西门子模块6ES7221-1BF22-0XA8安装方法

西门子模块6ES7221-1BF22-0XA8安装方法

污水处理过程PLC模糊控制器的设计与应用

　　4.3 输出反模糊化

　　根据模糊控制规则表取定的每一条模糊条件语句，就可以计算出相应的模糊控制量u，然后依据大隶属度法得出实际控制量u，经d/a转换后去控制曝气量。

5 模糊控制算法的plc实现

　　本文采用西门子公司的s7-200型plc作为控制器。污水处理过程模糊控制器的plc实现方法如下：

　　● 先将模糊化过程的量化因子ke、kex和ku存入plc的保持寄存器中；

　　●再利用a/d模块将输入量采集到plc的dm数据区，经限幅量化处理后，根据它们所对应的输入模糊论域中的相应元素，查模糊控制量表求出模糊输出量u，再乘以输出量化因子即可得实际输出量u，由d/a模块输出对阀门开度进行控制。

　　在程序设计上，模糊控制表的查询是模糊控制算法实现的关键。为简化程序设计，将输入模糊论域的元素由［-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6］转化为［0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12］，将模糊控制表中u的控制结果按从上到下、从左到右的顺序依次存入dm0100只dm0268中，控制量的基址为100，偏移地址为ex*13+e。图2为实现模糊控制量表查表功能的梯形图。

　　图2中，dm0002和dm0003分别为e和ex在模糊论域中所对应的元素。语句mov dm0031

　　dm1000是间接寻址指令，它将dm0031的内容作为被传递单元的地址，再将这个地址指定单元的内容（即控制量u），传递给中间单元dm1000，通过解模糊运算得u，后由模拟输出通道传送给d/a转换器，来控制曝气阀开度大小。

6 结束语

　　现代工业过程控制中被控对象的多变性、非线性、大滞后性等使得模糊控制的应用得到快速发展，模糊控制器是基于模糊规则的控制器，它的出现为复杂工业过程的控制提供了一种智能化的新方法。本文将模糊控制与plc相结合，实现了污水处理过程cod的模糊控制。应用表明，这种控制方法不仅提高了污水处理系统的可靠性，还节约了能源，是一种较为理想的控制方案。

正所谓师出有名，在对和进行更深一步介绍之前，我们首先要搞清楚：什么是plc，何为dcs，要对其有一个清晰的定义。

plc，即逻辑可编程控制器，是一种数字运算操作的系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，是工业控制的核心部分。

plc系统

dcs控制系统，在国内自控行业又称之为。即所谓的分布式控制系统，是相对于集中控制系统而言的一种新型系统，它是在集中控制系统的基础上发展、演变而来的。作为一个集过程控制和过程监控为一体的计算机综合系统，在通信网络的不断带动下，dcs系统已经成为了一个综合计算机，通信、显示和控制等4c技术的完整体系。其主要特点是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。相较于云计算、虚拟化这些新兴技术而言，dcs系统犹如旧时王谢堂前燕，在制造业早已飞入寻常百姓家了。现如今的dcs系统可以广泛地用于工业装置的生产控制和经营管理，在化工、、冶金等流程自动化领域的应用已经十分普及。

plc、dcs区别和特点

plc和dcs这对工业控制上的搭档诞生的时间相差很短：modicon于1968年开发出套plc系统，当时主要用于汽车生产线上替代达到控制的目的。而仅隔4年之后，honeywell就研发出了套dcs系统。当然，不像plc一出来就投身于环境恶劣的生产线上，dcs的待遇要明显比他“兄弟”好得多，不过在控制室中享受空调的它也明显比plc要娇气的多。在这种情况下，虽同为工业控制设备，各自出生背景的不同让plc和dcs在制造业的生产控制中扮演着各自的角色，有着各自的特点：

首先，这种先天的目的性导致plc只是一种控制“装置”，身为继电器的替代品，plc在早期只是用来存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令;并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。这种特性导致他一般用于较小的自控场所，且拓展性并不强。

dcs系统

然而，dcs则是在运算放大器的基础上发展而来，行如其名，它的功能主要是将控制过程中所带来的危险分散，而使数据可以集中管理。基于此一般的dcs系统都应用在较大的项目上，根据功能有从上层管理到下层生产的多级划分，这种系统特点也注定其具有很强的拓展性。

