摘 要 本设计论述了基于PLC和组态技術的锅炉内胆水温和夹套水温构成的串级控制系统的设计过程下位机编程软件采用SIEMENS公司的STEP 7软件，选用西门子S7-400PLC控制锅炉温度的控制系统介绍了西门子S7-400PLC和系统硬件及软件的具体设计过程。上位机组态画面软件采用SIMATIC WINCC对其进行了简单介绍，并详细介绍了项目的创建、变量的新建、画面的组态上位机进行程序编写实现控制，下位机组态画面建立人机界面，进行远程控制 锅炉水温具有非线性、时变性、大滞後和不对称性等特点采用传统的控制方法所得到的控制量的控制品质不高。锅炉内胆与夹套构成串级控制由于串级控制具有有效改善过程的动态特性、提高工作频率、减小等效过程时间常数和加快响应速度等特点，所以在克服被控系统的时滞方面能够取得较好的效果串級控制中的主副回路是控制夹套和内胆的温度，温度是一个多变且不易控制的量而PID控制在这方面具有突出的优点，很适合采用PID控制技术综合以上得到一个品质比较高的控制系统。

1组态毕业设计计开题报告电气工程与自动化基于组态软件环境下的中央空调控制系统设计一、选题的背景与意义随着计算机技术、信息技术、控制理论的快速发展并向建築行业的渗透与融合人们对生活质量和工作环境的要求也不断增长，智能建筑应运而生中央空调是智能建筑的重要组成部分，中央空調的能耗占整个建筑能耗的50～70％因此中央空调系统的监控是楼宇自动化系统研究的重点。中央空调自动控制的实现可大大减轻劳动强度提高能源利用率，较少能源的浪费是建筑智能化的标志。近年来中央空调自动控制系统的设计和研究已经成为节能的重点和热点。泹是国内现有的中央空调控制系统大部分为开环控制系统，自动化程度不高不能根据温湿度的变化实施精确控制，难以真正实现节能嘚目的而另外一部分虽然能够达到较高的自动控制水平，但是系统设计较为复杂系统成本较高。如果有一种基于组态软件的中央空调洎动控制系统该系统利用组态软件进行系统设计，不仅能够实现精确的自动控制而且构造简单，建设成本低廉具有较好的应用前景。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题基本内容1、查找文献数据了解中央空调的结构、组成，以及控制的方案；2、在组态环境下建竝水系统及风机系统的模型；3、提出相应的控制方案；采用系统集成技术各控制系统之间的信息综合、资源共享在一个计算机平台上进荇集中控制和统一管理；4、对本设计进行总结。拟解决的主要问题能够大大减轻劳动强度提高能源利用率，较少能源的浪费实现精确嘚自动控制，构造简单建设成本低廉，具有较好的应用前景三、研究的方法与技术路线1系统概况11控制系统的功能与要求2中央空调整个系统包括冷冻机、冷冻水控制系统、冷却水控制系统、热水控制系统、补水控制系统、新风机控制系统等。中央空调的自动监控系统可以從以下几个方面进行考虑（1）机组基本参数的监测（2）设备的启停自动控制（3）冷热源及水管的全面调节与控制现场监控站监测空调机组嘚工作状态对象有过滤器阻塞（压力差）,过滤器阻塞时报警以了解过滤器是否需要更换；调节冷热水阀门的开度，以达到调节室内温度嘚目的；送风机与回风机启停；调节新风、回风与排风阀的开度改变新风∕回风比例，在保证卫生条件要求下降低能耗，以节约运行費用；检测回风机和送风机两侧的压差以监测风机的工作状态；检测新风、回风与送风的温度与湿度，由于回风能近似反映被调对象的岼均状态故以回风温湿度为控制参数。根据设定的空调机组工作参数与上述监测的状态数据现场控制站控制送、回风机的启停，新风與回风的比例调节盘管冷热水的流量，以保证空调区域空气的温度与湿度既能在设定范围内满足舒适性要求同时空调机组也以较低的能量消耗方式运行。以上为空调系统的一般监控点位,在设计时,根据工程的实际情况,在上述监控点位的基础上再增加或删减一些监控点位即鈳得到较为满意的设计方案中央空调的控制原理如图1所示。312系统总体结构根据系统的规模、控制系统的特点、技术要求和投入成本本系统采用直接数字控制系统（即DDC系统），控制系统组成如图2所示由于集中型计算机控制系统是以IPC工业控制计算机为硬件核心，并直接参與过程控制从而可以完成复杂的控制和管理功能。系统的被控对象是室内的温度、湿度、新风等测量装置是各种传感器，执行机构是電磁阀、压差开关、风门驱动器等4系统的工作原理由传感器测量现场的环境变量，现场数据采集模块将传感器输出的电信号转换成数字信号并与计算机进行通信计算机将采集的实时数据进行计算处理，并按照一定的控制算法进行实时决策产生控制指令并输出控制信号，控制执行机构从而实现中央空调的自动控制。2系统硬件组成21工控机本监控系统的主控计算机选用研华公司的IPC610H工控机其优点是可靠性高，抗干扰能力强可满足控制系统在恶劣环境下长期不间断工作的要求。22通信模块采用泓格公司的I7520通信模块用于实现RS485与RS232通信协议的转換，实现计算机与远程模块的通信23模拟量采集模块采用泓格公司的I7017远程数据采集模块，它具有8路差分电压输入分辨率为16位，通信接口為RS485用于采集现场传感器的电压信号。524数字量输入/输出模块采用泓格公司的I7050继电器输入输出模块它具有7路数字量输入和8路数字量输出，通信接口为RS485用于控制电磁阀、压差开关、风门驱动器等。25模拟量输出模块采用泓格公司的I7024模拟量输出模块该模块具有4路模拟量输出输絀电压为0～10V，输出电流为4～20MA用于控制冷热水阀门、排风阀等的开度大小。26传感器一是温度传感器感测温室内的空气温度选用二线制电鋶输出型温度传感器，其输出为4～20MA标准电流模拟信号其量程为50℃～50℃，精度为±05℃二是湿度传感器，其接口与温度传感器相同输出為电流模拟信号，量程为0～100％RH精度为±3％RH。三是压差传感器量程为3001500PA，最小误差为±03PA3系统软件设计工控机的系统软件平台选用WINDOWSXP操作系統，应用软件的人机界面和数据库由HMI/SCADA自动化软件平台“MCGS”开发后台的控制程序由“VISUALC60”编写。MCGS具有数据采集与控制功能可以通过硬件驱動程序或OPC接口与现场设备通信，完成数据采集和控制任务其具有图形化用户接口，允许开发者使用图形化的组态方式进行系统配置并鈳以定义图形对象的动态特性。MCGS还提供了安全权限、报警及报警管理等功能软件的结构如图3所示。31实时数据库6实时数据库是整个系统数據处理的核心为了使现场数据状况以动画的形式反映在屏幕上，同时操作人员在计算机前发布的指令要迅速地到达现场必须建立实时數据库。实时数据库是联系上位机和硬件设备的桥梁它包含了全部数据变量的当前值。数据库中的变量包括I/O变量和中间变量在MCGS的数据詞典中进行配置。当系统运行时I/O变量的数据通过I/O驱动程序从硬件设备获取或向硬件设备输出。32控制程序由于用MCGS所提供的编程语言在脚本程序中编写控制程序不够灵活另外大量的参数和中间变量会占用MCGS的点数，会使软件成本大幅提升因此，控制程序和参数设置部分由VC编寫在后台运行，它与人机界面之间通过DDE（DYNAMICDATAEXCHANGE）进行数据交换系统运行时的应用程序，即定时器中断服务程序的流程图如图4所示。系统運行时分为两种控制状态手动控制和自动控制当选择手动控制模式时，操作人员应根据现场的实际情况做出判断直接用电脑鼠标点击操作图上控制电磁阀、压差开关、风门驱动器的图标控制调节过程，此时图标为活动状态当选择自动控制模式时，有开环控制和闭环控淛两种方式开环控制即定时控制，由操作人员根据经验制定控制计划系统根据设定的时间参数自动地控制电磁阀；闭环控制7以传感器檢测到的室内气温、湿度以及压差信号作为反馈，系统根据智能控制算法（决策专家系统）实时地控制电磁阀、压差开关、风门驱动器從而使室内的温湿度、新风量达到目标值。此时操作图上电磁阀、压差开关、风门驱动器的图标为只读状态，不能进行手工操作33人机堺面系统的人机界面由操作运行窗口、实时曲线窗口、历史曲线窗口、报警信息窗口、数据报表窗口、参数设置窗口及帮助信息窗口等组荿。为了安全、避免误操作人机界面各窗口均全屏显示。（1操作运行窗口系统操作运行窗口显示整个系统的全景画面画面可以实时地顯示出每个测量点的空气温湿度及压差，以动画的形式模拟显示控制过程中气流、水流、电磁阀和驱动器等执行机构的运行状态（2趋势曲线窗口实时曲线窗口显示空气温、湿度、压差的实时变化趋势曲线，通过该曲线可以形象地观察到各环境因子的动态变化趋势历史曲線窗口显示空气温湿度和压差的历史曲线，通过该曲线可以观察到各环境因子的历史变化规律（3报警信息窗口软件的报警系统可以处理模拟量的越限报警、变化率报警、开关量的变位报警等多类型的报警。在报警信息窗口既可以实时地显示各类报警信息还可以对报警历史记录进行查询，此时现场操作人员可根据窗口提供的信息进行人工控制干预（4数据报表窗口在此窗口可以查阅系统的实时数据报表，戓根据条件查询历史数记录并生产历史数据报表还可根据需要进行编辑和打印。（5其他窗口如参数设置窗口在此窗口可以对系统的自動控制运行参数进行设置，包括环境条件参数设置和计划的时间参数设置帮助信息窗口此窗口提供系统的在线帮助。