)控制的閉環(huán)控制方案。系統(tǒng)采用氣泵恒壓供氣，通過(guò)安裝在出壓力罐上的壓力變送器，把壓力信號(hào)變成4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入PLC（可編程控制器），PLC通過(guò)PID程序運(yùn)算后，輸出轉(zhuǎn)速信號(hào)送給電氣轉(zhuǎn)換器，由電氣轉(zhuǎn)換器控制閥的開度，調(diào)節(jié)氣壓，使壓力罐內(nèi)的壓力保持在給定的壓力值上。當(dāng)氣壓大于或小于壓力罐的氣壓范圍時(shí)，通過(guò)PLC控制閥以達(dá)到減壓或者加壓的目的，實(shí)現(xiàn)壓力罐內(nèi)氣壓保持在恒定范圍內(nèi)。2.1.2控制閥的選擇1．主、副調(diào)節(jié)器：三菱FX2NPLC2．壓力變送器：2臺(tái)DBYG-300A壓力變送器3．調(diào)節(jié)閥：2臺(tái)ZMAP-100B小流量調(diào)節(jié)閥4．電氣轉(zhuǎn)換器：2臺(tái)QZD-1000電氣轉(zhuǎn)換器5．減壓器：3臺(tái)QFH-221型空氣過(guò)濾減壓器6．24VDC電源所有儀表所需的接線端子都全部拉到接線板上，也就是面板上的接線端子都是跟儀表的對(duì)應(yīng)接線端子相并聯(lián)的，所以可以直接在接線板上通過(guò)合理的連線組成所需要的控制系統(tǒng)。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥動(dòng)作分氣開型和氣關(guān)型兩種。氣開型是當(dāng)膜頭上空氣壓力增加時(shí)，閥門向增加開度方向動(dòng)作，當(dāng)達(dá)到輸入氣壓上限時(shí)，閥門處于全開狀態(tài)。反過(guò)來(lái)，當(dāng)空氣壓力減小時(shí)，閥門向關(guān)閉方向動(dòng)作，在沒(méi)有輸入空氣時(shí)，閥門全閉。氣關(guān)型動(dòng)作方向正好與氣開型相反。當(dāng)空氣壓力增加時(shí)，閥門向關(guān)閉方向動(dòng)作；空氣壓力減小或沒(méi)有時(shí)，閥門向開啟方向或全開為止。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣開或氣關(guān)，通常是通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正反作用和閥態(tài)結(jié)構(gòu)的不同組裝方式實(shí)現(xiàn)。氣開氣關(guān)的選擇是根據(jù)工藝生產(chǎn)的安全角度出發(fā)來(lái)考慮。即當(dāng)氣源切斷時(shí)，調(diào)節(jié)閥是處于關(guān)閉位置安全還是開啟位置安全。比如：一個(gè)加熱爐的燃燒控制，調(diào)節(jié)閥安裝在燃料氣管道上，根據(jù)爐膛的溫度或被加熱物料在加熱爐出口的溫度來(lái)控制燃料的供應(yīng)。這時(shí)，宜選用氣開閥更安全些，因?yàn)橐坏庠赐Ｖ构┙o，閥門處于關(guān)閉比閥門處于全開更合適。如果氣源中斷，燃料閥全開，會(huì)使加熱過(guò)量發(fā)生危險(xiǎn)。又如一個(gè)用冷卻水冷卻的換熱設(shè)備，熱物料在換熱器內(nèi)與冷卻水進(jìn)行熱交換被冷卻，調(diào)節(jié)閥安裝在冷卻水管上，用換熱后的物料溫度來(lái)控制冷卻水量，在氣源中斷時(shí)，調(diào)節(jié)閥應(yīng)處于開啟位置更安全些，宜選用氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥。壓力罐控制閥采用氣關(guān)型。考慮原因是，當(dāng)壓力信號(hào)中斷時(shí)應(yīng)保證設(shè)備和工作人員的安全。在事故狀態(tài)下保持閥門全開。當(dāng)壓力罐內(nèi)正常工作時(shí)，可保持氣體不外泄。總體而言，用氣關(guān)型比較安全。2.1.3控制方式的選擇在控制系統(tǒng)中，串級(jí)控制系統(tǒng)對(duì)改善控制過(guò)程的品質(zhì)極為有效，它改善了單回路系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)大、容易受到干擾等缺點(diǎn)，因此在生產(chǎn)過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。鑒于其能夠提高系統(tǒng)的放大系數(shù)、抗干擾能力以及有一定的自適應(yīng)能力等優(yōu)點(diǎn)?！盎赑LC的壓力過(guò)程控制系統(tǒng)”采用串級(jí)控制系統(tǒng)。1．串級(jí)系統(tǒng)的組成壓力變送器2壓力變送器1V壓力變送器2壓力變送器1V控制器2P1P2控制器1++++__PVPV圖2.2串級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)2．采用串級(jí)控制系統(tǒng)串級(jí)系統(tǒng)由主、副兩個(gè)控制回路組成，主、副調(diào)節(jié)其相串聯(lián)工作。以一階回路為外環(huán)，二階回路為內(nèi)環(huán)設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)3．串級(jí)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)①改善被控對(duì)象的特性由負(fù)反饋原理可知，副回路不僅能改變副對(duì)象的結(jié)構(gòu)，而且還能使副對(duì)象的放大系數(shù)減小，頻帶變寬，從而使系統(tǒng)的響應(yīng)速度變快，動(dòng)態(tài)性能得到改善。②能及時(shí)克服進(jìn)入副回路的各種二次擾動(dòng)，提高了系統(tǒng)的抗擾動(dòng)能力串級(jí)控制系統(tǒng)由于比單回路控制系統(tǒng)多了一個(gè)副回路，當(dāng)二次擾動(dòng)進(jìn)入副回路，由于主對(duì)象的時(shí)間常數(shù)大于副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)，因而當(dāng)擾動(dòng)還沒(méi)有影響到主控參數(shù)時(shí)，副調(diào)節(jié)器就開始動(dòng)作，及時(shí)減小或消除擾動(dòng)對(duì)主參數(shù)的影響。基于這個(gè)特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)時(shí)盡可能把可能產(chǎn)生的擾動(dòng)都納入到副回路中，以確保主參數(shù)的控制質(zhì)量。至于作用在主對(duì)象上的一次擾動(dòng)對(duì)主參數(shù)的影響，一般通過(guò)主回路的控制來(lái)消除。③提高了系統(tǒng)的魯棒性“魯棒性”又稱“強(qiáng)壯性”，系統(tǒng)地控制品質(zhì)對(duì)對(duì)象特性變化不靈敏，則系統(tǒng)的“魯棒性”越好。由于副回路的存在，它對(duì)副對(duì)象（包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)）特性變化的靈敏度降低，即系統(tǒng)地魯棒性得到提高。④具有一定的自適應(yīng)能力串級(jí)控制系統(tǒng)的主回路時(shí)一個(gè)定值控制系統(tǒng)，副回路則是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)。朱調(diào)節(jié)器能按照負(fù)荷和操作條件的變化，不斷地自動(dòng)改變副調(diào)節(jié)器的給定值，使副調(diào)節(jié)器的給定值能適應(yīng)負(fù)荷的操作條件的變化。2.2控制算法2.2.1控制算法的選擇PID（比例-積分-微分）控制器作為最早實(shí)用化的控制器已有50多年歷史，現(xiàn)在仍然是應(yīng)用最廣泛的工業(yè)控制器。PID控制器簡(jiǎn)單易懂，使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條件，因而成為應(yīng)用最為廣泛的控制器。PID控制器由比例單元（P）、積分單元（I）和微分單元（D）組成。其輸入e(t)與輸出u(t)的關(guān)系為因此它的傳遞函數(shù)為：其中,kp為比例系數(shù)；TI為積分時(shí)間常數(shù)；TD為微分時(shí)間常數(shù)它由于用途廣泛、使用靈活，已有系列化產(chǎn)品，使用中只需設(shè)定三個(gè)參數(shù)（Kp，Ki和Kd）即可。在很多情況下，并不一定需要全部三個(gè)單元，可以取其中的一到兩個(gè)單元，但比例控制單元是必不可少的。PID應(yīng)用范圍廣。雖然很多工業(yè)過(guò)程是非線性或時(shí)變的，但通過(guò)對(duì)其簡(jiǎn)化可以變成基本線性和動(dòng)態(tài)特性不隨時(shí)間變化的系統(tǒng)，這樣PID就可控制了。PID參數(shù)較易整定。也就是，PID參數(shù)Kp，Ki和Kd可以根據(jù)過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性及時(shí)整定。如果過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性變化，例如可能由負(fù)載的變化引起系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性變化，PID參數(shù)就可以重新整定。2.2.2PID控制的原理和特點(diǎn)在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。比例（P）控制比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-stateerror）。積分（I）控制在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱有差系統(tǒng)（SystemwithSteady-stateError）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。微分（D）控制在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說(shuō)，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。2.2.3PID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)工程實(shí)際進(jìn)行調(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。三種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(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)行最后調(diào)整與完善。現(xiàn)在一般采用的是衰減曲線法。衰減比例法是指：在閉環(huán)系統(tǒng)中，在純比例的情況下，按比例度從大到小的變化規(guī)則，對(duì)于某一值做小幅度的設(shè)定值階躍干擾，直至出現(xiàn)4：1的衰減為止。利用該方法進(jìn)行PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預(yù)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對(duì)輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)4：1的衰減曲線。記下這時(shí)的比例放大系數(shù)和衰減周期；(3)在一定的控制度下通過(guò)公式計(jì)算得到PID控制器的參數(shù)。在實(shí)際調(diào)試中，可以先大致設(shè)定一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，然后根據(jù)調(diào)節(jié)效果修改。對(duì)于壓力串級(jí)控制，可以設(shè)Kp=30Ki=10Kd=0

