?S7 - 300的模擬量I/O模塊包括模擬量輸入模塊SM 331、模擬量輸出模塊SM 332、模擬量輸入/輸出模塊SM 334和SM 335。

    1．模擬量變送器

    生產(chǎn)過(guò)程中大量的連續(xù)變化的模擬量需要用PLC來(lái)測(cè)量或控制。有的是非電量，例如溫度、壓力、流量、液位、物體的成分和頻率等。有的是強(qiáng)電電量，例如發(fā)電機(jī)組的電流、電壓、有功功率和無(wú)功功率、功率因數(shù)等。變送器用于將傳感器提供的電量或非電量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的直流電流或直流電壓信號(hào)，例如DC 0～10V和DC 4~20 mA。

    2．SM 331模擬量輸入模塊的基本結(jié)構(gòu)

    模擬量輸入模塊用于將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為CPU內(nèi)部處理用的數(shù)字信號(hào)，其主要組成部分是A/D (Analog/Digit)轉(zhuǎn)換器（見(jiàn)圖2-49中的ADC）。模擬量輸入模塊的輸入信號(hào)一般是模擬量變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)量程的直流電壓、直流電流信號(hào)。SM 331也可以直接連接不帶附加放大器的溫度傳感器（熱電偶或熱電阻），這樣可以省去溫度變送器，不但節(jié)約了硬件成本，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也更加緊湊。

    一塊SM 331模塊中的各個(gè)通道可以分別或分組使用電流輸入或電壓輸入，并選用不同的量程。大多數(shù)模塊的分辨率（轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)字的位數(shù)）可以在組態(tài)時(shí)設(shè)置，轉(zhuǎn)換時(shí)間與分辨率有關(guān)。

    圖2-49    模擬量輸入模塊示意圖

    模擬量輸入模塊由多路開(kāi)關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器(ADC)、光隔離元件、內(nèi)部電源和邏輯電路組成。各模擬量輸入通道共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，用多路開(kāi)關(guān)切換被轉(zhuǎn)換的通道，模擬量輸入模塊各輸入通道的A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程和轉(zhuǎn)換結(jié)果的存儲(chǔ)與傳送是順序進(jìn)行的。

    各個(gè)通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果被保存到各自的存儲(chǔ)器，直到被下一次的轉(zhuǎn)換值覆蓋?？梢杂醚b入指令“L PIW…”來(lái)訪(fǎng)問(wèn)轉(zhuǎn)換的結(jié)果。

    3．傳感器與模擬量輸入模塊的接線(xiàn)

    傳感器與模擬量輸入模塊的連接分為下列各種情況：連接帶電隔離的傳感器、連接不帶電隔離的傳感器、連接電壓傳感器、連接電流傳感器、連接電阻和熱電阻、連接帶內(nèi)部補(bǔ)償?shù)臒犭娕?、連接帶外部補(bǔ)償?shù)臒犭娕肌?/p>

    各種情況的接線(xiàn)方式和注意事項(xiàng)見(jiàn)隨書(shū)光盤(pán)中的《S7 - 300模塊數(shù)據(jù)設(shè)備手冊(cè)》第4章。

    4．S7 -300模擬量輸入模塊的技術(shù)參數(shù)

    除了1KF01 - 0AB0，其余模塊均用紅色LED指示組故障。模塊與背板總線(xiàn)之間有隔離，熱電偶、熱電阻輸入時(shí)進(jìn)行了線(xiàn)性化處理。安徽西門(mén)子模塊代理商6ES7 332-5HF00-0AB0安徽西門(mén)子模塊代理商6ES7 332-5HF00-0AB0

    使用屏蔽電纜時(shí)大距離為200m，輸入信號(hào)為50 mV或80 mV時(shí)，大距離為50m。

    5．模擬量輸入模塊的掃描時(shí)間

    通道的轉(zhuǎn)換時(shí)間由基本轉(zhuǎn)換時(shí)間和模塊的電阻測(cè)試和斷線(xiàn)監(jiān)控時(shí)間組成，基本轉(zhuǎn)換時(shí)間取決于模擬量輸入模塊的轉(zhuǎn)換方法（例如積分法和瞬時(shí)值轉(zhuǎn)換法）。積分轉(zhuǎn)換法的積分時(shí)間直接影響轉(zhuǎn)換時(shí)間，可以在STEP 7中設(shè)置積分時(shí)間。

    掃描時(shí)間是指模擬量輸入模塊對(duì)所有被激活的模擬量輸入通道進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理的時(shí)間的總和。如果模擬量輸入通道進(jìn)行了通道分組，還需要考慮通道組之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間。

