第05章 計算機控制裝置

1、5.1 計算機控制概述計算機控制概述 調節(jié)器被控對象測量變送裝置+SP執(zhí)行器4 42020mAmA4 42020mAmA控制器被控對象測量變送裝置+SP執(zhí)行器4 42020mAmA4 42020mAmAD/AA/D數(shù)字信號數(shù)字信號例如例如 420mA 信號經信號經12位位A/D轉換以后的結果為轉換以后的結果為040954 mA輸入輸入0000 0000 000020mA輸入輸入1111 1111 111112mA輸入輸入？典型單回路控制系統(tǒng)方塊圖典型單回路控制系統(tǒng)方塊圖工作過程工作過程控制器被控對象測量變送裝置+SP執(zhí)行器4 42020mAmA4 42020mAmAD/AA/D工作過程：工作過

2、程：數(shù)據(jù)采集：數(shù)據(jù)采集：實時檢測來自于測量變送裝置的被控變量瞬時值； 控制決策：控制決策：根據(jù)采集到的被控變量按一定的控制規(guī)律進行分析和處理，決定控制行為，產生控制信號；如PID運算 控制輸出：控制輸出：根據(jù)控制決策實時地向執(zhí)行機構發(fā)出控制信號，完成控制任務。 過程輸入輸出設備外部設備主機系統(tǒng)CPURAMROMCRT通訊接口人機接口打印機其它系統(tǒng)總線模擬量輸入（AI）模擬量輸出（AO）開關量輸入（DI）開關量輸入（DO）測量變送器執(zhí)行器電氣開關電氣開關被控生產對象常規(guī)計算機系統(tǒng)常規(guī)計算機系統(tǒng)I/O系統(tǒng)系統(tǒng)（模塊或卡件）（模塊或卡件）現(xiàn)場儀表現(xiàn)場儀表被控被控對象對象硬件組成硬件組成系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟

3、件支持軟件支持軟件應用軟件應用軟件系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、引導程序、調度執(zhí)行程序等，它是系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、引導程序、調度執(zhí)行程序等，它是支持軟件及各種應用軟件的最基礎的運行平臺。支持軟件及各種應用軟件的最基礎的運行平臺。如：如：WindowsWindows操作系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、UnixUnix操作系統(tǒng)等都屬于系統(tǒng)軟件。操作系統(tǒng)等都屬于系統(tǒng)軟件。 它運行在系統(tǒng)軟件的平臺上，是用于開發(fā)應用軟件的軟件。它運行在系統(tǒng)軟件的平臺上，是用于開發(fā)應用軟件的軟件。例如：匯編語言、高級語言、通信網絡軟件、組態(tài)軟件等。例如：匯編語言、高級語言、通信網絡軟件、組態(tài)軟件等。對于設計人員來說，需要了解并學會使用相應的支

4、持軟件，對于設計人員來說，需要了解并學會使用相應的支持軟件，能夠根據(jù)系統(tǒng)要求編制開發(fā)所需要應用軟件。不同系統(tǒng)的支能夠根據(jù)系統(tǒng)要求編制開發(fā)所需要應用軟件。不同系統(tǒng)的支持軟件會有所不同持軟件會有所不同 應用軟件是系統(tǒng)設計人員針對特定要求而編制的控制和管理應用軟件是系統(tǒng)設計人員針對特定要求而編制的控制和管理程序。程序。不同控制設備的應用軟件所具備的功能是不同的。不同控制設備的應用軟件所具備的功能是不同的。軟件組成軟件組成1. 1. 可靠性可靠性2. 2. 可維護性可維護性3. 3. 實時性實時性4. 4. 性能價格比性能價格比 可靠性可靠性 定義：產品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的能力。

5、定義：產品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的能力。它通常用它通常用概率概率來表示來表示 (1)(1)可靠性指標可靠性指標可靠度可靠度單個零件、設備的可靠度單個零件、設備的可靠度在規(guī)定的環(huán)境溫度、濕度、振動和在規(guī)定的環(huán)境溫度、濕度、振動和使用方法及維護措施等條件下，在規(guī)定的工作期限內，設備無故障地發(fā)使用方法及維護措施等條件下，在規(guī)定的工作期限內，設備無故障地發(fā)揮規(guī)定功能（應具備的技術指標）的概率。揮規(guī)定功能（應具備的技術指標）的概率。例如：在例如：在100100只晶體管中有只晶體管中有9595只在上述規(guī)定條件下使用未出現(xiàn)故障，只在上述規(guī)定條件下使用未出現(xiàn)故障， 則其可靠度則其可靠度R R

6、0.950.95 樣本越高，所得可靠度的準確性就越高樣本越高，所得可靠度的準確性就越高(1)(1)可靠性指標可靠性指標可靠度可靠度系統(tǒng)的可靠度系統(tǒng)的可靠度除了與構成系統(tǒng)的子系統(tǒng)或元器件的可靠度有關，除了與構成系統(tǒng)的子系統(tǒng)或元器件的可靠度有關，還與系統(tǒng)的構成方式有關：還與系統(tǒng)的構成方式有關：串聯(lián)連接串聯(lián)連接和和并聯(lián)連接并聯(lián)連接是兩種典型的連接方式。是兩種典型的連接方式。 R1RnR1Rnn個串連子系統(tǒng)n個并聯(lián)子系統(tǒng)a. 串連系統(tǒng) b. 并聯(lián)系統(tǒng)如果分析的是如果分析的是斷路失效斷路失效，則：，則：串聯(lián)系統(tǒng)串聯(lián)系統(tǒng)中只要有一個子系統(tǒng)失效，系統(tǒng)就會失效中只要有一個子系統(tǒng)失效，系統(tǒng)就會失效并聯(lián)系統(tǒng)并聯(lián)系

7、統(tǒng)中全部子系統(tǒng)發(fā)生故障，系統(tǒng)才出現(xiàn)故障中全部子系統(tǒng)發(fā)生故障，系統(tǒng)才出現(xiàn)故障nRRRR21串)1 ()1 ()1 (121nRRRR并R1=R2=0.9， R并0.99R1=R2=0.99，R并0.9999( (1)1)可靠性指標可靠性指標平均無故障工作時間平均無故障工作時間MTBFMTBF( (* *) )(mean time between failures)(mean time between failures)MTBFMTBF指設備在相鄰兩次故障的間隔內正常工作的平均時間指設備在相鄰兩次故障的間隔內正常工作的平均時間 平均故障修復時間平均故障修復時間MTTRMTTR(mean time