第三章軟件部分的實(shí)現(xiàn)3.1MCGS組態(tài)軟件3.1.1組態(tài)軟件的介紹組態(tài)軟件，又稱監(jiān)控組態(tài)軟件，譯自英文SCADA,即Supervision,ControlandDataAquisition(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制),組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，它可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過(guò)程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)(RTUSystem,RemoteTerminalUnit)。組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專用軟件，它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件應(yīng)該能支持各種工控設(shè)備和常見(jiàn)的通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。對(duì)應(yīng)于原有的HMI（人機(jī)接口軟件，HumanMachineInterface）的概念，組態(tài)軟件應(yīng)該是一個(gè)使用戶能快速建立自己的HMI的軟件工具，或開發(fā)環(huán)境。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領(lǐng)域的用戶通過(guò)手工或委托第三方編寫HMI應(yīng)用，開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，效率低，可靠性差；或者購(gòu)買專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，升級(jí)和增加功能都受到嚴(yán)重的限制。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，把用戶從這些困境中解脫出來(lái)，可以利用組態(tài)軟件的功能，構(gòu)建一套最適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。隨著它的快速發(fā)展，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對(duì)I/O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容。3.1.2國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件的比較與選擇1.力控ForceControlV6.0力控6.0的設(shè)計(jì)避免了目前市場(chǎng)上各類軟件不是操作過(guò)于復(fù)雜或者就是功能過(guò)于簡(jiǎn)單的弊病，在提高產(chǎn)品功能的前提下，即保證了產(chǎn)品的靈活性，又保證了使用的簡(jiǎn)單性，使您快速構(gòu)建工業(yè)項(xiàng)目。三維力控的軟件構(gòu)架是國(guó)際上最先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，界面，數(shù)據(jù)采集三者分離的結(jié)構(gòu)，真正實(shí)現(xiàn)多進(jìn)程處理。優(yōu)勢(shì)在大點(diǎn)數(shù)多種設(shè)備的采集工程。2.MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem)6.2:

MCGS6.2通用版是北京昆侖通態(tài)數(shù)十位軟件開發(fā)精英，歷時(shí)整整一年時(shí)間，辛勤耕耘的結(jié)晶，MCGS6.2通用版無(wú)論在界面的友好性、內(nèi)部功能的強(qiáng)大性、系統(tǒng)的可擴(kuò)充性、用戶的使用性以及設(shè)計(jì)理念上都有一個(gè)質(zhì)的飛躍，是國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件行業(yè)劃時(shí)代的產(chǎn)品，必將帶領(lǐng)國(guó)內(nèi)的組態(tài)軟件上一個(gè)新的臺(tái)階。主要指標(biāo)：·全中文可視化組態(tài)軟件，簡(jiǎn)潔、大方，使用方便靈活

·完善的中文在線幫助系統(tǒng)和多媒體教程

·真正的32位程序，支持多任務(wù)、多線程，運(yùn)行于Win95/98/NT/2000平臺(tái)

·提供近百種繪圖工具和基本圖符，快速構(gòu)造圖形界面

·支持?jǐn)?shù)據(jù)采集板卡、智能模塊、智能儀表、PLC、變頻器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等700多種國(guó)內(nèi)外眾多常用設(shè)備

·支持溫控曲線、計(jì)劃曲線、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、XY曲線等多種工控曲線

·支持ODBC接口，可與SQLServer、Oracle、Access等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)互聯(lián)

·支持OPC接口、DDE接口和OLE技術(shù)，可方便的與其他各種程序和設(shè)備互聯(lián)

·提供漸進(jìn)色、旋轉(zhuǎn)動(dòng)畫、透明位圖、流動(dòng)塊等多種動(dòng)畫方式，可以達(dá)到良好的動(dòng)畫效果

·上千個(gè)精美的圖庫(kù)元件，保證快速的構(gòu)建精美的動(dòng)畫效果

·功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)同步、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)同步構(gòu)建，保證多個(gè)系統(tǒng)完美結(jié)合

