hasuploaded-基于西门子plc的液位水槽控制装置

第1章绪论第1.1节水槽装置的概述液位控制常采用PID控制，该控制方法具有响应迅速、稳态误差小等优点。但当系统内部参数发生变化或受到外界干扰时，参数整定就比较困难，给学生实验带来很大的不便。为了满足自动化、冶金、化工等专业的实验室水槽液位控制的要求,我们对其进行了深入研究，设计了水槽装置PLC控制系统，该系统具有较强的适应内部参数变化和克服外界干扰的能力，具有一定的应用价值。第1.2节西门子PLC简介1.2.1可编程控制器概述可编程控制器（ProgrammableController）简称PC，个人计算机(PersonalComputer)也简称PC，为了避免混在一起，人们将最初用于逻辑控制的可编程器叫做PLC（ProgrammableLogicController），通常也称为可编程控制器。它是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术而发展起来的一种通用的工业自动控制装置；具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等优点，本系统采用在工业领域有着广泛应用的西门子S7200系列PLC作为主控制器，完成一套过程控制实验系统，涵盖了《可编程控制器》、《信号和信息处理》、《传感技术》、《工程检测》、《模式识别》、《控制理论》、《自动化技术》、《智能控制》、《过程控制》、《自动化仪表》、《计算机应用和控制》、《计算机控制系统》等课程的教学实验与研究。国际电工委员会（IEC）曾于1982年11月颁发了可编程控制器标准草案第一搞，1985年1月发表了第二稿，1987年2月颁发了第三稿。该草案中对可编程控制器的定义是：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储器执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。而有关的外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”1.2.2PLC的指导思想PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。PLC扫描一个周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。1.2.3PLC的历史和发展过程世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC)研制的。限于当时的元件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，成为真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储单元都以继电器命名。因而人们称可编程控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。PLC的发展与计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术、通讯网络技术等高新技术的发展是分不开的，他们推动了PLC的发展，而PLC的发展又对这些高新技术提出了更高更新的要求。PLC的发展经历了以下四个阶段：（1）初始阶段：第一台PLC的问世到70年代中期。产品主要用于逻辑运算和计时、计数运算，CPU由中小规模的集成电路组成，控制功能较简单。因为它能完成逻辑运算功能，又被称为可编程序逻辑控制器（PLC）。典型的产品：MODICON公司的084ALLEN-BADLEY公司的PDQ－IIDEC公司的PDP－14日本日立公司的SCY－022（2）扩展阶段：70年代中期到70年代末期。产品主要在控制功能上得到较大的发展，来自两个方面：①从可编程序控制器发展的控制器－完成的是逻辑运算及扩展了其它运算功能，称之为可编程序控制器（Programmablecontrol）即PC（PLC）；②从模拟仪表发展的控制器－完成的是模拟运算及扩展其它逻辑运算功能，称之为单回路或多回路控制器（数字调节仪表）。典型的产品：MODICON公司的184，284和384西门子公司的SIMATICS3系列日本立石公司（OMRON）的SYSMAC－C系列等日本三菱公司的FX1系列和FX2系列等（3）通讯阶段：70年代末期到80年代中期。与计算机通讯的发展相联系，初步形成了分布式的通讯网络体系，但各制造厂各自为政，通讯系统自成体系，产品的功能得到发展，可靠性也大大提高。典型的产品：西门子公司的SIMATICS6系列GOULD公司的M84，884等（4）开放阶段：80年代中期开始至现在。开放系统的提出，使PLC得到了较大的发展，主要表现在通讯系统的开放，通讯协议的标准化使各厂家的产品可以通讯。这期间产品的规模增大功能不断的完善，大中型产品多数有CRT显示功能，采用标准软件，增加高级编程语言等。典型的产品：西门子公司的SIMATICS5系列ALLEN－BRADLEY公司的PLC－5等第1.3节主要任务为使工科学生在校期间就受到良好的工程实践锻炼，建设具有实际工程环境的实验室和实训基地一直是自动化实验室建设的重要目标。工业自动化可分为机械自动化和过程自动化，过程控制系统是指对连续性工业生产过程如化工石油石化冶金电站轻工等工业生产过程中以流体为主的有关的物理量（温度、压力、流量及液位等四个参数）的自动调节控制。过程控制实验装置是根据自动化专业及相关专业教学特点，基于过程控制基础上集PLC技术、网络技术和计算机监控为一体的先进的实验装置。本实验装置建成后，可以形成一套独特的真实工业对象过程控制系统全仿真工业现场的实验装置。成果形式提供水槽装置可编程控制器控制系统实验装置。.本设计主要基本要求包括：（1）正确理解系统应用的目的和要求、掌握工程应用的一般程序。（2）熟悉某一种类型PLC的特点、使用及程序编制。（3）具有使用仪表使用手册、查阅相应资料的能力。（4）了解计算机辅助设计软件的基本使用方法。（5）具有根据调研、收集和查阅到的资料来分析判断确定论文/设计方案的能力。（6）初步具备运用自动化装置选型的能力。（7）具有归纳、整理技术资料，撰写技术论文的能力。（8）具有阐述论证论文/设计成果的能力，并通过答辩。第2章基本知识介绍第2.1节液位水槽装置的基本原理2.1.1液位水槽装置简单介绍在本设计中，用水槽1和水槽2构成液位L1与液位L2的串级控制系统。水槽1的液位L1为副变量，水槽2的液位L2为主变量。其主调节器2接受主参数信号，它的输出作为副调节器1的外给定信号。而副调节器1则是根据副参数与主调节器来的给定信号去调节阀，达到控制的目的。串级控制系统是比较常见的一种复杂控制系统。由于它具有主、副两台调节器，且有一个副环，它具有许多简单控制系统所不具有的优点，一般来说，串级控制系统的调节质量要比简单调节系统的调节质量高。当控制精度要求较高，简单调节系统不能满足要求时，串级调节系统往往会取得比较满意的结果，调节质量会大大提高。但是，如何更好地发挥串级调节系统的特点，以提高质量，这就与副参数的选择，或者说与副回路的构成有着密切的关系。由于串级控制系统具有主、副两台调节器，因此它的投运和整定比简单调节系统要复杂一些。图2-1水槽液位串级控制系统工艺流程图2.1.2液位水槽装置各设备的选型表2-1液位水槽装置设备选型名称型号规格精度数量制造厂家中央处理器模块（CPU）CPU312IFM内存RAM扩展到64K1模拟量输入模块（AI）SM331处理2点输入信号。