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1、基本概念

我們生活在一個(gè)物質(zhì)的世界中。世間所有的物質(zhì)都包含了化學(xué)和物理特性，我們是通過對(duì)物質(zhì)的表觀性質(zhì)來了解和表述物質(zhì)的自有特性和運(yùn)動(dòng)特性。這些表觀性質(zhì)就是我們常說的質(zhì)量、溫度、速度、壓力、電壓、電流等用數(shù)學(xué)語言表述的物理量，在自控領(lǐng)域稱為工程量。這種表述的優(yōu)點(diǎn)是直觀、容易理解。在電動(dòng)傳感技術(shù)出現(xiàn)之前，傳統(tǒng)的檢測(cè)儀器可以直接顯示被測(cè)量的物理量，其中也包括機(jī)械式的電動(dòng)儀表。

2、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)

在電動(dòng)傳感器時(shí)代，*控制成為可能，這就需要檢測(cè)信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳送。但是紛繁復(fù)雜的物理量信號(hào)直接傳送會(huì)大大降低儀表的適用性。而且大多傳感器屬于弱信號(hào)型，遠(yuǎn)距離傳送很容易出現(xiàn)衰減、干擾的問題。因此才出現(xiàn)了二次變送器和標(biāo)準(zhǔn)的電傳送信號(hào)。二次變送器的作用就是將傳感器的信號(hào)放大成為符合工業(yè)傳輸標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，如0－5V、0－10V或4－20mA（其中用得多的是4－20mA）。而變送器通過對(duì)放大器電路的零點(diǎn)遷移以及增益調(diào)整，可以將標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)于物理量的被檢測(cè)范圍，如0－100℃或-10－100℃等等。這是用硬件電路對(duì)物理量進(jìn)行數(shù)學(xué)變換。*控制室的儀表將這些電信號(hào)驅(qū)動(dòng)機(jī)械式的電壓表、電流表就能顯示被測(cè)的物理量。對(duì)于不同的量程范圍，只要更換指針后面的刻度盤就可以了。更換刻度盤不會(huì)影響儀表的根本性質(zhì)，這就給儀表的標(biāo)準(zhǔn)化、通用性和規(guī)?；a(chǎn)帶來的*的好處。

3、數(shù)字化儀表

到了數(shù)字化時(shí)代，指針式顯示表變成了更直觀、更精確的數(shù)字顯示方式。在數(shù)字化儀表中，這種顯示方式實(shí)際上是用純數(shù)學(xué)的方式對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行逆變換，成為大家習(xí)慣的物理量表達(dá)方式。這種變換就是依靠軟件做數(shù)學(xué)運(yùn)算。這些運(yùn)算可能是線性方程，也可能是非線性方程，現(xiàn)在的電腦對(duì)這些運(yùn)算是易如反掌。

4、信號(hào)變換中的數(shù)學(xué)問題

信號(hào)的變換需要經(jīng)過以下過程：物理量－傳感器信號(hào)－標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)－A/D轉(zhuǎn)換－數(shù)值顯示。

聲明：為簡單起見，我們?cè)诖擞懻摰氖蔷€性的信號(hào)變換。同時(shí)略過傳感器的信號(hào)變換過程。

假定物理量為A，范圍即為A0－Am，實(shí)時(shí)物理量為X；標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)是B0－Bm，實(shí)時(shí)電信號(hào)為Y；A/D轉(zhuǎn)換數(shù)值為C0-Cm，實(shí)時(shí)數(shù)值為Z。

如此，B0對(duì)應(yīng)于A0，Bm對(duì)應(yīng)于Am，Y對(duì)應(yīng)于X，及Y=f(X)。由于是線性關(guān)系，得出方程式為Y=(Bm-B0)*(X-A0)/(Am-A0)+B0。又由于是線性關(guān)系，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)學(xué)方程Z=f(X)可以表示為Z=(Cm-C0)*(X-A0)/(Am-A0)+C0。那么就很容易得出逆變換的數(shù)學(xué)方程為X=(Am-A0)*(Z-C0)/(Cm-C0)+A0。方程中計(jì)算出來的X就可以在顯示器上直接表達(dá)為被檢測(cè)的物理量。