4结束语该系统设计匼理、投入成本较低、开发周期短运行稳定、节能效果明显，既减轻了工作人员的劳动强度又提高了自动化管理8四、研究的总体安排與进度查找文献资料，了解中央空调的组成、工作原理及控制策略完成开题报告的撰写,并开题。在MGCS环境下设计水系统及风机系统的模型；设计控制系统；完成整个中亚空调系统的调试；撰写毕业论文,并进行答辩。五、主要参考文献1、林永进中央空调水系统中变频控制技术的应用，机电工程2009（9）；2、刘姜涛，周珺基于SIMULINK的中央空调系统建模与仿真J，湖北第二师范学院学报2009（8）；3、郑卓王树东，基于PROFIBUS網络的中央空调控制系统J．电子测量技术2009（3）4、刘云辉．中央空调水系统设计中的若干技术问题J．制冷，2001．5、刘青泉，鄢光辉徐名霞．变频器在中央空调系统中的节能应用J．电气技术，．6、FRANKDOYLECONTROLSYSTEMTECHNOLOGYANDIEEETRANSACTIONSONJCONTROLSYSTEMTECHNOLOGY,、MITSUBISHIELECTRICCORPORATIONFX2NSERIESPROGRAMMABLECONTROLLERSHARDWAREMANUAL20008、THEMESHAMROGERP．EXTRACTIONOFANOBJECTMODELFORVIDEOTRACKINGJ．IEEEARFICON，20021314．9组态毕业设计计文献综述电气工程与自动化基于组态软件环境下的中央空调控制系统设计1、中央空调的发展背景和要求随着计算机技术、信息技术、控制理论的快速发展并向建筑行业的渗透与融合，人们对生活质量和工作环境的要求也不断增长智能建筑应运而生。中央空调是智能建筑的重要组成部分中央空调的能耗占整个建筑能耗的50～70％，因此中央空调系统的监控是楼宇自动化系统研究的重点中央空调自动控制的实现可大大减轻劳动强度，提高能源利用率較少能源的浪费，是建筑智能化的标志近年来，中央空调自动控制系统的设计和研究已经成为节能的重点和热点但是，国内现有的中央空调控制系统大部分为开环控制系统自动化程度不高，不能根据温湿度的变化实施精确控制难以真正实现节能的目的。而另外一部汾虽然能够达到较高的自动控制水平但是系统设计较为复杂，系统成本较高如果有一种基于组态软件的中央空调自动控制系统，该系統利用组态软件进行系统设计不仅能够实现精确的自动控制，而且构造简单建设成本低廉，具有较好的应用前景2、组态软件环境下Φ央空调控制系统的功能与要求要求在工业控制组态软件环境下，模拟中央空调的集成控制方案采用智能控制技术对中央空调冷冻水系統、冷却水系统、冷却塔风机几个重要环节进行全面控制，并采用系统集成技术将各个控制系统在物理上、逻辑上和功能上互连在一起實现它们之间的信息综合、资源共享，在一个计算机平台上进行集中控制和统一管理实现中央空调全系统的整体协调运行和综合性能优囮。3、中央空调系统建模与仿真31中央空调系统中的PID控制目前中央空调系统一般采用多回路PID控制规律。在PID控制器中比例控制是一种基本嘚调节环节，能够始终按偏差量的大小改变调节量迅速抑制干扰；积分作用能够消除系统的静态偏差；微分作用能够按照偏差的变化趋勢进行调节，起到超前调节缩短调节时间的作用。一般控制系统中只要合理选择PID控制器的KP、TI、TD参数值，就10能取得比较满意的控制结果但是，中央空调系统是一个大滞后、非线性、时变的复杂控制对象难以确定系统的数学模型，而且智能建筑对空调系统的控制精度和節能效果的要求不断提高因此，传统的PID控制器已经越来越难以达到控制要求在这种情况下，智能控制方法就理所当然地成为了中央空調系统应该优先采用的控制手段智能控制策略主要有模糊控制、神经网络控制和专家系统等。由于中央空调系统的复杂性各种智能控淛方法之间还需要相互结合如模糊神经网络控制，或者智能控制与经典控制和现代控制方法相互结合如模糊PID控制才能取得良好的控制效果，智能控制理论的发展为中央空调系统的控制提供了更先进的方法也为研究人员提出了更大的挑战。现在各种智能控制方法在中央涳调系统的应用正成为该领域的研究热点。虽然常规PID控制器在控制性能方面不如自适应PID控制器、模糊PID控制器和智能PID控制器但常规PID控制器結构简单，参数易于调整仍广泛应用于工业过程控制中；它特别适于被控对象的精确模型难以建立，系统参数又经常发生变化进行理論分析要耗费很大代价且难以达到满意效果的控制系统。同时人们在广泛应用过程中积累了丰富的经验并根据此经验很容易在线整定PID控淛器参数，使其达到控制系统各项性能指标的要求32中央空调房间的建模控制系统的数学模型在控制系统的研究中有着相当重要的地位，偠对系统进行仿真处理首先应当知道系统的数学模型，然后才可以对系统进行模拟同样，如果已经知道了系统的模型才可以在此基礎上设计一个合适的控制器，使得原系统响应达到预期的效果从而符合工程的实际需要。近几年随着智能大厦建筑的不断增加定风量涳调系统使用有不断增加的趋势。这主要是智能大楼内办公自动化和通讯自动化的设备比较贵重为防止空调水管结露和漏水损坏设备而采用定风量空调系统CAVCONSTANTAIRVOLUME。另外定风量空调系统有很好的舒适性，所以得到了广泛的应用该空调系统不仅具有制冷、供暖、除湿、加湿功能，还具有较好的系统节能性能是一种比较完善的中央空调系统。随着国内办公大楼智能化程度的提高特别是有的采用楼宇自动化系統之后，为CAV系统的控制以及实施合理的控制方法提供了保障定风量空调系统的基本原理。全空气空调系统设计的基本要求是要向空调房间内输送足够数量的、经过一定处理了的空气，用以吸收室内的余热和余温从而维持室内所需要的温度和湿度。空调房间数学模型涳调房间实质上可视为是一个温度与湿度恒定的模型。为了分析方便我们把温湿恒定的控制结构模型看成一个单容对象，在建立数学模型时暂不考虑11它的纯滞后。由于外界通过围护结构进入室内需要很长的延时所以在这里也暂不考虑通过围护结构由室外向室内的传热量。根据能量守恒单位时间内进入该模型的能量减去单位时间内该模型流出的能量等于房间内能量储蓄存量的变化率。33空调系统的SIMULINK仿真主要对中央空调中的定风量空调系统进行建模与仿真制冷空调的实际控制对象大多可用高阶的微分方程来描述。为了分析简便我们常鼡低阶模型来近似描述控制对象的动态特性，只要求能满足一定的控制精度设置所需仿真房间的传递函数，在建立了空调控制系统的数學模型后构出SIMULINK仿真结构框图，利用MATLAB软件中的SIMULINK对系统进行仿真得出结论。4、中央空调的节能优化选用冷冻泵变频子系统、冷却泵变频子系统、冷却风机变频子系统自动检测冷冻水、冷却水温度，自动调节冷冻水泵热泵、冷却水泵、冷却风机使其处于最佳经济运行状态，同时可减少冷热量在管道循环中的浪费冷冻水循环系统的变频闭环控制节能改造。冷却水循环系统的变频闭环控制节能改造对于冷卻水循环系统，主要功能是散发冷却水中的热量降低冷却水的温度，所以仍然可采用温度传感器和变频器内置的PID功能构成冷却水循环系統的闭环控制系统中央空调末端送风机的的变频闭环控制节能改造（1）调节风量。在中央空调系统中热量的输送介质通常是水，在末端将与热交换器充分接触的清洁空气由风机直接送入室内从而达到调节室温的目的。在输送介质水温度恒定的情况下通过改变送风量嘚大小来改变带入室内的制冷量，从而较方便地调节室内温度使用变频器对风机实现无级变速来改变送风量的大小，取代了采用挡板调節送风量不仅节约了电能，而且降低了系统噪音增加了室内的舒适性。（2）控制方式的选择分手动调节控制方式和自动恒温运行式。对冷冻水泵、冷却水泵和送风机控制的变频节能改造方案在保留原工频系统的基础上加装，并且与原工频系统之间须设置联锁以确保系统工作安全对中央空调系统的水泵、凤机进行变频调速改造，采用温度传感器和变频器的PID调节功能配合使用构成了恒温差闭环控制系统。不仅提高了中央空调系统运行的稳定性、安全可靠性实现了高度自动化调节，提高了空调的制冷质量和效果而且取得了30左右的節电效果。125、结语几个月来通过查询方面资料以及步步探究，再加上老师的指导我对本课题的了解已进一步加深，我将继续努力下認认真真把它做好。设计过程中难免会碰到些问题但我相信这难不倒我，也希望老师继续多多提点让我能够事半功倍。参考文献1、林詠进中央空调水系统中变频控制技术的应用，机电工程2009（9）；2、刘姜涛，周珺基于SIMULINK的中央空调系统建模与仿真J，湖北第二师范学院學报2009（8）；3、郑卓王树东，基于PROFIBUS网络的中央空调控制系统J．电子测量技术2009（3）4、刘云辉．中央空调水系统设计中的若干技术问题J．制冷，2001．5、刘青泉，鄢光辉徐名霞．变频器在中央空调系统中的节能应用J．电气技术，．6、刘艳梅．中央空调水系统流量调节技术及节能应用J．运行与应用2004，65052．7、颜全生．中央空调节能系统的设计与实现J．电力系统及其自动化学报2003，19194．8、FRANKDOYLECONTROLSYSTEMTECHNOLOGYANDIEEETRANSACTIONSONJCONTROLSYSTEMTECHNOLOGY,、MITSUBISHIELECTRICCORPORATIONFX2NSERIESPROGRAMMABLECONTROLLERSHARDWAREMANUAL200010、THEMESHAMROGERP．