2模拟量输出模块（AO）SM332处理1点输出信号1电源模块PS-3075A，24VDC1PC适配器RS232串行通信接口6ES7972-0CA23-0XA01电容式差压变送器1151DP-5E22M1B3D2量程：0～31.1kPa～186.8kPa工作电源：24VDC输出电流：4～20mADC二线制0.52北京市新大云传感技术公司精制自吸泵25ZDB-40-0.55电压：220V功率：0.55KW流量：2.8～3m3/h口径：25吸程：8.10扬程：40～45m转速：2860r/min1台州喷龙机电有限公司单相自吸水泵DBZ650-4.6-50功率：650W转速：290转/分扬程：50m温升：75℃流量：4.6m3/h吸程：9m频率50HZ1中外合资台州谊聚机电有限公司电气转换器QZD-1000A输入信号：4～20mA输出压力：0.02-0.1MPa气源压力：0.14MPa2江苏常熟仪表厂气动薄膜调节阀ZMBP-100K公称直径：8㎜公称压力10MPa阀开关型式：气开式介质温度：－40～25℃信号压力：20-100KP行程：10㎜2空气过滤减压器QFH-611输出：0.6kgf/cm流量：3M/h2上海自动化仪表厂第2.2节PLC的结构和原理第2.2.1节PLC控制组件S7-300PLC控制系统：S7-300是采用模块化结构的中小型PLC，包括一个CPU315-2DP主机模块、一个SM331模拟量输入模块和一个SM332模拟量输出模块，以及一块西门子CP5611专用网卡和一根MPI网线。其中SM331为8路模拟量输入模块，SM332为4路模拟量输出模块。图1-8所示为S7-300PLC、控制系统结构图。第2.2.2节PLC的功能、特点PLC是面向用户专为在工作环境下应用而设计的专用计算机。它具有以下几个显著特点。（1）可靠性高，抗干扰能力强PLC是专为工业控制而设计的，要能适应这样一个具有很强的电噪声、电磁干扰、机械振动、极端温度和湿度很大的工业环境中，那么，在PLC硬件设计方面，首先应对器件严格筛选和优化，而且在电路结构及工艺上采取了一些独特的方式。例如，在输入/输出（I/O）电路中采用了光电隔离措施，做到电浮空，既方便接地，又提高了抗干扰性能；各个I/O端口除采用了常规模拟滤波以外，还加上数字滤波；内容采用了电磁屏蔽措施，防止辐射干扰；采用了较先进的电源电路，以防止由电源回路串入的干扰信号；采用了合理的电路程序，对模块可进行在线插拔，调试时不会影响各机的正常运行，其平均无故障运行时间大（3~5）*(10*10*10)h以上。（2）编程简单、直观PLC是面向现场，考虑到大多数电气技术人员熟悉继电器控制线路的特点，在PLC的设计上，没有采用微机控制中常用的汇编语言，而是采用一种面向控制过程的梯形图语言。梯形图语言与继电器原理图类似，形象直观，易学易懂。电气工程师和具有一定知识的电工工艺人员都可以在很短的时间内学会。PLC继承了计算机控制技术和传统的继电器控制技术的优点，使用起来灵活方便。近年来又发展了面向对象的顺控流程图语言（SequentialFunctionChart）,使编程更简单方便。（3）控制功能强PLC除具有基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算等功能外，配上特殊的功能模块还可实现位控制、PID运算、过程控制、数字控制等功能。PLC可连接成为功能很强的网络系统，低速网络的传输距离达500~2500m，高速网络的传输距离为500~1000m,网上结点可达1024个，并且高速网络和低速网络可以级连，兼容性好。（4）易于安装，便于维护PLC安装简单，其相对小的体积使之能安装在通常继电器控制箱所需空间是一半地方。在从继电器控制系统改造到PLC系统的情况下，PLC小的模块结构使之能安装在继电器箱附近并将连线接向已有接线端，而且改换很方便，只要将PLC的输入/输出端子连向已有的接线端子排即可。在大型PLC系统的安装中，远程输入/输出站安置在最优地点，远程I/O站通过同轴电缆和双扭线连向CPU，这种配置大大减少了物料和劳力，远程子系统也意味着系统不同部分可在到达安装现场地前由PLC工程商预先连好线，这一方法大大减少了电气技术人员的现场安装时间。从一开始，PLC便以易维护作为设计目标。由于几乎所有的器件都是模块化的，维护时只需更换模块级插入式部件，故障检测电路将诊断指示器嵌在每一部件中，能指示器件是否正常工作，借助于编程设备可见输入/输出是ON还是OFF，还可写编程指令来报告故障。总之，在工业应用中使用PLC的优点是显而易见的。通过PLPC的使用，使用户获得高性能、高可靠性带来的高质量和低成本。第2.2.3节PLC发展趋势PLC总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向发展。具体表现以下几个方面。（1）产品规模向大、小两个方向发展大型PLC采用微处理器系统，可同时进行多任务操作，处理速度提高，特别是增强了过程控制和数据处理功能。存储容量也大大增加。小型PLC的整个结构向小型模块结构发展，增加了配置的灵活性，操作使用十分简便。PLC功能不断增加，将原来大、中型PLC才有的功能移植带小型PLC上，但价格却不断下降，真正成为继电器控制系统的替代产品。（2）编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化1985年，世界上张楚了第一台光笔编程器，近几年来，不少厂家先后开发了各种特色的智能编程器，可进行在线编程。从语言上看，PLC已不再是单纯用梯形图语言，还可采用功能块、语句表等常用的编程语言编程，且简单易懂。（3）发展多样化PLC发展的多样化主要体现在三个方面：产品类型、编程语言和应用领域。（4）模块化PLC的扩展模块发展迅速，明确化、专用化的复杂功能由专门模块来完成，主机仅仅通过设备向各块发布命令和测试状态，这使得PLC的系统功能进一步增强，控制系统设计进一步简化。（5）网络与通讯能力增强计算机与PLC之间以及各个PLC之间的联网和通讯的能力不断增强。使工业网络可以有效地节省资源，降低成本，提高系统的可靠性，致使网络的应用有普遍化的趋势。目前，工业中普遍采用金子塔结构的多级工业网络。（6）工业软件发展迅速与PLC硬件技术的发展相适应，工业软件的发展非常迅速，它使系统应用更加简单易行，大大方便了PLC系统的开发人员和操作使用人员。第2.3节设计中装置的相关介绍第2.3.1节电容式差压变送器的介绍电容式差压变送器的检测元件采用电容式压力传感器，组成分测量和放大两大部分。输入差压作用于测量部分电容式压力传感器的中心感压膜片，从而使感压膜片（即可动电极）与两固定电极所组成的减去电容之电容量发生变化，此电容变化量由电容/电流转换电路转换成电流信号Id，Id和调零与零迁电路产生的调零信号IZ的代数和同反馈电路产生的反馈信号If进行比较，其差值送入放大器，经放大得到整机的输出信号IO。整机的精度高、稳定性好、可靠性高、抗振性强，其基本误差一般为±0.2%或±0.25%。结构组件化、插件化、固体化，按功能制造统一尺寸的线路板，零部件和印刷线路以插件方式连接，因此通用性强，互换性好、便于维修。采用两线制方式，输出电流为4-20mADC国际标准统一信号，可和其他接受4-20mADC信号的仪表配套使用，构成各种控制系统。变送器设计小型化，品种多、型号全，可以在任意角度下安装而不影响其精度，量程和零点外部可调、安全防爆、全天候使用。即安装、调校和使用非常方便。