(七)PLC用于模拟量和位置控制分析
模块七PLC模拟量及PID控制课件
模拟量信号特点
连续变化，取值范围广泛，易受干扰影响。
PLC模拟量模块介绍
模拟量输入模块
将模拟量信号转换为数字信号，便于 PLC处理。
模拟量输出模块
将PLC输出的数字信号转换为模拟量 信号，控制外部设备。
模拟量输入电路原理与实践
电路原理
通过电阻、电容等元件对模拟量信号进行滤波、放大等处理 ，以保证信号的稳定性和精度。
要点三
衰减曲线法
先将比例度设置为一个较大值，然后 逐步减小比例度，同时加大积分时间 常数，使系统响应出现衰减振荡；此 时的比例度和积分时间常数即为合适 的PID参数；最后加入微分调节，提 高系统响应速度。
03
PLC实现PID控制策略
PLC内置PID功能介绍与设置
PID算法原理
介绍比例、积分、微分三环节的作用及调节规律， 以及PID控制参数的整定方法。
实时监控数据显示和报警功能实现
实时监控数据显示
通过触摸屏界面实时显示PLC采集到的模拟量数据，如温度、压力 、流量等，方便用户随时掌握设备运行状态。
数据曲线绘制
根据实时数据绘制相应的曲线图，可以更加直观地了解设备运行趋 势和历史数据变化情况。
报警功能实现
设定报警阈值，当实时数据超过或低于阈值时，触摸屏界面上显示 报警信息，并触发声光报警装置，提醒用户及时处理。
PID控制故障
PID调节失效，导致系统失控。原因可能包括参 数设置不当、传感器故障等。
故障排查方法和步骤总结
01
观察故障现象
通过查看PLC指示灯、监控画面等 信息，了解故障的具体表现。
03
制定排查方案
针对可能的原因，制定详细的排 查方案，包括检查电源、通信线
什么是PLC,PLC主要应用在哪些方面？应用中应该注意哪些问题
什么是PLC，PLC主要应用在哪些方面？应用中应该注意哪些问题目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况主要分为如下几类：1.开关量逻辑控制.取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。
如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
2.工业过程控制在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量(即模拟量)，PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。
PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。
过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
3.运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。
一般使用专用的运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
4.数据处理PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。
数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
5.通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。
随着工厂自动化网络的发展，现在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
PLC的应用特点1.可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。
PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。
使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。
此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。
在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。
PLC对模拟量数据的计算方法
PLC对模拟量数据的计算方法可编程控制器(简称PLC) 是专为在工业环境中应用而设计的一种工业控制用计算机, 具有抗干扰能力强、可靠性高、体积小等优点, 是实现机电一体化的理想装置, 在各种工业设备上得到了广泛的应用, 在机床的电气控制中应用也比较普遍, 这些应用中常见的是将PLC 用于开关量的输入和输出控制。
随着PLC技术的发展, 它在位置控制、过程控制、数据处理等方面的应用也越来越多。
本文将谈论利用PLC处理模拟量的方法, 以对机床液压系统工作压力的检测处理为例, 详细介绍PLC处理模拟量的各重要环节, 特别是相关软件的设计。
为利用PLC全面地实现对机床系统工作参数的检测打下技术基础; 为机床故障的判断、故障的预防提供重要的数据来源。
1 PLC采集、处理模拟量的一般过程在PLC组成的自动控制系统中, 对物理量(如温度、压力、速度、振动等) 的采集是利用传感器(或变送器) 将过程控制中的物理信号转换成模拟信号后, 通过PLC提供的专用模块, 将模拟信号再转换成PLC可以接受的数字信号, 然后输入到PLC中。
由于PLC保存数据时多采用BCD码的形式, 所以经过A /D专用模块的转换后, 输入到PLC的数据存储单元的数据应该是一个BCD 码。
整个数据传送过程如图1所示。
图1 PLC采集数据的过程图PLC对模拟量数据的采集, 基本上都采用专用的A /D模块和专用的功能指令相配合, 可以让设计者很方便地实现外部模拟量数据的实时采集, 并把采集的数据自动存放到指定的数据单元中。
经过采集转换后存入到数据单元中的BCD码数字, 与物理量的大小之间有一定的函数关系, 但这个数字并不与物理量的大小相等, 所以, 采集到PLC中的数据首先就需要进行整定处理, 确定二者的函数关系, 获得物理量的实际大小。