·完善的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，可以支持最新流行的各種通訊方式，包括電話通訊網(wǎng)，寬帶通訊網(wǎng)，ISDN通訊網(wǎng)，GPRS通訊網(wǎng)和無(wú)線通訊網(wǎng)MCGS6.2(MonitorandControlGeneratedSystem，通用監(jiān)控系統(tǒng))是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，能夠在Windows平臺(tái)上運(yùn)行。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理。以動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線和報(bào)表輸出等多種方式。向用戶提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案。充分利用windows圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)。比以往使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具通用性，在自動(dòng)化領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。3.2組態(tài)軟件的應(yīng)用利用MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)。在設(shè)備組態(tài)窗口中選擇適當(dāng)?shù)拇谕ㄓ嵲O(shè)備．添加三菱FX2N，正確設(shè)置其屬性。正確設(shè)置組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)變量設(shè)備通道的連接，即可實(shí)現(xiàn)PLC與組態(tài)軟件的通訊。將PLC中的串口驅(qū)動(dòng)程序與組態(tài)軟件的需求響應(yīng)相結(jié)合，使電腦對(duì)PLC發(fā)出的信號(hào)有響應(yīng)。在MCGS組態(tài)軟件的用戶窗口中，制作一個(gè)動(dòng)畫界面。在界面上設(shè)置各個(gè)控件的屬性，使設(shè)置的控件按照真實(shí)的情況動(dòng)作，檢驗(yàn)和測(cè)試電梯PLC控制系統(tǒng)對(duì)電梯的運(yùn)行狀態(tài)的控制效果。MCGS用主控窗口、設(shè)備窗口和用戶窗口來(lái)構(gòu)成一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的人機(jī)交互圖形界面．組態(tài)配置各種不同類型和功能的對(duì)象或結(jié)構(gòu)?？梢詫?duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理。3.2.1MCGS軟件編程“基于PLC的壓力過(guò)程控制系統(tǒng)”界面分成三個(gè)部分，分別是“壓力過(guò)程控制系統(tǒng)”（圖3.1）、“實(shí)時(shí)曲線”（圖3.2）和“PID”（圖3.3）。圖3.1壓力過(guò)程控制系統(tǒng)“壓力過(guò)程控制系統(tǒng)界面”的出現(xiàn)使得原本復(fù)雜系統(tǒng)變得一目了然，它直觀地展現(xiàn)了串級(jí)系統(tǒng)的工作方法和連接方法。流動(dòng)塊的動(dòng)作形象地展示了氣體在管道中和壓力罐中的流動(dòng)方式。兩個(gè)壓力表則能更加清楚地顯示壓力的變化。圖3.2實(shí)時(shí)曲線“實(shí)時(shí)曲線”界面能清楚地顯示壓力變化的曲線，使壓力過(guò)程的變化更加直觀?？刂魄€的顯示使得我們對(duì)控制方式和有更深入的了解，從而可以通過(guò)所學(xué)習(xí)的知識(shí)更好地改善系統(tǒng)。圖3.3PID控制“PID控制”界面顯示了系統(tǒng)在進(jìn)行比例積分微分控制時(shí)當(dāng)前的PID值3.3.2MCGS軟件連接設(shè)置MCGS通過(guò)通訊模塊與三菱FX系列的PLC設(shè)備進(jìn)行通訊，MCGS通過(guò)上位機(jī)中的串行口設(shè)備和PLC上的通訊單元（通訊模塊）建立串行通訊連接，從而達(dá)到操作PLC設(shè)備的目的。1．硬件連接類型：RS485通信用擴(kuò)展模塊FX0N-485ADP FX0N用，若連上FX2N-CNV-BD則可以和FX2N使用。FX2N-485-BD FX2N用。雙絞線連接在RS485/422UNIT中SDA與SDB和RDA與RDB間接電阻（300歐姆），雙絞線在485BD側(cè)的屏蔽線要接地（100歐姆或更低）。單絞線連接在單絞線連接時(shí)RS485/422UNIT中SDA與RDA短接，SDB與RDB短接，RDA與RDB之間要接100歐姆左右的電阻。485BD的SDA與RDA短接，SDB與RDB短接，

FX系列PLC支持無(wú)協(xié)議的RS232和RS485通信協(xié)議兩種通信方式。PLC的默認(rèn)設(shè)置是只支持RS232通信，所以要使用RS485通信協(xié)議，必須事先用RS232（即PLC的編程口）通信，設(shè)置寄存器PLCD8120寄存器，因此必須具有編程電纜一條。2．系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置D8120=H0086表示9600，7，偶校驗(yàn)，1位停止位，無(wú)命令頭和命令尾，整個(gè)命令不加校驗(yàn)和，無(wú)協(xié)議的通信方式，F(xiàn)X系列PLC在掉電后D8120恢復(fù)成H0086，所以此時(shí)不能用RS485通信，必須用編程軟件或RS232設(shè)備驅(qū)動(dòng)更改D8120，使其設(shè)置成RS485通信方式。3．RS485通信設(shè)置RS485通信時(shí)最好設(shè)置成9600波特率，7，偶校驗(yàn)，2位停止位

若是采用協(xié)議1，不加校驗(yàn)和則向寄存器D8120中寫H408E

若是采用協(xié)議1，加校驗(yàn)和則向寄存器D8120中寫H608E

若是采用協(xié)議4，不加校驗(yàn)和則向寄存器D8120中寫HC08E

若是采用協(xié)議4，加校驗(yàn)和則向寄存器D8120中寫HE08E需要注意的是，F(xiàn)X系列的PLC掉電后不能保存D8120中的數(shù)據(jù)，解決的辦法是，使用D000-D255中的一個(gè)寄存器，把通信參數(shù)放在這里面，當(dāng)上電后將寄存器中的數(shù)據(jù)移到D8120中，在FX2N系列的PLC中可以保存D8120中的數(shù)據(jù)，所以不需要這一步，相反在設(shè)置完D8120后需要把PLC的電源切斷，在上電則設(shè)置的參數(shù)才能有效。4．地址設(shè)置若485總線上掛有多個(gè)PLC，則必須設(shè)置D8121，系統(tǒng)默認(rèn)的地址為0。地址的設(shè)置可以用編程軟件，或使用本設(shè)備構(gòu)件來(lái)設(shè)置。若用本構(gòu)件來(lái)設(shè)置時(shí)，請(qǐng)?zhí)砑覦8121寄存器，然后往寄存器中寫數(shù)就可以了。（如圖3.4）圖3.4通信設(shè)備屬性設(shè)置由于系統(tǒng)中僅連接一個(gè)PLC，所以將設(shè)備地址設(shè)置為“0”。5．串口設(shè)置三菱FX系列串口設(shè)備必須掛接在通用串口父設(shè)備下，通用串口父設(shè)備在通用設(shè)備構(gòu)件中。通用串口父設(shè)備是用來(lái)設(shè)置上位機(jī)與具體設(shè)備連接的通信參數(shù)和通信端口的。必須要注意的是，通信參數(shù)必須設(shè)置成與PLC的設(shè)置一樣，否則就無(wú)法進(jìn)行通信。（如圖3.5）只有將串口的各個(gè)屬性設(shè)置正確，才能使MCGS與PLC設(shè)備正確連接、達(dá)到監(jiān)控的效果。圖3.5串口設(shè)備設(shè)置FX2N系列串口的屬性包括內(nèi)部屬性：用來(lái)設(shè)置組態(tài)要具體操作的寄存器。設(shè)備名稱：可根據(jù)需要來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行重新命名，但不能和設(shè)備窗口中已有的其它設(shè)備構(gòu)件同名。采集周期：為運(yùn)行時(shí)，MCGS對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作的時(shí)間周期，單位為毫秒，一般在靜態(tài)測(cè)量時(shí)設(shè)為1000ms，在快速測(cè)量時(shí)設(shè)為200ms。初始工作狀態(tài)：用于設(shè)置設(shè)備的起始工作狀態(tài)，設(shè)置為啟動(dòng)時(shí)，在進(jìn)入MCGS運(yùn)行環(huán)境時(shí)，MCGS即自動(dòng)開始對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作，設(shè)置為停止時(shí)，MCGS不對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作，但可以用MCGS的設(shè)備操作函數(shù)和策略在MCGS運(yùn)行環(huán)境中啟動(dòng)或停止設(shè)備。設(shè)備地址：485通信必須個(gè)每個(gè)PLC設(shè)置一個(gè)地址，若有多個(gè)PLC，可以同時(shí)在一個(gè)串口父設(shè)備下掛多個(gè)相同的設(shè)備，而以PLC的地址來(lái)區(qū)別。是否求校驗(yàn)：若在設(shè)置D8120中設(shè)置了有求校驗(yàn)和，這選擇求校驗(yàn)，默認(rèn)為不求校驗(yàn)。