变送器由测量部件、转换电路、放大电路三部分组成。其构成方框图如图2.2所示。图2-2电容式差压变送器构成方框图输入差压△Pi作用于测量部件的中心感压膜片，使其产生位移S，从而使感压膜片（即可动电极）与两弧形电极（即固定电极）组成的差动电容器的电容量发生变化。次电容变化量由电容-电流转换成直流电流信号，该电流信号与调零信号的代数和同反馈信号进行比较，其差值送入放大电路，经放大后得到变送器整机的输出电流信号I。。第2.3.2节差压式流量计的介绍差压式流量计(以下简称DPF或流量计)是根据安装于管道中流量检测件产生的差压、已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来测量流量的仪表。DPF由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。通常以检测件的型式对DPF分类，如孔扳流量计、文丘里管流量计及均速管流量计等。二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计，差压变送器和流量显示及计算仪表，它已发展为三化(系列化、通用化及标准化)程度很高的种类规格庞杂的一大类仪表。差压计既可用于测量流量参数，也可测量其他参数(如压力、物位、密度等)。如图2-3所示，差压式流量计主要由三部分组成。第一部分为节流装置，它将被测流量值转换成差压值；第二部分为信号的传输管线；第三部分为差压变送器，用来检测差压并转换成标准电流信号。图2-3差压式流量计第2.3.3节气动薄膜调节阀的介绍气动薄膜调节阀主要由气室、薄膜、推力盘、推杆等组成，气动薄膜调节阀的调节功能是通过定位器给出不同的压力信号，然后通过向气室内注入不同压力的气源，使薄膜产生推力，作用推力盘向下移动，压缩弹簧，带动推杆、阀杆、阀芯等动作来实现。当信号压力维持在一定值，阀门就维持在一定开度上。气动薄膜执行机构是最常用的调节阀执行机构。气动薄膜调节阀结构简单，动作可靠，维护方便，成本低廉，得到广泛应用。它分为正作用和反作用两种执行方式。正作用执行机构在输入信号增加时，推杆的位移向外；反作用执行机构在输入信号增加时，推杆的位移向内。

如图(a)中，当输入信号增加时，在薄膜膜片上产生一个推力，克服弹簧的作用力后，推杆位移，位移方向向外。因此，称为正作用执行机构。反之，如图(b)中，输入信号连接口在下膜盖上，信号增加时，推杆位移向内，缩到膜盒里，称为反作用执行机构。图2-4气动薄膜调节阀(a)、（b）气动薄膜调节阀的特点①正、反作用执行机构的结构基本相同，由上膜盖、下膜盖、薄膜膜片、推杆、弹簧、调节件、支架和行程显板等组成。

②正、反作用执行机构结构的主要区别是反作用执行机构的输入信号在膜盒下部，引出的推杆也在下部，由于薄膜片的良好密封，因此，在阀杆引出处不需要进行密封。

③可通过调节件的调整，改变弹簧初始力，从而改变执行机构的推力。

④气动薄膜调节阀的执行机构的输入输出特性呈现线性关系，既输出位移量与输入信号压力之间成线性关系。输出的位移称行程，由行程显示板显示。一些反作用执行机构还在膜盒上部安装阀位显示器，用于显示阀位。国产气动薄膜调节阀执行机构的行程有10mm、16mm、25mm、40mm、60mm和100mm等六种规格。⑤执行机构的膜片有效面积与推力成正比，有效面积越大，执行机构的推力也越大。

⑥气动薄膜调节阀可添加位移转换装置，使直线位移转换为角位移，用于旋转阀体。

⑦可添加阀门定位器，实现阀位检测和反馈，提高控制性能。

⑧气动薄膜调节阀可添加手轮机构，在自动控制失效时采用手轮进行降级操作，提高系统可靠性。

⑨气动薄膜调节阀可添加自锁装置，实现控制阀的自锁和保位。

精小型气动薄膜调节阀的执行机构在机构上作了重要改进，它采用多个弹簧代替原来的一个弹簧，降低了执行机构的高度和重量，具有结构紧凑、节能、输出推力大等优点。与传统气动薄膜调节阀相比，高低和重量约可降低30%。

侧装式气动薄膜调节阀的执行机构也称增力式执行机构，它采用增力装置将气动薄膜执行机构的水平推力经杠杆的放大，转换为垂直方向的推力。由于在增力装置上可方便地更换机件的连接关系来更换正反作用方式，改变放大倍数，受到用户青睐。

滚动膜片执行机构采用滚动膜片，在相同有效面积下的位移量较大，与活塞执行机构比，有摩擦力较小、密封性能好等特点。它通常与偏心旋转阀配套使用。已知执行机构有正作用和反作用两种作用方式，而阀有正装和反装两种结构方式，所以调节阀可组合成四种开闭方式。第3章水槽液位串级控制系统方案的选择和分析第3.1节控制方案的选择及分析第3.1.1节串级控制系统的介绍1、串级控制系统的概述串级控制系统有主、副两个控制回路，主、副调节器相串联工作，其中主调节器有自己独立的给定值R，它的输出m1作为副调节器的给定值，副调节器的输出m2控制执行器，以改变主参数C1。2、串级控制系统的特点串级控制系统及其副回路对系统控制质量的影响已在有关课程中介绍，在此将有关结论再简单归纳一下。（1）改善了过程的动态特性；（2）能及时克服进入副回路的各种二次扰动，提高了系统抗扰动能力；（3）提高了系统的鲁棒性；（4）具有一定的自适应能力。3、主、副调节器控制规律的选择在串级控制系统中，主、副调节器所起的作用是不同的。主调节器起定值控制作用，它的控制任务是使主参数等于给定值（无余差），故一般宜采用PI或PID调节器。由于副回路是一个随动系统，它的输出要求能快速、准确地复现主调节器输出信号的变化规律，对副参数的动态性能和余差无特殊的要求，因而副调节器可采用P或PI调节器。4、主、副调节器正、反作用方式的选择正如单回路控制系统设计中所述，要使一个过程控制系统能正常工作，系统必须采用负反馈。对于串级控制系统来说，主、副调节器的正、反作用方式的选择原则是使整个系统构成负反馈系统，即其主通道各环节放大系数极性乘积必须为正值。各环节的放大系数极性是这样规定的：当测量值增加，调节器的输出也增加，则调节器的放大系数Kc为负（即正作用调节器），反之，Kc为正（即反作用调节器）；本装置所用电动调节阀的放大系数Kv恒为正；当过程的输入增大时，即调节器开大，其输出也增大，则过程的放大系数K0为正，反之K0为负。5、串级控制系统的整定方法在工程实践中，串级控制系统常用的整定方法有以下三种：（一）逐步逼近法所谓逐步逼近法，就是在主回路断开的情况下，按照单回路的整定方法求取副调节器的整定参数，然后将副调节器的参数设置在所求的数值上，使主回路闭合，按单回路整定方法求取主调节器的整定参数。而后，将主调节器参数设在所求得的数值上，再进行整定，求取第二次副调节器的整定参数值，然后再整定主调节器。依此类推，逐步逼近，直至满足质量指标要求为止。（二）两步整定法两步整定法就是第一步整定副调节器参数，第二步整定主调节器参数。整定的具体步骤为：（1）在工况稳定，主回路闭合，主、副调节器都在纯比例作用条件下，主调节器的比例度置于100%，然后用单回路控制系统的衰减（如4：1）曲线法来整定副回路。记下相应的比例度δ2S和振荡周期T2S。（2）将副调节器的比例度置于所求得的δ2S值上，且把副回路作为主回路中的一个环节，用同样方法整定主回路，求取主回路的比例度δ1S和振荡周期T1S。（3）根据求取的δ1S、T1S和δ2S、T2S值，按单回路系统衰减曲线法整定公式计算主、副调节器的比例度δ、积分时间TI和微分时间Td的数值。（4）按“先副后主”，“先比例后积分最后微分”的整定程序，设置主、副调节器的参数，再观察过渡过程曲线，必要时进行适当调整，直到过程的动态品质达到满意为止。