    6．模擬量輸入模塊的量程卡

    模擬量輸入模塊的輸入信號(hào)類(lèi)型用量程卡（或稱(chēng)為量程模塊）來(lái)設(shè)置。量程卡安裝在模擬量輸入模塊的側(cè)面，每?jī)蓚€(gè)通道為一組，共用一個(gè)量程卡，圖2-50中的模塊有8個(gè)通道，因此有4個(gè)量程卡。量程卡插入輸入模塊后，如果量程卡上的標(biāo)記C與輸入模塊上的箭頭標(biāo)記相對(duì)，則量程卡被設(shè)置在C位置。各位置對(duì)應(yīng)的測(cè)量類(lèi)型和測(cè)量范圍都印在模擬量模塊上。

常規(guī)PID控制是過(guò)程控制中應(yīng)用為廣泛的一種控制規(guī)律，具有原理簡(jiǎn)單、使用方便和穩(wěn)定等特點(diǎn)。但常規(guī)PID在控制過(guò)程中的參數(shù)都是固定不變的，若用于調(diào)節(jié)*空調(diào)這樣具有非線(xiàn)性、不確定性、滯后性和干擾性等問(wèn)題的系統(tǒng)，常規(guī)PID控制很難達(dá)到控制精度。

因此，本文針對(duì)*空調(diào)系統(tǒng)將PID和模糊控制相結(jié)合，提出了模糊自適應(yīng)PID控制。模糊控制是用語(yǔ)言歸納操作人員的控制策略，運(yùn)用語(yǔ)言變量和模糊集合理論形成控制算法的一種控制。模糊控制不需要建立對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，只要求把現(xiàn)場(chǎng)操作人員的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)總結(jié)成比較完善的語(yǔ)言控制規(guī)則，因此它能繞過(guò)對(duì)象的不確定性、不精確性、噪聲、非線(xiàn)性、時(shí)變性以及時(shí)滯等影響。模糊控制系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，尤其適用于非線(xiàn)性、時(shí)變、滯后的系統(tǒng)的控制。但是傳統(tǒng)的模糊自適應(yīng)PID控制初始參數(shù)是人為給定的，不能從系統(tǒng)中自動(dòng)得到，因此本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于在傳統(tǒng)模糊自適應(yīng)PID控制基礎(chǔ)之上增加辨識(shí)結(jié)構(gòu)和Bang-Bang控制，對(duì)傳統(tǒng)的模糊自適應(yīng)PID控制初始值進(jìn)行優(yōu)化。

7-300的CPU用16位的二進(jìn)制補(bǔ)碼表示模擬量值。其中位為符號(hào)位S，“0”表示正值，“1”表示負(fù)值，被測(cè)值的精度可以調(diào)整，取決于模擬量模塊的性能和它的設(shè)定參數(shù)，對(duì)于精度小于15位的模擬量值，低字節(jié)中冪項(xiàng)低的位不用。

　　S7-300模擬量輸入模塊可以直接輸入電壓、電流、電阻、熱電偶等信號(hào)，而模擬量輸出模塊可以輸出0～10 V、1～5 V、－10 V～10 V、0～20 mA、4～20 mA等模擬信號(hào)。

　　2、模擬量輸入模塊SM331

　　模擬量輸入(簡(jiǎn)稱(chēng)模入(AI))模塊SM331目前有三種規(guī)格型號(hào)，即8AI×l2位模塊、2AI×l2位模塊和8AI×l6位模塊。

　　SM331主要由A/D轉(zhuǎn)換部件、模擬切換開(kāi)關(guān)、補(bǔ)償電路、恒流源、光電隔離部件、邏輯電路等組成。A/D轉(zhuǎn)換部件是模塊的核心，其轉(zhuǎn)換原理采用積分方法，被測(cè)模擬量的精度是所設(shè)定的積分時(shí)間的正函數(shù)，也即積分時(shí)間越長(zhǎng)，被測(cè)值的精度越高。SM331可選四檔積分時(shí)間：2.5 ms、16.7 ms、20 ms和l00 ms，相對(duì)應(yīng)的以位表示的精度為8、12、12和14。

　　SM331與電壓型傳感器的連接，如圖1所示。

　　圖1 輸入模塊與電壓型傳感器的連接

　　SM331與2線(xiàn)電流變送器的連接如圖2a)所示，與4線(xiàn)電流變送器的連接如圖2b)所示。4線(xiàn)電流變送器應(yīng)有單獨(dú)的電源。

　　圖2 輸入模塊與2/4線(xiàn)變送器電流輸入的連接

　　3、模擬量輸出模塊SM332

　　模擬量輸出(簡(jiǎn)稱(chēng)模出(AO))模塊SM332目前有三種規(guī)格型號(hào)，即4AO×l2位模塊、2AO×12位模塊和4AO×l6位模塊，分別為4通道的12位模擬量輸出模塊、2通道的12位模擬量輸出模塊、4通道的16位模擬量輸出模塊。