8、to repair )(mean time to repair ) ntMTBFnii1MTTRMTTR指設備出現(xiàn)故障以后經過維修恢復并重新投入運行所需要的平均時間指設備出現(xiàn)故障以后經過維修恢復并重新投入運行所需要的平均時間 ntMTTRnii1(2)(2)提高可靠性的主要措施提高可靠性的主要措施 可維護性可維護性 實時實時性性 計算機控制系統(tǒng)的實時性是指被控信號的輸入、運算和計算機控制系統(tǒng)的實時性是指被控信號的輸入、運算和輸出都要在一定的時間內完成，并能根據(jù)生產工況的變輸出都要在一定的時間內完成，并能根據(jù)生產工況的變化進行及時的處理，亦即系統(tǒng)對被控信號的變化具有足化進行及時的處理，亦即系統(tǒng)對

9、被控信號的變化具有足夠快的響應速度，不丟失信息，不延誤操作。夠快的響應速度，不丟失信息，不延誤操作。 性能價格比性能價格比 1. 直接數(shù)字量控制直接數(shù)字量控制（Direct Digital ControlDDC）2. 集中型計算機控制系統(tǒng)集中型計算機控制系統(tǒng)3. 集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)（Distributed Control SystemDCS）4. 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（Fieldbus Control SystemFCS） 直接數(shù)字量控制直接數(shù)字量控制用一臺計算機取代一組模擬調節(jié)用一臺計算機取代一組模擬調節(jié)器，構成閉環(huán)控制回路，用數(shù)字器，構成閉環(huán)控制回路，用數(shù)字控制技術簡單地

10、取代模擬控制技控制技術簡單地取代模擬控制技術。術。過程控制計算機SPAI、DIAO、DO 檢測儀表 執(zhí)行器 被控過程（對象） 計算靈活，精度高，它不僅能實現(xiàn)典型的計算靈活，精度高，它不僅能實現(xiàn)典型的PIDPID控制規(guī)律，還可控制規(guī)律，還可以分時處理多個控制回路。此外，此以分時處理多個控制回路。此外，此DDCDDC也很快發(fā)展到也很快發(fā)展到PIDPID以以外的多種復雜控制。外的多種復雜控制。當時的計算機系統(tǒng)的價格昂貴，計算機運算速度不能滿足快速當時的計算機系統(tǒng)的價格昂貴，計算機運算速度不能滿足快速過程實時控制的需求。過程實時控制的需求。 集中型計算機控制系統(tǒng)集中型計算機控制系統(tǒng)由于當時的計算機系統(tǒng)

11、的體積龐大，價格非常昂貴，為了使計由于當時的計算機系統(tǒng)的體積龐大，價格非常昂貴，為了使計算機控制能與常規(guī)儀表控制相競爭，企圖用一臺計算機來控制算機控制能與常規(guī)儀表控制相競爭，企圖用一臺計算機來控制盡可能多的控制回路。盡可能多的控制回路。CRT、鍵盤過程控制計算機AIDIAODO 被控過程（對象）被控變量操作變量輸入子系統(tǒng)輸出子系統(tǒng)集中型計算機控制系統(tǒng)原理圖優(yōu)越性：優(yōu)越性： 從表面上看從表面上看信息集中，集中型計算機控制可以實信息集中，集中型計算機控制可以實現(xiàn)先進控制、聯(lián)鎖控制等各種更復雜控制功能；便于實現(xiàn)先進控制、聯(lián)鎖控制等各種更復雜控制功能；便于實現(xiàn)優(yōu)化控制和優(yōu)化生產?，F(xiàn)優(yōu)化控制和優(yōu)化生產。

12、問問 題：題：由于當時計算機總體性能低，運算速度慢，容量小，利由于當時計算機總體性能低，運算速度慢，容量小，利用一臺計算機控制成很多個回路用一臺計算機控制成很多個回路容易出現(xiàn)負荷過載容易出現(xiàn)負荷過載，而，而且控制的集中也直接導致且控制的集中也直接導致危險的集中危險的集中，高度的集中使系，高度的集中使系統(tǒng)變得十分統(tǒng)變得十分“脆弱脆弱”。在當時，集中型計算機控制系統(tǒng)不僅沒有給工業(yè)生產帶來明顯的在當時，集中型計算機控制系統(tǒng)不僅沒有給工業(yè)生產帶來明顯的好處，反而可能嚴重影響正常生產，因此這種危險集中的系統(tǒng)結好處，反而可能嚴重影響正常生產，因此這種危險集中的系統(tǒng)結構很難為生產過程所接受，曾一度陷入困境。

13、構很難為生產過程所接受，曾一度陷入困境。 集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)(1)(1)不能采取控制回路高度集中的設計思想，需要把控制功能分不能采取控制回路高度集中的設計思想，需要把控制功能分散到若干個控制站實現(xiàn)，以提高系統(tǒng)的可靠性；散到若干個控制站實現(xiàn)，以提高系統(tǒng)的可靠性；(2)(2)考慮到整個生產過程的整體性，各個控制系統(tǒng)（回路）的運考慮到整個生產過程的整體性，各個控制系統(tǒng)（回路）的運行應當服從工業(yè)生產管理的總體目標。行應當服從工業(yè)生產管理的總體目標。根本特征根本特征: :和和DCSDCS的功能層次的功能層次通常分為：通常分為：各級從各級從“上級上級”獲取指獲取指示，從示，從“下級下級”獲取信息，產

14、生對獲取信息，產生對“下級下級”的控制。的控制。 直接控制直接控制經營經營管理管理生產管理生產管理過程管理過程管理連續(xù)過程連續(xù)過程 間歇過程間歇過程 離散過程離散過程經營管理級居于工廠自動化系統(tǒng)的最經營管理級居于工廠自動化系統(tǒng)的最高一層，負責全廠廣泛的工程、經濟高一層，負責全廠廣泛的工程、經濟、商務、人事以及其它的工作。如：、商務、人事以及其它的工作。如：市場分析、銷售和生產計劃市場分析、銷售和生產計劃過程管理級主要功能包括回路過程管理級主要功能包括回路組態(tài)、優(yōu)化控制、性能監(jiān)視、組態(tài)、優(yōu)化控制、性能監(jiān)視、故障監(jiān)測、記錄、報警故障監(jiān)測、記錄、報警生產管理主要完成生產規(guī)劃，生產監(jiān)生產管理主要完成生