（三）一步整定法 由于两步整定法要寻求两个4：1的衰减过程，这是一件很花时间的事。因而对两步整定法做了简化，提出了一步整定法。所谓一步整定法，就是根据经验先确定副调节器的参数，然后将副回路作为主回路的一个环节，按单回路反馈控制系统的整定方法整定主调节器的参数。具体的整定步骤为：（1）在工况稳定，系统为纯比例作用的情况下，根据K02/δ2＝0.5这一关系式，通过副过程放大系数K02，求取副调节器的比例放大系数δ2或按经验选取，并将其设置在副调节器上。（2）按照单回路控制系统的任一种参数整定方法来整定主调节器的参数。（3）改变给定值，观察被控制量的响应曲线。根据主调节器放大系数K1和副调节器放大系数K2的匹配原理，适当调整调节器的参数，使主参数品质指标最佳。（4）如果出现较大的振荡现象，只要加大主调节器的比例度δ或增大积分时间常数TI，即可得到改善。（四）主、副控制器正反作用的选择。主、副控制器正、反作用的选择顺序应是先副后主。①副控制器的正、反作用要根据副回路的具体情况决定，而与主回路无关。副环可以按照单回路控制系统确定正、反作用的方法来确定副控制器的正、反作用。本设计中副控制器采用的是反作用型式。②主控制器的正、反作用根据主主回路所包括的各环节来确定。副回路的放大倍数可视为“正”，因变送器一般为“正”，这样主控制器的正负特性与主对象的正负特性一样。本设计中主控制器采用的也是反作用型式。第3.1.2节水箱液位的串级控制系统水箱液位的串级控制系统，它是由主控、副控两个回路组成。主控回路中的调节器称主调节器，控制对象为下水箱，下水箱的液位为系统的主控制量。副控回路中的调节器称副调节器，控制对象为中水箱，又称副对象，中水箱的液位为系统的副控制量。主调节器的输出作为副调节器的给定，因而副控回路是一个随动控制系统。副调节器的的输出直接驱动电动调节阀，从而达到控制下水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的主调节器应为PI或PID控制。由于副控回路的输出要求能快速、准确地复现主调节器输出信号的变化规律，对副参数的动态性能和余差无特殊的要求，因而副调节器可采用P调节器。本实验选择中水箱和下水箱串联作为被控对象（也可选择上水箱和中水箱）。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-7全开，将中水箱出水阀门F1-10、下水箱出水阀门F1-11开至适当开度（要求阀F1-10稍大于阀F1-11），其余阀门均关闭。具体实验内容与步骤（一）、智能仪表控制1．按照接线图连接实验系统。将“LT2中水箱液位”钮子开关拨到“OFF”的位置，将“LT3下水箱液位”钮子开关拨到“ON”的位置。2．接通总电源空气开关和钥匙开关，打开24V开关电源，给压力变送器上电，按下启动按钮，合上单相Ⅰ、单相Ⅲ空气开关，给智能仪表1及电动调节阀上电。3．打开上位机MCGS组态环境，打开“智能仪表控制系统”工程，然后进实验十的监控界面。4．在上位机监控界面中点击“启动仪表1”、“启动仪表2”。将主控仪表设置为“手动”，并将输出值设置为一个合适的值，此操作可通过调节仪表实现。5．合上三相电源空气开关，磁力驱动泵上电打水，适当增加/减少主调节器的输出量，使下水箱的液位平衡于设定值，且中水箱液位也稳定于某一值（此值一般为3～5cm，以免超调过大，水箱断流或溢流）。6．按本章第一节中任一种整定方法整定调节器参数，并按整定得到的参数进行调节器设定。7．待液位稳定于给定值时，将调节器切换到“自动”状态，待液位平衡后，通过以下几种方式加干扰：（1）突增（或突减）仪表设定值的大小，使其有一个正（或负）阶跃增量的变化；（2）打开阀门F2-1、F2-4（或F2-5），用变频器支路以较小频率给中水箱(或下水箱)打水。（干扰作用在主对象或副对象）（3）将阀F1-5、F1-13开至适当开度（改变负载）；（4）将电动调节阀的旁路阀F1-3或F1-4（同电磁阀）开至适当开度；以上几种干扰均要求扰动量为控制量的5％～15％，干扰过大可能造成水箱中水溢出或系统不稳定。加入干扰后，水箱的液位便离开原平衡状态，经过一段调节时间后，水箱液位稳定至新的设定值（后面三种干扰方法仍稳定在原设定值），记录此时的智能仪表的设定值、输出值和仪表参数，下水箱液位的响应过程曲线将如图5-4所示。8．适量改变主、副控调节仪的PID参数，重复步骤7，用计算机记录不同参数时系统的响应曲线。图3-1水槽液位串级控制系统工艺流程图3-2水槽液位串级控制系统方块图第3.1.3节液位水槽串级控制系统工作过程⑴干扰F作用于副环（副控制器起“粗调”，主控制器起“细调”）液位L1↑→L1T↑→L1C↓(反作用)→LV(气开阀)↓L1T↓⑵干扰F作用于主环（液位随控制的要求随时改变）干扰使得L2↑→L2T→L2C↓(反作用)→L1C↓→LV(气开阀)↓L2↓←L2T↓由于有主副两个控制器相串联，系统总的放大倍数将增大，工作频率提高克服干扰的大大增大。⑶干扰F同时同时主环和副环①作用方向相同干扰F同时使L2T↑→L2C↓(反作用)→L1C↓(反作用)L1T↑→L1C↓(反作用)LV↓↓液位L2,L1↓↓②作用方向相反干扰F作用使L2T↑→L2C↓(反作用)→L1C↓(反作用)L1T↓→L1C↑(反作用)LV变化很小液位L2,L1变化不大第4章西门子相关内容第4.1节西门子S7系列PLC编程软件西门子SimaticStep7简介串级系统的实现完全在软件中，以程序的形式完成。随着电子技术的不断发展，PLC在仪表控制方面的功能已经不断强化。用于回路调节和组态画面的功能不断完善，而且PLC的抗干扰的能力也非常强，对电源的质量要求比较低。所以基于PLC在工业控制系统中的良好应用，我们将西门子的S7-300PLC用于了水槽装置液位控制系统。S7-300系列PLC产品的程序设计开发环境采用SIEMENS公司提供的STEP7来实现。STEP7是专门用于SIMAITICS7-300/400站创建可编程逻辑控制器程序的标准应用软件包。在STEP7程序中，可使用标准语言梯形逻辑（LAD）、功能块图（FBD）或语句表（STL）生成STEP7程序。使用STEP7软件，可以在一个项目下生成你的STEP7程序。STEP7可编程控制器包括一个供电单元，一个CPU，以及输入和输出模板（I/O模板）。可编程逻辑控制器（PLC）用STEP7程序监视和控制你的机器。在中通过地址寻址I/O模板。SIMATICS7-300站工作原理如图4-1所示。图4-1SIMAICS7-300站工作原理本装置中PLC控制方案采用了德国西门子公司的S7-200和S7-300PLC，其中西门子S7-200PLC采用的是Step7-MicroWIN32编程软件，而西门子S7-300PLC采用的是Step7编程软件。利用这两个软件可以对相应的PLC进行编程、调试、下装、诊断。图4-2S7-200:CPU设计表4-1S7-200:技术参数图4-3S7-300:CPU设计表4-2S7-300:技术参数S7-300系列PLC硬件组态实例一、S7-300系列PLC单机架硬件组态单机架硬件组态最多配置8个扩展模块。表4-3所必需的硬件材料名称数量配置型号例电源模块PS1例如PS307，6ES7307-1EA00-0AA0CPU模块1例如CPU313C例如6ES7313-5BE00-0AB0SIMATIC微型存储卡MMC1例如6ES7953-8LL00-0AA0扩展模块根据需要配置根据需要配置前连接器根据模块数量，分为20针、40针通过螺钉连接的40针6ES7392-1AM00-0AA0固定导轨1例如6ES7390-1AE80-0AA0编程软件1STEP7软件（版本≥5.1+SP2）编程接口1•PG电缆