　　SM332可以輸出電壓，也可以輸出電流。在輸出電壓時(shí)，可以采用2線(xiàn)回路和4線(xiàn)回路兩種方式與負(fù)載相連。采用4線(xiàn)回路能獲得比較高的輸出精度。

　　標(biāo)準(zhǔn)型S7-300 CPU指的是不使用MMC卡的S7-300 PLC，也稱(chēng)為老式的S7- 300 CPU。除了CPU318- 2DP外，其它的老式CPU已不再出售。標(biāo)準(zhǔn)型S7-300含有內(nèi)置的RAM裝載存儲(chǔ)器，并可以使用FEPROM卡來(lái)擴(kuò)充裝載存儲(chǔ)器。另外，只有CPU 318-2DP可以使用RAM卡來(lái)擴(kuò)充裝載存儲(chǔ)器。

　　2.2.1 用于標(biāo)準(zhǔn)型S7-300 CPU的FEPROM卡

　　標(biāo)準(zhǔn)型的S7-300CPU有內(nèi)置的Load memory ，通過(guò)插入FEPROM(Flash FEPROM)卡擴(kuò)展裝載存儲(chǔ)器，F(xiàn)lash FEPROM卡更重要的是作為程序備份。在沒(méi)有后備電池時(shí)PLC掉電，在PLC上電后都會(huì)自動(dòng)從FEPROM卡中拷貝程序到CPU的工作存儲(chǔ)器中。CPU318的存儲(chǔ)區(qū)與S7-400CPU 類(lèi)似，工作存儲(chǔ)器分為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)程序兩部分，分別存儲(chǔ)指令代碼和數(shù)據(jù)塊。過(guò)程如圖8－4所示：

　　圖8－4

　　用于標(biāo)準(zhǔn)型S7-300 CPU的Flash EPROM 卡(FEPROM 卡)型號(hào)如下：

　　16 KB 6ES7 951-0KD00-0AA0

　　32 KB 6ES7 951-0KE00-0AA0

　　64 KB 6ES7 951-0KF00-0AA0

　　128 KB 6ES7 951-0KG00-0AA0

　　256 KB 6ES7 951-1KH00-0AA0

　　512 KB 6ES7 951-0KJ00-0AA0

　　1 MB 6ES7 951-1KK00-0AA0

　　2 MB 6ES7 951-1KL00-0AA0

　　4 MB 6ES7 951-1KM00-0AA0

　　注：以上產(chǎn)品的訂貨號(hào)會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)品軟硬件的升級(jí)略有調(diào)整，產(chǎn)品特性以產(chǎn)品名稱(chēng)為準(zhǔn)。

　　2.2.2 只用于CPU 318-2DP 的RAM卡

　　128 KB 6ES7 951-0AG00-0AA0

　　256 KB 6ES7 951-1AH00-0AA0

　　512 KB 6ES7 951-1AJ00-0AA0

　　1 MB 6ES7 951-1AK00-0AA0

　　2 MB 6ES7 951-1AL00-0AA0

　　注：以上產(chǎn)品的訂貨號(hào)會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)品軟硬件的升級(jí)略有調(diào)整，產(chǎn)品特性以產(chǎn)品名稱(chēng)為準(zhǔn)。

　　2.2.3 如何將程序?qū)懭隖EPROM卡

　　1. 在STEP中使用“PLC>Download User Program to Memory Card”菜單命令（如圖8－2）。此時(shí)用戶(hù)程序只能是整體寫(xiě)入FEPROM卡，而不能寫(xiě)入單個(gè)或部分程序塊，同時(shí)，每次寫(xiě)入新的程序會(huì)清除原來(lái)存在卡中的程序，同時(shí)會(huì)清除內(nèi)置RAM 區(qū)的內(nèi)容。

　　2. 在STEP中使用 “Copy RAM to ROM”指令（如圖8－2），可以把工作存儲(chǔ)器的內(nèi)容拷貝到FEPROM卡中，同時(shí)會(huì)將FEPROM卡中原來(lái)的內(nèi)容清除。這個(gè)指令用于保存PLC的當(dāng)前運(yùn)行值拷貝到PLC中，這樣下次用MRES復(fù)位時(shí)，DB塊的值就會(huì)復(fù)位為保存過(guò)的值。此方法也同樣適用于MMC卡。

　　3. 使用PG時(shí)可以在STEP中使用“File > S7-Memory Card > Open”打開(kāi)存儲(chǔ)卡再用 “PLC > Save to Memory Card ”將數(shù)據(jù)寫(xiě)入FEPROM.此操作對(duì)于MMC卡同樣有效。此方法也同樣適用于MMC卡。