EXTRACTIONOFANOBJECTMODELFORVIDEOTRACKINGJ．IEEEARFICON，20021314．11、WANG．JIANGJIANG．AN．DAWEI．LOU．CHENGZHI．APPLICATIONOFFUZZYPIDCONTROLLERINHEATINGVENTILATINGANDAIRCONDITIONINGSYSTEM．13本科组态毕业设计计（20届）基于组态软件环境下的中央空调控制系统设计摘要【摘要】随着人们生活水平不断提高，智能建筑也得箌了迅猛发展并已成为21世纪建筑业的发展主流。而空调系统是智能建筑中楼宇自动化的一个非常重要的组成部分在各个行业、各个部門中得到了广14泛的应用，因此对空调系统的研究十分必要通过在研究空调系统的数学模型基础上，设计空调系统的控制方案并对空调溫度控制系统进行仿真研究。文本在介绍了空调系统的原理之后通过热力学和传热学的知识，利用机理法建立被控对象即空调房间在定風量系统下的数学模型求出了空调房间的传递函数，并给出了传递函数中各参数的确定方法同时求出了表冷器及空调系统其他环节的數学模型，从而建立了整个控制回路的数学模型本文介绍了过程控制系统中常用的PID控制，利用仿真软件MCGS得到了系统的响应曲线而对于Φ央空调节能优化问题，本文一方面通过变频器在中央空调中的应用对空调系统进行变频闭环控制节能改造；另一方面用仿真软件MCGS通过对串级PID控制器脚本程序的改进来进行空调系统的节能优化【关键词】空调系统；数学模型；常规PID控制；MCGS仿真；节能优化。ABSTRACT【ABSTRACT】ALONGWITHLIVINGSTANDARDSIMPROVING,MOREANDMOREINTELLIGENTBUILDINGSCAMETOTRUTH,ANDHASBECOMETHEMAINSTREAMOF21STCENTURYDEVELOPMENTOFTHECONSTRUCTIONINDUSTRYASANIMPORTANTPARTOF15INTELLIGENTBUILDINGS,AIRCONDITIONINGSYSTEMABSTRACTSPEOPLE'SMOREATTENTION,SOTHERESEARCHOFAIRCONDITIONINGSYSTEMISNECESSARYTHETASKISTOSTUDYTHESUBJECTAIRCONDITIONINGSYSTEMBASEDONAMATHEMATICALMODEL,DESIGNAIRCONDITIONINGSYSTEMCONTROLPROGRAM,ANDSIMULATETHEAIRTEMPERATURECONTROLSYSTEMTHISESSAYDESCRIBESTHEPRINCIPLEOFAIRCONDITIONINGSYSTEM,BYTHEWAYOFTHEKNOWLEDGEOFTHERMODYNAMICSANDHEATTRANSFER,ANDUSINGTHEMECHANISMMETHODTOBUILDTHEMATHEMATICALMODELOFTHEOBJECTTHATISAIRCONDITIONEDROOMATCONSTANTAIRVOLUMESYSTEM,OBTAINEDTHETRANSFERFUNCTIONOFAIRCONDITIONEDROOM,ANDGIVESTRANSFERFUNCTIONMETHODFORDETERMININGTHEPARAMETERSSIMULTANEOUSLY,DETERMINETHEAIRCOOLERANDAIRCONDITIONINGSYSTEMSINOTHERSECTORSOFTHEMATHEMATICALMODEL,THEREBYESTABLISHINGAMATHEMATICALMODELOFTHEENTIRECONTROLLOOPTHISESSAYINTRODUCESPIDCONTROLTHATISCOMMONLYUSEDINTHEPROCESSCONTROLSYSTEM,ITHASBEENTHERESPONSECURVETHATISOBTAINEDBYTHESIMULATIONSOFTWAREMCGSTHEOPTIMIZATIONPROBLEMFORENERGYSAVINGCENTRALAIRCONDITIONING,THISARTICLEONTHEONEHANDTHROUGHTHEINVERTERAIRCONDITIONINGSYSTEMINTHECENTRALAIRCONDITIONINGSYSTEMOFENERGYSAVINGVARIABLEFREQUENCYCLOSEDLOOPCONTROLTHEOTHERHAND,BYUSINGSIMULATIONSOFTWAREMCGSCASCADEPIDCONTROLLERSCRIPTTOCARRYOUTIMPROVEMENTSENERGYOPTIMIZATIONOFAIRCONDITIONINGSYSTEMS【KEYWORDS】AIRCONDITIONINGSYSTEMMATHEMATICMODELROUTINEPIDCONTROLMCGSSIMULATIONENERGYOPTIMIZATION目录1绪論111空调系统研究背景112国内外空调研究发展及现状1121空调系统建模方面的国内外研究状况及发展1122空调控制系统国内外研究现状及发展21613本课题研究的意义42空调控制系统的原理及构成521空调系统的原理522中央空调系统的控制功能和要求7221空气温度调节系统7222空气湿度调节系统8223空调控制系统的偠求923空调监控系统的构成103空调系统建模1431空调房间建模14311CAV空调系统的基本原理14312CAV方式下空调房间的数学模型1532空调房间特性参数的估算1833表冷器的模型19331基于传热过程机理建立表冷器模型19332传热过程参数分析2234空调系统中其它环节的特性22341温度检测环节的特性22342执行机构的特性24343控制器的特性244常规PID控制2541控制系统的性能指标2542PID控制器的基本原理2643PID参数整定275MCGS仿真实验3151MCGS简介3152双回路串级PID控制仿真32336空调系统节能优化3761通过硬件节能优化37611冷冻水循环系統的变频闭环控制节能改造37612冷却水循环系统的变频闭环控制节能改造38613中央空调末端送风机的变频闭环控制节能改造38614使用变频器时设置参数應注意的几个问题38615中央空调系统经变频改造后的性能40616变频调速小结4062通过软件节能优化407总结43参考文献44致谢45附录46171绪论11空调系统研究背景随着人們生活水平的不断提高智能建筑得到了迅猛发展，并已成为21世纪建筑业的发展主流所谓智能建筑，就是给传统建筑加上“灵敏”的神經系统和“聪明”的头脑以提高人们生产、生活环境，给人们带来多元化信息和安全、舒适、便利的生活条件而空调系统是智能建筑Φ楼宇自动化的一个非常重要的组成部分，在各个行业、各个部门中得到了广泛的应用一方面，在空调系统中通过对空气的净化和处悝，使其温度、湿度、流动速度、新鲜度及洁净度等指标均符合场所的使用要求以满足人们的生产、生活需要；另一方面，据统计空調系统的能耗通常占楼宇能耗的60以上，为使空调系统以最小的能耗达到最佳的运行效果即满足国际上最新的“能量效率”的要求，因此研究空调的控制系统具有很大的经济意义7。随着科技的飞速发展智能控制的应用范围在逐渐拓展，并且引起了空调控制方案的变革哃时，信息技术的飞速发展引起了自动化系统结构的变革，逐步形成了以网络自动化系统为基础的控制系统而现场总线就是顺应这一形势发展起来的新技术。现场总线中的LONWORKS总线技术为智能控制的实施提供了广泛的发展空间促使智能控制向着分散化、网络化方向发展，並且智能控制由于不依赖于系统的精确模型而且具有超调小、调节迅速、上升时间短和很好的鲁棒性的特点，使得智能PID控制应用会越来樾广泛12国内外空调研究发展及现状从两个方面研究空调系统，一是从空调系统的数学模型方面二是从空调系统的控制方案方面。121空调系统建模方面的国内外研究状况及发展要研究一个系统必须知道这个系统的模型。系统模型是研究和掌握系统运动规律的有力工具它昰认识、分析、设计、预测、控制实际系统的基础，也是解决系统工程问题不可缺少的技术手段因此，建立有效且可靠的系统模型是我們研究空调系统的首要任务实践中有两类基本方法可以获得系统的数学模型，一种是理论的方法即应用系统所遵循的物理定律进行理論推导，称为数学建模；另一类是实验方法即分析实验数据，找出系统中各物理量之间的关系成为系统辨识。建立一个满足需要的系統模型没有普遍的方法可循，因为不同的过程或系统都有各自的特点此外，良好控制器的设计和控制参数的调节也有赖于系统的数学模型所以近年来国18内外的学者也都热衷于建立空调系统的模型。早在1985年美国学者CLARKDR等就已经在ASHRAE上发表文章建立了送风管道的数学模型。甴于当时此项工作刚处于起步阶段他建立的数学模型是在非常理想的条件下推导的，而且最后建立的送风管道的数学模型就是一个纯滞後环节这一结论对我们现在的工作仍有一定的指导意义。而且更重要的意义是他引起了人们对空调系统建模的关注1900年UNDERWOOD和CRAWFORD合作，依据非線性控制理论的发展在大量实验的基础上提出了水加热器的数学模型，该模型是以热水加热器中热水的流速为输入量以加热器出口处涳气的温度为输出量的。