協(xié)議格式：485通信有兩種協(xié)議格式，默認(rèn)為0－協(xié)議1，還有一種是1－協(xié)議4，根據(jù)D8120而作出相應(yīng)選擇。6.設(shè)備內(nèi)部屬性內(nèi)部屬性用于設(shè)置PLC的讀寫通道，以便后面進(jìn)行設(shè)備通道連接，從而把設(shè)備中的數(shù)據(jù)送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的指定數(shù)據(jù)對(duì)象或把數(shù)據(jù)對(duì)象的值送入設(shè)備指定的通道輸出。當(dāng)?shù)谝淮螁?dòng)設(shè)備工作時(shí)，先把PLC中的數(shù)據(jù)讀回來(lái)，之后本設(shè)備會(huì)將變化的值往下寫，這種操作的目的是防止用戶PLC程序中有些通道的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)第一次啟動(dòng)，或計(jì)算機(jī)中途死機(jī)時(shí)不能復(fù)位。設(shè)備中可操作PLC寄存器列表：X輸入繼電器(位操作只讀)；Y輸出繼電器(位操作，可讀可寫)；M中間繼電器(位操作，可讀可寫)；D變量存儲(chǔ)器(字，雙字，浮點(diǎn)，可讀可寫)；對(duì)其他的寄存器請(qǐng)使用D寄存器，或M繼電器導(dǎo)動(dòng)。（如圖3.6）圖3.6設(shè)備的內(nèi)部屬性增加通道：?jiǎn)螕粼O(shè)備基本屬性中的“設(shè)置設(shè)備內(nèi)部屬性”在打開的屬性頁(yè)中按“增加通道”按鈕，彈出增加通道窗口。圖3.7串口基本屬性設(shè)置在增加通道的屬性頁(yè)面上，可以對(duì)繼電器類型進(jìn)行選擇。選擇要對(duì)PLC中的那個(gè)繼電器區(qū)或寄存器區(qū)進(jìn)行操作即選擇通道類型,可以選擇是只讀，只寫，還是讀寫，軟件默認(rèn)狀態(tài)是只讀。選擇操作繼電器區(qū)或寄存器區(qū)的什么地方即輸入通道地址，比如，要以字操作的方式讀或?qū)慏W15，則在輸入通道地址中寫15。選擇通道地址中的哪一位(00-7)或一次操作1個(gè)字16位或2個(gè)字32位，或浮點(diǎn)。同時(shí)也可以設(shè)置一次連續(xù)增加多少個(gè)PLC通道。6.設(shè)備調(diào)試設(shè)備調(diào)試在構(gòu)件屬性窗口的“設(shè)備調(diào)試”屬性頁(yè)中進(jìn)行，以檢查和測(cè)試本構(gòu)件和PLC的通訊連接工作是否工作，在進(jìn)行調(diào)試前，要先對(duì)通訊單元的各種跳線進(jìn)行設(shè)置，計(jì)算機(jī)和通訊單元之間的通訊線也要正確連接。MCGS對(duì)PLC設(shè)備的調(diào)試分為讀和寫兩個(gè)部分：如果在“通道連接”屬性頁(yè)中顯示的是讀PLC通道，則在“設(shè)備調(diào)試”屬性頁(yè)中顯示的是PLC中這些指定單元的數(shù)據(jù)狀態(tài)；如果在“通道連接”屬性頁(yè)中顯示的是寫PLC通道，則在“設(shè)備調(diào)試”屬性頁(yè)中把對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)寫入到指定單元PLC中。對(duì)開關(guān)量輸入輸出通道，在對(duì)應(yīng)值一列顯示的是開關(guān)量狀態(tài)，為0表示關(guān)，為1表示開。對(duì)輸出通道，在對(duì)應(yīng)值一列中，當(dāng)用鼠標(biāo)左鍵按下時(shí)，對(duì)應(yīng)通道的輸出狀態(tài)為1，松開鼠標(biāo)左鍵時(shí)，輸出狀態(tài)為0。圖3.8設(shè)備調(diào)試時(shí)各個(gè)對(duì)象的屬性7．寄存器類型寄存器名稱：這是一個(gè)字符型變量，他表示當(dāng)前要操作的寄存器，在這個(gè)驅(qū)動(dòng)中，它的取值可以是：X,Y,M,D。寄存器地址：這是一個(gè)數(shù)值型變量，他表示當(dāng)前要操作的寄存器地址，它的取值根據(jù)不同型號(hào)的PLC而有所不同。數(shù)據(jù)類型：這是一個(gè)字符型變量，他表示當(dāng)前要操作的寄存器數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型，如果是位寄存器則該項(xiàng)不起作用可以設(shè)為“”，如果是數(shù)據(jù)類型它的取值可以是WB,WUB,WD,DB,DUB,DD,DF(這里第一個(gè)字母表示數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度,W表示是字?jǐn)?shù)據(jù)，D表示是雙字?jǐn)?shù)據(jù)。后一個(gè)或兩個(gè)字母表示數(shù)據(jù)類型，B表示二進(jìn)制數(shù)，D表示BCD碼，F(xiàn)表示浮點(diǎn)數(shù)，二進(jìn)制數(shù)中帶U表示無(wú)符號(hào)數(shù)，不帶U的表示有符號(hào)數(shù)。 WUB16位無(wú)符號(hào)二進(jìn)制WB16位有符號(hào)二進(jìn)制WD16位4位BCDDUB32位無(wú)符號(hào)二進(jìn)制DB32位有符號(hào)二進(jìn)制DD32位8位BCDDF32位浮點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)：這是一個(gè)數(shù)值型變量，它是用來(lái)存儲(chǔ)設(shè)備命令數(shù)據(jù)的MCGS變量，當(dāng)然，如果是寫設(shè)備命令，它也可以是一個(gè)常量。由于程序中將PLC的D0—D3、D190—D193設(shè)置為和特殊功能模塊緩存器交換數(shù)據(jù)的寄存器，所以，在設(shè)置中添加D0—D3、D190—D193并且設(shè)置為讀寫寄存器（圖4.6中顯示）。3.3FX2N編程軟件的應(yīng)用3.3.1PLC編程指令程序中使用到的指令1.MOV指令MOV[S1.][S2.]MOV指令是指將[S1.]中的內(nèi)容存入[S2.]中2.CMP指令CMP[S1.][S2.][D.]CMP是兩數(shù)比較指令。該指令是將源數(shù)S1和S2進(jìn)行比較，結(jié)果由3個(gè)地址連續(xù)的目標(biāo)位元件的狀態(tài)來(lái)表示。S1和S2均為16位或32位二進(jìn)制數(shù)，最高位為符號(hào)位。比如,指令CMPK100D10M0就是指：若100〉D10種的值，則M0置1；若100=D10中的值，則M1置1；若100<D10中的值，則M2置13.FROM指令FROMm1m2[D.]nFROM指令是從編號(hào)為m1的特殊功能模塊中讀取以m2為首址的連續(xù)n個(gè)數(shù)據(jù)緩沖寄存器的數(shù)據(jù)，并將讀取的數(shù)據(jù)一次存入PLC內(nèi)以元件D為首址的連續(xù)n個(gè)字元件中。比如，指令FROMK0K5D0K4就是指，當(dāng)該指令執(zhí)行時(shí)，就將編號(hào)為0的特殊功能模塊中地址號(hào)為5～8的4個(gè)數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)依次存入PLC的4個(gè)數(shù)據(jù)寄存器D0～D3中。4.TO指令TOm1m2[S.]nTO指令是將PLC內(nèi)由源數(shù)S指定的n個(gè)數(shù)據(jù)寫入編號(hào)為m1的特殊功能模塊中地址號(hào)為m2的n個(gè)連續(xù)緩沖數(shù)據(jù)寄存器中。比如，指令TOK2K5D10K4就是指，當(dāng)該指令執(zhí)行時(shí)，就將D10～D13中的數(shù)據(jù)寫入編號(hào)為2的特殊功能模塊中地址編號(hào)為5～8的數(shù)據(jù)緩沖寄存器中。5.PID控制指令PIDS1S2S3S4PID控制在PLC中既可用PID硬件模塊實(shí)現(xiàn)，也可用軟件實(shí)現(xiàn)。軟件方法就是根據(jù)PID算法編制控制程序或直接調(diào)用PID指令，后者較方便，但不是所有PLC都支持。三菱FX2N系列PLC提供了PID控制指令，且其參數(shù)設(shè)置靈活，使用方便。其中S1表示設(shè)定值所在的數(shù)據(jù)寄存器；S2表示測(cè)量值所在的數(shù)據(jù)寄存器；S4表示輸出值所在的數(shù)據(jù)寄存器；S3～S3+6表示PID指令中控制參數(shù)設(shè)置所需的數(shù)據(jù)寄存器，其分配如下:S3采樣時(shí)間(ms)S3+1動(dòng)作方向(ACT)S3+2輸人濾波常數(shù)(a)S3+3比例增益(Kp)S3+4積分時(shí)間(TI)(x100ms)S3+5微分增益(KO)S3+6微分時(shí)間(TD)(x10ms)為了得到最優(yōu)PID控制，系統(tǒng)運(yùn)行開始時(shí)設(shè)定S3+1(ACT)的第4位為ON，啟動(dòng)PID參數(shù)的自整定過(guò)程。自整定就是根據(jù)開始時(shí)容器壓力變化的情況自適應(yīng)地調(diào)整PID控制的主要參數(shù)(比例增益、微分時(shí)間、積分時(shí)間等)。當(dāng)自整定開始時(shí)的測(cè)定值到目標(biāo)值的變化量變化1/3時(shí)，自整定過(guò)程結(jié)束，系統(tǒng)進(jìn)入PID控制。3.3.2控制程序的編寫1．程序流程圖打開FX2N特殊功能模塊打開FX2N特殊功能模塊模塊是否打開數(shù)據(jù)輸入PID控制數(shù)據(jù)輸出結(jié)束開始控制閥動(dòng)作圖3.9程序編制流程圖其中，打開特殊功能模塊、數(shù)據(jù)輸入、PID控制以及數(shù)據(jù)輸出部分均由PLC控制2．程序梯形圖說(shuō)明初始化程序：打開FX2N-4AD特殊功能模塊，當(dāng)PLC沒(méi)有錯(cuò)誤信息時(shí)將特殊功能模塊中K5~K6的內(nèi)容傳送到PLC的D141~D142中。數(shù)據(jù)傳輸：對(duì)兩個(gè)輸入端口進(jìn)行設(shè)置，分別將兩個(gè)壓力罐的當(dāng)前壓力值傳入PLC的數(shù)據(jù)寄存器中，并且對(duì)PID控制的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置。由PID指令格式可得D140和D190中的內(nèi)容為設(shè)定值D141和D142中的內(nèi)容為測(cè)量值D143和D173中的內(nèi)容為采樣時(shí)間，此處測(cè)量時(shí)間為100msD144和D174中的內(nèi)容為動(dòng)作方向，此處設(shè)定為ON即啟動(dòng)PID自整定D145和D175中的內(nèi)容為濾波常數(shù)，此處設(shè)定為5D146和D176中的內(nèi)容為比例增益(Kp)，此處設(shè)定為3000D147和D177中的內(nèi)容為積分時(shí)間（TI），此處設(shè)定為100＊100msD149和D179中的內(nèi)容為微分增益（KO），此處設(shè)定為0D150和D180中的內(nèi)容為微分時(shí)間（TD），此處設(shè)定為0ms數(shù)據(jù)處理：對(duì)兩個(gè)輸入端口的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行PID控制，將D141～D142中的測(cè)量值分別和D140～D190中的設(shè)定值進(jìn)行比較，將輸出值分別存入D190～D191中。數(shù)據(jù)傳輸：打開FX2N-4DA口。把控制輸出值，即D191中的值存入PLC的D0寄存器中，并且把這些數(shù)據(jù)移入特殊功能模塊的1數(shù)據(jù)寄存器中。

