西门子6ES7211-1HE40-0XB0详细说明
PLC是什么？为什么要学PLC编程？PLC能够给我们带来什么好处？*近在招生中常常有电工朋友这么问。感觉每次都要回答一遍很累，再说了，这不是几句QQ聊天就能表达到位的专业前景描述。想想还是提笔写封公开信。希望我这封信能够开启众多的电工朋友走入工业自动化学习的这扇门。 我先引用一个小故事,差不多每个电工朋友都会遇到的故事。这个小故事的主人公还有一个人，职称叫电气工程师。电气工程师？不见的技术如何吧？我公司的有个电气工程师毕业都快两年了，啥也不会，简单的控制照明电路都搞不好…….。拿这个对比，说明没意义吧？哈哈，我正是要拿这个对比说事。我承认以上都是不争的事实。而且例子还多的是。但接下来的讲述我想就是你心里的疙瘩了：公司来了一批比较先进的设备，安装调试，基本没你的事，那个所谓极差的电气工程师被老板亲自点名参与安装调试。还有更重要的资料保管。平台效益出来了吧！！！你之所以能成为一个****的电工，是因为你在电工这条路上走了好多年。电气工程师的工作本来就和电工朋友的工作有很多的交叉之处，你还会接触很多这样的新电气工程师，难不成你还想一直这样嘲笑下去。当然可以换句话说这是人生知足态度。要是这样就不必往下看了，因为我实在没办法点燃你学习的热情。 也许你认可我所说的，但是现在是文凭社会，我没有文凭呀？这点上确实让人有点无奈，我也认为很不公平。想公平只能你自己想法办了…..。当然你要是觉的懂技术也很有市场，不妨往下看。那么电气工程师能做什么呢？ 电气工程师一般是工业自动化毕业的学生。所谓工业自动化本质上就是解放劳动力让高效的机器代替更多的劳动力，并提高产品质量。于是设计的主题上来了，现在很多企业里的旧设备都可以进行自动化升级改造。把呆板的继电器控制系统换成灵活的PLC控制系统。或在原有的PLC系统里增加你所要求的动作功能，再增加个触摸屏或组态王HMI人机界面，实现操作人员与机器的对话。建立历史记录查询，比如机台过载或故障你就可以调出相应的历史数据，进行数据对比分析。建立工程师站，让管理人员与工程技术人员在办公室里就可以掌控所有设备的状态与生产数据。还可以让机台报表的自动生成，这样就可以少几个文员啦。借此申请其中一个做你秘书多好啊！ 以上只是个电气工程师梦的简单描述，我们电工朋友怎样才能实现这个梦呢。本篇第二段我有说过电工和电气工程师在工作上有很多重叠之处，只是电气工程师本质上多了一个以技术为核心的东东叫PLC我们没有学过。现在我们就对这个所谓的技术核心进行解剖：PLC全称可编程逻辑控制器，是一种能够把各种电气元器件的输入信号通过程序的形式演化成PLC的各种运算并将结果输出的这么一种电子装置。哈哈，这句的重点是程序，要编辑程序就要用到编程语言。PLC的编程语言有：语句表 逻辑块 梯形图 其中梯形图说白了就是我们电工的编程语言。电工有自己的编程语言？是的，不用怀疑。再往下看你多年的技术结晶也许就可以转化成为一种计算机语言了（PLC在某种意义上就是一台计算机）。 平时我们在设计星三角降压启动时，就是用导线把3个接触器 一个时间继电器 还有一些按钮和保护装置按一定的逻辑关系组合起来。我暂时把这称为：电工在设计控制系统时的硬元件逻辑组合。而PLC编程就是把PLC提供的软元件按一定的逻辑关系进行组合，从而达到我们想要的输出结果。PLC的软元件基本上和我们电工使用的元件极其相似，说白一点就是模仿电工的电路设计理念。如：中间继电器、计时器、计数器、输入继电器、输出继电器、数据寄存器、还有一些功能指令等组成。以上除了功能指令是不是都很熟悉。用编程软件里的“导线”把这些软元件按一定的逻辑关系串起来就是编程。这要比我们在实物中的硬接线要简单的多，不是吗？我想这一段对电工朋友来说会有一定的感悟，这就对了。结合自身的技术基础踏入PLC编程之路只不过是一种思维方式的转
本文给出一种可以避免使用这些指令的小技巧，使你的代码看起来更简洁，也缩程序的扫描周期。
就是在计算机编程中做算法设计时典型的以空间换时间的思想。比如一个字变量，在计算中经常要向双字变量转换，则我们在定义符号时让该变量占据双字的内存空间，将不用的字清零，则可同时以字型或双字型访问该变量而不需要进行专门的转换。
西门子S7-200PLC的内存格式与我们常用的 PC 机正好相反，它是高字在前，低字在后的。所以我们可以将字变量放在后两个字节，在程序初始化时将前两个字节清零(程序的其它地方不得使用这两个字节)。
如我们定义符号时将字变量定义在 VW2，同时保持 VW0 的值为零。则程序中可以用 VW2 以字型访问该变量，同时也可以 VD0 以双字型访问，避免了类型转换。