•带适当接口卡的PC（CP5611卡）图4-4STEP7软件中硬件配置图4-5操作表注意：1、插槽1为电源模块配置，电源模块如果不选用西门子专用电源模块，插槽1配置为空。2、插槽2为CPU模块配置。3、插槽3为多机架扩展接口模块配置，在单机架配置时为空2、扩展模块必须从插槽4开始配置。二、S7-300系列PLC多机架硬件组态最多配置4个机架。每个机架最多可以插入8个模块。在4个机架上最多可安装32个模块。IM365：用于一个中央机架和一个扩展机架的配置中，用于1对1配置IM360/IM361：用于一个中央机架和最多3个扩展机架的配置中1、通过IM365扩展只能用于一个中央机架和一个扩展机架的配置中，用于1对1配置IM365型号：6ES7365-0BA01-0AA0，用于使用1个扩展单元扩展S7-300；2个带有连接电缆的模块(1m)图4-6STEP7软件中硬件配置图4-7操作表注意：1、插槽1为电源模块配置，电源模块如果不选用西门子专用电源模块，插槽1配置为空。2、插槽2为CPU模块配置。3、插槽3为多机架扩展接口模块配置4、扩展模块必须从插槽4开始配置。2、通过IM360/361扩展IM360/IM361：用于一个中央机架和最多3个扩展机架的配置中。表4-4所必需的硬件材料种类型号作用IM360模块6ES7360-3AA01-0AA0用于使用3个扩展单元扩展S7-300，可插入中央控制器IM361模块6ES7361-3CA01-0AA0用于使用3个扩展单元扩展S7-300，可插入扩展单元1m连接电缆6ES7368-3BB01-0AA0IM360和IM361之间或IM361和IM361之间，最长距离10m。2.5m连接电缆6ES7368-3BC51-0AA05m连接电缆6ES7368-3BF01-0AA010m连接电缆6ES7368-3CB01-0AA0图4-8STEP7软件中硬件配置注意：1、插槽1为电源模块配置，电源模块如果不选用西门子专用电源模块，插槽1配置为空。2、插槽2为CPU模块配置。3、插槽3为多机架扩展接口模块配置4、扩展模块必须从插槽4开始配置。第4.2节用西门子WinCC进行组态和监控4.2.1西门子WinCC简介工控组态软件Wincc(WindowsControlCenter)是一个集成的HMI人机界面(HumanMachine Interface)和监控管理系统，它是Siemens公司在过程自动化领域中的先进技术和微软公司强大软件功能相结合的产物，是世界上第一个集成的人机截面（HMI）软件系统。它真实的将工厂控制软件集成到自动化过程中。WinCC是用于MicrosoftWindowsNT和Windows2000的一种高效HMI系统。自动化过程（AS）保持对过程的时间控制。一方面要实现WinCC和操作员之间的通讯，另一方面，也要实现WinCC和自动化系统之间的通讯。WinCC用于实现过程的可视化，并为操作员开发图形用户界面。WinCC组态软件对操作面板进行组态。组态的主体为画面。画面由动态组件组成，包括图形列表、文本列表、输出域等。在使用WinCC进行工作时，可对STEP7中所定义的符号表直接进行访问。在用户S7自动化系统中可用的所有变量的列表将显示在WinCC变量选择对话框中。用户既可从该列表选择所需的变量，也可在WinCC中重新创建变量。4.2.2在WinCC中创建一个项目⑴启动WinCCWinCC，请单击WindowsNT任务栏中的“开始”。通过“SIMATIC”启动WinCC“WinCC”“Windows控制中心”。⑵创建一个新的项目当您第一次打开WinCC，将打开一个对话框，此对话框为创建项目提供三个选项：创建“单用户项目”（缺省）；创建“多用户项目”；创建“多客户机项目”。选择“单用户项目”并单击“确认”按钮进行确认。输入“yww”作为项目名称，并选择一太哦项目路径。之后WinCC资源管理器被打开。WinCC资源管理器如图4-11所示。图4-9显示WinCC资源管理器在左边子窗口中，显示体系的根，它将引导您到单个项目步骤。在WinCC资源管理器左边的子窗口中，单击“计算机”图标。在右边的子窗口中，即可看到一个带有计算机名称（NetBIOS名称）的服务器。使用鼠标右键，单击此计算机并且在弹出式菜单中选择“属性”。随后出现的对话框中，可以设置WinCC运行系统的属性，例如：该启动哪些程序，使用何种语言以及哪些键将被取消激活。⑶添加PLC驱动程序在下一步，组态系统使自动化过程（AS）通过选择的通讯驱动器程序与WinCC通讯。所选的驱动程序取决于使用的PLC。SiemensSIMATICPLC系列涵盖范围从几百个到上千个I/O点。为了添假PLC驱动程序，可使用鼠标右键单击WinCC资源管理器左边子窗口中的“变量管理器”。在弹出式菜单中，单击“添加新的驱动程序”。在“添加新的驱动程序”对话框里，选择所显示的驱动程序之一（例如“SIMATICS7ProtocolSuite”）并单击“打开”按钮进行确认。选择的驱动程序将出现在变量管理器下。为了创建一个新的连接，单击“+”图标，该图标位于所显示的驱动程序之前，所有可用的通道单元均将显示。用鼠标右键单击通道单元MPI。在弹出式菜单中，单击“新建连接”。在随后将要显示的“连接属性”对话框中，将“S7-312”输入到名称域中。然后。单击“确定”进行确认。⑷创建内部变量WinCC中使用的变量表示真实值，例如：水罐的填充量，或者表示在WinCC中用来计算或模拟的内部值。过程变量（“外部变量”，“连接变量”）位于PLC或类似驱动器的存储器中。因此，举例来说，水罐的填充量由一个填充量传感器来确定，并且保存在PLC中。通过连接，通讯通道将填充量数值传送到WinCC。内部变量位于WinCC内，提供与PLC相同功能的存储器单元。可以在WinCC中计算和修改内部变量。变量组适合用来组织变量。所有的变量都可以组织成组以提高明确性。如果WinCC资源管理器中的“变量管理器”处于关闭状态，则必须首先通过双击它将其打开。之后，用鼠标右键单击“内部变量”行。在弹出式菜单中，单击“新建变量”。在“变量属性”对话框中，将变量命名为“液位信号1”。从数据类型列表中，选择“无符号的32位数”。单击“确定”按钮对输入进行确认。同理继续创建变量“液位信号2”，“控制器输出信号”。⑸创建过程画面在WinCC资源管理器左边的字窗口中，用鼠标右键单击“图形编辑器.”以显示弹出式菜单。在弹出式菜单中，单击“新建画面”。然后，将创建名为“NewPd10.pd1”的画面文件（“.pd1”=“画面描述文件”）并且显示在WinCC资源管理器的右边子窗口中。在控制中心右边的子窗口中，用鼠标右键单击“NewPd10.pd1”。在弹出式菜单中，单击“重新命名画面”。在接下来的对话框中，输入“START.pd1”。创建第二个画面并取名为“CONTROL.pd1”。只要按以上步骤做既可完成。为了打开具有“START.pd1”的图形编辑器，在WinCC资源管理器右边的子窗口中双击“START.pd1”。第一次打开图形编辑器时，将看到如图4-12所示的画面。图4-10WinCC项目“yww”图形编辑器WinCC项目图形编辑器由调色板、对象选项板、样式选项板、对齐选项板、缩放选项板、菜单栏、工具栏、字体选项板、层面栏等项目组成。其中对象选项板包括标准、对象（多边形、椭圆、矩形等），智能对象（OLE控件、OLE元素、I/O域等）以及Windows对象（按钮、复选框等）。