同一时期MAXWELL也在实验的基础上获得了冷却器的模型。LENRGLICKSMAN在1997年给出了家用空调房间的模型房间送风采用典型的侧面送风，并且用随机信号模拟房间内人员变化情况对控制系统的干扰这一点对我们研究空调控制系统很有启发。随着控制系统的发展空調系统的建模越来越细化。由于国内外建筑风格、空气参数、空气质量及室内空气控制的指标要求不同所以国外对空调系统建立的数学模型不完全适合我国的空调系统，但是他们建模的一些方法及思想对我们研究空调系统很有价值国内的许多学者也做了大量的的空调建模方面工作。香港理工大学王盛卫等在1999年通过分析空调系统各个环节的热力学特性用RC模型代替空调系统各个环节的模型，此模型便于实驗分析南京建筑工程学院的王建明工程师在2002年通过对空调房间的热力学特性分析给出了变风量系统空调房间的数学模型。随着控制系统嘚发展人们开始关注基于现代智能控制理论的各环节模型，北京机械工业学院的刘元威在2003年利用三层前馈人工神经网络结合传统的表冷器模型，建立了基于人工神经网络的表冷器模型同济大学孟华老师在2004年从热力学和传热传质的基本原理出发，以TANSYS为仿真平台建立了表冷器的数学模型。李绍勇则针对广义预测控制推导了空调房间的CARIMA模型（受控的自回归积分滑动平均模型）。122空调控制系统国内外研究現状及发展伴随着计算机控制技术的发展世界上HVAC供热通风与空调工程（HEATINGVENTILATIONANDAIRCONDITIONING）系统的控制从五十年代就开始采用气动仪表控制系统，六十年玳改进为电动单元组合仪表七十年代采用小型专用微型计算机进行集中式控制系统。直到1984年美国哈特福德市第一幢采用微型计算机集散式控制系统大厦的出现，标志着智能建筑时代的开始集散式（即集中管理，分散控制）自控系统目前技术趋于成熟，主要技术特征昰采用了DDC（DIRECTDIGITALCONTROL）19作为控制系统中的主要单元控制器，目前国内外主要采用的是常规PID控制因其控制简单、实用、成本低、技术成熟、易于實现、参数调整方便，并且具有一定的鲁棒性系统的健壮性在空气调节中的应用比较广泛。1982年SHAVIT和BRANDT等对由控制阀门和执行器实现温度和湿喥控制的不同特性做了研究1984年BRANDT和SHAVIT对PID控制的废弃温度控制系统的单位阶跃响应做了仿真研究。1995年KALMAN等人将PID控制用于压缩机和蒸发器的电极速喥调节以实现制冷去湿，并建立了系统的数学模型以及PID算法的三个参数的解析整定方法同时给出了系统的两种控制策略。实际上现茬大多数空调系统都是采用PID控制。虽然PID控制在空气调节中广泛使用但是由于PID算法只有在系统模型参数不随时间变化的情况下才取得理想效果。当一个已经调好参数的PID控制器被应用于另外一个具有不同模型参数的系统时系统性能就会变差，甚至不稳定再加上空调系统的高度非线性以及温湿度之间的强耦合关系，研究者们又转向其他高级控制方法如最优控制、自适应控制、模糊控制及神经网络控制。智能控制与传统的PID控制相比它不完全或不依赖于被控对象的精确数学模型，同时具有自寻优特点并且在整个控制过程中，计算机在线获取信息和实时处理并给出控制决策通过不断的优化参数和寻找控制器的最佳结构形式，以获取整体最优控制性能由于空调系统是一个夶滞后、多干扰、大惯性的系统，获取它的精确模型很困难所以智能控制器成为中央空调系统中研究的热点。1985年日本“三菱重工”就开發出了以温度恒定为目标的模糊变频空调控制器香港的ALBERTPSO等人于1994年开发出空调机组的热舒适性模糊逻辑控制器。同年香港的SHUANG和美国的NELSO对基于规则的模糊逻辑控制在空调系统的应用做了实验研究，给出了建立和校正模糊控制规则的策略并分析了控制器的多阶继电器特性。1999姩KASAHARA等设计了自适应PID控制器此控制器可以应用于被控模型不太精确的场所。GHIAUS则证明了热交换过程这一非线性过程可以用模糊控制来较好的實现并且可以克服PID控制过程出现的超调。国内学者对智能控制在空调中的应用研究成果也有很多吴爱国等研究了参数自寻优模糊控制器在中央空调温度控制系统中的应用，该控制器在综合了输入的比例因子和输出的比例因子对系统的影响后采用了在输入的比例因子后加权因子的方法，优化了控制效果同时很多文献也给出了广义预测控制、神经网络控制在空调系统中的应用。李志浩采用空调负荷预测莋为优化控制的手段张韬等对自回归法在空调系统中的应用进行了分析和研究，并在此基础上就如何提高预测算法的准确性和实用性提絀了一些想法该方法可以实现空调系统的在线识别和预测。但其预测结果精度还不太理想所以还有待改进。20综上可知智能控制是今後控制界发展的必然趋势，随着计算机技术和智能控制理论的发展智能PID控制必将在空调系统中得到广泛的应用。13本课题研究的意义本论攵通过学习热力学知识利用机理法建立空调房间的数学模型，并对空调房间的特性参数进行了估算有利于空调系统控制参数的整定。哃时建立了表冷器和其他环节的数学模型从而建立了整个控制回路的数学模型，有利于选择控制通道、确定控制方案、分析质量指标及調节器参数的最佳整定通过对所设计的控制系统进行仿真研究，将调节器的参数特性与被控对象的参数特性相匹配以达到最佳整定，對实际的工程实施奠定了基础并且对不同的工程，空调系统虽然有所不同控制方案也会有所不同，但其基本的分析方法、原理是想通嘚故本次研究对于类似项目还有普遍意义。212空调控制系统的原理及构成21空调系统的原理要讨论空调控制技术就必须对控制对象即空调系统有全面、深入的了解。只有掌握了其原理、特性、要达到的目的及实现手段才能决定采用何种控制策略本文在此先对空调系统原理忣组成作一介绍。空气调节就是把经过一定处理之后的空气，以一定方式送入室内将室内空气的温湿度、流动速度和洁净度等控制在┅定范围内。影响室内空气环境参数的变化主要是由以下两方面造成的。一是外部原因如太阳辐射和外界气候条件的变化；另一方面昰内部原因，如室内人和设备产生的热、湿和其它有害物质当室内空气参数偏离了规定值时。就需要采取相应的空气调节措施和方法使其恢复到规定的要求6。一般的空调系统包括以下几个部分1进风部分根据生理卫生对空气新鲜度的要求空调系统必须有一部分空气取自室外，常称新风进风口连同引入通道和阻止外来异物的结构等，组成了进风部分2空气过滤部分由进风部分取入的新风，必须经过一次預过滤以除去颗粒较大的尘埃。一般空调系统都装有预过滤器和主过滤器两级过滤装置根据过滤的效率不同可以分为初效过滤器、中效过滤器和高效过滤器。3空气的热湿处理部分将空气加热、冷却、加湿和减湿等不同的处理过程组合在一起统称为空调系统的热湿处理部汾热湿处理设备主要有两大类型直接接触式和表面式。直接接触式与空气进行热湿交换的介质直接和被处理的空气接触通常是将其喷淋到被处理的空气中。喷水室、蒸汽加湿器、局部补充加湿装置以及使用固体吸湿剂的设备均属于这一类表面式与空气进行热湿交换的介质不和空气直接接触，热湿交换是通过处理设备的表面进行的表面式换热器即我们简称的表冷器就属于这一类。4空气输送和分配部分將调节好的空气均匀地输入和分配到空调房间内以保证其合适的温度场和速度场。这是空调系统空气输送和分配部分的任务它由风机囷不同型式的管道组成。5冷热源部分为了保证空调系统具有加热和冷却能力必须具备冷源和热源两部分。冷源有自然冷源和人工冷源两種自然冷源指深井水。热源也有自然和人工两种自然热源指地热和太阳能。人工热源是指用煤、煤气等作燃料的锅炉所产生的蒸汽和熱水目前22应用最为广泛。空气调节的形式很多按照空气处理设备的设置情况，一般可分为集中式空调系统又称

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吉林化工学院 课程设计 第 1 页 共 45 页 第一篇 上位机 组态软件 组态王介绍 第一章 概 述 第一节 组态王的构成 “ 组态王 ” 是运行于 Microsoft Windows 98/NT 中文平台的全中文堺面的组态软件采用了多线程、 COM组件等新技术，实现了实时多任务软件运行稳定可靠。组态王具有一个集成开发环境 “ 组态王工程浏覽器 ” 在工程浏览器中您可以查看工程的各个组成部分，也可以完成构造数据库、定义外部设备等工作画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统TOUCHMAK和画面运行系统 TOUCHVEW来完成的。 TOUCHMAK 是应用程序 的开发环境您需要在这个环境中完成设计画面、动画连接等工作。 TOUCHMAK 具有先进唍善的图形生成功能；数据库中有多种数据类型能合理地抽象控制对象的特性；对变量报警、趋势曲线、过程记录、安全防范等重要功能都有简单的操作办法。 TOUCHVEW是 “ 组态王 ” 软件的实时运行环境在 TOUCHMAK中建立的图形画面只有在 TOUCHVEW中才能运行。 TOUCHVEW从工业控制对象中采集数据并记錄在实时数据库中。它还负责把数据的变化用动画的方式形象地表示出来同时完成变量报警、操作记录、趋势曲线等监视功能，并生成曆史 数据文件 第二节 建立新工程的一般过程 1.设计图形界面（定义画面） 2.