为了避免使用时混淆，**以明确的符号定义来区分字类型和双字类型。在此强烈推荐类匈牙利命名法：以前缀指示变量类型，用首字母大写的有意义的英文单词的组合作变量名。本人习惯用以下缀：
b ---- 字节型变量(byte)
w ---- 字型变量(word)
d ---- 双字变量(double)
r ---- 实型变量(real)
f ---- 位变量(flag)
btn --- 自复位按钮式输入(button)
sw ---- 切换开关或自锁按钮输入(switch)
sig --- 传感器、编码等电平信号输入(signal)
rly --- 输出继电器位(relay)
……
当然，这个根据个人习惯来，没有定则，主要是利于自己区分。
假如有一个字类型变量名为 VarName，为使用前面的转换技巧，我们可以这样定义：
wVarName ---- VW2
dVarName ---- VD0
在程序初始化时将 VW0 清零(如果是不需要记忆的变量，直接将 dVarName 清零也可)或者在数据块中将 VW0 设置为零。则以后需要以字类型访问变量时就用 wVarName，需要以双字类型访问变量时就用 dVarName。完全不需要类型转换。
本方法可以极大的减少程序语句数，使程序更简洁、可读性更好，由于不需要做耗时的类型转换，程序运行效率也得到提高。且数学运算量越大，效率提高越明显。
缺点是要多占用两字节的内存，以后程序中不能使用 VW0。但 S7-200 的 RAM 空间很大，一般是用不完的，以 226 为例，有多达 10K 的 RAM，偶从来没有超过 1K。 这些 RAM 都是花钱买来的，不用白不用，不用也是浪费了。
同理，如果有字节型变量经常需要与字类型变量相互转换，让字节变量占用一个字的内存宽度浪费一个字节，避免类型转换。
第1步：选择学习的PLC类型
市场主流的PLC厂家有三菱，西门子，欧姆龙，AB等，我推荐先学三菱，学习西门子，基本上了解这两种，不愁没饭吃。
三菱比较适合东方人的思维，西门子则是德国的严谨作风。专业电气技术应该了解三菱的FX，Q;西门子的200，300系列。
三菱PLC常见的有三种，从编程上，三者之间有相同点，也有不同点
FX系列 小型机 适合初学者，一般的小工程用这种PLC足够了
Q系列 中大型机 熟悉FX以后再学它
A系列 中大型机 已经快停产，不建议学习
第2步：在电脑上学习PLC
主要通过PLC视频教程教学来学习，http://www.diangon.com/diangong-104-1.html整理了不少免费视频，可以供学习播放！
第3步：在实践中学习PLC
通过PLC软件进行仿真，或者在学习软件中模拟，是能够学习一些基本的程序
但略复杂些的程序，在软件中难以找到感觉，就算是有一台PLC摆在面前，也不能了解
因为要充分考虑到现场的情况，机械的动作，还有各种突发因素
成熟的PLC程序中，有三分之一甚至更多的部分是为了处理各种非正常情况，比如报警，故障，暂停，或是防止错误发生
所以有条件的话，去尝试一些小型的电气项目，或者给做的工程师打打下手也好，哪怕不赚钱也行。
PLC的作用是控制机器，如果脱离了机器纸上谈兵，那就不行了。
首先了解PLC的接线，还有外围的设备，信号是怎么过来的，线是怎么接到X上的，然后又是传送给哪些设备，Y上又怎么接线
自学的时候可能Y输出就行了，但在设备上如果Y一直输出，汽缸可能就一直伸直了回不来，就要实际测试伸多长时间才好。
有所了解后，可以自己尝试接一些简易的PLC编程的活，可能会遇到很多问题，记得要和做机械的保持交流，了解机械的工艺。
自己编程时思路清晰点，如果一种办法行不通，换一种办法再试，不行搞点小聪明或者用些笨办法。
去现场调试的时候，灵活**关键的，因为大家都盯着呢，不要一条路走到死。哪种办法*快解决问题，就用哪种。
现场回来把遇到的难题再复习下，如果解决不了的，回家自己研究研究或者请教别人。
有些设备上会用到变频器，伺服，步进，触摸屏等设备，这样就会用到模拟量，温度，脉冲，通讯等各种功能。
同时还要学习更多的内容，但相对来说，那些东西的难度低于PLC，学习起来也很快。
1 引言
在智能建筑中，空调系统的能耗在国民经济中所占的比重越来越大，其中水侧部件(冷机、冷冻泵、冷却泵、冷却塔风扇)能耗约占整个集中空调系统的60%-80%，因此对空调水系统的优化研究显得尤为重要。近年来，冷冻二次水泵变频节能技术已越来越多地在中央空调系统中得到应用。这种可以根据冷负荷的变化调节冷冻水流量的空调系统被称为vwv系统。
vwv系统中对二次泵频率的控制方式很多，主要有压力或压差控制、温度或温差控制、流量控制、阀门开度控制等，但这些控制方法都有各自缺点，接下来本文对广泛应用的压差、温差控制做简单分析讨论。