通过整定后的数据, 才是实时采集的物理量的实际大小, 然后才可以进行后序的相关处理, 并可根据需要显示输出数据, 整个程序设计的流程图如图2所示。
PLC复习题
复习题一、填空1.PLC执行程序是以循环扫描方式进行的。
2.S7-200PLC中断优先级按从高到低的顺序是b、a、c 。
a．I/O中断b．通讯中断c．定时中断3.PLC的工作方式有RUN模式和STOP模式两种，将编程器内编写好的程序写入PLC时，PLC必须处在STOP 模式。
4.输出指令不能用于输入过程映像寄存器。
5.AIW0是S7-200 PLC的模拟量输入寄存器，其长度是16位。
6.LDI、AI、ONI等指令中的“I”表示立即触点功能，其执行时从实际输入点得到相关的状态值。
7.通电延时定时器（TON）的输入（IN）电路断开被复位，复位后当前值等于0 。
8.SM 0.1 在首次扫描时为1，SM0.0一直为“1”。
9.定时器和记数器除了当前值以外，还有一位状态位，状态位在当前值大于或等于预置值时为ON。
10.S7-200CPU226是有24DI，16DO 个I/O点，继电器输出型的PLC。
11.若加计数器的计数输入电路（CU）_增加一个脉冲复位电路(R)_断开/低电平计数器当前值加1。
12.选择PLC型号时，需要估算输入输出点，并据此估算出程序的存储容量。
13.根据硬件结构的不同，可以将可编程序控制器分为整体式，模块式和混合式。
14.VW100起始字节地址是VB100 ，其长度是16位。
15.S7-200CPU的控制程序由主程序、子程序和中断程序组成。
16.STEP 7 Micro是S7-200 PLC的编程软件，使用该软件的微机可以（可以，不可以）直接与PLC通讯，能（能，不能）进行PLC运行状态的在线监视。
17.S7-200PLC的计数器指令有递增计数（CTU）、递减计数（CTD）和增/减计数（CTUD）三种。
18.移位寄存器的DA TA是输入端，而S_BIT是寄存器的最低位端。
19.PLC一般能（能，不能）为外部传感器提供24V直流电源。
20.VD200是S7-200 PLC的变量存储器，其长度是32位。
PLC
PLC综述可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC,是一种以微处理器为基础、带有指令存储器和输入输出接口、综合了微电子技术、计算机技术、自动控制技术、通信技术的新一代工业控制装置。
它能够存储和执行指令，进行位置控制、逻辑控制、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC是电子技术、计算机技术与继电器逻辑自动控制系统相结合的产物。
它不仅充分发挥了计算机的优点，以满足各种工业生产过程自动控制的需要，同时又照顾一般电气操作人员的技术水平和习惯，采用梯形图或状态流程图等编辑方式，使PLC的使用始终保持大众化的特点。
PLC可以用于单台机电设备的控制，也可以用于生产流水线的控制。
使用者可根据生产过程和工艺要求编制控制程序。
程序运行后，PLC就根据现场输入信号（按钮、行程开关、接近开关或其他传感信号）按照预先编入的程序对执行机构（如电磁阀、电动机等）的动作进行控制。
一、PLC简介及其特点：1、PLC简介:可编程控制器（Programmable Logic Controller ，简称PLC，下同）是电气自动控制的新技术，目前公开发行适用于技校的教材较少，给广大师生的学习带来诸多不便。
本文介绍PLC的编程设计方案，使电气工程技术人员特别是初学者对PLC技术加深了解和认识；同时帮助学生更好地解决学习PLC技术中最难掌握的编程难题，达到能够牢固掌握、熟练运用、提高应用设计能力和加快推广应用的目的。
程序设计是整个系统设计的关键环节，在PLC程序设计中，可采用梯形图、指令表、SFC（程序流程图）进行编程。
2、可编程控制器的主要功能这是PLC的基本功能，也是最广泛的应用，如机车的电气控制、包装机械的控制、电梯的控制等（1）用于模拟量的控制：PLC通过模拟量I/O模块，实现模数转换，并对模拟量进行控制。
如闭环系统的过程控制、位置控制和速度控制（2）用于工业机器人的控制：PLC作为一种工业控制器，适用于工业机器人。
西门子S7-300 PLC基础与应用最新课件-第8章 模拟量控制
可使用模拟量输入模块 SM331, AI8x12Bit（订货 号：6ES7 331-7KF02-0AB0）。该模块具有诊断和 硬件中断功能，且最多可处理 8 个模拟量输入（4～ 20mA；PT 100；热电偶）。
日期：2020/10/20
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8.模拟量的规范化输出
日期：2020/10/20
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西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
模拟量的处理
1. 模拟量输入通道的量程调节
每个模拟量输入模块（AI）都有2～8模拟量输入通道， 在使用之前必须对所使用的模拟量输入模块进行相关设 置：
➢ 通过模拟量输入模块内部的跳线，同一个模拟量输入 模块每个通道组间可以连接不同类型的传感器；
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西门子S7-300 PLC 基础与应用
第8章 模拟量控制
模拟量输入模块的接线
问题2：如何连接PT100电阻温度计？ 4/12 电压测量变送器的连接
采用隔离连接
电压变 送器
背板 总线
如果要在EMC干扰极强的地区使用SM331模块，则应将M-与 Mana连接起来。这样，输入和Mana参考电位之间的电位差就不 会超出允许值。
物理量
模拟 执行器
模拟量输入模板
MR 模块
ADC
结果 存储器
PIW ... PIW ... ::: PIW ...
模拟量输出模板
DAC
PQW ... PQW ... ::: PQW ...
CPU
: : : : : : L PIW 304
......................................