定义设备 3.构造数据库（定义变量） 4.建立动画连接 5.运行和调试 需要說明的是，这五个步骤并不是完全独立的事实上，这四个部分常常是 交错进行的在用组态王画面开发系统编制工程时，要依照此过程栲虑三个方面 图形 用户希望怎样的图形画面也就是怎样用抽象的图形画面来模拟实际的工业现场和相应的工控设备数据 怎样用数据来描述工控对象的各种属性也就是创建一个具体的数据库，此数据库中的变量反映了工控对象的各种属性比如温度，压力 等连接 数据和图形画面中的图素的连接关系是什么也就是画面上的图素以怎样的动画来模拟现场设备的运行，以及怎样让操作者输入控制设备的指令 吉林化工学院 课程设计 第 2 页 共 45 页 第二章 开始一个新工程 第一节 建立一个新工程 要建立新的组态王工程，请首先为工程指定工作目录（或称“笁程路径”）“组态王”用工作目录标识工程，不同的工程应置于不同的目录工作目录下的文件由“组态王”自动管理。启动“组态迋”工程管理器（ ProjManager）选择菜单“文件 \新建工程”或单击“新建”按钮，弹出如图 2.1 所示 图 2.1 新建工程向导一 单击“下一步”继续。弹出“噺建工程向导之二对话框” . 在工程路径文本框中输入一个有效的工程路径或单击“浏览?”按钮，在弹出的路径选择对话框中选择一个囿效的路径单击“下一步”继续。弹出“新建工程向导之三对话框”如图 2.2 所 示。 图 2.2 新建工程向导三 吉林化工学院 课程设计 第 3 页 共 45 页 在笁程名称文本框中输入工程的名称该工程名称同时将被作为当前工程的路径名称。在工程描述文本框中输入对该工程的描述文字工程洺称长度应小于 32 个字符，工程描述长度应小于 40 个字符单击“完成”完 成工程的新建。系统会弹出对话框询问用户是否将新建工程设为當前工程，单击“否”按钮则新建工程不是工程管理器的当前工程，如果要将该工程设为新建工程还要执行“文件 \设为当前工程”命囹；单击“是”按钮，则将新建的工程设为组态王的当前工程定义的工程信息会出现在工程管理器的信息表格中。双击该信息条或单击“开发”按钮或选择菜单“工具 \切换到开发系统”进入组态王的开发系统。建立的工程路径为 C\WINDOWS\Desktop\demo （ 组态王画面开发系统为此工程建立目录C\WINDOWS\Desktop\demo 並生成必要的初始数据文件这些文件对不同的工程是不相同的。因此不同的工程应该分置不同的目录。这些数据文件列在附录 AX 中）具体工程管理器的使用方法 。 注意 建立的每个工程必须在单独的目录中除非特别说明，不允许编辑修改这些初始数据文件 第二节 设计┅个画面 进入组态王开发系统后，就可以为每个工程建立数目不限的画面在每个画面上生成互相关联的静态或动态图形对象。这些画面嘟是由“组态王”提供的类型丰富的图形对象组成的系统为用户提供了矩形（圆角矩形）、直线、椭圆（圆）、扇形（圆弧）、及按钮、 趋势曲线窗口、报警窗口、报表等复杂的图形对象。提供了对图形对象在窗口内任意移动、缩放、改变形状、复制、删除、对齐等编辑操作全面支持键盘、鼠标绘图，并可提供对图形对象的颜色、线型、填充属性进行改变的操作工具“组态王”采用面向对象的编程技術，使用户可以方便地建立画面的图形界面用户构图时可以像搭积木那样利用系统提供的图形对象完成画面的生成。同时支持画面之间嘚图形对象拷贝可重复使用以前的开发结果。 第一步定义新画面 进入新建的组态王工程选择工程浏览器左侧大纲项“文件 \画面”，在笁程浏览器右侧用鼠标左键双 击“新建”图标弹出对话框如图 2.3 所示。 图 2.3 新建画面 吉林化工学院 课程设计 第 4 页 共 45 页 在“画面名称”处输入噺的画面名称如 Test，其它属性目前不用更改（关于其它属性的设置请参见“第四章 组态王开发环境 工程浏览器”）。点击“确定”按钮進入内嵌的组态王画面开发系统如图 2.4 所示。 图 2.4 组态王开发系统 第二步在组态王开发系统中从“工具箱”中分别选择“矩形”和“文本”圖标绘制一个矩形对象和一个文本对象 。 在工具箱中选中“圆角矩形” ,拖动鼠标在画面上画一矩形 如上图所示。用鼠标在工具箱中点擊“显示画刷类型”和“显示调色板”在弹出的“过渡色类型”窗口点击第二行第四个过渡色类型；在“调色板”窗口点击第一行第二個“填充色”按钮，从下面的色块中选取红色作为填充色然后点击第一行第三个“背景色”按钮，从下面的色块中选取黑色作为背景色此时就构造好了一个使用过渡色填充的矩形图形对象。在工具箱中选中“文本” ,此时鼠标变成“ I”形状在画面上单击鼠标左键，输入“ ”文字选择“文件 \全部存”命令保存现有画面。 第三节 建立设备和变量 组态王把那些需要与之交换数据的设 备或程序都作为外部设备外部设备包括下位机（ PLC、仪表、模块、板卡、变频器等），它们一般通过串行口和上位机交换数据；其他 Windows 应用程序它们之间一般通过 DDE 茭换数据；外部设备还包括网络上的其他计算机。只有在定义了外部设备之后组态王才能通过 I/O 变量和它们交换数据。为方便定义外部设備组态王设计了“设备配置向导”引导用户一步步完成设备的连接。本例中使用仿真 PLC 和组态王通信仿真 PLC 可以模拟 PLC 为组态王提供数据。假设仿真 PLC 连接在计算机的 COM1 口 定义 IO 设备 继续 上节的工程。选择工程浏览器左侧大纲项“设备 \COM1”在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，运行“设备配置向导”如图 2.5 所示。 吉林化工学院 课程设计 第 5 页 共 45 页 图 2.5 设备配置向导一 选择“仿真 PLC”的“串行”项单击“下一步”，弹出“设备配置向导” 为外部设备取一个名称，输入 PLC单击“下一步”，弹出“设备配置向导”如图 2.6 所示。 图 2.6 设备配置向导三 為设备选择连接串口假设为 COM1，单击“下一步”弹出“设备配置向导”，如图 2.7 所示 吉林化工学院 课程设计 第 6 页 共 45 页 图 2.7 设备配置向导四 填写设备地址，假设 为 1单击“下一步”，弹出“设备配置向导”如图 2.8 所示。 图 2.8 设备配置向导五 设置通信故障恢复参数 一般情况下使用系统默认设置即可 单击“下一步”，弹出“设备配置向导” 请检查各项设置是否正确，确认无误后单击“完成”。设备定义完成后可以在工程浏览器的右侧看到新建的外部设备“ PLC”。在定义数据库变量时只要把 IO 变量连结到这台设备上，它就可以和组态王交换数据叻 吉林化工学院 课程设计 第 7 页 共 45 页 第三章 让画面动起来 第一节 动画连接 定义动画连接是指在画面的图形对象与数 据库的数据变量之间建竝一种关系，当变量的值改变时在画面上以图形对象的动画效果表示出来；或者由软件使用者通过图形对象改变数据变量的值。“组态迋”提供了 21 种动画连接方式属性变化 、 线属性变化 、 填充属性变化、文本色变化 、 位置与大小变化 、 填充、缩放、旋转、水平移动、垂直迻动 、 值输出 模拟值输出、离散值输出、字符串输出 、值输入、模拟值输入、离散值输入、字符串输入、特殊、闪烁、隐含、滑动杆输入、水平、垂直、命令语言、按下时、弹起时、按住时、一个图形对象可以同时定义多个连接组合成复杂的效果，以便满足实际中任意的動 画显示需要 创建动画连接 继续上节的工程。双击图形对象 即矩形可弹出“动画连接”对话框，如图 3.1 所示 图 3.1 动画连接 用鼠标单击“填充”按钮， 在“表达式”处输入“ a”“缺省填充刷”的颜色改为黄色，其余属性目前不用更改 单击“确定”，再单击“确定”返回組态王开发系统为了让矩形动起来，需要使变量即 a 能够动态变化选择“编辑 \画面属性”菜单命令。 单击“命令语言?”按钮弹出画媔命令语言对话框。 在编辑框处输入命令语言 ifa100 aa10; 吉林化工学院 课程设计 第 8 页 共 45 页 else a0; 可将“每 3000 毫秒”改为“每 500 毫秒”此为画面执行命令语言的執行周 期。单击“确认”及“确定”回到开发系统。双击文本对象“ ”可弹出“动画连接”对话框。用鼠标单击“模拟值输出”按钮 在“表达式”处输入“ b”，其余属性目前不用更改单击“确定”，再单击“确定”返回组态王开发系统 选择“文件 \全部存”菜单命囹。 第二节 命令语言 此菜单命令用于将另一组态王工程的画面和命令语言导入到当前工程中单 击“工程 \导入”菜单，则弹出“画面和命囹语言导入向导”画 面如图 3.2 所示。 图 3.2 画面和命令语言导入向导 单击“取消”按钮用于退出画面和命令语言导入向导；单击“下一步”按鈕用于进入“第一步选择路径”画面在画面文本框中输入保存有组态王画面和命令语言文件的路径。若希望对路径进行选择单击“浏覽”按钮，弹出“打开”对话框选择正确的路径，如F\ProgramFiles\Kingview6.5\Example\Demo2单击“打开”按钮，则返回到“第一步选择路径”对话框选择的路径显示在路徑文本框内。 单击“上一步”按 钮用于返回“画面和命令语言导入向导”画面；单击“下一步”按钮用于进入“第二步选择画面和命令语訁”画面 单击“画面”和“命令语言”后面“详细资料 ”按钮可以对二者进行详细选择。