2 压差与温差控制的系统性能
2.1 压差控制法
通过调整二次泵组的转速来恒定供回水压差控制法称为压差控制法，在该方法中，根据系统环路特性设定控制值p，控制器根据压差传感器测得的压差△p与控制值p比较，若△p >p，则控制器降低二次泵组的转速，反之，增大二次泵的转速。控制方框图如图1所示。
图1 压差单闭环控制方框图
压差控制有几个缺点，首先，设定制值p不好确定；其次，为了满足*不利环路负荷，设定压差往往较大，不利于节能；再次，在压差控制法中，由于负荷端压差恒定，当整个环路流量趋于零时，环路压降趋于设定值p，而不是趋于零，如图2所示。
图2 冷冻水流量与供回水压差关系图
图2为冷冻水流量与供回水压差关系图，曲线y为理想状态下的工作压差，也就是说，当系统冷负荷降低，给定压差也应随之降低，以减少冷冻水的流量，*大化的节约能源。曲线y’为压差控制下的设定压差，不随流量的变化而改变，所以节能效果大打折扣。
2.2 温差控制法
温差控制法根据二次泵供回水温差控制二次泵组的转速，使得供回水温差维持在设定值，达到了低负荷时定温差小流量运行，节省了二次泵组的输送动力，达到节能的目的，如图3所示。
图3 温差单闭环控制方框图
温差计算器将计算得到的供回水温差值传给控制器，控制器将△t与预先设定的温差值进行比较，若△t
3 引入串级控制
根据上面的分析，我们知道，压差控制和温差控制在各自的单闭环控制回路中都有不令人满意之处，压差控制响应迅速，控制精度高，但由于设定值的问题节能效果大打折扣；而温差控制存在大滞后现象。如果我们能将这两种控制方式取长补短，必将提高其控制质量。于是我们引入串级控制。其系统框图如图4所示。
图4 串级控制原理方框图
串级控制系统比单回路控制系统多了一个副回路，从而形成双闭环。其主回路(外环)是一个定值控制系统，副回路(内环)则为随动系统。一般来说外环的被控参数滞后较大，主调节器根据外环的偏差计算出内环的给定值，内环应为一个纯滞后较小的回路，在主要扰动影像主参数前，副回路就可对其及时控制，从而提高控制质量。
根据上述串级控制的特点，我们将大滞后对象供回水温差作为外环参数控制对象，冷冻水流量作为内环参数来调节冷冻二次泵频率，控制方框图如图5所示。
图5 空调水系统串级控制方框图
由图5可以看出，当扰动(房间冷负荷)变化时，先影响冷冻水阀使其开度发生变化，从而影响冷冻水流量，副调节器根据偏差快速调节二次泵频率，如果扰动量不大，经过副回路及时调整一般不影响供回水温差；如果扰动的幅值较大，虽然经过副回路的及时校正，仍影响冷冻水温差，此时再由主回路进一步调节，从而完全克服上述扰动，使供回水温差调回到给定值上来。
4 方案验证
4.1 主、副对象的辨识
串级控制方案在西安建筑科技大学智能建筑研究所变风量空调实验室实际运行分析。本实验室水侧部分由一台冷却塔，两台冷水机组(包括冷却泵、冷冻一次泵)、一台冷冻二次泵和调节两台ahu冷冻水量的阀门构成。结构图如图6所示。
图6 空调水系统结构示意图
采用*小二乘法对主、副对象进行辨识，对于siso离散随机系统，其描述方程为
可得系统输入输出的*小二乘格式：
y(k) = ht(k)θ+ e(k)
对于副环，将二次泵频率值作为激励，ahu前冷冻水流量作为响应，采用arx模型，使用*小二乘法辨识辨识出的传递函数为：
同理，对于主环，将ahu前冷冻水流量作为激励，冷冻水供回水温差作为响应，辨识出主对象的传递函数为：
4.2 主、副控制器的设计
控制器采用pid控制，pid的控制规律为
传递函数的形式为
在本串级控制系统中，主调节器和副调节器调节任务不同，副对象的滞后时间远远小于主对象，副调节器任务就是要快速动作以迅速抵消落在副环内的二次扰动，并不要求无差，所以应选择p调节器，主调节器的任务时准确保持被调量符合要求，不允许有偏差，因此，应在主调节器上增加积分环节，也就是pi调节器或pid调节器。
4.3 基于labview的系统仿真
labview是一种业界领先的工业标准图形化编程软件，主要用于卡发测试、测量与控制系统。它是专门为工程师和科学家而设计的直观图形化编程语言。它将软件和各种不同的测量仪器硬件及计算机集成在一起，建立虚拟仪器系统，以形成用户自定义的解决方案。
像matlab的附加工具包一样，labview提供各种功能的模块，本仿真就是通过仿真模块实现的，后台图形化仿真程序如图7所示。
图7 labview串级控制仿真框图
其中，名为pid的子vi是pid数学表达式
的图形化程序如图8所示。
图8 pid子vi后台图形化程序
得到串级控制的阶跃响应仿真结果如图9所示，可以看出，系统的超调在10%左右，上升时间和调节时间都令人满意。
图9 系统仿真阶跃响应曲线