15、產規(guī)劃，生產監(jiān)視，根據(jù)用戶訂單、庫存、能耗約束視，根據(jù)用戶訂單、庫存、能耗約束、能耗需求等指標進行生產調度。在、能耗需求等指標進行生產調度。在許多許多DCSDCS中，這級就充當最高管理層中，這級就充當最高管理層。直接控制級主要功能包括現(xiàn)場數(shù)據(jù)采直接控制級主要功能包括現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)視、故障診斷，控制輸出集、過程監(jiān)視、故障診斷，控制輸出、安全性能和冗余性能的實施、安全性能和冗余性能的實施 DCS的發(fā)展過程的發(fā)展過程劃分劃分起始時間起始時間主要特征主要特征119751975年年Honeywell公司推出了世界上第一套公司推出了世界上第一套DCS系系統(tǒng)統(tǒng)TDC-2000，技術特征是，技術特征是集

16、散集散。 280年代初年代初技術特征是引入局域網技術特征是引入局域網LANLAN 380年代末期年代末期90年代初年代初技術特征是技術特征是管控一體化管控一體化 490年代中期年代中期主要強調系統(tǒng)的開放性，特別是通信機制的主要強調系統(tǒng)的開放性，特別是通信機制的開放性開放性和標準化和標準化。 總結：早期總結：早期DCS的重點在于控制，的重點在于控制，DCS以以“分散分散”作為關鍵字，但現(xiàn)代作為關鍵字，但現(xiàn)代發(fā)展更著重于系統(tǒng)信息綜合管理，今后發(fā)展更著重于系統(tǒng)信息綜合管理，今后“綜合綜合”又將成為其關鍵又將成為其關鍵字，向實現(xiàn)控制體系、運行體系、計劃體系、管理體系的綜合自字，向實現(xiàn)控制體系、運行體系

17、、計劃體系、管理體系的綜合自動化方向發(fā)展，通過由網絡（局域網和廣域網）或者串、并行通動化方向發(fā)展，通過由網絡（局域網和廣域網）或者串、并行通信實現(xiàn)設備互連和資源網絡化共享，實施從最底層的實時控制、信實現(xiàn)設備互連和資源網絡化共享，實施從最底層的實時控制、優(yōu)化控制上升到生產調度、經營管理，以至最高層的戰(zhàn)略決策，優(yōu)化控制上升到生產調度、經營管理，以至最高層的戰(zhàn)略決策，形成一個具有柔性的高度自動化的管控一體化系統(tǒng)。形成一個具有柔性的高度自動化的管控一體化系統(tǒng)。 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)傳統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)的結構示意圖傳統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)的結構示意圖樸素意義上的樸素意義上的 FCSFCS結構示意圖結

18、構示意圖 是連接智能現(xiàn)場裝置和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支是連接智能現(xiàn)場裝置和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡。結構的通信網絡。 支持雙向、多節(jié)點、總線式的全數(shù)字通訊支持雙向、多節(jié)點、總線式的全數(shù)字通訊雙向數(shù)據(jù)通信能力避免了反復進行雙向數(shù)據(jù)通信能力避免了反復進行A/DA/D、D/AD/A的轉換的轉換 把控制任務下移到現(xiàn)場設備，以實現(xiàn)測量控制一體化把控制任務下移到現(xiàn)場設備，以實現(xiàn)測量控制一體化 已成為全世界范圍自動化技術發(fā)展的熱點已成為全世界范圍自動化技術發(fā)展的熱點涉及整個自動化和儀表的工業(yè)涉及整個自動化和儀表的工業(yè)“革命革命” ” 隨著局域網、隨著局域網、Intern

19、etInternet、ITIT技術迅速發(fā)展，計算機技術迅速發(fā)展，計算機控制系統(tǒng)向集成化、網絡化、智能化、信息化發(fā)控制系統(tǒng)向集成化、網絡化、智能化、信息化發(fā)展成為一種趨勢展成為一種趨勢 系統(tǒng)結構系統(tǒng)結構向網絡化、網絡扁平化方向發(fā)展向網絡化、網絡扁平化方向發(fā)展 系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能向綜合化方向發(fā)展向綜合化方向發(fā)展 系統(tǒng)設備系統(tǒng)設備向多樣化方向發(fā)展向多樣化方向發(fā)展 模擬調節(jié)器：模擬調節(jié)器： 信號本身是連續(xù)的，信號在時間域內也是連續(xù)的信號本身是連續(xù)的，信號在時間域內也是連續(xù)的各部分功能由不同的硬件獨立完成各部分功能由不同的硬件獨立完成數(shù)字控制器、計算機控制裝置：數(shù)字控制器、計算機控制裝置：信號本身是離散的

20、，信號在時間域內也是離散的信號本身是離散的，信號在時間域內也是離散的各部分功能由一個各部分功能由一個CPUCPU分時、周期性地計算完成分時、周期性地計算完成由此可見，由于數(shù)字控制器和計算機控制裝置的由此可見，由于數(shù)字控制器和計算機控制裝置的PIDPID控制算法也不能控制算法也不能是連續(xù)的，需要對是連續(xù)的，需要對PIDPID進行離散化的處理。進行離散化的處理。模擬模擬PIDPID調節(jié)規(guī)律的表達式調節(jié)規(guī)律的表達式 01( )( ) ( )( )tPdide tu tKe te t dtTTdt0e1e2e3e4e5e在計算機控制系統(tǒng)中，為了便于計算機實現(xiàn)，必須把在計算機控制系統(tǒng)中，為了便于計算機實

21、現(xiàn)，必須把PID控制規(guī)律的模擬表達式變換成差分控制規(guī)律的模擬表達式變換成差分方程。當采樣周期相當短時，積分可以用方程。當采樣周期相當短時，積分可以用“求和求和” 來近似、微分可以用來近似、微分可以用“后向差分后向差分”來代來代替替: sstnTT， 為采樣周期把上式代入模擬把上式代入模擬PID表達式，即可實現(xiàn)離散化。共由兩種離散化表達式，即可實現(xiàn)離散化。共由兩種離散化PID表示形式表示形式 Ts( ) ( )( )( )( )()se te nr ny ne ne nT 相當于的簡寫( )( )(1) sde te ne ndtT00( ) ( )ntsie t dtTe i01( )( )

22、( )( )tPdide tu tKe te t dtTTdt00( )( )( )( )( )( )(1)( )( )ssntsitnTe te nr ny nde te ne ndtTe t dtTe i)1()()()()(0neneTTieTTneKnusdniisp上式的計算結果即等于執(zhí)行機構的位置，如閥門的開度，因此稱為位置式上式的計算結果即等于執(zhí)行機構的位置，如閥門的開度，因此稱為位置式PID控制算法控制算法但要生成一個但要生成一個, ,需要保存需要保存?zhèn)€偏差信息個偏差信息隨著隨著 的增大，計算量也隨之增大的增大，計算量也隨之增大而且一旦發(fā)生故障，閥位可能發(fā)生急劇的變化而且一旦發(fā)