　　2.2.4 如何刪除FEPROM卡中的程序

　　目前，刪除FEPROM卡中的程序的公開(kāi)方法只有一種，就是用PG和讀卡器來(lái)刪除卡中的內(nèi)容，使用存儲(chǔ)器復(fù)位是無(wú)法清空卡里的程序的。

　　但下述方法同樣可以刪除FEPROM卡中的內(nèi)容：

　　1. 在STEP中使用“Download user program to memory card ”命令可以把程序直接下載到FEPROM中，每次用這個(gè)命令下載時(shí)，都會(huì)清除FEPROM卡中以前下載的程序。當(dāng)下載的程序大于工作存儲(chǔ)器或者大于FEPROM卡的容量時(shí)使用“Download user program to memory card”命令時(shí)會(huì)出現(xiàn)報(bào)警信息，下載過(guò)程仍然可以繼續(xù)，但是下載完成后會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤信息，PLC故障燈亮，此時(shí)從CPU的模板信息“Module information”中可以看到FEPROM卡中內(nèi)容為空，相當(dāng)于刪除了卡里的東西，之后可以重新在卡里下載新的程序。

　　2. 在STEP中使用“Download user program to memory card”下載一個(gè)空的程序到卡中，即可清空卡中的內(nèi)容。

　　3. 通過(guò)在線(xiàn)刪除工作存儲(chǔ)器中的全部程序，再在STEP中執(zhí)行“Copy RAM to ROM”命令可以將FEPROM卡中的內(nèi)容全部刪除。對(duì)于含有內(nèi)置的EPROM的CPU時(shí)，也可就用此方法來(lái)刪除EPROM中的內(nèi)容。（僅適用于標(biāo)準(zhǔn)型S7-300 PLC）

　　4. 當(dāng)CPU的設(shè)置讀寫(xiě)保護(hù)后，直接用下載的快捷鍵則下載到內(nèi)置的RAM(load memory)中，此時(shí)加密信息可以通過(guò)復(fù)位刪除或執(zhí)行“Download user program to memory card”下載一個(gè)空的程序到卡中，此時(shí)可清除CPU中的密碼。若CPU的設(shè)置讀寫(xiě)保護(hù)后，執(zhí)行“Download user program to memory card”下載加密程序到FEPROM卡，則無(wú)法清除該密碼。

　　5. 使用讀卡器或PG來(lái)刪除。當(dāng)在卡中加密又丟失了密碼的情況只能用這種方法來(lái)刪除卡中的內(nèi)容。

　　2.2.5 關(guān)于FEPROM卡的其它信息

　　對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)型S7-300CPU,每次拔卡后上電或者插卡后上電，CPU都會(huì)要求執(zhí)行復(fù)位，Stop 燈出現(xiàn)慢閃，需要用MRES復(fù)位（用MRES復(fù)位注意：拔卡和插卡均只可在掉電時(shí)進(jìn)行）。對(duì)于S7-400CPU每次拔卡后上電或者插卡后上電CPU都不會(huì)要求執(zhí)行復(fù)位，但在拔卡后，工作存儲(chǔ)器的程序自動(dòng)丟失，即使有后備電池也一樣。

　　2.3 帶內(nèi)置EPROM 的S7-300 CPU

　　對(duì)帶有集成EPROM的CPU模塊，可以使用“Copy RAM to ROM”將程序復(fù)制到集成EPROM中，以確保在沒(méi)有備用電池的情況下發(fā)生電源故障或存儲(chǔ)器復(fù)位時(shí)數(shù)據(jù)不丟失。 CPU 312 IFM、 CPU 314 IFM和C7系列 帶有內(nèi)置的EPROM裝載存儲(chǔ)器，由于不太常用，這里不作重點(diǎn)描述。

　　3 關(guān)于數(shù)據(jù)保持3.1 CPU啟動(dòng)方式：

　　S7-300CPU只有“暖啟動(dòng)”(Warm Start),但CPU 318-2 DP的啟動(dòng)方式可定義為暖啟動(dòng)(Warm Start)和冷啟動(dòng)(Cold Start)兩種，定義為暖啟動(dòng)時(shí)與其他標(biāo)準(zhǔn)型S7-300相同，定義為冷啟動(dòng)時(shí)，與S7 400的冷啟動(dòng)相同)。暖啟動(dòng)調(diào)用OB100組織塊。當(dāng)啟動(dòng)時(shí)，過(guò)程映像和非保持?jǐn)?shù)據(jù)被清除。當(dāng)過(guò)程映像讀入后，就開(kāi)始新的一個(gè)循環(huán)。