PLC编程的三大量：开关量、模拟量、脉冲量讲解
PLC编程的3大量：开关量、模拟量、脉冲量讲解1、 开关量也称逻辑量，指仅有两个取值，0或1、ON或OFF（开关量只有两种状态0/1，包括开入量和开出量，反映的是状态）。
它是最常用的控制，对它进行控制是PLC的优势，也是PLC最基本的应用。
开关量控制的目的是，根据开关量的当前输入组合与历史的输入顺序，使PLC产生相应的开关量输出，以使系统能按一定的顺序工作。
所以，有时也称其为顺序控制。
而顺序控制又分为手动、半自动或自动。
而采用的控制原则有分散、集中与混合控制三种。
2、 模拟量是指一些连续变化的物理量（数字量是不连续的。
反映的是电量测量数值），如电压、电流、压力、速度、流量等。
PLC是由继电控制引入微处理技术后发展而来的，可方便及可靠地用于开关量控制。
由于模拟量可转换成数字量，数字量只是多位的开关量，故经转换后的模拟量，PLC也完全可以可靠的进行处理控制。
由于连续的生产过程常有模拟量，所以模拟量控制有时也称过程控制。
模拟量多是非电量，而PLC只能处理数字量、电量。
所有要实现它们之间的转换要有传感器，把模拟量转换成数电量。
如果这一电量不是标准的，还要经过变送器，把非标准的电量变成标准的电信号，如4—20mA、1—5V、0—10V等等。
同时还要有模拟量输入单元(A/D)，把这些标准的电信号变换成数字信号。
模拟量输出单元(D/A)，以把PLC处理后的数字量变换成模拟量——标准的电信号。
所以标准电信号、数字量之间的转换就要用到各种运算。
这就需要搞清楚模拟量单元的分辨率以及标准的电信号。
例如：PLC模拟单元的分辨率是1/32767，对应的标准电量是0—10V，所要检测的是温度值0—100℃。
那么0—32767对应0—100℃的温度值。
然后计算出1℃所对应的数字量是327.67。
如果想把温度值精确到0.1℃，把327.67/10即可。
模拟量控制包括：反馈控制、前馈控制、比例控制、模糊控制等。
这些都是PLC内部数字量的计算过程。
国家开放大学电大专科《可编程控制器应用》期末试题标准题库及答案(试卷号：2471)
国家开放大学电大专科《可编程控制器应用》期末试题标准题库及答案（试卷号：2471）国家开放大学电大专科《可编程控制器应用》期末试题标准题库及答案（试卷号：2471）盗传必究一、填空题1．可编程序控制器是一种专为工业环境下应用而设计的计算机控制系统，通过开关量、模拟量的输入和输出完成各种机械生产过程的控制。
2．按结构形式分类，PLC可分为整体式和模块式两种。
3. 电源模板用于对PLC内部电路供电。
4．PLC的工作过程一般可分为三个主要阶段输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段5．可编程序控制器的程序由操作系统和用户程序两部分组成。
6．S7-200的CPU22X系列的PLC有三种类型的定时器，分别是通电延时定时器、保持型通电延时定时器和断电延时定时器7．若加计数器的计数复位输入电路(R) 接通，计数器被复位，复位后其常开触点断开，常闭触点接通，当前值为0。
（注：填写“接通”或“断开”）8．全局数据(GD)通信方式以多点接口(MPD)分支网为基础，是为循环的传送少量数据而设计的。
9．可编程序控制器采用微处理器作为中央处理单元，可以对开关量（或逻辑量）进行控制，也可以对模拟量进行控制。
10. PLC具有逻辑运算功能，能够描述继电器触点的串联和并联等各种连接。
11.按结构形式分类，PLC可分为整体式和模块式两种。
12. PLC重复执行输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段三个阶段，每重复一次的时间称为一个扫描周期。
13.在S7中有三种计数器，分别是加计数器、减计数器和可逆计数器14.通电延时定时器(TON)的输入(IN)电路断开时被复位，复位后其常开触点断开，常闭触点接通，当前值等于O。
（注：填写“接通”或“断开”）15. PROFIBUS网络由主站、从站、网络部件等构成。
16. 电源模板用于对PLC内部电路供电。
17.可编程序控制器是一种专为工业环境下应用而设计的计算机控制系统，通过开关量、模拟量的输入和输出完成各种机械生产过程的控制。
可编程控制器PLC
5. 输入输出扩展接口 I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数扩
展单元与基本单元（即主机）联接在一起。
6. 外部设备接口
此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等 外部设备与主机相连。
输出端子 输出锁存器 输出状态寄存器
程序执行 输入状态寄存器
输入锁存器 输入端子
1.1.3 可编程控制器旳工作原理
可编程控制器（PLC）
概述
PLC是60年代末发展起来旳一种新型旳电气控 制装置，它将老式旳继电控制技术和计算机控制技 术融为一体，被广泛应用于多种生产机械和生产过 程旳自动控制。
老式旳继电接触控制具有构造简朴、易于掌握、 价格便宜等优点，在工业生产中广泛应用。但此类 控制装置体积大，耗电较多，功能少，尤其是靠硬 件连接构成系统，接线复杂，通用性和灵活性差。
5. 编程元件旳种类和数量
编程元件指：输入继电器、输出继电器、辅助
继电器、定时器、计数器、通用“字”寄存器、数
据寄存器及特殊功能继电器等。其种类和数量是衡
量PLC旳一种指标。
FP1－C24编程元件旳表达形式及编号范围
元件名称
代表字母
编号范围
输入继电器 输出继电器 辅助继电器
定时器 计数器
通用“字”寄存 器
（1）PLC编程元件旳触点在编程过程中能够无限次 使用，每个继电器旳线圈在梯形图中只能出现一次， 它旳触点能够使用无多次。 （2）梯形图旳每一逻辑行皆起始于左母线，终止 于右母线。线圈总是处于最右边，且不能直接与 左边母线相连。
[]
[]
[]
[]
（3）编制梯形图时，应尽量做到“上重下轻、左 重右轻”。