23、生故障，閥位可能發(fā)生急劇的變化 第第 n n 次的計算結果：次的計算結果：)1()()()()(0neneTTieTTneKnusdniisp第第n n1 1次的計算結果：次的計算結果：10(1) (1)( ) (1)(2)nsdpiisTTu nKe ne ie ne nTT二者相減：二者相減：) 1()()(nununu100 ( )(1)( )( ) ( )(1) (1)(2)nnsddpiiissTTTKe ne ne ie ie ne ne ne nTTT( ) ( )(1)( ) ( )2 (1)(2)( )( )(1)sdpisTTu nKe ne ne ne ne ne nTT

24、u nu nu n ( ) ( )(1)( ) ( )2 (1)(2)( )( )(1)sdpisTTu nKe ne ne ne ne ne nTTu nu nu n 增量式增量式PIDPID控制算法：控制算法：增量式增量式PID控制算法的特點：控制算法的特點： 增量型算法不需要做累加計算，控制量的增量增量型算法不需要做累加計算，控制量的增量u(n)u(n)僅與最近幾次偏差值僅與最近幾次偏差值e(n)e(n)、e(n-1)e(n-1)、e(n-2)e(n-2)有關。有關。 增量型算法得出的是控制量的增量，例如在閥門控制中只輸出閥門開度的變化量，增量型算法得出的是控制量的增量，例如在閥門控制中

25、只輸出閥門開度的變化量，誤動作和必要的限制輸出，不會對系統(tǒng)產生嚴重的影響。誤動作和必要的限制輸出，不會對系統(tǒng)產生嚴重的影響。 采用增量型采用增量型PIDPID控制算法便于實現(xiàn)手、自動的無擾動切換?？刂扑惴ū阌趯崿F(xiàn)手、自動的無擾動切換。 工業(yè)現(xiàn)場最常用工業(yè)現(xiàn)場最常用 測量誤差是模擬輸入信號在信號測量和傳輸過程中，由引入的干擾和隨機噪聲引起的測量誤差是模擬輸入信號在信號測量和傳輸過程中，由引入的干擾和隨機噪聲引起的它們可能來自測量儀表本身、傳感器、外界干擾等它們可能來自測量儀表本身、傳感器、外界干擾等測量誤差有二大類：一類是測量誤差有二大類：一類是，典型代表為，典型代表為50Hz50Hz的工頻干擾

26、；另一類是的工頻干擾；另一類是，這類干擾是指在相同條件下測量同一量時，其大小和符號作無規(guī)則的變化而，這類干擾是指在相同條件下測量同一量時，其大小和符號作無規(guī)則的變化而無法預測，但在多次測量中它是符合統(tǒng)計規(guī)律的。無法預測，但在多次測量中它是符合統(tǒng)計規(guī)律的。 可以采用可以采用方法，也可以采用方法，也可以采用方法來抑制和濾除有效信號中的干擾成分方法來抑制和濾除有效信號中的干擾成分但是為了提高工業(yè)控制系統(tǒng)的可靠性，正確地采用數(shù)字濾波技術與硬件抗干擾措施構成但是為了提高工業(yè)控制系統(tǒng)的可靠性，正確地采用數(shù)字濾波技術與硬件抗干擾措施構成的雙道抗干擾防線，將大大提高工業(yè)控制系統(tǒng)的可靠性。的雙道抗干擾防線，將大

27、大提高工業(yè)控制系統(tǒng)的可靠性。 所謂所謂，就是按統(tǒng)計規(guī)律通過一定的計算或判斷程序，來減少干擾在有效信號中，就是按統(tǒng)計規(guī)律通過一定的計算或判斷程序，來減少干擾在有效信號中的比重，其實質是一種程序濾波。的比重，其實質是一種程序濾波。 中位值濾波的原理是對被測信號連續(xù)采樣中位值濾波的原理是對被測信號連續(xù)采樣n n次（次（n n一般取大于一般取大于3 3的奇數(shù)）的奇數(shù)）然后將采樣結果從大到小排列然后將采樣結果從大到小排列取其中間值作為本次采樣的有效數(shù)據(jù)取其中間值作為本次采樣的有效數(shù)據(jù)這種濾波方法十分簡單，主要用以克服偶然因素引起的干擾這種濾波方法十分簡單，主要用以克服偶然因素引起的干擾對于溫度、液位等緩

28、慢變化的參數(shù)，其濾波效果較好對于溫度、液位等緩慢變化的參數(shù)，其濾波效果較好但不適用于流量、壓力等快速變化的參數(shù)。但不適用于流量、壓力等快速變化的參數(shù)。 算術平均濾波的原理是根據(jù)輸入的算術平均濾波的原理是根據(jù)輸入的n n的采樣數(shù)據(jù)的采樣數(shù)據(jù)x xi i（i=1i=1n n），尋找一），尋找一個個 ，使，使 與與n n個樣本的偏差的平方和最?。簜€樣本的偏差的平方和最小： yy1minniiEyx11niiyxn濾波結果的平滑濾波程度取決于每次濾波的樣本數(shù)濾波結果的平滑濾波程度取決于每次濾波的樣本數(shù)n n當當n n較大時，平滑度高，但靈敏度低，即外界信號的變化對測量計算結果較大時，平滑度高，但靈敏度

29、低，即外界信號的變化對測量計算結果y y的影響小的影響小當當n n較小時，平滑度較低，但靈敏度高較小時，平滑度較低，但靈敏度高如如: : 對一般流量測量，對一般流量測量，n(8n(816)16)； 對壓力等測量，對壓力等測量，n n可取可取4 4。 11niiyxn1niiiyc x12121nnccccccsTsxsyf11)()()()() 1()(nxnyTnynyTsf( )( )(1)fsfsfsTTy nx ny nTTTT( )(1) ( )(1)y nx ny n操作站操作站控制站（器）控制站（器）IPCIPC、數(shù)字調節(jié)器、數(shù)字調節(jié)器、PLCPLC、專用控制器、專用控制器管理層