第四章硬件部分實(shí)現(xiàn)4.1PLC特點(diǎn)1可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。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。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用PLC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，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)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(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)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。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)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(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。4系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用存儲(chǔ)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(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。5.體積小，重量輕，能耗低以超小型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(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。4.2FX2N特殊功能模塊的應(yīng)用為了擴(kuò)大PLC的應(yīng)用范圍，F(xiàn)X2N系列PLC開發(fā)出各種特殊功能I/O模塊，以滿足各種工業(yè)控制的不同需求。特殊功能I/O模塊的類型有：模擬量輸入、輸出處理模塊、高速處理模塊、定位控制模塊、PID模塊、數(shù)字控制模塊、聯(lián)網(wǎng)通信模塊、多參數(shù)輸入模塊、溫度傳感器輸入模塊、語(yǔ)言輸出模塊等等。4.2.1FX2N-4AD模擬量轉(zhuǎn)換模塊1．FX2N-4AD的結(jié)構(gòu)：（1）FX2N-4AD模擬特殊模塊有四個(gè)輸入通道，輸入通道接收模擬信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，這稱為A/D轉(zhuǎn)換。FX2N-4AD最大分辨率是12位。（2）基于電壓或電流的輸入/輸出的選擇通過(guò)用戶配線來(lái)完成，可選用的模擬值范圍是-10V到10VDC（分辨率5mV）。并且/或者4到20mA，-20到20mA(分辨率：20uA)。（3）FX2N-4AD和FX2N主單元之間通過(guò)緩沖存儲(chǔ)器交換數(shù)據(jù)，F(xiàn)X2N-4AD共有32個(gè)緩沖存儲(chǔ)器（每個(gè)16位）（4）FX2N-4AD占用FX2N擴(kuò)展總線的8個(gè)點(diǎn)。這8個(gè)點(diǎn)可以分配成輸入或輸出。FX2N-4AD消耗FX2N主單元或有源擴(kuò)展單元5V電源槽30mA的電流2．FX2N-4AD的安裝注意事項(xiàng)：（1）模擬輸入通過(guò)雙絞屏蔽電纜來(lái)接收，電纜應(yīng)遠(yuǎn)離電源線或其他可能產(chǎn)生的電線（2）如果輸入有電壓波動(dòng)，或在外部接線中有電氣干擾，可以接一個(gè)平滑電容器（0.1uF到0.47uF，25V）（3）如果使用電流輸入，請(qǐng)互連V+和I+端子。（4）如果存在電氣干擾，請(qǐng)連接FG的外殼地端和FX2N-4AD的接地端。（5）連接FX2N-4AD的接地端與主單元的接地端。可行的話，在主單元使用3級(jí)接地。3．使用說(shuō)明（1）環(huán)境指標(biāo)項(xiàng)目說(shuō)明環(huán)境指標(biāo)（除下面一項(xiàng)之外）與FX2N主單元相同耐壓絕緣電壓5000VAC，1分鐘（在所有端子和地之間）（2）電源指標(biāo)項(xiàng)目說(shuō)明模擬電路24VDC±10%，55mA（源于主單元的外部電源）數(shù)字電路5VDC，30mA（源于主單元的內(nèi)部電源）（3）性能指標(biāo)模擬輸入項(xiàng)目電壓輸入電流輸入電壓或電流輸入的選擇基于對(duì)輸入端子的選擇，一次可同時(shí)使用4個(gè)輸入點(diǎn)模擬輸入范圍DC-10到10V（輸入阻抗：200千歐）DC-20到20mA（輸入阻抗：250歐）數(shù)字輸出12位的轉(zhuǎn)換結(jié)果以16位二進(jìn)制補(bǔ)碼方式儲(chǔ)存。-2048~2047分辨率5mV20uA總體精度±1%±1%轉(zhuǎn)換速度15ms/通道（常速），6ms/通道（高速）4．緩沖存儲(chǔ)器（BFM）的分配BFM內(nèi)容*#0通道初始化，缺省值=H0000*#1通道1包含采樣數(shù)（1-4096），用于得到平均結(jié)果，缺省值就為正常速度，高速操作可選擇*#2通道2*#3通道3*#4通道4#5通道1這些緩沖區(qū)包含采樣數(shù)的平均輸入值，這些采樣數(shù)十分別輸入在緩沖區(qū)中的通道數(shù)據(jù)#6通道2#7通道3#8通道4#9通道1這些緩沖區(qū)包含每個(gè)輸入通道讀入的當(dāng)前值#10通道2#11通道3#12通道4#13-#14保留#15選擇轉(zhuǎn)換速度如設(shè)為0，則選擇正常速度，15ms/通道如設(shè)為1，則選擇高速，6ms/通道說(shuō)明：帶*號(hào)的緩存器（BFMS）可以使用TO指令從PC寫入；不帶*號(hào)的緩沖存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)可以使用FROM指令讀入PC在從模擬特殊功能模塊讀出數(shù)據(jù)之前，確保這些設(shè)置已經(jīng)送入模擬特殊功能模塊中。否則，將使用模塊里面以前保存的數(shù)值。BFMb7b6b5b4b3b2b1b0#16-#19保留*#20復(fù)位到缺省值和預(yù)設(shè)，缺省值=0*#21禁止調(diào)整偏移、增益值、缺省值=（0，1）允許*#22偏移、增益調(diào)整G4O4G3O3G2O2G1O1*#23偏移值缺省值=0*#24增益值缺省值=5000#25-#28保留#29清除狀態(tài)#30識(shí)別碼K2010#31禁用緩沖存儲(chǔ)器提供了利用軟件調(diào)整偏移和增益值得手段偏移（截距）：當(dāng)數(shù)字輸出為0時(shí)的模擬輸入值增益（斜率）：當(dāng)數(shù)字輸出為+1000時(shí)的模擬輸入值（如圖4.1所示）圖4.1增益和偏移（1）通道選擇通道的初始化由緩沖存儲(chǔ)器BFM#0種的4位十六進(jìn)制數(shù)字HOOOO控制。第一位字符控制通道1，而第四個(gè)字如控制通道4。設(shè)置每一個(gè)字符的方式如下：O=0：預(yù)設(shè)范圍（-10V到10V）O=2：預(yù)設(shè)范圍（-20mA到20mA）O=1：預(yù)設(shè)范圍（+4mA到+20mA）O=3：通道關(guān)閉根據(jù)控制對(duì)象的實(shí)際要求，程序設(shè)定為四通道4mA到20mA，即預(yù)設(shè)值為：H1111（2）模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換速度的改變?cè)贔X2N-4AD的BFM#15種寫入0或1，就可以改變A/D轉(zhuǎn)換的速度在程序中沒(méi)有用到（3）調(diào)整增益和偏移值1）當(dāng)通過(guò)將BFM#20設(shè)為K1而將其激活后，包括模擬特殊功能模塊在內(nèi)的所有的設(shè)置將復(fù)位成缺省值，對(duì)于消除不希望的增益和偏移調(diào)整，這是一種快速的方法。2）如果BFM#21的（b1,b0）設(shè)為（1，0），增益和偏移的調(diào)整將被禁止，以防止操作者不正確的改動(dòng)。若需要改變?cè)鲆婧推?，則（b1,b0）必須設(shè)為（0，1），缺省值是（0，1）。3）BFM#23和#24的增益和偏移量杯傳送到指定輸入通道的增益與偏移的穩(wěn)定寄存器，帶調(diào)整的輸入通道可以由BFM#22適當(dāng)?shù)模ㄔ鲆?偏移）位來(lái)指定。4）對(duì)于具有相同增益和偏移量的通道，可以單獨(dú)或一起調(diào)整。5）BFM#23和#24種的增益和偏移量的單位是mV或uA，由于單元的分辨率，實(shí)際的響應(yīng)將以5mV或20uA為最小刻度。（4）狀態(tài)信息BFM#29BFM#29的位設(shè)備開ON關(guān)OFFb0:錯(cuò)誤b1-b4中任何一個(gè)為ON如果b2到b4中任何一個(gè)為ON，所有通道的A/D轉(zhuǎn)換停止無(wú)錯(cuò)誤b1：偏移/增益錯(cuò)誤在EEPROM中的偏移/增益數(shù)據(jù)不正常或者調(diào)整錯(cuò)誤增益/偏移數(shù)據(jù)正常b2：電源故障24VDC電源故障電源正常b3：硬件錯(cuò)誤A/D轉(zhuǎn)換器或其它硬件故障硬件正常b10：數(shù)字范圍錯(cuò)誤數(shù)字輸出值小于-2048或大于2047數(shù)字輸出值正常b11：平均采樣錯(cuò)誤平均采樣數(shù)不小于4097，或不大于0（使用缺省值8）平均正常（在1到4096之間）b12：偏移/增益調(diào)整禁止禁止BFM#21的（b1,b0）設(shè)為（1，0）允許BFM#21的（b1,b0）設(shè)為（1，0）（5）識(shí)別碼BFM#30可以使用FROM指令讀出特殊功能模塊的識(shí)別號(hào)，F(xiàn)X2N-4AD單元的識(shí)別號(hào)是K20104.2.2FX2N-4DA模擬特殊模塊1．FX2N-4DA的結(jié)構(gòu)：（1）FX2N-4DA模擬特殊模塊有四個(gè)輸出通道，輸出通道接收數(shù)字信號(hào)并轉(zhuǎn)換成等價(jià)的模擬信號(hào)，這樣稱為D/A轉(zhuǎn)換。FX2N-4DA最大分辨率是12位（2）基于輸入/輸出的電壓電流選擇通過(guò)用戶配線完成，可選用的模擬值范圍是-10V到10VDC（分辨率5mV）,或者0到20mA（分辨率20uA），可被每個(gè)通道分別選擇。（3）FX2N-4DA和FX2N主單元之間通過(guò)緩沖存儲(chǔ)器交換數(shù)據(jù)，F(xiàn)X2N-4DA共有32個(gè)存儲(chǔ)器（每個(gè)16位）（4）FX2N占用FX2N擴(kuò)展總線的8個(gè)點(diǎn)。這8個(gè)點(diǎn)可以分配成輸入或輸出，F(xiàn)X2N-4DA消耗FX2N主單元或有源擴(kuò)展單元5V電源槽的30mA電流。2．FX2N-4DA安裝注意事項(xiàng)：（1）對(duì)于模擬輸出使用雙絞線屏蔽電纜，電纜應(yīng)遠(yuǎn)離電源線或者其他可能產(chǎn)生電氣干擾的電線。（2）在輸出電纜的幅載短使用單點(diǎn)接地（3級(jí)接地：不大于100歐姆）。（3）如果輸出存在電氣噪聲或者電壓波動(dòng)，可以連接一個(gè)平滑電容器（0.1uF到0.47uF。25V）。（4）將FX2N-4DA的接地端和可編程控制器的接地端連接在一起（5）將電壓輸出端子短路或者連接電流輸出負(fù)載道電壓輸出端子可能會(huì)損壞FX2N-4DA。（6）也可以使用可編程控制器24VDC服務(wù)電源。（7）不要將任何單元連接到未用端子。3．緩沖存儲(chǔ)器（BFM）的分配BFM內(nèi)容W#0E輸出模式選擇，出廠設(shè)置H0000#1#2#3#4#5E數(shù)據(jù)保持模式，出廠設(shè)置H0000#6，#7保留（1）BFM#0輸出模式選擇：BFM#0的值使每個(gè)通道的模擬輸出在電壓輸出和電流輸出之間切換。采用4位十六進(jìn)制數(shù)的形式。從右到左分別表示各個(gè)通道的輸出模式，第一位數(shù)字是通道1的命令，第二位數(shù)字則是通道2的命令，以此類推。HOOOOCH4CH3CH2CH1O=0：設(shè)置成電壓輸出模式（輸出-10V到+10V電壓）O=1：設(shè)置成電流輸出模式（輸出+4mA到20mA電流）O=2：設(shè)置成電流輸出模式（輸出0mA到20mA電流）（2）BFM#1，#2，#3，#4：分別表示輸出數(shù)據(jù)通道CH1，CH2，CH3，CH4，且初始值均為0。（3）BFM#5：數(shù)據(jù)保持模式：當(dāng)可編程控制器處于停止（STOP）模式，RUN模式下的最后輸出值將被保持。要復(fù)位這些值以使其成為偏移值，可將十六進(jìn)制設(shè)置值寫入BFM#5中。HOOOOO=0：保持輸出CH4CH3CH2CH1O=1：復(fù)位到偏移值除了上述功能外，緩沖存儲(chǔ)器可以調(diào)整FX2N-4D的I/O特性，并且將FX2N-4DA的狀態(tài)報(bào)告給可編程控制器BFM說(shuō)明#8（E）CH1，CH2的偏移/增益設(shè)定命令，初始值H0000#9（E）CH3，CH4的偏移/增益設(shè)定命令，初始值H0000W#10偏移數(shù)據(jù)CH1*1單位：mV或uA初始偏移值：0初始增益值+5，000模式0#11增益數(shù)據(jù)CH1*2#12偏移數(shù)據(jù)CH2*1#13增益數(shù)據(jù)CH2*2#14偏移數(shù)據(jù)CH3*1#15增益數(shù)據(jù)CH3*2#16偏移數(shù)據(jù)CH4*1#17增益數(shù)據(jù)CH4*2#18，#19保留W#20（E）初始化，初始值=0#21E禁止調(diào)整I/O特性（初始值：1）#22，#28保留#29錯(cuò)誤狀態(tài)#30K3020識(shí)別碼#31保留（4）BFM#8，#9：偏移/增益設(shè)置命令：在在BFM#8或#9相應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)位中寫入1，以改變通道CH1到CH4的偏移和增益值，只有此命令輸出后，當(dāng)前值才會(huì)有效。（5）BFM#10到#17：偏移/增益數(shù)據(jù)：將新數(shù)據(jù)寫入BFM#10到#17，可以改變偏移和增益值。寫入數(shù)據(jù)的單位是mV或者uA，數(shù)據(jù)寫入后BFM#8和#9作相應(yīng)的設(shè)置。（6）BFM#20：初始化：當(dāng)K1寫入BFM#20時(shí)，所有的值將被初始化成出廠設(shè)定。（7）BFM#21：禁止調(diào)整I/O特性：設(shè)置BFM#21為2，會(huì)禁止用戶對(duì)I/O特性的疏忽性調(diào)整。一旦設(shè)置了禁止調(diào)整功能，該功能將一直有效，直到設(shè)置了允許命令（BFM#21=1）。（8）BFM#29：錯(cuò)誤信息：當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，可以用FROM指令從這里讀出錯(cuò)誤的信息。位名字位設(shè)為“1”時(shí)的狀態(tài)位設(shè)為“0”時(shí)的狀態(tài)b0錯(cuò)誤b1到b4任何一位為ON無(wú)錯(cuò)b1O/G錯(cuò)誤EEPROM中的偏移/增益數(shù)據(jù)不正?；蛘甙l(fā)生設(shè)置錯(cuò)誤偏移/增益數(shù)據(jù)正常b2電源錯(cuò)誤24VDC電源故障電源正常b3硬件錯(cuò)誤D/A轉(zhuǎn)換器故障或者其他硬件故障沒(méi)有硬件缺陷b10范圍錯(cuò)誤數(shù)字輸入或模擬輸出值超出指定范圍輸入或輸出值在規(guī)定范圍內(nèi)b12G/O調(diào)整禁止?fàn)顟B(tài)BFM#21沒(méi)有設(shè)為“1”可調(diào)整狀態(tài)BFM#21=1（9）BFM#30：特殊功能模塊的識(shí)別碼，可用FROM指令讀取。FX2N-4DA單元的標(biāo)識(shí)碼是K3020，可編程控制器與特殊功能模塊交換任何數(shù)據(jù)之前，可以在程序中使用標(biāo)識(shí)碼來(lái)確定特殊功能模塊。4.2.3PLC與計(jì)算機(jī)連接通訊FX系列PLC支持無(wú)協(xié)議的RS232和RS485通信協(xié)議兩種通信方式。PLC的默認(rèn)設(shè)置是只支持RS232通信，所以要使用RS485通信協(xié)議，必須事先用RS232（即PLC的編程口）通信，設(shè)置寄存器PLCD8120寄存器，因此必須具有編程電纜一條。工控機(jī)與PLC的通訊通過(guò)電纜來(lái)完成,它將FX2N的編程口與計(jì)算機(jī)的RS232口相連,具體設(shè)置是在下位機(jī)的編程環(huán)境(FX2N編程軟件)和MCGS組態(tài)軟件的設(shè)備窗口中完成的。工控機(jī)與數(shù)顯儀表的具體設(shè)置在MCGS組態(tài)軟件的設(shè)備窗口中完成的。