其次，dcs和plc这种先天上的明显差异，对它们后续的发展也产生了重大影响。由于dcs的核心任务是将危险分散、数据集中，因此dcs的发展过程，就是在通过不断的运用计算机技术、通讯技术和控制技术，并以此构建一个完整的集散控制体系，dcs给用户提供的是一个具有安全性、完整性、可靠性、可拓展性和高效性的解决方案。而plc的核心概念是可编程序控制器，目的是用来取代继电器执行开关闭合controlengineeringchina版权所有，逻辑判断、计时计数等顺序控制功能，建立能控能观的程序控制装置。所以，plc不断发展的主旋律是通过不断地提高各项能力控制模式，给用户提供一个完善的功能灵活的控制装置。不可否认的是，如今dcs与plc的差别还在于它们各自具有不同的高端功能。如dcs的复杂过程控制和soe(事件日志排序)功能。plc的高速采集和运动控制功能……

基于S7-300PLC的电力系统CDT规约的解析

　　图2所示为有遥信变位需要插入传送时的示意图。这种插入不是以帧为单位，而是以信息字为单位，优先插入当前一帧，并连传三遍（取代三个原来信息字），若本帧不够连传三遍，就全部改在下一帧再传送。对时的子站时钟返回信息只插送一遍。如被插的帧为a、b、c、d帧，原信息字被取代后帧长不改变。

　　图3所示为出现遥控返校信息时，被插的是e帧，则必须在事件顺序记录完整的信息之间插入，帧长度也相应增加。

　　此外，当子站初始加电或重新复位后，帧系列一律从帧开始，优先传送遥信状态信息给调度端。下行通道中没有上述问题，有命令随时发送，无命令时连续不间断地发送同步信号。

5 cp340通讯参数配置

　　西门子s7-300plc的编程软件为step7，首先进行plc的硬件组态，再进行软件编程。通讯模块cp340集成了串行接口，允许用户通过点对点的方式和通讯伙伴通讯，cp340通讯处理器的模块系列有三种，这里选用cp340-rs422/485。cp340通过背板总线与plc的cpu相连，为减小通信时cpu模块的负担，cp340被设计成智能型的，cp340模块上的处理器既受控制又有自主性，它根据cpu模块的命令自主管理串行口的收发工作。模块内有接收缓冲器和发送缓冲器，依靠接收和发送缓冲器建立起cpu模块与cp340的联系。发送数据时，cpu只需把发送的数据写入发送缓冲区，然后，由cp340把缓冲区中的数据逐个发送出去。cp340接收数据时，把接收到的数据写入接收缓冲区。cpu模块可以查询方式读接收缓冲区，如果缓冲区不空，cpu便得到接收数据。读写cp340上的缓冲区需要调用专用的功能块，写缓冲区的功能块称为发送功能块fb3，读缓冲区的称为接收功能块fb2。cp340在使用前必须选择通信协议并进行参数设置，cp340模块参数设定简便，集成在step

　　7软件中的参数配置功能即可方便地设置cp340的通信协议及参数。rtu与cp340之间为异步串行通信，选用ascii通信协议［2］。串行通讯参数设置要与rtu相同：波特率为4800bps，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验。图4为step7中cp340的硬件组态中的参数配置图。

1．概述

通过以太网可以实现西门子s7-1200与西门子s7-200plc连接通信。s7-200可以使用 模块（cp243-1或cp 243-1 it）连接到以太网上，该模块提供s7 通信的功能，既可作为客户机，也可以作为服务器，可以同时与多8个s7 通信伙伴进行通信；s7-1200 集成以太接口，提供s7 通信的功能，只能作为服务器，可以同时建立3 个通信连接。

下面会用一个实例来描述s7-200 如何与s7-1200建立通信连接。

图1： 实例网络拓扑图

2．硬件需求

·®s7-1214c ac/dc/rly

·®cpu 224 xp cn dc/dc/dc

·®cp243-1 it

·®scalance x204-2

·®pg/pc(使用编程电缆)