5、plc中逆變換的計(jì)算方法

以S7-200和4－20mA為例，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，我們得到的數(shù)值是6400－32000，及C0=6400，Cm=32000。于是，X=(Am-A0)*(Z-6400)/(32000-6400)+A0。

例如某溫度傳感器和變送器檢測(cè)的是-10－60℃，用上述的方程表達(dá)為X=70*(Z-6400)/25600-10。經(jīng)過PLC的數(shù)學(xué)運(yùn)算指令計(jì)算后，hmi可以從結(jié)果寄存器中讀取并直接顯示為工程量。

用同樣的原理，我們可以在HMI上輸入工程量，然后由軟件轉(zhuǎn)換成控制系統(tǒng)使用的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值。

在S7-200中，(Z-6400)/25600的計(jì)算結(jié)果是非常重要的數(shù)值。這是一個(gè)0－1.0（100％）的實(shí)數(shù)，可以直接送到PID指令（不是指令向?qū)В┑臋z測(cè)值輸入端。PID指令輸出的也是0－1.0的實(shí)數(shù)，通過前面的計(jì)算式的反計(jì)算，可以轉(zhuǎn)換成6400－32000，送到D/A端口變成4－20mA輸出。

plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則是什么？

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任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：

1. 大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求

充分發(fā)揮PLC的功能，大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料，收集相關(guān)*的國內(nèi)、國外資料。同時(shí)要注意和現(xiàn)場(chǎng)的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問題和疑難問題。

2. 保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠

保證PLC控制系統(tǒng)能夠*安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等），也能正常工作。

3. 力求簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便

一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。

4. 適應(yīng)發(fā)展的需要

由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。

 如果程序中某些定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的設(shè)定值過大，為了縮短調(diào)試時(shí)間，可以在調(diào)試時(shí)將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫入它們的實(shí)際設(shè)定值。在設(shè)計(jì)和模擬調(diào)試程序的同時(shí)，可以設(shè)計(jì)、制作控制臺(tái)或控制柜，PLC之外的其他硬件的安裝、接線工作也可以同時(shí)進(jìn)行。
西門子變頻器常見故障分析及處理（一）
　　為了對(duì)變頻器的好壞作一個(gè)初步的判斷，我們可以先對(duì)它做一個(gè)靜態(tài)測(cè)試，主要是對(duì)直流中間電路和igbt的檢測(cè)，用萬用表檢測(cè)其內(nèi)部是否燒斷、中間濾波電容的容量及是否擊穿、igbt的續(xù)流二極管是否損壞等。因?yàn)樽冾l器同一種報(bào)警可以由底板、cuvc板、通訊板共同造成，所以發(fā)現(xiàn)故障時(shí)不要盲目判斷，引起工作的繁瑣和時(shí)間的浪費(fèi)。

　如果是電驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，要在保證設(shè)備不會(huì)發(fā)生撞擊的前提下，讓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器得電，檢查執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否能夠運(yùn)動(dòng)。如果是液壓或氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，同樣在安全前提下手動(dòng)使換向閥得電，從而控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。在檢查輸出信號(hào)時(shí)，不論執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式是什么，一定要查看元件說明書，要知道并不是所有設(shè)備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)都可以通電測(cè)試，有時(shí)個(gè)別的輸出信號(hào)可能無法手動(dòng)測(cè)試，在操作之前一定要慎重。