第五章調(diào)試5.1調(diào)試步驟檢查設(shè)備是否有故障將計(jì)算機(jī)和PLC串口連接打開電源、計(jì)算機(jī)以及PLC檢查PLC串口通信和MCGS串口通信將系統(tǒng)連接成串級(jí)控制系統(tǒng)由響應(yīng)曲線修改編程軟件中的設(shè)定值5.2調(diào)試結(jié)果與常見(jiàn)故障分析5.2.1調(diào)試 調(diào)試結(jié)果：軟件與PLC無(wú)法建立通信連接。原因分析：由于在對(duì)“通信串口”進(jìn)行設(shè)置時(shí)，沒(méi)有正確設(shè)置PLC的實(shí)際地址，以至于軟件與PLC無(wú)法建立連接。5.2.2常見(jiàn)故障分析1.無(wú)法建立通信連接檢查PLC是否上電。485擴(kuò)展模塊連接是否正常，電源指示燈是否點(diǎn)亮，RD數(shù)據(jù)接收燈是否點(diǎn)亮，若電源指示燈不亮或數(shù)據(jù)接收也不亮，則是模塊本身有問(wèn)題。若電源指示燈亮且數(shù)據(jù)接收燈也亮，但SD燈不亮，則原因是通信參數(shù)設(shè)置與設(shè)備的格式不對(duì)。確認(rèn)PLC的實(shí)際地址是否和串口基本屬性的地址一致，若不知道PLC的實(shí)際地址，則用編程軟件查看D8121的值。2.通訊不可靠通信不可靠（不穩(wěn)定）若通信狀態(tài)時(shí)而為0，時(shí)而為1，表示通信不可靠，原因可能有：通信距離太遠(yuǎn)，一般不超過(guò)50米?，F(xiàn)場(chǎng)干擾太大，盡量使用屏蔽線。采樣周期太短，試著改變采樣周期。