计算机 编程器 打印机
继电器、可控硅、
PLC的应用领域
PLC的应用领域1.开关量的逻辑控制开关量的逻辑控制是PLC最基本的控制功能。
所控制的逻辑可以是各种各样的：时序的、组合的、延时的、计数的、不计数的等。
控制的输入、输出点数可以不受限制。
少则十点、几十点，多则成千上万的点，并可通过联网来实现控制。
用PLC进行开关量控制的实例很多，冶金、机械、纺织、轻工、化工等，几乎所有工业行业都需用到它。
目前，PLC首用的目标，就是用于开关量的控制。
2.模拟量的闭环控制PLC具有A/D、D/A转换及算术运算等功能，因此可以实现模拟量控制。
有的PLC还具有PID控制或模糊控制的功能，可用于闭环的位置控制、速度控制和过程控制。
目前除大型机、中型机具有此功能外，一些公司的小型机也具有这种功能。
如 OMRON 公司的 CQM1机，松下电工的FP1机等。
3.数字量的智能控制利用PLC能接收和输出高速脉冲的功能，再配备相应的传感器（如旋转编码器）或脉冲伺服装置（如环型分配器、功放、步进电机）就能实现数字量的智能控制。
较高级的还专门开发了位控单元模块、运动单元模块等，实现曲线插补。
新开发的运动单元，还认识数控技术的编程语言，为PLC进行数字量控制提供了方便。
4.数据采集与监控PLC在控制现场实行控制，把现场的数据实时显示出来或采集保存下来，供进一步分析研究是很重要的。
较普遍使用的是PLC加上触摸屏，可随时观察采集下来的数据及统计分析结果。
有的PLC本身就具有数据记录单元（如OMRON公司的C200Hα），可使用一般的便携式计算机的存储卡，插入该单元中即可保存采集到的数据。
利用PLC自检信号多的特点实现自诊断式的监控，减少系统的故障，提高累计平均无故障运行时间，同时可减低故障修复时间，提高系统的可靠性。
5.通信、联网及集散控制PLC的通信联网能力很强。
除了PLC与PLC之间通信和联网以外，PLC还可以与计算机进行通信和联网，由计算机来实现对其编程和管理。
PLC也能与智能仪表、智能执行装置（如变频器）进行通信和联网，互相交换数据并实施对其的控制。
Ch12功能指令
Date: 2014-4-8
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CH12 PLC用于模拟量和位置控制
2．脉冲输出模块FX-1PG（FX2、FX2C用）
FX-1PG 脉冲输出模块是一种根据 FROM/TO 指令进行 与FX2、FX2C系列PLC数据交换的特殊功能模块。用一台 FX-1PG独立进行一轴定位控制，而一台PLC则最多可连 8台FX-1PG。
Date: 2014-4-8
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CH12 PLC用于模拟量和位置控制
3．脉冲输出单元FX-1GM（FX2、FX2C用）
FX-1GM是一种采用定位专用语言的简易高功能定 位装置。通用的具有7点输入、7点输出，还备有定位 控制编程语言。 FX-1GM 脉冲输出单元最高输出频率为 100K 波特率， 可得到足够的控制精度。
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CH12 PLC用于模拟量和位置控制
1．点位控制的脉冲输出单元F2-30GM
脉冲输出单元F2-30GM与步进电机或伺服电机驱 动器相接，可驱动步进电机或伺服电机实现位置控制。
Date: 2014-4-8
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CH12 PLC用于模拟量和位置控制
F2-30GM应用系统方框图
Date: 2014-4-8
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CH12 PLC用于模拟量和位置控制
1．角位控制开关F2-32-RM-SET
F2-32RM-SET可编程轮开关集CPU、电源、输入、输 出编程器于一体，可通过简单的键操作，替代32个凸轮 开关，进行32个输出动作，实现角位置控制。
Date: 2014-4-8
工程化反变换
工程量 0～100％ ……
CPU
软件实现
Date: 2014-4-8
Plc s7-200基本简介
Plc s7-200基本简介PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
它可采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械和生产过程。
PLC及其有关设备，都应易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩充功能的原则而设计。
一、S7-200 基本硬件组成S7-200系列PLC可提供4种不同的基本单元和6种型号的扩展单元。
其系统构成包括基本单元、扩展单元、编程器、存储卡、写入器、文本显示器等。
1.基本单元S7-200系列PLC中可提供4种不同的基本型号和6种CPU供选择使用，其输入输出点数的分配见表：2.扩展单元S7-200系列PLC主要有6种扩展单元，它本身没有CPU，只能与基本单元相连接使用，用于扩展I/O点数，S7-200系列PLC扩展单元型号及输入输出点数的分配如表所示：3.编程器PLC在正式运行时，不需要编程器。
编程器主要用来进行用户程序的编制、存储和管理等，并将用户程序送入PLC中，在调试过程中，进行监控和故障检测。
S7-200系列PLC可采用多种编程器，一般可分为简易型和智能型。
简易型编程器是袖珍型的，简单实用，价格低廉，是一种很好的现场编程及检测工具，但显示功能较差，只能用指令表方式输入，使用不够方便。
智能型编程器采用计算机进行编程操作，将专用的编程软件装入计算机内，可直接采用梯形图语言编程，实现在线检测，非常直观，切功能强大，S7-200系列PLC的专用编程软件为STEP7-Micro/Win。