30、計算機管理層計算機操作站操作站控制站（器）控制站（器）IPCIPC、數(shù)字調節(jié)器、數(shù)字調節(jié)器、PLCPLC、專用控制器、專用控制器操作站操作站控制站（器）控制站（器）IPCIPC、數(shù)字調節(jié)器、數(shù)字調節(jié)器、PLCPLC、專用控制器、專用控制器功能：監(jiān)控（ 工藝流程顯示、表格顯示、趨勢顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢、報警信息的記錄、手自動切換/手動操作、參數(shù)設置、其它功能）操作員站：一般操作功能（往往不包括系統(tǒng)中重要參數(shù)的設置）工程師站：全部功能可以通過硬件區(qū)分（設置不同的計算機系統(tǒng)、設置不同的鍵盤等等）通過操作人員所擁有 的密碼區(qū)分，硬件系統(tǒng)完全相同功能：信號的采集、運算（決策）、控制信號的輸出、報警處理、網

31、絡通信（與其它控制站或者與操作站） 早期早期 邏輯控制為主邏輯控制為主 Programmable Logical Controller Programmable Controller 本義本義 6060年代末期，美國的汽車工業(yè)的迅速發(fā)展年代末期，美國的汽車工業(yè)的迅速發(fā)展在在PLCPLC問世以前，問世以前，在順序控制領域中占有主導地位，但由在順序控制領域中占有主導地位，但由繼電器構成的控制系統(tǒng)對生產工藝多變化的系統(tǒng)適應性極差：繼電器構成的控制系統(tǒng)對生產工藝多變化的系統(tǒng)適應性極差： 需要使用大量的繼電器需要使用大量的繼電器 繼電器間通過硬接線相連接繼電器間通過硬接線相連接 一旦工藝發(fā)生或控制要求變

32、化，需要改變控制柜內繼電器系一旦工藝發(fā)生或控制要求變化，需要改變控制柜內繼電器系 統(tǒng)的硬件結構，甚至需要重新設計新系統(tǒng)統(tǒng)的硬件結構，甚至需要重新設計新系統(tǒng) 開發(fā)新的可編程序的控制設備取代繼電器控制系統(tǒng)開發(fā)新的可編程序的控制設備取代繼電器控制系統(tǒng)早期的早期的PLCPLC雖然采用了計算機的設計思想，但實際上它只能完成順序雖然采用了計算機的設計思想，但實際上它只能完成順序控制，僅有邏輯運算、定時、計數(shù)等順序控制功能控制，僅有邏輯運算、定時、計數(shù)等順序控制功能在經歷了在經歷了3030年的發(fā)展，現(xiàn)代年的發(fā)展，現(xiàn)代PLCPLC產品已經成為了名符其實的多功能產品已經成為了名符其實的多功能控制器，如邏輯控制、

33、過程控制、運動控制、數(shù)據(jù)處理等功能都得控制器，如邏輯控制、過程控制、運動控制、數(shù)據(jù)處理等功能都得到了很大的加強和完善。到了很大的加強和完善。與此同時，與此同時，PLCPLC的網絡通信功能也得到飛速發(fā)展，的網絡通信功能也得到飛速發(fā)展，PLCPLC及及PLCPLC網絡成網絡成為了工廠企業(yè)中不可或缺的一類工業(yè)控制裝置。為了工廠企業(yè)中不可或缺的一類工業(yè)控制裝置。 可靠性高、抗干擾能力強可靠性高、抗干擾能力強 功能完善，通用靈活功能完善，通用靈活 編程簡單、使用方便編程簡單、使用方便 此外，此外，PLCPLC還具有接線簡單、系統(tǒng)設計周期短、體積小、重量輕、易于還具有接線簡單、系統(tǒng)設計周期短、體積小、重量

34、輕、易于實現(xiàn)機電一體化等特點，使得實現(xiàn)機電一體化等特點，使得PLCPLC在設計、結構上具有其它許多控制器在設計、結構上具有其它許多控制器所無法相比的優(yōu)越性。所無法相比的優(yōu)越性。 按地域范圍按地域范圍 按按I/O點數(shù)點數(shù) 按結構按結構 一體化一體化模塊化模塊化通 信 接 口I/O 接 口ROMRAM電池CPU上位機電源AODOAIDI執(zhí)行器測量儀表其它外設總線連接器電源模塊CPU模塊通信模塊I/O模塊DIN導軌模塊DIN導軌在我國占有較大市場份額、較有影響的公司和在我國占有較大市場份額、較有影響的公司和PLCPLC有：有：2.OMRON公司公司 80年代初，主要有年代初，主要有C系列系列PLC，

35、如，如C2000、C1000、C500、C20 隨后出現(xiàn)隨后出現(xiàn)C系列系列P型機，如型機，如C20P，普通型號尾部加字母，普通型號尾部加字母“P” 80年代后期推出年代后期推出H型機，如型機，如C20H、C2000H，尾部加字母，尾部加字母“H” 還有還有SP系列超小型系列超小型PLC，如，如SP20/SP16/SP10，點數(shù)小，點數(shù)小/價格低價格低/速度極快速度極快/體積小體積小 90年代初期，推出大型機年代初期，推出大型機CV系列和小型機系列和小型機CQM1，前者性能比大型，前者性能比大型H機更高，后者為無機更高，后者為無底板、模塊式結構，執(zhí)行速度比中型機底板、模塊式結構，執(zhí)行速度比中型機

36、C200H還快還快 90年代后期，中型機年代后期，中型機C200H發(fā)展到發(fā)展到C200HS(96年年)、C200H(97年年)，后者組網能力更強，后者組網能力更強 97年推出來年推出來P型機的升級產品，即型機的升級產品，即CPM1A，體積小、通信功能加強，體積小、通信功能加強 99年推出功能比年推出功能比機更完美的機更完美的CS1系列系列PLC（代表來當今（代表來當今PLC發(fā)展動向）發(fā)展動向） 與此同時，還有與此同時，還有CPM2A、CPM2C、CPM2AE等小型機等小型機 總之，有總之，有CPM1A，P型機，型機，H型機，型機，CQM1、CV、CV型機，型機，型等型等 大、中、小、微均有，特

37、別在中、小、微方面更具特長大、中、小、微均有，特別在中、小、微方面更具特長 在中國及世界市場，都占有相當?shù)姆蓊~。在中國及世界市場，都占有相當?shù)姆蓊~。 美國美國GE公司、日本公司、日本FANAC合資的合資的GEFANAC美國美國Modicon 公司公司(被施奈德兼并被施奈德兼并)美國美國AB（AlienBradley）日本三菱公司日本三菱公司日本日立公司日本日立公司日本東芝公司日本東芝公司日本松下公司日本松下公司日本富士公司等都生產日本富士公司等都生產PLC，并有一定的地位。，并有一定的地位。國內國內PLC廠家規(guī)模多不大。例如廠家規(guī)模多不大。例如無錫華光電子工業(yè)有限公司生產的無錫華光電子工業(yè)有限

