西門子SM321數(shù)字量DI模塊DI16

時間：2018-07-26

DI（Digital Input）開關量輸入， 亦稱數(shù)字量輸入。以開關狀態(tài)為輸出的傳感器，如水流開關、風速開關、壓差開關等，將高/低電平（相當于開關）兩種狀態(tài)輸入到控制器，控制器將其轉換為數(shù)字量1或0，進而對其進行邏輯分析和計算，這種控制器通道即為DI通道。  DO（Digital Output）開關量輸出， 亦稱數(shù)字量輸出，它可由控制軟件將輸出通道變成高電平或低電平，通過驅動電路即可帶動繼電器或其他開關元件動作，也可驅動指示燈顯示狀態(tài)。開關量輸出DO信號可用來控制開關、交流接觸器、變頻器以及可控硅等執(zhí)行元件動作。AI（Analogy Input）模擬量輸入， 模擬量輸入的物理量有溫度、壓力、流量等，這些物理量由相應的傳感器感應測得，往往經(jīng)過變送器轉變?yōu)殡娦盘査腿肟刂破鞯哪M輸入口。 西門子SM321擴展模塊西門子SM321擴展模塊西門子SM321擴展模塊 AO（Analogy Output）模擬量輸出， 模擬量輸出的信號是電壓（如0~5V、0~10V間的電壓）或電流（如0~10mA間的電流），其輸出電壓或電流的大小由控制軟件決定。

PLC在基本控制方面采用梯形圖語言進行編程，這種梯形圖是與繼電器控制電路圖相呼應的，形式簡單、直觀性強，廣大電氣人員容易接受。用梯形圖編程出錯率比匯編語言低得多。梯形圖、流程圖、語句表之間可以有條件的相互轉換，使用較其方便。
4、模塊化結構、安裝簡單、調試方便
PLC的各個部件，包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化結構設計，由機架和電纜將各模塊連接起來，由于配置靈活，使擴展、維護較加方便。另外，PLC的接線十分方便，只需將輸入信號的設備（如按鈕、開關等）與PLC的輸入端子相連，將接受控制的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥等）與輸出端子相連即可。調試工作大部分是室內調試，用模擬開關模擬輸入信號，其輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)可以觀察PLC上相應的發(fā)光二極管，可以根據(jù)它進行測試、排錯和修改[2]。
2.3 西門子S7-300 PLC
2.3.1 S7-300的系統(tǒng)結構
S7-300 PLC是模擬式中小型PLC，電源、CPU和其他模塊都是獨立的，可以通過U形總線把電源（PS）、CPU和其他模塊緊密固定在西門子S7-300的標準軌道上。每個模塊都有一個總線連接器，后者插在各模塊的背后。電源模塊總是安裝在機架的左邊，CPU模塊緊靠電源模塊。CPU的右邊是可以選擇的IM接口模塊，如果只用主架導軌而沒有使用擴展支架可以不選擇IM接口模塊。
S7編程軟件組態(tài)主架導軌硬件時，電源，CPU和IM分別放在導軌的1號槽、2號槽和3號槽上。一條導軌共有11個槽號：1號槽至11號槽，其中4號槽至11號槽可以隨意放置除電源、CPU和IM以外的其他模塊。如：DI（數(shù)字量輸入）、DO（數(shù)字量輸出）、AI（模擬量輸入）、AO（模擬量輸出）、FM（功能模塊）和CP（通信模塊）等[3]。
2.3.2 S7-300 CPU模塊
CPU模塊是控制系統(tǒng)的**，負責系統(tǒng)的中央控制責任，存儲并執(zhí)行程序，實現(xiàn)通信功能，為U形總線提高5V電源。
CPU有4種操作模式：STOP（停機），STARTUP（啟動），RUN（運行）和HOLD（保持）。在所有的模式中，都可以通過MPI接口與其他設備通信。
S7-300的CPU模塊大致可以分為以下幾類：
1、6種緊湊型CPU，帶有集成的功能和I/O：CPU 312C、313C、313C-PtP、313C-2DP、314C-PtP和314C-2DP。
2、革新的標準型CPU：CPU 312、314和315-2DP。
3、5種標準的CPU：CPU 313、314、315、315-2DP和316-2DP。
4、戶外型CPU：CPU 312 IFM、314 IFM、314戶外型和315-2DP。
5、大容量**型CPU：317-2DP和CPU 318-2DP。
6、主從接口安全型CPU：CPU 315F-2DP[3]。
2.3.3 S7-300的模擬量輸入模塊
在生產(chǎn)過程中有大量的連續(xù)變化的模擬量需要用PLC來測量或控制。有的是非電量，例如溫度、壓力、流量物體的成分和頻率等。有的是強電量，例如發(fā)電機組的電流、電壓、有功功率和無功功率等。變送器用于將傳感器提供的電量或非電量轉換成標準的量程的直流電流和直流電壓信號，例如DC1~5V和DC4~20mA。
模擬量輸入模塊用于將模擬量信號轉換為CPU內部處理用的數(shù)字信號，其主要組成部分是A/D轉換器。模擬量輸入模塊的輸入信號一般都是模擬量變送器輸出的標準量程的直流電壓，直流電流信號。
模擬量輸入/輸出模塊中模擬量對應的數(shù)字稱為模擬值，模擬值用16位二進制補碼來表示位為符號位。模擬量輸入模塊的模擬值與百分數(shù)表示的模擬量之間的對應關系為：雙極性模擬量量程的上下限(**和-**)分別對應模擬值27648和-27648。單極性模擬量量程的上下限(**和0%)分別對應于模擬值27648和0[3]。
2.4 程序設計功能模塊
本程序的設計主要是針對水箱液位的在線控制而設計的，利用PID控制方式，使下水箱液位達到控制要求。本人設計了兩套系統(tǒng)，一個是單閉環(huán)的一個是三閉環(huán)的，對其控制效果進行比較，得出兩系統(tǒng)優(yōu)缺點。下面對本程序的設計作詳細介紹。在本程序中，使用的主要模塊有：OB35，DB41，DB42, DB43，DB44，DB1，OB1和FB41。
2.4.1 OB35模塊
S7 CPU提供循環(huán)中斷OB，可用于按一定間隔中斷循環(huán)程序的執(zhí)行，循環(huán)中斷按間隔觸發(fā)，間隔的時間是從STOP狀態(tài)到RUN時開始計算。
時間間隔不能小于5ms，如果時間間隔過短，還沒有執(zhí)行完循環(huán)中斷程序又開始調用它，將會產(chǎn)生時間錯誤事件。在本程序中，使用循環(huán)中斷OB35，其默認的時間間隔為100ms，程序運行后每隔100ms將自動調用一次OB35，周期性地執(zhí)行閉環(huán)控制系統(tǒng)的PID運算程序[3]。

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