西門子內(nèi)存卡6ES7953-8LG20-0AA0選型 從時(shí)間調(diào)度上來說PLC的程序一般不能按事先設(shè)定的循環(huán)周期運(yùn)行。PLC程序是從頭到尾執(zhí)行一次后又從頭開始執(zhí)行。（現(xiàn)在一些新型PLC有所改進(jìn)，不過對(duì)任務(wù)周期的數(shù)量還是有限制）而DCS可以設(shè)定任務(wù)周期。
　　*的知識(shí)點(diǎn)：a、首先要熟悉S7-200PLC模擬量輸入、輸出模塊的硬件特性。西門子plc系列常有問題及解決辦法組態(tài)王和多臺(tái)西門子S7-300、400PLC通過dp協(xié)議通訊時(shí)，設(shè)備地址應(yīng)如何定義。1）硬件連接：計(jì)算機(jī)中插入一塊CP5611（或CP5613)可實(shí)現(xiàn)將多個(gè)S7-300/400PLC連接在一條DP總線上。

　無論是輸入還是輸出裝置，當(dāng)傳感器有信號(hào)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置得電后，必須同時(shí)檢查PLC上的I/O模塊指示燈是否也點(diǎn)亮。很多設(shè)備中，輸入輸出信號(hào)是通過接線端子與PLC連接，有時(shí)接線端子的指示燈有信號(hào)，但PLC上相應(yīng)的地址沒有信號(hào)，這可能是由于連接導(dǎo)線內(nèi)部斷路造成的，在設(shè)備排故時(shí)很容易忽略，這一點(diǎn)要特別注意。

西門子內(nèi)存卡6ES7953-8LG20-0AA0選型 　在測(cè)量輸入輸出信號(hào)后，要及時(shí)將測(cè)量的地址記錄下來，保證信號(hào)地址和說明書中一致。如有不同，再次進(jìn)行測(cè)量核實(shí)，多次測(cè)量仍然不一致，可以設(shè)備廠家進(jìn)行咨詢，保證編程時(shí)對(duì)各輸入輸出點(diǎn)做到充分確認(rèn)。第三步：打開編程軟件，進(jìn)行硬件配置，并將I/O地址寫在符號(hào)表中雖然不同PLC使用的編程軟件不同，但編程步驟大致一樣。。。
3.重故障具體都有哪些?
系統(tǒng)發(fā)生下列故障時(shí),按照重故障處理，并在監(jiān)視器左上角顯示重故障類型：外部故障、變壓器過熱、柜溫過熱、單元故障、變頻器過流、高壓失電、接口板故障、控制器不通訊、接口板不通訊、電機(jī)過載、參數(shù)錯(cuò)誤、主控板故障。單元故障包括：熔斷器故障、單元過熱、驅(qū)動(dòng)故障、光纖故障、單元過壓。外部故障必須先解除高壓分?jǐn)?柜門按鈕或外部接點(diǎn))狀態(tài)再系統(tǒng)復(fù)位，才能使系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài);除外部故障以外的重故障發(fā)生后，直接系統(tǒng)復(fù)位即可使系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)，但在再次上電前一定要找出故障原因。單元故障發(fā)生后，只有再次上高壓電源方能檢測(cè)到單元狀態(tài)。若故障較難分析且無法確定能否二次上高壓時(shí)，請(qǐng)向廠商咨詢。注意：切忌在未查明故障原因前貿(mào)然二次上電，否則可能嚴(yán)重?fù)p壞變頻器!


　　2)DP協(xié)議設(shè)置：所有PLC必須設(shè)置的DPSlave站，CP5611(或CP5613)要求通過Simaticnet設(shè)置的DPmaster站；3)組態(tài)王中設(shè)備地址定義：選擇PLC/西門子/S7-200系列(DP)/Profibus-DP，設(shè)備地址固定為1.1(該地址與從站PLC的地址設(shè)置無關(guān))。
　　C、開關(guān)、極限位置、安全保護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)操作上的一些元件或設(shè)備故障，其原因可能是因?yàn)殚L期磨損，或長期不用而銹蝕老化。對(duì)于這類設(shè)備故障的處理主要體現(xiàn)在定期維護(hù)，使設(shè)備時(shí)刻處于完好狀態(tài)。對(duì)于限位開關(guān)尤其是重型設(shè)備上的限位開關(guān)除了定期檢修外，還要在設(shè)計(jì)的過程中加入多重的保護(hù)措施。