38、公司生產的SR系系列列PLC、和利時公司于和利時公司于2004年推出完全自主生產的小型一體化年推出完全自主生產的小型一體化PLCHOLLiAS-LEC等等等等，一般國產，一般國產PLC在價格上很有優(yōu)勢。相信會在世界在價格上很有優(yōu)勢。相信會在世界PLC之林中一定有其位置的。之林中一定有其位置的。向大型網絡化、綜合化方向發(fā)展向大型網絡化、綜合化方向發(fā)展 向體積小、速度快、功能強、價格低的小型化方向發(fā)展向體積小、速度快、功能強、價格低的小型化方向發(fā)展 編程器、編程器、 PLC、IPC、OP系統(tǒng)總線CPU主機RAMEPROME2PROM通信接口外設接口PIO接口PLC、IPC、OP編程器、打印機變送器

39、、執(zhí)行器等現(xiàn)場儀表電源模塊CPU模塊通信接口模塊I/O模塊I/O模塊智能I/O模塊系統(tǒng)總線電源線中央處理單元中央處理單元CPU 存儲器存儲器 I/O接口接口 智能模塊智能模塊 接口和擴展接口模塊接口和擴展接口模塊 電源模塊電源模塊 編程工具編程工具 基本功能基本功能 通過輸入裝置讀入通過輸入裝置讀入的信號和狀態(tài)，用戶程序根據(jù)輸?shù)男盘柡蜖顟B(tài)，用戶程序根據(jù)輸入信號、狀態(tài)進行處理，處理結果通過輸出裝置去控制入信號、狀態(tài)進行處理，處理結果通過輸出裝置去控制外設。外設。 外設包括：外設包括：I/O模塊、模塊、OP、編程器、編程器例如：例如： 早期的早期的TI545串口串口(19.2kbps、38.4kb

40、ps)臺灣的臺灣的FAMA串口、串口、EtherNetSIEMENS S7 CPU31xMPI(187.5kbps)SIEMENS S7 CPU31x2MPI(187.5kbps) Profibus-DP(12Mbps)其它功能其它功能 網絡功能網絡功能*PLC常用的存儲器主要有常用的存儲器主要有PROM、EPROM、E2PROM、RAM等幾種，等幾種，多數(shù)都直接集成在多數(shù)都直接集成在CPU單元內部。單元內部。 用于存放：用于存放：、和和CRT、鍵盤過程控制計算機A/DDID/ADO 被控過程（對象）被控變量操作變量I/O模塊的主要類型包括模塊的主要類型包括：模擬量輸入模塊模擬量輸入模塊（AI

41、） 模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊（AO） 開關量輸入模塊開關量輸入模塊（DI） 開關量輸出模塊開關量輸出模塊（DO） A/DA/D作用作用：將現(xiàn)場儀表輸出的（標準）模擬量信號：將現(xiàn)場儀表輸出的（標準）模擬量信號010mA、420mA、15VDC等等轉化為計算機可以處理的數(shù)字信號轉化為計算機可以處理的數(shù)字信號變送器：變送器： 溫度變送器溫度變送器 壓力變送器壓力變送器 流量變送器流量變送器 液位變送器液位變送器 成分分析儀成分分析儀傳感器：傳感器： Pt100 Cu50 熱電偶熱電偶 現(xiàn)場儀表模擬信號現(xiàn)場儀表模擬信號420mA010mA15VDCmV、模數(shù)轉換模數(shù)轉換(A/D、AI)端口端口(地

42、址地址)數(shù) 字 信數(shù) 字 信號號0409501023CPU數(shù) 字 信數(shù) 字 信號號0409501023工程化轉換工程化轉換工程量工程量0100?kPa軟件實現(xiàn)軟件實現(xiàn)檢測儀表檢測儀表硬件濾波硬件濾波如：如：RC濾波濾波軟件濾波軟件濾波如：中值濾波如：中值濾波 軟件軟件RC濾波濾波 A/D接口變化一個接口變化一個LSB（二進制最低有效位）時輸入模擬量的最小變化量（二進制最低有效位）時輸入模擬量的最小變化量 例：例：12位位A/D轉換器，輸入范圍轉換器，輸入范圍010VDC，分辨力，分辨力10/2122.44mV （）實際轉換特性曲線與理想轉換特性曲線之間的最大偏差實際轉換特性曲線與理想轉換特性曲

43、線之間的最大偏差 包括偏移誤差（包括偏移誤差（0輸入非輸入非0輸出）、非線性誤差等。輸出）、非線性誤差等。 線性誤差通常以線性誤差通常以LSB的分數(shù)表示：如的分數(shù)表示：如 等等從啟動轉換到轉換結束完成一次從啟動轉換到轉換結束完成一次A/D轉換所需要的時間轉換所需要的時間 模塊包含的模塊包含的A/D單極性、雙極性、信號范圍、信號制單極性、雙極性、信號范圍、信號制 型號通道數(shù) 分辨率 轉換時間 輸入信號范圍 PCL816 8(差) 16(單) 16位8.5s 010V、05V、02.5V、01.25V（單）10V、5V、2.5V、1.25V（差） PCL818 8(差) 16(單) 12位8s 0

44、10V、05V、02V、01V（單） 10V、5V、2.5V、1V、0.5V（差） SM331 7KF010AB084（ ）12位20ms 80mV/10M、250mV、500mV、1V、 2.5V、5V、15V、10V、10 mA /25、 3.2 mA、20mA、020mA、420mA、E、 N、J、K型熱電偶、Pt100等 SM331 7KB010AB021（ ）12位20ms 現(xiàn)有一塊現(xiàn)有一塊2通道的通道的A/D輸入轉換卡輸入轉換卡 2臺臺DDZIII型二線制變送器型二線制變送器 每臺變送器對應一個每臺變送器對應一個A/D輸入通道。輸入通道。 A/D卡通道1通道224VDC電源變送器一

45、變送器二D/AD/A作用作用：將計算機內部的數(shù)字信號轉化為現(xiàn)場儀表可以接收的標準信號：將計算機內部的數(shù)字信號轉化為現(xiàn)場儀表可以接收的標準信號420mA等等 如：如： 12位數(shù)字量（位數(shù)字量（04095） 420mA 2047 對應的轉換結果：對應的轉換結果： 12mA調節(jié)閥調節(jié)閥變頻器變頻器執(zhí)行器控制信號執(zhí)行器控制信號420mA010mA15VDC010VDC數(shù)模轉換數(shù)模轉換(D/A、AO)端口端口(地址地址)數(shù) 字 信數(shù) 字 信號號0409501023CPU工程量工程量0100軟件實現(xiàn)軟件實現(xiàn)數(shù) 字 信數(shù) 字 信號號0409501023工程化反變換工程化反變換二進制變化一個二進制變化一個LS