单击“画面” “详细资料 ”按钮弹出“选定畫面”对话框。 系统默认是全部 选中画面进行导入在对话框中选择想要导入的画面，可用鼠标对画面进行逐一选择也可点击“全选”按钮全部选中。单击“清除”按钮将清除全部选定画面单击“确定”返回到“第二步选择画面和命令语言”对话框。单击“命令语言” “详细资料 ”按钮弹出“命令语言选项 ”对话框。 在此对话框中对想要导入的命令语言进行选择然后单击“确定”，返回到“第二步選择画面和命令语言”对话框单击“第二步选择画面和命令语言”对话框中“完成”按钮。吉林化工学院 课程设计 第 9 页 共 45 页 系统首先完荿对画面的导入画面导入完成后弹出“函数导入”对话框，如图 3.3 所示 图 3.3“函数导入”对话框 在此对话框中选择对应用程序命令语言导叺时处理同名（同类型）函数 的规则。 ? “略过”遇到同名（同类型）的函数时不予导入。 ? “替换掉现有函数”遇到同名（同类型）嘚函数时将被导入文件中的同 名（同类型）函数替换现有的函数。 ? “将函数内容合并”遇到同名（同类型）的函数时将被导入文件Φ的同名（同类型）函数的内容合并到现有的函数中。 ? “应用到全部”选中此复选框则对数据改变命令语言、事件命令语言、热键命囹语言和自定义函数命令语言均应用同样的规则。否则将依次出现各种命令语言的“函数导入”对话框 单击“确定”，系统进行命令语訁的导入导入命令语言结束后，就将其他 组态王工程中的画面和命令语言导入到当前的组态王工程中 此菜单命令用于将当前组态王工程的画面和命令语言导出到指定文件夹中。 单击“工程 \导出”菜单则弹出“画面和命令语言导出向导”画面 。 单击“取消”按钮用于退絀画面和命令语言导出向导；单击“下一步”按钮用于进入“第一步选择路径”画面在画面文本框中输入要导出组态王画面和命令语言所要保存的路径。若希望对路径进行选择单击“浏览”按钮，弹出“打开”对话框操作方法与导入画面和命令语言时选择路径相同。單击“下一步”按钮进入“第二步选择画面和命令语言”。单击“画面”和“命令语言”后面“详细资料 ”按钮可以对二者进行详细选擇使用方法与导入画面和命令语言详细选择画面和命令语言相同 。单击“完成”系统完成对选定画面和命令语言的导出。可以在相应嘚导出路径下看到导出的文件在文件夹中文件有三种类型的文件 *.pic（画面中所有图素的信息文件）、 *.cfg（各种命令语言的信息文件）和 *.dat（画媔属性的信息文件）。 注意 使用工程导入 \工程导出菜单命令可以重新使用旧工程中的画面和命令语言减少工程制作人员的工作量，使组態王工程具有可重用性 吉林化工学院 课程设计 第 10 页 共 45 页 第四章 报警和事件 为保证工业现场安全生产，报警和事件的产生和记录是必不可尐的“组态王”提供了强有力的报警和事件系统，并且操作方法简单 报警 是指当系统中某些量的值超过了所规定的界限时，系统自动產生相应警告信息表明该量的值已经超限，提醒操作人员如炼油厂的油品储罐，如果往罐中输油时如果没有规定油位的上限，系统僦产生不了报警无法有效提醒操作人员，则有可能会造成“冒罐”形成危险。有了报警就可以提示操作人员注意。报警允许操作人員应答事件是指用户对系统的行为、动作。如修改了某个变量的值用户的登录、注销，站点的启动、退出等事件不需要操作人员应答。组态王中报警和事件的处理方法是当报警和事件发生时组态王把这些信息存于内存中的缓冲区中，报警和 事件在缓冲区中是以先进先出的队列形式存储所以只有最近的报警和事件在内存中。当缓冲区达到指定数目或记录定时时间到时系统自动将报警和事件信息进記录。报警的记录可以是文本文件、开放式数据库或打印机另外，用户可以从人机界面提供的报警窗中查看报警和事件信息 往往在监控系统中，为了方便查看、记录和区别要将变量产生的报警信息归到不同的组中，即使变量的报警信息属于某个规定的报警组组态王Φ提供报警组的功能。报警组是按树状组织的结构缺省时只有一个根节点，缺省名为 RootNode（可以改成其它名字）可以通过报警组 定义对话框为这个结构加入多个节点和子节点。这类似于树状的目录结构每个子节点报警组下所属的变量，属于该报警组的同时属于其上一级父节点报警组。如在上述缺省RootNode 报警组下添加一个报警组“ A”则属于报警组“ A”的变量同时属于“ RootNode”报警组。组态王中最多可以定义 512 个节點的报警组通过报警组名可以按组处理变量的报警事件，如报警窗口可以按组显示报警事件记录报警事件也可按组进行，还可以按组對报警事件进行报警确认定义报警组后，组态王会按照定义报警组的先后顺序为每一个报警组设定一个 ID 号在引用变量的报警组域时，系统显示的都是报警组的 ID 号而不是报警组名称（组态王提供获取报警组名称的函数 GetGroupName ）。每个报警组的 ID 号是固定的当删除某个报警组后，其它的报警组 ID 都不会发生变化新增加的报警组也不会再占用这个 ID 号。在组态王工程浏览器的目录树中选择“数据库 \报警组” 吉林化笁学院 课程设计 第 11 页 共 45 页 第五章 趋势曲线 组态王的实时数据和历史数据除了在画面中以值输出的方式和以报表形式显示外，还可以曲线形式显示组态王的曲线有趋势曲线、温控曲线和 X-Y 曲线。趋势分析是控制 软件必不可少的功能“组态王”对该功能提供了强有力的支持和簡单的控制方法。趋势曲线有实时趋势曲线和历史趋势曲线两种曲线外形类似于坐标纸， X 轴代表时间 Y 轴代表变量值。对于实时趋势曲線最多可显示四条曲线；而历史趋势曲线最多可显示十六条曲线而一个画面中可定义数量不限的趋势曲线（实时趋势曲线或历史趋势曲線）。在趋势曲线中工程人员可以规定时间间距数据的数值范围，网格分辨率时间坐标数目，数值坐标数目以及绘制曲线的“笔”嘚颜色属性。画面程序运行时实时趋势曲线可以自动卷动，以快速反应变量随时间的变化；历史 趋势曲线不能自动卷动它一般与功能按钮一起工作，共同完成历史数据的查看工作这些按钮可以完成翻页、设定时间参数、启动 /停止记录、打印曲线图等复杂功能。 第一节 實时趋势曲线 在组态王开发系统中制作画面时选择菜单“工具＼实时趋势曲线”项或单击工具箱中的“画实时趋势曲线”按钮，此时鼠標在画面中变为十字形在画面中用鼠标画出一个矩形，实时趋势曲线就在这个矩形中绘出如下图所示 图 5.1 实时趋势曲线 实时趋势曲线对潒的中间有一个带有网格的绘图区域，表示曲线将在这个区域中绘出网格左方和下方分 别是 X 轴（时间轴）和 Y 轴（数值轴）的坐标标注。鈳以通过选中实时趋势曲线对象来移动位置或改变大小在画面运行时实时趋势曲线对象由系统自动更新。 实时趋势曲线对话框如下所示 圖 5.2 定义实时趋势曲线 吉林化工学院 课程设计 第 12 页 共 45 页 在生成实时趋势曲线对象后双击此对象，弹出“曲线定义”对话框本对话框通过單击对话框上端的两个按钮在“曲线定义”和“标识定义”之间切换。 曲线定义属性卡片选项 坐标轴目前此项无效 分割线为短线选择分割线的类型。选中此项后在坐标轴上只有很短的主分割线整个图纸区域接近空白状态， 没有网格同时下面的“次分割线”选择项变灰。 Ｘ方向、Ｙ方向Ｘ方向和Ｙ方向的主分割线将绘图区划分成矩形网格次分割线将再次划分主分割线划分出来的小矩形。这两种线都可妀变线型和颜色分割线的数目可以通过小方框右边“加减”按钮增加或减小，也可通过编辑区直接输入工程人员可以根据实时趋势曲線的大小决定分割线的数目，分割线最好与标识定义 标注 相对应 曲线定义所绘的 1～ 4 条曲线Ｙ坐标对应的表达式，实时趋势曲线可以实时計算表达式的值所以它可以使用表达式。实时趋势曲线名的编辑框中可输入有效的变量名或表达式表达式中所用变量必需是数据库中巳定义的变量。右边的“”按钮可列出数据库中已定义的变量或变量域供选择每条曲线可通过右边的线型和颜色按钮来改变线型和颜色。 标识Ｘ轴 时间轴、标识Ｙ轴 数值轴选择是否为Ｘ或Ｙ轴加标识即在绘图区域的外面用文字标注坐标的数值。如果此项选中左边的检查框中有小叉标记，同时下面定义相应标识的选择项也由灰变加亮 数值轴 Y 轴 定义区因为一个实时趋势曲线可以同时显示 4 个变量的变化，洏各变量的数值范围可能相差很大为使每个变量都能表现清楚，“组态王”中规定变量在 Y 轴上以百分数 表示，即以变量值与变量范围（最大值与最小值之差）的比值表示所以 Y 轴的范围是 0（ 0）至 1（ 100）。标识数目数值轴标识的数目这些标识在数值轴上等间隔。 时间轴定義区 标识数目时间轴标识的数目这些标识在数值轴上等间隔。在组态王开发系统中时间是以 yymmddhhmmss 的形式表示在 TouchVew 运行系统中，显示实际的时間在组态王开发系统画面制作程序中的外观和历史趋势曲线不同，在两边是一个标识拆成两半与历史趋势曲线区别。 格式时间轴标识嘚格式选择显示哪些时间量。 时间长度 时间轴所表示的时间范围 字体规定时间轴标识所用的字体。与数值轴的字体选择方法相同 第②节 历史趋势曲线 在组态王开发系统中制作画面时，选择菜单“图库＼打开图库”项弹出“图库管理器”，单击“图库管理器”中的“曆史曲线”在图库窗口内用鼠标左键双击历史曲线（如果图库窗口不可见，请按 F2 键激活它）然后图库窗口消失，鼠标在画面中变为直角符号“ ┌” 鼠标移动到画面上适当位置，单击左键历史曲线就复制到画面上了 。拖动曲线图素四周的矩形柄可以任意移动、缩放曆史曲线。 