4.程序存储卡为了保证程序及重要参数的安全，一般小型PLC设有外接EEPROM卡盒接口，通过该接口可以将卡盒的内容写入PLC，也可将PLC内的程序及重要参数传到外接EEPROM卡盒内作为备份。
程序存储卡EEPROM有6ES 7291-8GC00-0XA0和6ES 7291-8GD00-0XA0两种，程序容量分别为8K和16K程序步。
PLC的模拟量控制
PLC是一种基于微处理器的工业自动化控制装置，通过编程实现各种逻辑控制、顺序控制、定时控制 等功能。它具有结构简单、编程方便、可靠性高、抗干扰能力强等优点，广泛应用于工业自动化领域 。
PLC的基本结构和工作原理
总结词
PLC的基本结构包括输入输出接口、中央 处理单元、存储器、电源等部分，工作 原理是通过扫描输入状态，执行用户程 序，刷新输出状态来实现控制功能。
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模拟量输出模块
模拟量输出模块用于将PLC的数字信号转换为模拟信 号，以驱动执行机构或其他模拟设备。
常见的模拟量输出模块有电压输出模块、电流输出模 块和电阻输出模块等，根据需要驱动的设备选择相应
的输出模块。
模拟量输出模块具有信号驱动功能，可以提供足够的 电流或电压以驱动设备，同时具有保护功能，防止过
02
模拟量控制基础知识
模拟量的概念和特点
模拟量
在连续时间或空间中变化的物理量， 如温度、压力、速度等。
特点
连续性、非离散性、物理量之间存在 直接关系。
模拟量控制系统的组成
传感器
用于检测被控对象的物理量，并将物理量转换为电信号。
变送器
将传感器输出的电信号转换为标准信号，如4-20mA或0-10V。
PLC的编程语言和编程工具
总结词
PLC的编程语言包括指令表（IL）、梯形图（LD）、结 构化文本（ST）等，常用的编程工具有西门子的TIA Portal、三菱的GX Works等。
详细描述
PLC的编程语言有多种，其中最常用的是指令表（IL） 和梯形图（LD）。指令表是一种类似于计算机汇编语言 的文本编程语言，而梯形图则是一种图形化的编程语言， 易于理解和使用。此外，还有一些结构化文本（ST）等 编程语言可供选择。为了方便编程和调试，许多PLC厂 商都提供了各自的编程工具软件，如西门子的TIA Portal、三菱的GX Works等。这些软件提供了友好的 用户界面和丰富的功能，使得PLC的编程更加简单和高 效。
欧姆龙PLC程序CP1H伺服定位,模拟量控制程式(完整注释,JOG,定长,主从站通信,模拟量控制,步进控制)
00000 (000000)隔膜纠编步进前限位（CCW ） 000001 (000002)隔膜纠编步进后限位（CW ） 000002(000004) 000003(000010) 000004(000015) 000005(000021) 000006 (000026) 000007(000028)00008(000030)00009(000038) <580.02>b 042 a048 000010(000048) <580.04>b 050 a05500011(000055) 000012(000058)纠偏回原点中00013(000062)纠偏原点确定00014(000064) 000015(000069) 000016(000074)000000(000086)000001(000088)000002(000090)000003(000092)000004(000094)000005(000096)000006(000098)000007(000100)000008(000102)000009(000104)000010(000106)胶带浮棍下信号000011 (000108)胶带切刀张开信号000012 (000110)胶带切刀退回信号000013 (000112)胶带切刀移出信号000014 (000114)贴胶吸盘转备胶位信号00015 (000116)贴胶吸盘转贴胶位信号 000016 (000118)贴胶吸盘退回信号00017 (000120)贴胶吸盘伸出信号00018 (000122)贴胶步进前限位 000019 (000124)贴胶步进后限位 000020 (000126)压胶带上信号 000021 (000128)压胶带下信号 000022 (000130)夹胶带手指张开信号00023 (000132)夹胶带手指闭合信号00024 (000134)拉胶带退回信号 000025 (000136)拉胶带移出信号 000026 (000138)贴胶吸盘真空信号00027(000140)P LC 通信正常000028(000142)00029(000149)<500.00>a 152 a190 <500.01>b 154 a163 000030 (000159) 000031 (000161) 000032(000163) <500.02>a 165 a191 <500.03>b 167 a172 000033(000172) 000034(000175)<500.07>a 287 000035(000190) 000036(000193) <501.00>a 201 000037(000199) <501.00>a 201 000038(000204) <501.01>a 212 000039(000210)a 212 000040(000215) 000041(000221) <501.02>a 222 <501.03>b 226 000042(000231)c 218 c250 c26600043(000237) <501.04>a 238 <501.05>b 242 000044(000247)00045(000253)<501.06>a 254 <501.07>b 258 000046(000263) 000047(000269) <501.08>a 270 <501.09>b 27400048(000279) 000049(000283)贴胶滑台初始位确定00050(000285) 贴胶滑台位置1确定00051(000287) 贴胶滑台位置2确定00052(000289) 贴胶滑台位置3确定00000(000292)000001(000297).