46、B（最低有效位）時（最低有效位）時D/A輸出模擬量的最小變化量輸出模擬量的最小變化量 （）實際轉換特性曲線與理想轉換特性曲線之間的最大偏差實際轉換特性曲線與理想轉換特性曲線之間的最大偏差 包括偏移誤差（包括偏移誤差（0輸入非輸入非0輸出）、非線性誤差等。輸出）、非線性誤差等。 線性誤差通常以線性誤差通常以LSB的分數(shù)表示：如的分數(shù)表示：如 等等當輸入數(shù)字量變化時，輸出的模擬信號穩(wěn)定在相應的數(shù)值范圍之內當輸入數(shù)字量變化時，輸出的模擬信號穩(wěn)定在相應的數(shù)值范圍之內 （ 0.5x LSB）所經歷的時間）所經歷的時間 模塊包含的模塊包含的D/A 電流、電壓及輸出范圍電流、電壓及輸出范圍 型號型號通道數(shù)通

47、道數(shù) 分辨率分辨率 建立時間建立時間 非線性誤差非線性誤差輸出信號范圍輸出信號范圍 PCL726 612位位70 s 0.5LSB 010V、05V（單）（單） 10V、 5V（差）（差） PCL727 1212位位40 s 1LSB SM3325HD010AB0 412位單位單11位雙位雙0.8ms 電壓：電壓： 0.5電流：電流： 0.6 15V、 10V、010V、 20mA、020mA、420mA SM3325HB010AB0212位單位單11位雙位雙0.8ms 接口接口數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線D/A輸出信號輸出信號1輸出信號輸出信號nD/A單通路單通路DA輸出形式：輸出形式： 微處理器和通路

48、之間通過獨立的接口緩沖器傳送信息微處理器和通路之間通過獨立的接口緩沖器傳送信息 隨著大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，該缺點正在逐步得到克服。隨著大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，該缺點正在逐步得到克服。計計算算機機D/AV/I15V電壓輸出電壓輸出420mA電流電流計計算算機機D/A不要求！不要求！DIDI作用作用：將現(xiàn)場過程來的數(shù)字量信號（：將現(xiàn)場過程來的數(shù)字量信號（“1”/“0”）轉換成）轉換成PLC內部的內部的Vi直流電壓直流電壓Vi無源觸點無源觸點數(shù)字量信號類型數(shù)字量信號類型：、等等3種類型種類型轉換過程轉換過程： V+()DI輸輸入入總線總線信號信號1V+()信號信號2繼電器等繼電器等DODO作用

49、作用：將：將PLC（CPU）內部信號電平轉換成過程所需要的外部信號電平）內部信號電平轉換成過程所需要的外部信號電平 驅動電磁閥、繼電器、接觸器、指示燈、小型電機等各種負載設備驅動電磁閥、繼電器、接觸器、指示燈、小型電機等各種負載設備。 輸出信號類型輸出信號類型：晶體管輸出晶體管輸出（直流直流） 晶閘管輸出（晶閘管輸出（交流交流） 繼電器輸出（繼電器輸出（無源接點無源接點）轉換過程轉換過程： 現(xiàn)場信號現(xiàn)場信號 電平和格式的轉換電平和格式的轉換 光電隔離光電隔離 輸出緩沖區(qū)（映像區(qū)）輸出緩沖區(qū)（映像區(qū)） V+()DO輸輸出出總線總線信號信號1V+()信號信號2繼電器等繼電器等智能模塊智能模塊 接口

50、模塊接口模塊 ：根據(jù)應用對象的不同，可選用不同型號和數(shù)量的：根據(jù)應用對象的不同，可選用不同型號和數(shù)量的I/O模塊，并把這模塊，并把這些模塊安裝在一個或多個機架上些模塊安裝在一個或多個機架上：把中央機架和擴展機架連接起來構成一個完整的把中央機架和擴展機架連接起來構成一個完整的PLC系統(tǒng)。系統(tǒng)。ET200MIM153-1ET200MIM361IM360CPUI/O模塊模塊CR中央機架中央機架ER擴展機架擴展機架本地連接接口模塊：連接本地機架本地連接接口模塊：連接本地機架擴展連接接口模塊：連接擴展機架（分布式擴展連接接口模塊：連接擴展機架（分布式I/O站點）站點）分布式分布式I/O站點站點分布式分布

51、式I/O站點站點I/O模塊模塊PROFIBUS-DP總線總線 電源模塊電源模塊 ：PLC一般配有開關式穩(wěn)壓電源（一般配有開關式穩(wěn)壓電源（24VDC）供內部電路使用。）供內部電路使用。與普通電源相比：開關電源的輸入電壓范圍寬、穩(wěn)定性好、體積小，重量與普通電源相比：開關電源的輸入電壓范圍寬、穩(wěn)定性好、體積小，重量輕，效率高，抗干擾能力強。輕，效率高，抗干擾能力強。編程工具編程工具 ：編制和調試應用程序、設置系統(tǒng)環(huán)境、在線監(jiān)視或修改運編制和調試應用程序、設置系統(tǒng)環(huán)境、在線監(jiān)視或修改運行狀態(tài)和參數(shù)。主要有：行狀態(tài)和參數(shù)。主要有：和和由由PLC生產廠家提供，只能適用于特定生產廠家提供，只能適用于特定PL

52、C的軟件編程裝置。的軟件編程裝置。 專用編程器一般有專用編程器一般有 和和 二種二種 一般只能編輯語句表指令程序，不能直接編輯梯形圖程序，多用于小型一般只能編輯語句表指令程序，不能直接編輯梯形圖程序，多用于小型PLC的編程的編程或者用于或者用于PLC控制系統(tǒng)的現(xiàn)場調試和維修控制系統(tǒng)的現(xiàn)場調試和維修 。本質上是一臺便攜式專用計算機系統(tǒng)，可以編制多種指令程序，功能強。本質上是一臺便攜式專用計算機系統(tǒng)，可以編制多種指令程序，功能強。世界上各主要世界上各主要PLC生產廠家都提供了在個人計算機上運行生產廠家都提供了在個人計算機上運行的，借助于相應的通信接口裝置，用戶可以在個人計算機的，借助于相應的通信接