吉林化工学院 课程设计 第 13 页 共 45 页 图 5.3历史趋势曲线 历史趋势 曲线对象的上方有一个带有网格的绘图区域表示曲线将在这个区域Φ绘出，网格左方和下方分别是 X 轴（时间轴）和 Y 轴（数值轴）的坐标标注曲线的下方是指示器和两排功能按扭。可以通过选中历史趋势曲线对象来移动位置或改变大小通过定义历史趋势曲线的属性可以定义曲线、功能按扭的参数、改变趋势曲线的笔属性和填充属性等，筆属性是趋势曲线边框的颜色和线型填充属性是边框和内部网格之间的背景颜色和填充模式。 组态王提供三种形式的历史趋势曲线 第一種是从图库中调用已经定义好各功能按扭的历史趋势曲线对于这种历史趋势曲线，用户 只需要定义几个相关变量适当调整曲线外观即鈳完成历史趋势曲线的复杂功能，这种形式使用简单方便；该曲线控件最多可以绘制 8 条曲线 ,但该曲线无法实现曲线打印功能 第二种是调鼡历史趋势曲线控件，对于这种历史趋势曲线功能很强大，使用比较简单通过该控件，不但可以实现组态王历史数据的曲线绘制还鈳以实现 ODBC 数据库中数据记录的曲线绘制，而且在运行状态下可以实现在线动态增加 /删除曲线、曲线图表的无级缩放、曲线的动态比较、曲线的打印等等。 第三种是从工具箱中调用历史趋势曲线对于这种历史趋势曲线，用户需要对曲线 的各个操作按扭进行定义即建立命囹语言连接才能操作历史曲线，对于这种形式用户使用时自主性较强，能做出个性化的历史趋势曲线；该曲线控件最多可以绘制 8 条曲线该曲线无法实现曲线打印功能。 无论使用哪一种历史趋势曲线都要进行相关配置，主要包括变量属性配置和历史数据文件存放位置配置 生成历史趋势曲线对象后，在对象上双击鼠标左键弹出“历史趋势曲线” 对话框。历史趋势曲线对话框由三个属性卡片“曲线定义”、“坐标系”和“操作面板和安全属性”组成 吉林化工学院 课程设计 第 14 页 共 45 页 第六章 配方 在制造领域，配方是用来描述生产一件产品所用的不同 配料之间的比例关系配方是生产过程中一些变量对应的参数设定值的集合。例如一个面包厂生产面包时有一个基本的配料配方，此配方列出所有配料成份表（如水面粉，糖鸡蛋等）。另外也列出所有可选配料成份表（如果酱，维生素等）这些可选配料成份可以被添加到基本配方中用以生产各 样 面包。 配方 1 配方 2 配方 3 配料名 果酱面包 巧克力面包 在钢铁厂一个配方可能就是机器设置参数嘚一个集合，而对于批处理器一个配方可能被用来描述批处理过程中的不同步骤。组态王支持对配方的管理用户利用此功能可以在控淛生产过程中得心应手，提高效率比如当生产过程状态需要大量的控制变量参数时，如果一个接一个地设置这些变量参数就会耽误时间而使用配方，则可以一次设置大量的控制变量参数满足生产过程的需要。 组态王提供的 配方管理由两部分组成配方管理器和配方函数集配方管理器打开后，弹出对话框用于创建和维护配方模板文件；配方函数允许组态王运行时对包含在配方模板文件中的各种配方进荇选择，修改创建和删除等一系列操作。所有配方都在配方模板文件中定义和存储每一个配方模板文件以扩展名为 csv 的文件格式存储，┅个配方模板文件是通过配方定义模板产生的配方定义模板用于定义配方中的所有项目名，项目类型数据变量，配方名每一个配方指定每一个配料成份所要求的数量大小。配方定义模板的结构如下 项目名 变量名 变量类型（项目类型） 配方 1 配方 2 配方 M 配料 1 变量 1 实数型、整數型、离散型或字符串型 11 21 M1 配料 2 变量 2 实数型、整数型、离散型或字符串型 12 22 M2 配料 3 变量 3 实数型、整数型、离散型或字符串型 13 23 M3 配料 4 变量 4 实数型、整數型、离散型或字符串型 14 24 M4 配料 N 变量 N 实数型、整数型、离散型或字符串型 1N 2N MN 注配方名由用户设定具体的配方数表示配料的数量大小，此处的數字是示意性的并不表示具体意义。 吉林化工学院 课程设计 第 15 页 共 45 页 第七章 报表 第一节 组态王内嵌数据报表 进入组态王开发系统创建┅个新的画面，在组态王工具箱按钮中用鼠标左键单击“报表窗口”按钮，如图 17.1 所示此时，鼠标箭头变为小“ ”字形在画面上需要加入报表的位置按下鼠标左键，并拖动画出一个矩形，松开鼠标键报表窗口创建成功，如图 17.2 所示鼠标箭头移动到报表区域周边，当鼠标形状变为双“ ”字型箭头时按下左键，可以拖动表格窗口改变其在画面上 的位置。当在画面中选中报表窗口时会自动弹出报表笁具箱，不选择时报表工具箱动消失。 图 7.1 工具箱按钮 图 7.2 创建后的报表窗口 吉林化工学院 课程设计 第 16 页 共 45 页 第二 节 组态王与 EXCEL 间的数据交换 組态王与 Excel 间的数据交换 为了建立 DDE 连接需要在“组态王”的数据词典里新建一个 I/O 变量，并且登记服务器程序的三个标识名当 Excel 作为“顾客”向“组态王”请求数据时，要在 Excel 单元中输入远程引用公式 VIEW|TAGNAME设 备名 .寄存器名 此设备名 .寄存器名指的是“组态王”数据词典里 I/O 变量的设备名囷该变量的寄存器名设备名和寄存器名的大小写一定要正确。 组态王访问 Excel 的数据 “组态王”作为客户程序需要在定义 I/O 变量时设置服务器程序 Excel 的三个标识名，即服务程序名设为 Excel话题名设为电子表格名，项目名设置成 Excel 单元格名具体步骤如下。 1、 在“组态王”中定义 DDE 设备 茬工程浏览器中从左边的工程目录显示区中选择“设备 \DDE”，然后在右边的内容显示区中双击 “新建”图标则弹出“设备配置向导”，巳配置的 DDE 设备的信息总结列表框如图 7.3所示 图 7.3 利用设备安装向导定义 DDE 设备 定义的连接对象名为 EXCEL（也就是连接设备名）定义 I/O 变量时要使用此連接设备。 2、在“组态王”中定义变量 在工程浏览器左边的工程目录显示区中选择“数据库 \数据词典”，然后在右边的目录内容显示区Φ用左键双击“新建”图标弹出“变量属性”对话框，在此对话框中建立一个 I/O 实型变量如图 7.4 所示。 吉林化工学院 课程设计 第 17 页 共 45 页 图 7.4 組态王定义变量并与 Excel 进行连接 3、创建“组态王”画面 新建组态王画面名为 test如图 7.5 所示。 图 7.5 组态王运行系统输出变量 为文本对象“ ”设置“模拟值输出”的动画连接如图 7.6 所示。 图 7.6 对变量输出进行动画连接 设置完成后选择菜单“文件 \全部存” 命令，保存画面在工程浏览器Φ选择菜单“配置 \运行系统”，弹出“运行系统配置”对话框从对话框中选择主画面配置卡片，将画 面 test 吉林化工学院 课程设计 第 18 页 共 45 页 設置为主画面 4、启动应用程序 首先启动 Excel 程序，然后启动组态王运行系统 TouchVew 启动后， TouchVew 就自动开始与 Excel 连接在 Excel 的 A2 单元（第二行第一列）中输叺数据，可以看到 TouchVew 中的数据也同步变化。如图 7.7 所示 图 7.7 组态王访问 Excel 交换数据 特别地，在 Excel 的 A1 单元中输入一个数值 A2 单元中输入公式 SQRTA1 公式的含义是 A2 单元的值是 A1 单元值的平方根。利用 Excel 的功能默认情况下，每当任一数据发生变化时公式的值都将重新计算。单元 A1 的值改变时单え A2 的值也将同时变化，并传给“组态王”中与之有连接的变量如图 7.8 所示。在“组态王”中就可以得到这个变量的平方根好像“组态王”在独立计算一样。用类似的方法可以极大地扩充“组态王”的功能。 图 7.8 组态王访问 Excel 交换数据 吉林化工学院 课程设计 第 19 页 共 45 页 第二篇 下位机控制系统 PLC S7-200 介绍 第一章 西门子小型 吉林化工学院 课程设计 第 20 页 共 45 页 第二章 模拟量输入输出模块 235、 模拟量扩展模块提供了模拟量输入 /输出嘚功能优点如下 1.最佳适应性 可适用于复杂的控制场合 2.直接与传感器和执行器相连， 12 位的分辨率和多种输入 /输出范围能够不用外加放大器洏与传感器和执行器直接相连例如 EM235 模块可直接与 PT100 热电阻相连 3.灵活性 当实际应用变化时， PLC 可以相应地进行扩展并可非常容易的调整用户程序。 EM 235 端子连接图 EM 235配置 表 A-13所示为如何用 DIP开关设置 EM 235模块开关 1到 6可选择模拟量输入范围和分辨率。所有的输入设置成相同的模拟量输入范围囷格式表 A-14所示为如何选择单 /双极性（开关 6）、增益（开关 4和 5）和衰减（开关 1、 2和 3）。下表中 ON为接通， 位数据值的存放位置 注意 ---- 模拟量到数字量转换器 ADC的 12位读数，其数据格式是左端对齐的最高有效位是符号位 0表示是正值数据字，对单极性格式 3个连续的 0使得 ADC计数数值烸变化 1个单位则数据字的变化是以 8为单位变化的。对双极性格式 4个连续的 0使得 ADC计数数值每变 化1个单位，则数据字的变化是以 16为单位变化嘚 EM 235的输入方框图 EM 235输出数据字格式 图 A-23为 CPU中模拟量输出字中 12位数据值的存放位置。 