西门子SM321信号模块

湖南迪硕自动化设备有限公司

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在控制理论中，用传递函数来描述被控对象、检测元件、执行机构和PID控制器。
 被控对象一般是串联的惯性环节和积分环节的组合。在实验室可以用以运算放大器为核心的模拟电路来模拟广义的被控对象（包括检测元件和执行机构）的传递函数。我曾将这种运放电路用于S7-200和S7-1200的PID参数自动调节实验。
 用运算放大器模拟被控对象一般需要做印刷电路板，还是比较麻烦。有没有更简单的方法呢？
 除了用运算放大器来模拟被控对象的传递函数，也可以用PLC的程序来模拟。为此我编写了用来模拟被控对象的S7-200的子程序，它也可以用于S7-200 SMART。使用模拟的被控对象的PID闭环示意图如下图所示，虚线右边是被控对象，DISV是系统的扰动输入值。虚线左边是PLC的PID控制程序。
 


 被控对象的数学模型为3个串联的惯性环节，其增益为GAIN，3个惯性环节的时间常数分别为TIM1～TIM3。其传递函数为
 
数学模型为3个串联的惯性环节

 分母中的“s”为自动控制理论中拉普拉斯变换的拉普拉斯算子。将某一时间常数设为0，可以减少惯性环节的个数。图中被控对象的输入值INV是PID控制器的输出值。被控对象的输出值OUTV作为PID控制器的过程变量（反馈值）PV。
 下图是模拟被控对象的子程序，实际上只用了两个惯性环节，其时间常数分别为5000ms和2000ms。用与PID的采样周期相同的定时中断时间间隔来调用这个子程序。
 
图中被控对象的输入值INV是PID控制器的输出值

 下图是用来监视PID回路运行情况的STEP 7-Micro/WIN的PID调节控制面板，可以用它进行PID参数自整定或手动调节PID参数的实验。标有PV（即被控量）的是过程变量的阶跃响应曲线。
 
STEP 7-Micro/WIN的PID调节控制面板

 将上图中的积分时间由0.03min（分钟）增大到0.12min，下图的**调量有明显的减小。通过修改PID的参数，观察被控量阶跃响应曲线给出的**调量和调节时间等特征量的变化情况，可以形象直观、快速地学习和掌握PID参数的整定方法。
 



 
电气控制原理图一般是分为主电路和辅助电路两部分。其中的主电路是电气控制线路中大电流流过的部分，包括从电源到电机之间相连的电器元件。而辅助电路是控制线路中除了主电路以外的电路，其流过的电流比较小。

 
电气控制原理图：

 
1.分析主电路：无论线路设计还是线路分析都是先从主电路入手。主电路的作用是保证机床拖动要求的实现。从主电路的构成可分析出电动机或执行电器的类型、工作方式，起动、转向、调速、制动等控制要求与保护要求等内容。

 


   2.分析控制电路：主电路各控制要求是由控制电路来实现的，运用“化整为零”、“顺藤摸瓜”的原则，将控制电路按功能划分为若干个局部控制线路，从电源和主令信号开始，经过逻辑判断，写出控制流程，以简便明了的方式表达出电路的自动工作过程。

 
3.分析辅助电路：辅助电路包括执行元件的工作状态显示、电源显示、参数测定、照明和故障报警等。这部分电路具有相对独立性，起辅助作用但又不影响主要功能。辅助电路中很多部分是受控制电路中的元件来控制的。

 


 
4.分析联锁与保护环节：生产机械对于安全性、可靠性有很高的要求，实现这些要求，除了合理地选择拖动、控制方案外，在控制线路中还设置了一系列电气保护和必要的电气联锁。在电气控制原理图的分析过程中，电气联锁与电气保护环节是一个重要内容，不能遗漏。

   5.总体检查：经过“化整为零”，逐步分析了每一局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关系之后，还必须用“集零为整”的方法检查整个控制线路，看是否有遗漏。特别要从整体角度去进一步检查和理解各控制环节之间的联系，以达到正确理解原理图中每一个电气元器件的作用。300系列

冷启动时，主存储器中 SFC 生成的数据块都被删除，其他数据块从装载存储器中获取默认值。 无论是否设置数据保持，过程映像区，定时器，计数器，指示器都将在程序(装载存储器)中重新设置到初始值。 输入的过程映像区被读入，STEP 7 用户程序开始重新启动 (OB102 或 OB1).

在 RUN 状态下电源中断后再次供电，S7-400 CPU 通过初始化路径然后自动执行热启动。重新热启动后，用户程序在中断点继续运行 (定时器，计数器，指示器不被重新设置，当前数值保存在 DB 块中)。在断电前未执行的用户程序被称为剩余循环程序。剩余循环程序同时包括时间和报警控制程序部分。 

热启动中，所有数据包括过程映像区都执行它们较后的有效数值。 程序在中断点继续执行命令。 在当前周期完成之前，输出不会改变。 如果供电中断，热启动只可适用于缓冲模式。

原则上来说，如果用户程序在 STOP 状态下没有改变 (例如装载一个修改过的块) 或者因为某些原因而不需要进行启动 (暖启动)，那么，热启动是允许的。

热启动的操作命令：

如果相关参数已设定于 CPU 中，并且是如下原因造成 STOP, 那么手动热启动是可行的：

模式选择器从 RUN 转换到 STOP。 STOP 已被用户编程，STOP 在调用 OB 后未被载入。 STOP 状态包含于 PG 或某个通讯功能。

用户可以触发热启动：

通过模式选择开关来选择。 CRST/WRST 需设置在 WRST。 通过 PG 菜单命令或通过通讯功能 (模式选择开关设置到 RUN 或 RUN-P) 手动热启动已在 CPU 中参数化。

自动热启动可在 POWER ON 状态下被触发，如果：

在 POWER OFF 状态下，CPU 不在 STOP 或 HALT。 模式选择开关设置到 RUN 或 RUN-P。 自动热启动已为 POWER ON 在 CPU 内参数化。 在自动热启动中，CRST/WRST 的转换是无效的。电源模板