53、口裝置，用戶可以在個人計算機上通過專用編程軟件進行程序編輯、調試等各種功能，而上通過專用編程軟件進行程序編輯、調試等各種功能，而且專用編程軟件一般可適用于一系列的且專用編程軟件一般可適用于一系列的PLC系統(tǒng)，專用編系統(tǒng)，專用編程軟件是多數(shù)用戶首選的編程裝置。程軟件是多數(shù)用戶首選的編程裝置。M13M23M13M23KM1SB1KM1KTKM2SB2KT10SKM1SB1SB2KM1KT10SKTKM2PLC(CPM1A)SB200001SB100000COM24VDCKM1KM2COM220VAC0100002000SB200001SB100000COM24VDCKM1KM2COM220VAC0

54、100002000輸入繼電器線圈輸出觸點內部繼電器觸點000000000101000TIM00TIM000100001001內部輸出繼電器線圈PLC控制程序（梯形圖）接收操作指令(啟動、停止按鈕等)，或被控對象的各種狀態(tài)信息(由行程開關、接近開關等提供)。PLC的每一個輸入點對應一個內部輸入繼電器，當輸入點與輸入COM端接通時，輸入繼電器線圈通電，它的常開觸點閉合、常閉觸點斷開這一部分是用戶編制的控制程序，通常用梯形圖的形式表示?？刂瞥绦蚍旁赑LC的用戶程序存儲器中。系統(tǒng)運行時，PLC依次讀取用戶程序存儲器中的程序語句，對它們的內容進行解釋并加以執(zhí)行，有需要輸出的結果則送到PLC的輸出端子，以

55、控制外部負載的工作。根據(jù)程序執(zhí)行的結果直接驅動負載。在PLC內部有多個輸出繼電器，每個輸出繼電器對應輸出端的一個硬觸點，當程序執(zhí)行的結果使輸出繼電器線圈通電時，對應的硬輸出觸點閉合，控制負載的動作。是從繼電器控制電路的原理圖演變而來的。PLCPLC內部的繼電器內部的繼電器 并不是實際的硬繼電器，每個繼電器是PLC內部存儲單元的一位，因此稱為“軟繼電器軟繼電器”。梯形圖是由這些“軟繼電器”組成的控制線路，但它們并不是真正的物理連接，而是邏輯關系上的連接，稱為“軟接線軟接線”。當存儲單元的某位狀態(tài)為1時，相當于某個繼電器線圈得電； 當狀態(tài)為0時，相當于該繼電器線圈斷電。軟繼電器的常開觸點、常閉觸點

56、可以在程序中使用無數(shù)多次。PLC為用戶提供的繼電器一般有：輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、特殊功能繼電器、移位寄存器、定時器、計數(shù)器等。其中，輸入、輸出繼電器一般與外部輸入、輸出設備相連接，而其它繼電器與外部設備沒有直接聯(lián)系。CPU從首條指令開始順序逐條地執(zhí)行，到用從首條指令開始順序逐條地執(zhí)行，到用戶程序結束，然后開始新一輪掃描戶程序結束，然后開始新一輪掃描： ：PLC掃描周期與掃描周期與PLC的硬件特性和用戶程序的硬件特性和用戶程序長短有關，典型值一般為幾十長短有關，典型值一般為幾十ms 復位監(jiān)視定時器元件狀態(tài)的清零或復位、檢查I/O單元的連接等上電初始化檢查存儲器、硬件單元正確？Y執(zhí)行

57、用戶程序數(shù)據(jù)I/O操作置位故障標志、顯示故障指示燈性質？N報警錯誤外設端口服務 故障原因：硬件故障（損壞）、軟件故障（死循環(huán)）故障原因：硬件故障（損壞）、軟件故障（死循環(huán)）輸入端子現(xiàn)場輸入信號輸入調理電路輸入緩沖器輸入映像存儲器掃描用戶程序A I 0.0A I 0.1輸出映像存儲器輸出緩沖器輸出調理電路輸出端子受控輸出裝置輸入信號采樣輸入信號采樣掃描用戶程序掃描用戶程序輸出信號更新輸出信號更新CSB1SB2SB3C（A）電氣控制梯形圖電源線（Ladder Diagram，LAD）是在繼電控制系統(tǒng)電氣原理圖基礎上開發(fā)出來的一種圖形編程語言，沿用了繼電是在繼電控制系統(tǒng)電氣原理圖基礎上開發(fā)出來的一種

58、圖形編程語言，沿用了繼電器、接點、串并聯(lián)等術語和類似的圖形符號，是多數(shù)器、接點、串并聯(lián)等術語和類似的圖形符號，是多數(shù)PLC的第一用戶語言。的第一用戶語言。PLC梯形圖的編程元素主要有：梯形圖的編程元素主要有： 、 、 等，等， 分別表示分別表示: 常開觸點、常閉觸點、繼電器線圈等常開觸點、常閉觸點、繼電器線圈等 PLC梯形圖按從左到右、自上而下的順序排列，左起起始母線，右至結束母線。梯形圖按從左到右、自上而下的順序排列，左起起始母線，右至結束母線。 CSB1SB2SB3C（A）電氣控制梯形圖）電氣控制梯形圖電源線電源線I0.0Q0.0Q0.0I0.1I0.2并聯(lián)并聯(lián)串聯(lián)串聯(lián)（B）PLC梯形圖梯

59、形圖起始母線起始母線結束母線結束母線語句表是一種類似于匯編語言的助語句表是一種類似于匯編語言的助記符編程語言記符編程語言 CSB1SB2SB3C（A）電氣控制梯形圖）電氣控制梯形圖電源線電源線I0.0Q0.0Q0.0I0.1I0.2并聯(lián)并聯(lián)串聯(lián)串聯(lián)（B）PLC梯形圖梯形圖起始母線起始母線結束母線結束母線A(OI0.0OQ0.0)ANI0.1ANI0.2=Q0.00000000005010000100310點IO6入，4出00000000011010000100720點IO12入，8出000000001100100001050100001007011000110330點IO18入，12出0020

60、000211012000120720點擴展IO12入，8出0030000311013000130700400004110140001407000000001100100001110100001007011000110740點IO24入，16出002000021101200012070030000311013000130700400004110140001407返回返回S7-300 PLC的硬件構成的硬件構成 ：總線連接總線連接器器電源模塊電源模塊CPU模塊模塊通信模塊通信模塊I/O模塊模塊DIN導軌導軌模塊模塊DIN導軌導軌SIMATIC S7-300有多種性能級別的有多種性能級別的CPU：C