想了解更多关于显示的对象，首先单击“？”符号，然后移动到感兴趣的对象上。会出现相应的帮助信息。第一个项目，我们将创建一个水槽液位控制系统。过程画面中需要的图形对象有的可以在WinCC库中找到。除了图形对象，还需要按钮，静态文本和I/O域。首先我们将组态一个按钮，在运行时通过它可以切换到另一副画面。为了创建可在两幅画面“start.pdl”和“sample.pdl”之间进行切换的按钮，可如下操作：在对象选项板中的“start.pdl”画面中，选择“Windows对象”“→”按钮。在文件窗口中，可通过鼠标单击放置按钮，并通过按下鼠标按钮拖动对象来调整其大小。一旦释放鼠标按钮，就将显示“按钮组态”对话框。在“文本”域中输入所选择的名称。例如，可以输入您想跳转到的画面的名称“CONTROL”，并保存画面“start.pdl”为了能够在运行时从“CONTROL.pdl”画面返回起始画面，我们同样可在“CONTROL.pdl”画面中组态一个按钮用来切换到“start.pdl”画面。①创建水槽：从“全局库”→“PlantElements”→“pumps”→“tanks”②创建泵：从“全局库”→“SiemensHMISymbolLibrary1.2”→“泵”中，将所需要的泵插入到画面中。③创建阀、传感器：从“全局库”→“SiemensHMISymbolLibrary1.2”→“阀”“传感器”中，将所需要的阀、传感器插入到画面中④创建静态文本：在对象选项板中，选择“标准对象”→“静态文本”。将对象定位于文件窗口的右上角，按下鼠标按钮并拖动，直至达到所期望的大小。输入标题“水槽液位串级控制系统”。字体大小设置为“25”。WinCC项目过程画面如图4-11所示。图4-11WinCC项目“yww”过程画面⑹创建和动态化I/O域过程画面中的I/O域不仅显示一个变量的值，而且还显示变量值的改变。为了创建一个“I/O域”，选择对象选项板中的“智能对象”→“I/O域”将“I/O域”放置在文件窗口，然后按下鼠标按钮并拖动直至达到所期望的大小。随后，将出现“I/O域组态”对话框。为了选择一个变量，单击选择图标，并在下拉对话框中，选择“液位信号1”变量。然后，单击“确定”按钮。透明灯泡将变成绿色。在“填充量”行的“更新周期（当前）”列中，用鼠标右键单击所显示的周期（500毫秒）。在弹出式菜单中，单击选择“500ms”。绿色灯泡表示一个变量连接到此属性``。用粗体写的属性指示变量已经连接到属性。之后，单击“确定”按钮。在对象属性窗口中，可以修改I/O域的属性。用鼠标右键单击所选择的“I/O域”。在弹出式菜单中，单击“属性”。在左边的子窗口中，单击属性“限制”。在右边的子窗口中，双击“下限值”。在下列对话框中，输入“0”。然后单击“确定”进行确认。在右边的子窗口中，双击“上限值”。在下列对话框中，输入“100”。然后单击“确定”进行确认。请考虑到变量是和“输入/输出”属性（由粗体指示）连接。如果现在单击“输入/输出”属性，将会发现它与“液位信号1”变量以更新周期“200ms”进行了连接。在“I/O域组态对话框”中已设置了这些条件。同理为变量“液位信号2”“控制器输出信号”进行I/域组态。保存画面“start.pdl”可通过鼠标单击保存图标，并最小化图形编辑器。图4-12WinCC项目“yww”识别I/O域连接属性⑺设置运行系统属性此处确定运行画面的外观。进行如下操作：在WinCC资源管理器的左边子窗口中，单击“计算机”。在WinCC资源管理器的右边子窗口中，单击计算机的名称。在弹出式菜单中，单击“属性”。单击“图形运行系统”标签。在该面板上，可以确定运行画面的外观以及设置启动画面。为了选择一个启动画面，可单击“搜索”，然后，在“Windows属性”中，激活“标题”、“最大化”、“最小化”以及“适应画面大小”复选框。单击“确定”，以便关闭属性窗口。现在可以准备在运行模式下工作了！⑻激活项目为了说明项目是如何依赖于设备操作员运行系统，可单击WinCC资源管理器菜单栏中的“文件”→“激活”。复选标记将紧接着“激活”显示，以便显示所激活的运行系统。经过一段时间的装载后，您将看到如图4-15的WinCC项目运行系统的画面。图4-13WinCC项目“yww”运行系统的画面4.2.3在趋势窗口和表格窗口中显示过程值⑴打开变量记录在WinCC资源管理器的左边子窗口中，用鼠标右键单击“变量记录”。在弹出式菜单中，单击“打开”。⑵定时器组态定时器对象在浏览窗口的第二行。为采集和归档态定时器。采集时间是由变量记录编辑器从数据管理器的过程映像处获得数值的时间间隔。归档时间是在归档中存储数据的时间间隔。归档时间通常是所选记录时间的倍数。存储在每个归档时间间隔的数值始终是所记录的最后一个数值。第一个数值属于前一个间隔。如果单击“定时器”对象，所有标准时间（500毫秒、一秒、一分钟、一小时、一天）均将显示在数据窗口内。这些标准时间不能被改变。如果想创建一个新的时间间隔，可使用鼠标右键单击“定时器”对象。在弹出式菜单中，单击“新建”。在“定时器属性”对话框中，输入“每周”作为名称。从列表中，选择“1天”作为基准。输入“7”作为因子。单击“确定”按钮对输入进行确认。⑶创建归档归档向导提供了自动以及简单的方法来创建归档。为了创建归档，可在浏览窗中，用鼠标右键单击“归档”。在弹出式菜单中，单击“归档向导…”。在第一个对话框中，单击“下一步”按钮。将“”输入到标记为“归档名称”的域中。对于归档类型，可选择“过程值归档”。单击“下一步”。单击“选择”按钮，并在下一个对话框中选择“液位信号1”变量。单击“确定”对输入进行确认。单击“应用”按钮，退出归档向导。为了修改在表格窗口中所选择的归档变量的属性，可在表格窗口中单击鼠标右键。在弹出式菜单中，单击“属性”。将归档变量的名称修改为“1”。对于“周期”（单位为秒）。可输入以下数值：记录=1秒；归档=1*1秒。单击“确定”按钮对输入进行确认。同理为变量“液位信号2”，“控制器输出信号”进行归档组态。保存组态，关闭变量记录编辑器。⑷创建趋势窗口趋势窗口可使过程变量以图形的形式显示。在WinCC资源管理器中，创建一个新的画面“TabLogging.pdl”，并在图形编辑器中将其打开。在对象选项板中，选择“控件”标签，然后，选择“WinCC在线表格控件”。通过鼠标单击在文件窗口中放置控件，然后按住鼠标键拖动它直至达到所期望的大小。在“常规”面板上的快速组态对话框中，输入“填充量＿曲线1”作为趋势窗口的标题。单击“曲线”标签。输入“液位1趋势”作为曲线的名称。单击选择按钮。在归档/变量选择对话框的左侧，双击归档“Temp_Archivel”。在归档/变量选择对话框的右侧，单击“1”变量。单击“确定”按钮对输入进行确定。⑸创建表格窗口表格窗口用以表格的形式显示过程变量。在对象选项板中，选择“控件”标签，然后，选择“WinCC在线表格控件”。通过鼠标单击在文件窗口中放置控件，按住鼠标键拖动它直至到达所期望的大小。在“常规”标签下的快速组态对话框中，输入“填充量＿表格1”作为趋势窗口的标题。激活“列”标签，输入“液位1的列”作为列名称。单击“选择”按钮。双击归档/变量选择对话框左部的“Temp_Archivel”归档。在归档/变量选择的右部，单击“1”变量。单击“确定”按钮对输入进行确定。⑹设置运行系统属性下面将设置运行系统属性，这样变量记录也将在运行时被启动。在WinCC资源管理器的左边子窗口中，单击“计算机”，右边子窗口中，单击计算机的名称，在弹出式菜单中，单击“属性”，单击“启动”标签，标记“变量记录运行系统”复选框，单击“图形运行系统”标签。