第六章結(jié)論過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制?；赑LC的壓力過(guò)程控制系統(tǒng)，利用了工控機(jī)組態(tài)軟件的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理和圖形表現(xiàn)能力，PLC抗干擾能力強(qiáng)、適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的特點(diǎn),以及變頻器的調(diào)速性能，融合了較先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、故障診斷技術(shù)和軟件技術(shù)，具有可靠性高、維護(hù)容易等特點(diǎn)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集中管理、自動(dòng)控制、故障檢測(cè)等多方面功能，為壓力過(guò)程控制系統(tǒng)的連續(xù)、穩(wěn)定、安全運(yùn)行提供了保證。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，改變了工控領(lǐng)域的用戶通過(guò)手工或委托第三方編寫HMI應(yīng)用，開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，效率低，可靠性差；選擇余地小，不能滿足用戶需求；難與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交互以及升級(jí)和增加功能都受到嚴(yán)重的限制的現(xiàn)狀。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，把用戶從這些困境中解脫出來(lái)，可以利用組態(tài)軟件的功能，構(gòu)建一套最適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。隨著它的快速發(fā)展，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對(duì)I/O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容，隨著技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會(huì)不斷被賦予新的內(nèi)容。利用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用集中監(jiān)測(cè)、集中控制、集中顯示、集中管理、集中保存的系統(tǒng)。而工控機(jī)和組態(tài)軟件結(jié)合監(jiān)控系統(tǒng)，融合了較先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、故障診斷技術(shù)和軟件技術(shù)，廣泛應(yīng)用在化工、供暖、機(jī)械、供水、水處理等多個(gè)領(lǐng)域，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮越來(lái)越顯著的作用。