<400.02>a 303 000002(000302).<400.02> a 303 000003(000306) <400.03>a 312 000004(000311) <400.03>a 312000005(000315) <680.02>b 323 a330 000006(000328)轴1原点确定 <680.05>a 332 a407 a429 000007(000330)轴1原点确定 <680.05>a 332 a407 a429 000008(000332) 000009(000336)<cD00770> c 350 000010(000342) <533.03>a 344 <533.04>b 348000011(000353)[OP1]00012(000359) <533.05>a 361 <533.06>b 365 000013(000370) 000014(000376) <532.03>a 379<532.04>b 382000015(000387) 000016(000393) <533.10>a 396 <534.06>b 39900017(000404) 000018(000407)轴1原点位确定 <530.06>a 441 000019(000429)卷绕原点确定00020(000431)一次卷绕完成00021(000433)000022 (000435)仿形卷绕完成000023 (000437)一次贴胶卷绕完成000024 (000439)二次贴胶卷绕完成000025(000441)卷绕夹爪初始位(000444)00000(000000) 000001(000002) 000002(000005) 000003(000008) 000004 (000011) 000005(000013) [OP1]<T0322(bit)>a 01500006(000015)(000018)。
《PLC应用与实践(三菱)》 配套教学参考答案 任务1.1思考与练习参考答案
任务1.1思考与练习参考答案1. 答：开关量仅有两种相反的工作状态,例如高电平和低电平,继电器线圈的通电和断电,触点的接通和断开。
模拟量是连续变化的物理量,例如电压,温度,压力和转速等，PLC不能直接处理模拟量,需要用A/D转换器将模拟量转换为数字量输入到PLC。
2. 答：开关量的逻辑控制如注塑机、订书机械、印刷机、磨床、组合机床、包装生产线、电镀流水线等。
模拟量控制如温度、压力、流量、液位和速度等都是许多连续变化的量，对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制就是模拟量过程控制。
3. 答：PLC是专门用于工业控制的产品，可靠性高，抗干扰性强，不同厂家的PLC有相同的工作原理，类似的功能和指标，有一定的互换性，质量有保证，编程软件正朝标准化方向迈进，这正是PLC获得广泛应用的基础。
对单项工程或重复数极少的项目，采用PLC方案是明智、快捷的途径，成功率高，可靠性好，开发方便，但成本较高。
单片机是一种集成电路，可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都有，单片机应用系统功能千差万别，质量参差不齐，学习、使用和维护都很困难。
对于量大的配套项目，采用单片机系统具有成本低、效益高的优点，但这要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定、可靠地运行。
4. 答：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、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，来控制各种类型的机械或生产过程。
可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则而设计。
”5. 答：随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展，PLC已经经历了四代的发展，由最初一位机发展到现在的以16位和32位微处理器构成的微机化PC，而且实现了多处理器的多通道处理。
如今，PLC技术已非常成熟，不仅控制功能增强，功耗和体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且随着远程I/O和通信网络、数据处理以及图象显示的发展，使PLC向用于连续生产过程控制的方向发展，成为实现工业生产自动化的一大支柱。
《电器控制与PLC技术》习题集(简答题)
《电器控制与PLC技术》习题集简答题1.什么是功能指令？有何作用？答：1）功能指令的表现形式图13-2 功能指令基本形式（1) [S﹒]叫做源操作数，其内容不随指令执行而变化，在可利用变址修改软元件的情况下，用加“﹒”符号的[S﹒]表示，源的数量多时，用[S1﹒][S2﹒]等表示（2) [D﹒]叫做目标操作数，其内容随指令执行而改变，如果需要变址操作时，用加“﹒”的符号[D﹒]表示，目标的数量多时，用[D1﹒][D2﹒]等表示。
(3) [n﹒]叫做其他操作数，既不作源操作数，又不作目标操作数，常用来表示常数或者作为源操作数或目标操作数的补充说明。
可用十进制的K、十六进制的H和数据寄存器D来表示。
在需要表示多个这类操作数时，可用[n1]、[n2]等表示，若具有变址功能，则用加“﹒”的符号[n﹒]表示。
此外其他操作数还可用[m]来表示。
2）功能指令又称应用指令，实际上是一个个功能不同的子程序，采用了计算机通用的助记符形式。
按功能号(FNC00~FNC99)编排，每条功能指令都有一助记符。