为了选择一个启始画面，可单击“搜索”，然后在“启始画面”对话框中，选择画面“TagLoggong.pdl”。单击“确定”按钮对水如进行确定。⑺激活项目单击WinCC资源管理器的工具栏中的“激活”按钮。同理也可以使用模拟器来测试生成的项目。WinCC项目运行系统中的趋势窗口如图4-16所示。图4-14WinCC项目“yww”运行系统中的趋势窗口第4.3节控制系统线路连接及调试4.3.1下载和调试程序⑴CPU的工作方式S7—300的CPU312IFM有四种工作方式，可通过专用钥匙开关进行控制。在完成所有模块的组装后将钥匙开关插在CPU上，就可以进行工作方式的选择。①RUN-P：可编程运行方式。CPU扫描用户程序，既可以用编程装置从CPU中读出，也可以由编程装置装入CPU中。用编程装置可监控程序的运行。在此位置时钥匙开关不能从CPU上拔出。②RUN：运行方式。CPU扫描用户程序，可以用编程装置读出并监控CPU中的程序，但不能改变装载在存储器中的程序。在此位置时可以从CPU上拔出钥匙开关，以防止程序在正常运行时被改变操作方式。③STOP：停机方式。CPU扫描用户程序，可以通过编程装置从CPU中读出，也可以下载到CPU中。在此位置时钥匙开关可以从 CPU上拔出。④MRES：该位置瞬间接通，用以清除CPU的存储器。⑵下载程序到可编程控制器在已经建立了一个在线连接的基础上进行程序的下载。用ON/OFF开关接通电源。CPU上的“DC5V”指示灯点亮。将操作模式开关转为STOP位置，红色的“STOP”LED将点亮。将操作模式开关转到MRES位置并保持至少3秒直至红色的“STOP”LED开始慢闪。放开开关且至多在3秒之内将开关再转到MRES位置。当“STOP”LED快闪时，CPU已被复位。当“STOP”LED没有开始快闪时，重复这一过程。将操作模式开关重新转换为“STOP”准备下载程序。启动 SIMATICManager,在“Open”对话框中打开“text”项目。除了默认打开的“textOffline（离线）”窗口外，打开“textOnline（在线）”窗口。在线或离线状态通过不同颜色的标头指示。在两个窗口中定位到Blocks文件夹。离线窗口显示编程设备上的情形，在线窗口显示CPU上的情形。在离线窗口选择Blocks文件夹，然后用彩单命令PLCDownload下载程序到CPU，用OK确认提示。当完成下载后，这些程序块就在在线窗口。⑶测试程序STEP7提供了各种各样的调试程序的方法，如使用变量表的方式。Wincc组态画面通过变量与PLC进行通讯。组态中定义的变量均为全局变量，它们带有PLC链接，在PLC上占据一个定义的存储器（数据块）地址，从操作面板与PLC上都可以对其进行读与写访问。画面上的各动态组件通过设置相应的变量，就能与PLC链接，使PLC数据块中的当前值可视化，从而在画面上实时显示测试进程。同时通过操作面板可以调整PLC数据块中的测试参数。Wincc组态系统使自动化过程（AS）通过选择的通讯驱动器程序与WINCC通讯。所选的驱动程序取决于使用的PLC。在本设计中已经选择了“SIMATICS7ProtocolSuite”做为与PLC进行通讯的驱动程序①接通CPU并检查操作模式：将操作模式开关转为RUN-P。绿色的“RUN”LED点亮而红色的“STOP”LED灯灭掉。这已为测试操作作好准备。绿色的“RUN”LED边亮时记忆可以开始测试程序。如果红色的“STOP”LED等仍亮着。说明有错误出现，需要评估诊断缓冲区以便诊断错误。②用变量表测试程序：可以通过监视和修改功能测试各个程序变量。这一功能的要求是你已建立了与CPU的在线连接，该CPU在RUN-P模式并且程序已下载。可以在变量表中监视段中的输入和输出。③创建变量表：在SIMATIC管理器“Text”项目离线窗口选择Blocks文件夹并用鼠标右键点击右半窗口，在弹出菜单中插入一个VariableTable（变量表）。用OK关闭“Properties”（特性）对话框接受缺省设置。一个VAT1在Blocks文件夹中生成。双击打开VAT1，“MonitoringandmodifyingVariable（监视和修改变量）”窗口被打开。一开始变量表是空的，为“Text”项目输入符号名或地址。存储变量表。④将变量表切换为在线：点击“MonitoringandmodifyingVariable”窗口工具栏中的ON按钮建立与WinCC组态程序之间的来年界。“Online”的字样则会出现在转台栏中。将CPU的钥匙开关设置为RUN-P模式。⑤监视变量：点击工具栏中的MonitorVariables（监视变量）。CPU的操作模式显示在状态栏中。按下所测试的组态中的操作按钮监视变量表中的结果。变量表中的数据数值将发生改变。在ModifyValue（修改值）这一栏中为串级控制主回路给定值变量输入新的值，传送修改值到CPU。在传送之后，这些数值在CPU中被处理，可以看到变化后的结果。停止监视变量（再次点击工具栏中的MonitorVariables按钮）并关闭窗口，完成对程序的测试。在完成测试后就可将系统投入正式运行了参考文献[1]《S7-300选形手册》西门子公司[2]《深入浅出西门子S7-300PLC》西门子公司[3]《深入浅出西门子WINCCV6》西门子公司[4]《WINCC用户手册》西门子公司[5]《STEP7语句设计参考》化学工业出版社HG/T20507[6]戴一平《可编程控制器技术》机械工业出版社2001.5[7]陆德民《石油化工自动控制设计手册（第三版）》化学工业出版社2000[8]《可编程控制器应用技术》化学工业出版社2002.1[9]厉玉鸣.《化工仪表自动化》化学工业出版社1999[10]王永红《过程检测仪表》化学工业出版社1998.3[11]刘巨良《过程控制仪表》化学工业出版社1998[12]孙平《电气控制与PLC》高等教育出版社2002.11[13]廖常初《S7-300/400PLC应用技术》机械工业出版社2004.8[14]王爱广王琦《过程控制技术》化学工业出版社2001.4.3附录资料：不需要的可以自行删除电脑的基本操作技巧HYPERLINK""正确的电脑开关机顺序由于电脑在刚加电和断电的瞬间会有较大的电冲击，会给主机发送干扰信号导致主机无法启动或出现异常，因此，在开机时应该先给外部设备加电，然后才给主机加电。但是如果个别计算机，先开外部设备（特别是打印机）则主机无法正常工作，这种情况下应该采用相反的开机顺序。关机时则相反，应该先关主机，然后关闭外部设备的电源。这样可以避免主机中的部位受到大的电冲击。在使用计算机的过程中还应该注意下面几点：而且WINDOWS系统也不能任意开关，一定要正常关机；如果死机，应先设法“软启动”，再“硬启动”（按RESET键），实在不行再“硬关机”（按电源开关数秒种）。在电脑运行过程中，机器的各种设备不要随便移动，不要插拔各种接口卡，也不要装卸外部设备和主机之间的信号电缆。如果需要作上述改动的话，则必须在关机且断开电源线的情况下进行。不要频繁地开关机器。关机后立即加电会使电源装置产生突发的大冲击电流，造成电源装置中的器件被损坏，也可以造成硬盘驱动突然加速，使盘片被磁头划伤。因此，这里我们建议如果要重新启动机器，则应该在关闭机器后等待10秒钟以上。在一般情况下用户不要擅自打开机器，如果机器出现异常情况，应该及时与专业维修部门联系。电脑自动开关机的方法电脑定时开关机自动定时开机的实现：首先在启动计算机时，按“Delete”键进入BIOS界面。在BIOS设置主界面中选择“PowerManagementSetup”菜单，进入电源管理窗口。