3．软件需求

·®s7-1200编程软件 step 7 basic v10.5

·®s7-200 编程软件 step 7 –microwin v4.0 sp6

4．组态

4. 1 s7-1200 配置

·®使用step 7 basic 创建项目“coms7200”;

图2： 创建项目

·®添加s7-1200 设备 cpu1214c;

图3： 添加plc设备

4. 2 s7-1200 plc 编程

·®在program blocks 下，添加程序块（db1,db2,db3）,其中db1和db3为符号db（选择 symbolic access only）,db3为地址db(不选择 symbolic access only) , s7 通信只支持地址db 寻址通信；

图4： 创建地址db2

·®打开全局db2，输入2个数组类型数据，每个数组有16 个元素；

图5： 在db2中添加数据

·®创建两个watch table(watch table_1, watch table_2) 用来观察db2的实时状态；

·®将程序下载到plc cpu1214c 中。

4. 3 s7-200 配置

使用step 7-microwin 中以太网向导将cp243-1 it 配置为 s7 客户端。

·®通过菜单打开以太网向导工具；

图6： 以太网向导

·®设置模块位置，可以使用“读取模块”来自动识别；

图7： 模块位置设置

·®设置模块cp243-1 it 的ip地址192.168.0.8和子网掩码255.255.255.0;

图8： 设置ip 地址

·®设置模块的连接数1 ，多只能设置8个，也就是说s7-200可同时与多 8 个 s7 通讯伙伴进行通讯;

图9： 设置模块连接数；

·®建立客户端连接 connection_1，设置服务器传输层服务接入点 tsap 03.01和服务器ip地址 192.168.0.18 , tsap 由 2 个字节组成。个字节为连接资源。第二个字节为通讯模板的机架号和插槽号；

图10： 配置连接

·®创建读取数据传输 peermessage_1， 读取服务器 16字节 db2.dbb0~ db2.dbb15 到vb0~vb15;

图11： 配置数据传输0

·®创建读取数据传输 peermessage_2， 将 16字节vb16~vb31写入服务器db2.dbb16~ db2.dbb31 ;

图12： 配置数据传输1

·®为配置分配存储区;

图13： 分配存储区

4. 4 s7-200 plc 编程

·®在step 7-microwin 中主程序中，调用子程序eth0_ctrl;

图14： 调用eth0_ctrl

其中cp_ready 为cp 243-1 it 的状态（0 未准备就绪，1 准备就绪），ch_ready 为每个通道或 it 服务的状态（0通道 ，值为256）：error 为出错或报文代码；

·®程序建立后，需通过ppi连接 将程序块和数据块下载到s7-200 cpu中；

图15： 设置 pg/pc 接口cp5611(ppi)

·®这样以后就可以通过以太网接口进行下载，将pg/pc接口设为tcp/ip连接；

·®在step 7-microwin 中主程序中，调用子程序eth0_xfr读取服务器数据,指定相应的连接通道和数据;

图16：调用eth0_xfr 读取服务器

·®在step 7-microwin 中主程序中，调用子程序eth0_xfr写入服务器数据,指定相应的连接通道和数据;

图17：调用eth0_xfr 写入服务器

·®将程序下载到s7-200 cpu 中；

4. 5 检测 s7-1200 与s7-200 plc 通信结果

·®从s7-200 程序中可知，在m10.0 从0变为1时，读取s7-1200的数据db2.dbb0~db2.dbb15 到vb0~vb15中；

图18：s7-1200 db2.dbb0~dbb15

图19：s7-200 vb0~vb15

·®从s7-200 程序中可知，在m11.0 从0变为1时，将s7-200的数据vb16~vb31 写入s7-1200 的db2.dbb16~db2.dbb31中；

图20：s7-200 vb16~vb31

图21：s7-1200 db2.dbb16~dbb31

5．总结

s7 1200 与 s7-200 通过 s7通信的基本原理如下图所示：

图22：s7-200与s7-1200 通信原理

注意：

cp 243-1 it 可支持一个或多个远程通讯伙伴的多 8 个 s7 通讯通道到客户机（多212 字节）或服务器。cp 243-1 it 可以根据客户机/服务器原理在每个通道运行。每个通道，每次只能接收、处理或响应（主动响应或被动响应）一个请求。只有在发送响应后，cp 243-1 it 通讯处理器才能接受其它请求。