2.什么叫“位”软元件？什么叫“字”软元件？有什么区别？答：（1）“位”软元件：处理断开和闭合状态的元件为位软元件；（2）“字”软元件：处理16位数据的元件为字软元件。
（3）由位软元件组合起来也可以构成字软元件，进行数据处理；每4个位软元件为一组，组合成一个单元，位软元件的组合由Kn（n在1至7之间）加首元件来表示。
如KnY 、KnX等，K1Y0表示由Y0、Y1、Y2 、Y3组成的4位字软元件；K4M0表示由M0——M15组成的十六位字软元件。
3.数据寄存器有哪些类型？具有什么特点？试简要说明答：PLC在进行输入输出处理、模拟量控制、位置控制时，需要许多数据寄存器存储数据和参数(存放操作数、运算结果和运算的中间结果)。
数据寄存器为16位，最高位为符号位。
可用两个数据寄存器来存储32位数据，最高位仍为符号位。
数据寄存器有以下几种类型：1)．通用数据寄存器（D0～D199）共200点。
第7章PLC在模拟量闭环控制中的应用
1 TI
t
e(t)dt TD
0
de(t dt
)
]
M
initial
2．PID控制器的数字化 上式中的积分对应于图7-7中误差曲线e(t)与坐标轴包围的面积（图中的灰 色部分）。一般用图7-7中的矩形面积之和来近似精确积分。 在误差曲线e(t)上作一条切线，该切线与 x 轴正方向的夹角 α 的正切值tgα 即为该点处误差的一阶导数de(t)/dt。
7.2.3 PID参数整定的实验
用作者编写的子程序“被控对象”来模拟PID闭环中的被控对象（见图715），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。DISV是系统的扰动输入值。
主程序中T37和T38组成了方波振荡器，用 来提供周期为60s、幅值为20.0%和70.0%的方 波设定值。在主程序中调用PID向导生成的子 程序PID0_CTRL。CPU按PID向导中组态的采 样 周 期 调 用 PID 中 断 程 序 PID_EXE ， 在 PID_EXE中执行PID运算。PID_EXE占用了定 时中断0，模拟被控对象的中断程序INT_0使
用定时中断1。 设定值Setpoint_R是以百分数为单位的浮点
数。Auto_Manual（I0.0）为ON时为自动模式。
实际的PID控制程序不需要调用子程序“被控对象”，在主程序中只需要调 用子程序PID0_CTRL，其输入参数PV_I应为实际使用的AI模块的通道地址 （例如AIW0），其输出参数Output应为实际使用的AO模块的通道地址（例如 AQW0）。
6．变送器的选择 AI模块的电压输入端的输入阻抗很高，微小的干扰信号电流将在模块的输入 阻抗上产生很高的干扰电压。远程传送的模拟量电压信号的抗干扰能力很差。 电流输出型变送器具有恒流源的性质，恒流源的内阻很大。PLC的AI模块的 输入为电流时，输入阻抗较低，例如250。干扰信号在模块的输入阻抗上产生 的干扰电压很低，模拟量电流信号适用于远程传送。
S7-300程序设计方法(模拟量控制)
S7-300程序设计方法(模拟量控制)S7-300程序设计方法(模拟量控制)1、概述本文档旨在介绍使用S7-300 PLC进行模拟量控制的程序设计方法。
模拟量控制是指通过对模拟量进行读取和控制，实现对某个过程或设备的精确控制。
2、硬件准备在开始程序设计前，需要准备以下硬件设备：- S7-300 PLC主机- 模拟量输入模块- 模拟量输出模块- 传感器设备3、软件配置在进行程序设计前，需要进行一些软件配置：- 安装S7-300 PLC编程软件- 建立PLC连接- 配置模拟量输入输出模块- 配置传感器设备4、建立IO连接在程序设计前，需要建立正确的IO连接，确保PLC能够读取模拟量输入信号和控制模拟量输出信号。
具体步骤如下：4.1 针对模拟量输入模块，连接传感器设备到相应输入通道。
4.2 针对模拟量输出模块，连接控制设备到相应输出通道。
5、创建数据块在开始程序设计前，需要创建数据块，用于存储PLC读取的模拟量输入信号和控制的模拟量输出信号。
具体步骤如下：5.1 在S7-300 PLC编程软件中，创建一个新的数据块。
5.2 在数据块中定义模拟量输入信号和模拟量输出信号的数据类型和变量名。
6、编写程序功能块根据实际需求，编写程序功能块来实现对模拟量的读取和控制。
具体步骤如下：6.1 在S7-300 PLC编程软件中，创建一个新的程序功能块。
6.2 在功能块中编写读取模拟量输入信号的代码，并将其保存到数据块中的相应变量。
6.3 在功能块中编写控制模拟量输出信号的代码，并将其输出到对应的输出通道。
7、程序调试完成程序编写后，需要对程序进行调试，确保读取的模拟量输入信号准确，并且控制的模拟量输出信号符合预期。
具体步骤如下：7.1 使用S7-300 PLC编程软件进行在线监视，观察模拟量输入信号的数值变化。
7.2 根据实际需求，调整程序功能块中控制模拟量输出信号的代码，确保输出信号的精确控制。
8、系统验证在完成程序调试后，进行系统验证，确保模拟量控制系统运行正常。
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A/D转换、D/A转换
模数转换（A/D）模块：将现场仪表输出的 （标准）模拟量信号0-10mA、4-20mA、1-5VDC等转 化为计算机可以处理的数字信号 数模转换（D/A）模块：将计算机内部的数 字信号转化为现场仪表可以接收的标准信号4-20mA 等。 如：12位数字量（0-4095）→ 4-20mA 2047 对应的转换结果： 12mA
2．脉冲输出模块FX-1PG（FX2、FX2C用）
FX-1PG 脉冲输出模块是一种根据 FROM/TO 指令进行 与FX2、FX2C系列PLC数据交换的特殊功能模块。用一台 FX-1PG独立进行一轴定位控制，而一台PLC则最多可连 8台FX-1PG。
数字信号 0～4095 0～1023 ……
端口 (地址)
数字信号 0～4095 0～1023 ……
工程化转换