默认情况下，“AutomaticPowerUp（定时开机，有些机器选项为ResumeByAlarm）”选项是关闭的，将光标移到该项，用PageUp或PageDown翻页键将“Disabled”改为“Enabled”，而后在“Date（ofMonth）Alarm”和“Time（hh:mm:ss）Alarm”中分别设定开机的日期和时间。如果“Date”设为0，则默认为每天定时开机。设置好后按“ESC”键回到BIOS设置主界面，点击“SaveExitSetup”，按“Y”键保存CMOS设置退出，接着机器会重新启动，这时便大功告成了。当然，值得注意的是定时开机需要您的主板支持才行，不过现在大多数主板都有这项功能。另外，不同的主板在设置上会不尽相同，不过都大同小异。定时关机的实现：单击“开始”按钮，在“开始”菜单中选择“程序”选项，在“程序”中选择“附件”，再在“附件”中选择“系统工具”，在“系统工具”中选择“计划任务”命令，这时就打开了“计划任务”窗口，在该窗口中，点击“添加已计划的任务”进入“计划任务”向导。按照提示点击“下一步”后，再点击“浏览”按钮，找到“C:\Windows\Rundll32.exe”打开，然后根据自己的需求设置任务执行的方式，如每天或每周。最后设置好这个任务开始的时间和开始的日期，点击“完成”按钮就会在计划任务窗口出现“Rundll32”这个计划任务名。这个计划任务还需要进行属性的修改设置，在计划任务窗口，双击“Rundll32”打开属性窗口，在“运行”栏中把原有的内容修改为：C:\WINDOWS\Rundll32.exeuser.exe,exitwindows。注意user.exe和exitwindows之间的“，”必须为英文半角，且其前后不能有“空格”。这样，定时开机、关机就全部设置完成。电脑开关机音乐系统开机关机都有默认的播放音乐，如果你想修改成为你喜爱的音乐，可以依如下方法操作：打开“我的电脑”－－>控制面板——>声音和音频设备；在“声音和音频设备”窗口里面，选择“声音”选项卡，你将会看到“Windows登录”和“Windows注销”等内容，例如“Windows登录”，默认播放的声音是“WindowsXP登录音.wav”，你可以点击“浏览”按钮选择你需要的音乐文件即可。在Windows中提供了一组非常实用的应用程序，放置在“开始”菜单“程序”项下面的“附件”组项中。“附件”中应用程序的安装是由用户选择决定的，一个完整的附件组包括传真、娱乐、系统工具、记事本、画图、写字板、计算器等一系列应用软件。打开“开始”菜单，选择“程序”，将鼠标指针移到“附件”项上，就能看到“附件”中包含的、安装在系统中的那些实用程序，“记事本”就是其中之一。①打开“开始”菜单，执行“程序”、“附件”、“记事本”，可启动“记事本”应用程序。②“记事本”窗口提供了系统菜单、标题栏、菜单栏等窗口元素。③启动“记事本”后，选择一种汉字输入法，即可输入汉字。由于记事本不具有格式设置功能，因此在输入过程中，只能通过空格键和回车键设置文档的格式。④在“记事本”中，同样可进行文档的复制、剪切、粘贴和删除等操作，还可以通过“搜索”菜单提供的“查找”命令，查找指定的字符。⑤“记事本”提供了自动换行功能，使输入的文档能适应窗口的大小折行显示，以便于查看，但文档的打印格式并不因此而发生变化。欲实现在“记事本”窗口中文字的自动换行，可打开“编辑”菜单，单击选中“自动换行”项。如没有设置为“自动换行”，文档以通行方式排列。⑥“记事本”还提供了在文档中插入日期和时间的功能。将插入点定位于要添加时间和日期的位置，打开“编辑”菜单，执行“时间/日期”命令，即可将系统日期和时间插入到当前位置。⑦“记事本”还提供了将日志添加到文档的功能。在记事本文档的第一行最左侧键入以下字符，一定要带圆点句号(.)：.LOG打开“文件”菜单，执行“保存”命令。注：执行该操作后，每次打开该文档时，“记事本”都将计算机时钟指定的当前时间和日期添加到该文档的末尾。⑧“记事本”文档的保存●打开“文件”菜单，执行“另存为”或“保存”命令；●在弹出的“另存为”对话框中，选择文档要保存的磁盘及文件夹，输入文档要保存的名称；●单击“保存”按钮将文档保存到指定位置。Windows中的许多操作都可以通过鼠标的操作完成。二键鼠标有左、右两键，左按键又叫做主按键，大多数的鼠标操作是通过主按键的单击或双击完成的。右按键又叫做辅按键，主要用于一些专用的快捷操作。鼠标的基本操作包括指向、单击、双击、拖动和右击。（1）指向：指移动鼠标，将鼠标指针移到操作对象上。（2）单击：指快速按下并释放鼠标左键。单击一般用于选定一个操作对象。（3）双击：指连续两次快速按下并释放鼠标左键。双击一般用于打开窗口，启动应用程序。（4）拖动：指按下鼠标左键，移动鼠标到指定位置，再释放按键的操作。拖动一般用于选择多个操作对象，复制或移动对象等。（5）右击：指快速按下并释放鼠标右键。右击一般用于打开一个与操作相关的快捷菜单。鼠标指针的形状及其功能箭头指针，也是Windows的基本指针，用于选择菜单、命令或选项。双向箭头指针，又叫做水平、垂直缩放指针，当将鼠标指针移到窗口的边框线上时，会变成双向箭头，此时拖动鼠标，可上下或左右移动边框改变窗口大小。斜向箭头指针，也叫做等比缩放指针，当鼠标指针正好移到窗口的四个角落时，会变成斜向双向箭头，此时拖动鼠标，可沿水平和垂直两个方向等比例放大或缩小窗口。四头箭头指针，也叫搬移指针，用于移动选定的对象。漏斗指针，表示计算机正忙，需要用户等待。I型指针，用于在文字编辑区内指示编辑位置。鼠标按钮的基本操作在Windows环境中可以有四种使用鼠标器的基本操作。在表中列出了这些基本操作。定点移动鼠标并将其指针放至某一项目上单击定点到某一项目，然后很快地按下并释放鼠标左按钮。在传统方式下，单击图标只能选取对象而不能打开它。而在Web页方式下，如果对象有带下划线的描述，那么只要把鼠标指针放在对象上就可以选取对象；否则，需要单击对象才能选取它。如果对象有下划线，那么单击它将打开它。右击右击Windows中的大部分对象都有快捷菜单。把鼠标指针放在对象上，然后单击鼠标右键就可以打开对象的快捷菜单。快捷菜单也被称为对象菜单。快捷菜单包含你可以用在所选对象上的命令。双击定点到某一项目，然后很快地按下并释放鼠标按钮两次。双击可以打开或激活对象。要想双击一个对象，可以把鼠标指针放在对象上，然后迅速连续单击鼠标左键两次。绝大多数情况下双击与按下Enter键作用相同。鼠标器有机械鼠标和光电鼠标两种。通常我们所见的是机械鼠标。鼠标器的底部有一轨迹球，表面有两键和三键两种。有些兼容机的鼠标是三键的，在Windows操作中，三键鼠标的中间键不需要使用。鼠标的接口主要有PS/2和RS232C串口两种类型。在Windows中，鼠标器可以用来执行命令，放大缩小窗口，设定某块操作区域及控制光标和绘图。即除了字符和数字的输入以外的任何事情都可以使用鼠标来完成。而且极其方便。如此功能强大的鼠标器，在Windows中只有四种基本操作。操作方式含义移动移动鼠标器直到屏幕上的光标停在选项处单击将鼠标停在某一指定目标上，快速按下鼠标左键或右键，并释放该键双击将鼠标停在某一指定目标上，快速按下鼠标左键两次启动或结束某一项功能拖曳按住鼠标器左键不放，然后移动鼠标。二、Windows窗口的基本组成在Windows中，文件夹打开后或应用程序启动后，都会以窗口的形式出现。无论是那一种窗口，它们都有一些共同的基本元素和基本操作。基本组成部分如图：(1)标题栏位于窗口的顶部。通常用于显示应用程序或打开文档的名称。因Windows中可以同时打开多个窗口