參考文獻(xiàn)馬國(guó)華.監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用,清華大學(xué)出版社,2001袁秀英.組態(tài)控制技術(shù),北京：電子工業(yè)出版社，2003.廖常初.FX系列PLC編程及應(yīng)用,北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004宋伯生.PLC編程理論·算法及技巧,北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005顧戰(zhàn)松陳鐵年可編程控制器原理與應(yīng)用，北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2003F.G.Shinskey.PROCESSCONTROLSYSTEMSapplication,design,andtuning,NEWYORK.2000NormanS.Nise.ControlSystemsEngineering(FourthEdition),NEWYORK.2004

謝辭本文作者在初期準(zhǔn)備期間，認(rèn)真閱讀和參考了大量有關(guān)PLC以及MCGS的相關(guān)書籍，并將所學(xué)到的理論知識(shí)與相關(guān)開發(fā)軟件做了有機(jī)的結(jié)合。在指導(dǎo)教師和同學(xué)們的幫助下，終于設(shè)計(jì)出了基于PLC的壓力過(guò)程控制系統(tǒng)。但是由于時(shí)間的關(guān)系，控制系統(tǒng)還有很多可以完善的地方都沒(méi)有進(jìn)行進(jìn)一步完善，相關(guān)組態(tài)軟件所具有的功能還有許多是作者未曾開發(fā)和加以很好利用的，這不能不說(shuō)不是一個(gè)遺憾。本人所能做到的就是將設(shè)計(jì)基于PLC的壓力過(guò)程控制系統(tǒng)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)記錄下來(lái)，供繼續(xù)進(jìn)行這方面研究的讀者參考。此次設(shè)計(jì)是作者初次涉及MCGS組態(tài)軟件的應(yīng)用及設(shè)計(jì)，因此，在設(shè)計(jì)及論述過(guò)程中難免有錯(cuò)誤和不妥之處，敬請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)指正。在此期間，指導(dǎo)老師熊曉老師給予了我很大的幫助，為我提供了不少設(shè)計(jì)建議和改進(jìn)思路，從而使我能順利的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，所以在此向她表示深深的謝意。最后還要向文中引用到其學(xué)術(shù)論著及研究成果的眾多學(xué)者前輩與同行鳴謝，也感謝將為本文審稿的所有專家們，你們提出的寶貴意見(jiàn)將使我受益匪淺!2008年6月

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名：日期：

學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日

指導(dǎo)教師評(píng)閱書指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)：一、撰寫（設(shè)計(jì)）過(guò)程1、學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過(guò)程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問(wèn)題的能力□優(yōu)□良□中□及格□不及格4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性□優(yōu)□良□中□及格□不及格5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績(jī)：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”）指導(dǎo)教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日評(píng)閱教師評(píng)閱書評(píng)閱教師評(píng)價(jià)：一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)