工程量 0～100℃ ?～??kPa ……
CPU
软件实现
硬件滤波 如：RC滤波
软件滤波 如：中值滤波 软件RC滤波 ……
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A/D组成：
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3．热电偶温度传感器模拟量输入模块 FX-4AD-TC
FX-4AD-TC是4通道热电偶温度传感器模拟量输入 模块。
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第七讲
PLC用于模拟量和位置控制
一、模拟量控制
模拟量输入/输出单元 A/D转换、D/A转换
二、位置控制
脉冲输出单元 运动控制模块
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一、模拟量输入/输出单元
以三菱公司的F2-6A模块为例，来说明模拟量输
入输出单元模块的有关性能： F2-6A是三菱公司F1、F2系列PLC的扩展单元， 为8位4通道输入、2通道输出的模拟量输入输出单元 模块。 F2-6A模块与F1、F2系列PLC连接示意图如下：
汇点式
分组式
分隔式
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2．温度传感器模拟量输入模块FX-2AD-PT
FX-2AD-PT是2通道温度传感器输入12位A/D转换 模块，这是一种内附温度传感器前置放大器的模拟电 压量输入模块，它可以直接与三线的铂电阻PT-100直 接连接。
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◇
利用PLC模块实现位置控制的优点：
1、在实现位置控制的时候，可充分利用PLC系统的 硬件和软件资源。更便于在柔性制造系统（ FMS）、计 算机集成制造系统（CIMS）或工厂自动化（FA）系统中 大量应用位置控制。 2、用户可根据自身要求灵活配置系统，既降低成本， 又能因地制宜。 3、可靠性高，维护方便。
◇
D/A转换（D/A、AO）的作用
调节阀 变频器 ……
执行器控制信号 4～20mA 0～10mA 1～5VDC 0～10VDC ……
数模转换 (D/A、AO)
数字信号 0～4095 0～1023 ……
端口 (地址)
数字信号 0～4095 0～1023 ……
工程化反变换
工程量 0～100％ ……
CPU
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1．模拟量输入模块FX-4AD
FX-4AD为4通道12位A/D转换模块，根据外部连 接方法及PLC指令，可选择电压输入或电流输入，是 一种与F2-6A相比具有高精确度的输入模块。
COM X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 COM2 Y2 Y3 COM1 Y0 Y1 COM1 Y0 COM2 Y1 COM3 Y2 COM4 Y3
汇点式
分组式
分隔式
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二、位置控制
◇
位置控制是对工位的控制，可由位置控制模块实 现.PLC系统可作为整个位置控制系统中的一个控制环节， 配上伺服放大器或驱动放大器，就可以将位置控制功能 和逻辑控制、顺序控制等一揽子解决。
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1．点位控制的脉冲输出单元F2-30GM
脉冲输出单元F2-30GM与步进电机或伺服电机驱 动器相接，可驱动步进电机或伺服电机实现位置控制。
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F2-30GM应用系统方框图
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一般是由多路转换开关、前置放大器、采样保持 器、ADC（Analog to Digital Converter ）等组成
输入信号1 多路 转换 前置放大 采样保持 内、外 补偿 ADC 光电 隔离 数据 驱动 锁存 数据 总线
输入信号n
控制 总线 控制单元
A/D转换通常有二种方式：① 逐次比较型 ② 双积分型
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◇
检测仪表
A/D转换（A/D、AI）的作用
变送器： 温度变送器 压力变送器 流量变送器 液位变送器 现场仪表模拟信号 成分分析仪 4～20mA 传感器： 0～10mA Pt100 1～5VDC Cu50 mV、Ω 热电偶 …… ……
模数转换 (A/D、AI)
软件实现
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4．模拟量输出模块FX-2DA
FX-2DA为2通道12位D/A转换模块，每个通道可独立 设置电压或电流输出。FX-2DA是一种与F2-6A相比具有 高精确度的输出模块。
COM X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 COM2 Y2 Y3 COM1 Y0 Y1 COM1 Y0 COM2 Y1 COM3 Y2 COM4 Y3
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脉冲输出单元
1．点位控制的脉冲输出单元F2-30GM 2．脉冲输出模块FX-1PG（FX2、FX2C用） 3．脉冲输出单元FX-1GM（FX2、FX2C用） 4．2轴定位单元FX-20GM
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