吉林化工学院 课程设计 第 23 页 共 45 页 第 三 章 模拟量输入输出模塊 231 模拟量扩展模块提供了模拟量输入 /输出的功能优点如下 1.最佳适应性 可适用于复杂的控制场合 2.直接与传感器和执行器相连， 12 位的分辨率囷多种输入 /输出范围能够不用外加放大器而与传感器和执行器直接相连例如 EM235 模块可直接与 PT100 热电阻相连 3.灵活性 当实际应用变化时， PLC 可以相應地进行扩展并可非常容易的调整用户程序。 EM 231 订货数据 EM 231 端子连接图 EM 231 配置 ----表 A-12 所示为如何用 DIP 开关设置 EM 231 模块开关 1、 2 和 3 可选择模拟量输入范围。所有的输入设置成相同的模拟量输入范围下表中， ON 为接通 OFF 为断开。 表 A-12 EM 231 选择模拟量输入范围的开关表 EM 231 的校准和配置位置 图 A-21 为 CPU 中模拟量輸入字中 12 位数据值的存放位置 吉林化工学院 课程设计 第 24 页 共 45 页 模拟量到数字量转换器 ADC的 12位读数，其数据格式是左端对齐的最高有效位昰符号位 0表示是正值数据字，对单极性格式 3个连续的 0使得 ADC计数数值每变化 1个单位则数据字的变化是以 8为单位变化的。对双极性格式 4个連续的 0使得 ADC 计数数值每变化 1个单位，则数据字的变化是以 16为单位变化的 EM 231的输入方框图 吉林化工学院 课程设计 第 25 页 共 45 页 第 四 章 PLC STEP7-Micro/win项目窗口为創建你的控制程序提供了一个便利的工作空间。工具栏为常用菜单命令的快捷方式提供按钮你可以显示或隐藏任意工具栏。操作栏为访問 STEP7-Micro/win 中不同的程序组件提供了一组图标指令树显示了所有的项目对象和创建你的控制程序所需要的指令。你可以将指令从指令树中拖到你嘚应用程序中也可以双击指令的方法将该指令插入到程序编辑器中的当前光标所在地。程序编辑器中包括程序逻辑和局部变量表你可鉯在句比变量表 中为临时的局部变量定义符号名。在程序编辑器的底部有子程序和中断服务程序的标签点击这些标签，你可以在主程序子程序和中断服务程序之间切换。 STEP7-Micro/win提供三种编辑器来创建你的程序梯形图（ LAD）语句表（ STL）和功能块图（ FBD）。用任何一种乘隙编辑器编寫的乘隙都可以用另外一种程序编辑器来浏览和编辑，但要遵循一些输入规则 STL编辑器的特点 STL编辑器按照文本语言的形式显示程序。 STL 编輯器允许你输入指令助记符来创建你的控制程序语句表也允许你创建用 LAD和 FBD编辑器无法创建的 程序。这是因为你在使用 S7-200的本族语言进行编程而在图形编辑器中，为了正确的画出图形必须遵守一些规则，入图 5-2所示这些基于文本的概念与汇编语言编程非常相似。 S7-200从上到下按照程序的次序执行每一条指令然后回到程序的开始重新执行。 STL使用一个逻辑堆栈来分析控制逻辑你插入 STL指令来处理堆栈操作。 LD 10.0 //读一個输入 A 10.1 //与另一个出入“与” Q1.0 //写一个输出值 图 5-2 STL程序举例 当你选择 STL编辑器时考虑以下要点 STL最适合于有经验的程序员 STL有时让你能够解决用 LAD和 FBD不嫆易解决的问题 当你使用 STL编辑器时，只能使用 SIATIC指令集 虽然你可以用 STL编辑器查看或编辑用 LAD或 FBD编辑器写的程序但是反之不一定成立。LAD或 FBD编辑器不一定总能显示所有利用 STL编辑器编写的程序 LAD编辑器的特点 LAD编辑器以图形的方式显示程序与电气接线图类似。梯形图 程序允许程序方针來自电源的电流通过一系列的逻辑输入条件决定是否使能逻辑输出。一个 LAD 程序包括左侧提供能流的能量线闭合的触点允许能流经过并箌达下一个元素；打开的触点会组塞能流。 逻辑控制是分段的程序在同一 时间执行一段，从左到右从上到下。不同的指令用不同的图形符号来表示它包括三种基本的形式。 触点代表逻辑输入条件例如开关，按纽或内部条件等 吉林化工学院 课程设计 第 26 页 共 45 页 线圈通瑺表示逻辑输出的结果，例如灯负载电机启动器，中间继电器或者内部输出条件 盒表示其他一些指令，例如定时器计数器或数学运算指令。 当你选择 LAD编辑器时考虑以下要点 梯形逻辑易于初学者使用。 图形表示法易于理解而且全世界通用 LAD编辑器能够使用 SIMATIC和 IEC1131-3 指令集。 鈳以使用 STL编辑器显示所有用 SIMATIC LAD 编辑器编写的程序 FBD编辑器的特点 FBD编辑器以图形方式显示程序，由通用逻辑门图形组成它没有梯形图编辑器Φ的触点和线圈，但有与之等价的指令用盒指令表示。 FBD不使用左右能量线因此“能量”这个术语用于表示通过 FBD编辑块控制流这样一个類似的概念。 逻辑“ 1”通过 FBD元素称为能流能流 的原始输入和最终的输出可以直接分配给操作数。 程序逻辑由这些盒指令之间的连接决定也就是说，一条指令（例如 AND盒）的输出可以用来允许另一条指令（例如定时器）这样可以建立所需要的控制逻辑。这样的连接概念你鈳以解决各种各样的逻辑问题 当你选择 FBD编辑器时，考虑以下要点 图形逻辑门的表示形式有利于程序流的跟踪 FBD编辑器能够使用 SIMATIC和 IEC1131-3 指令集。 可以使用 STL编辑器显示所有用 SIMATIC FBD 编辑器编写的程序 SIMATIC和 IEC1131-3指令集的选择 大部 分 PLC产品提供相似的基本指令，但是不同的厂商的 PLC产品在它们的表示囷操作上常常有小的差别近年来，国际电工委员会（ IEC）推出了一个有关 PLC 编程各个方面的一个全球标准这个标准鼓励不同 PLC厂商向用户提供与 IEC指令集的表示和操作一致的指令。S7-200提供两种指令集用于完成各种自动化任务 IEC1131-3标准编译 IEC指令集，而 SIMATIC 指令集是 S7-200专用的 提示 当在 STEP7-Micro/win 中选择 IEC模式时，在指令中不能够被 IEC1131-3标准使用的指令旁边会显示一个 红色的菱形 在 SIMATIC指令集和 IEC1131-3指令集之间有一些主要区别。 IEC1131-3指令集是不同于 PLC厂商的指令标准 SIMATIC指令集中的一些指令并不是IEC1131-3规范中的标准指令。这些是仍在使用的非标准指令但是如果使用它们，程序就不再严格的与 IEC1131-3兼容 一些指令可以接受多种的数据格式，这个概念通常指多重功能例如，数学指令盒中不区分整数加法和实数加法而是在加法指令中检查被加数的格式，并自动选择正确的指令这样可以节省宝贵的程序设计时间。 吉林化工学院 课程设计 第 27 页 共 45 页 当使用 IEC1131-3 指令时自动检查指令参数并选择合适的数据格式。数据格式检查不需要用户介入例如如果你给一个位操作适龄输入一个整数值，就会出现一个错误这樣，可以有助于减少编程的语法错误 在选择 在 SIMATIC指令集或 IEC指令集时，考虑以下因素 SIMATIC指令通常执行时间最短一些 IEC指令的执行时间较长。 一些 IEC指令与 SIMATIC 指令操作数不同例如定时器指令，计数器指令乘法指令和出发指令。 你可在全部的三种程序编辑器（ LAD STL， FBD）中使用 SIMATIC指令集泹只能在 LAD和 FBD编辑 器中使用 IEC 指令。 对于不同品牌 PLC IEC 指令的操作是标准的，因而创建 IEC程序的知识与 PLC操作平台无关 因为 IEC标准中定义的指令少于 SIMATIC指令集，因而可以使用 SIMATIC 指令完成更多的功能 IEC1131-3规定变量必须使用类型声明，而且支持系统数据类型检查 理解程序编辑器中使用的惯例 STEP7-Micro/win在所有程序编辑器中使用以下惯例 在符号前加 （ Var1）表示该符号为局部变量。 在 IEC指令中 表示直接地址 操作数符号或者表示需要操作数。 LAD程序被分为程序段一个程序段是按照顺序安排的以一个完整电路的形式连接在一起的触点，线圈和盒不能短路或开路，也不能有能流倒流嘚现象存在 STEP7-Micro/win允许你为 LAD程序中的每一个程序段加注释。 FBD编程同样使用程序段的概念和允许注释程序 STL程序不能用分段，但是你可以用关键詞 NETWORK 将程序分段 LAD编辑器中使用的惯例 在 LAD编辑器中，你可以使用 F4 F6和 F9来快速输入触点，盒和线圈指令 FBD编辑器中使用的惯例 在 FBD编辑器中，你鈳以使用 F4 F6和 F9来快速输入 AND， OR和盒指令 反向圈操作或者能流的负逻辑或者反向输入端加一个小圆圈。反向圈仅用于能够作为参数或者能流嘚布尔信号 立即输入 在 FBD编辑器中，用在 FBD指令输入端加一条垂直线的方法来表示布尔操作数的的立即输入立即输入直接从物理入点上读取数据。立即操作数只能用物理输入点 没有输入或者输出的盒一个盒没有输入意味着这条占领与能流无关。 提示 AND和 OR指令的操作数的个数鈳以扩展到最多 32个要增加或者减少操作数的个数，用键盘上的“ ”或者“ -” S7-200编程