电气控制与PLC应用项目11液体混合装置控制课件

电气控制与PLC应用项目11液体混合装置控制电气控制与PLC应用项目11液体混合装置控制电气控制与PLC应用项目11液体混合装置控制项目11液体混合装置控制

【学习目标】1.掌握算术运算指令、转换指令和字逻辑运算指令特点及正确使用。2.掌握模拟量输入/输出模块的正确安装、设置、调试。3.会使用算术运算指令、转换指令和字逻辑运算指令编写简单的程序。4.能独立完成简单模拟量控制系统（如液体混合控制装置、炉温控制系统）的硬件配置及安装、硬件组态及程序编写。11.1项目简述

多种液体按一定比例混合在很多生产过程中是不可缺少的关键环节，液体混合控制的可靠性是非常重要的。图11-1所示为一液体混合控制装置，由一个模拟量液位传感器-变送器（输出为4～20mA）来检测液位的高低。对A和B两种液体原料按比例混合，控制要求如下：（1）按下启动按钮SB1，液体A阀门打开，液体A流入容器。（2）当液位达到30%后，则关闭液体A阀门，打开液体B阀门，开始加入液体B。（3）当液位达到100%后，则关闭液体B阀门，搅拌电动机开始搅匀。（4）搅拌电动机工作10s后停止搅动，混合液阀门打开，开始放出混合液体。（5）当液体放空后，延时5s后关闭混合液阀门。按停止按钮，系统应立即停止运行。作文能力是一个学生语文水平的体现，也是学生表达能力的展现。可是就目前的教学形式来说，多数学生排斥作文，忽视这一课程的重要性，他们总是觉得作文写作比较难，用文字很难表达出自己的意思观念。因此，在作文教学课堂上他们表现得很烦躁。下面，笔者就自己的教学经验来谈谈在小学阶段如何进行作文教学。一、小学作文教学中存在的问题（一）课堂枯燥，难以引起学生兴趣长期以来，大多数的作文教学课堂是枯燥乏味的，教师在课堂上给出写作题目，给学生适当地讲解完后要求学生自主思考，在一定的时间内完成写作任务。这种课堂模式是为了教学任务而展开的，单纯的追求成果却忽视了写作质量以及效率。小学生年纪小，生性好动，在这样死板的课堂上坐不住，往往不能充满兴趣地听课并完成任务。（二）学生阅读量小，难以积累写作素材阅读是写作的基础，也是学生获得写作素材和学习写作语言的途径之一。通过阅读，学生可以扩宽知识面，掌握基础语文知识，广泛的阅读不仅能够提高学生的语文素养，而且能丰富学生的课外生活。小学生还不具备良好的阅读习惯和阅读能力，因此需要教师的耐心指导。在课堂上，教师在给学生进行课文讲解时，不仅要教会学生课文的主旨内涵，也要教会学生阅读课文的技巧。很多小学教师在给学生上课时，只是注重学生对课文的掌握度而忽视了学生对阅读技巧的学习和掌握，长期这样，学生只学到了课本上死板的知识，面对课外读本时，他们只能读懂文章的意思，而不能从写作的角度来分析文章，这样怎么能提高学生的写作技能呢？（三）写作材料和立意老旧文章选择的材料和立意是关键，是一篇文章的核心。大多小学生选用的材料平平且老旧，立意平常无深意，文章的开头没有吸引力，情节没有起伏性，没有新鲜感，这样的文章对读者丝毫没有吸引力，读者看到了开头就能预想到结尾，使读者完全失去了兴趣，这肯定是一篇失败的文章。好的文章要注重材料的选择和立意，材料选择得新颖、新鲜，就会像磁铁一样吸引着读者，引起读者强烈的阅读兴趣。然而，好的写作素材源于生活，需要学生们自己去发现和积累。小学生还不具备很强的发现能力，这是导致他们写作材料和立意老旧的重要原因。（四）缺乏对生活的观察和感悟写作作为一种主观意识的书面体现，其来源应该是现实生活。也只有在生活中获得的材料和感悟才是最真实的，才能为写作增添现实感。然而，小学生由于阅历有限，再加上当今家长和学校出于升学、安全等因素的考虑，限制了小学生的生活接触面，进一步增加其从生活中积累写作素材的难度。二、提升小学生写作能力的方法（一）积极培养学生学习兴趣1.改变课堂模式，激发学生写作热情。教师应改变课堂模式，将作文课堂内容变得生动趣味起来以适应小学生的心理特征。在给学生们上人教版小学三年级作文“写一些家乡的景物”时，我将课堂变成了聊天室，让学生们针对自己的家乡畅所欲言。学生听到我这么一说，瞬间就叽叽喳喳地说起来，我把他们分为若干个小组，每个小组成员之间自由讨论，热情地聊着自己的家乡，在聊到家乡特别有趣的事物时，学生们竟然发出阵阵的惊叹声，兴奋之情溢于言表。同时，我还会让学生们拿出画笔画出自己家乡的特色事物，有的学生画古旧的老房子，有的画家乡的老狗，甚至有的画家乡的特产，学生们都积极地投入到这节课中。最后，我让学生们安静下来，听听我家乡的事物，学生都认真地听着，时不时发出欢快的笑声。在结束时我让学生通过刚才的回忆与同学们的讲述写一篇关于自己家乡的作文，这时候学生们就有话说了，能够语言流畅地表达出自己要写的内容，于是一篇篇充满特色与个性的作文便完成了，学生们在这节写作课堂上不仅尽情地释放了自己的天性，也通过作文习作提高了自己的书面表达能力。2.及时发现学生写作亮点，增强学生写作动力。从写作的角度来看，小学生写的文章存在着各种各样的毛病，如格式不规范、错别字等。然而教师在此时注意一切应该以保护学生的写作信心为先，尽力发现学生作文中的亮点，及时赞扬。对于文中存在的问题，宜不点名指出。如当作文中出现一些共同的错误时，教师可在课堂上作如下发言：“我们班同学的作文都写得很不错，相信你们之中肯定会出伟大的作家。不过作文中存在的一些问题，是作家不会犯的哦。比如……”对于个别学生的问题，教师应私下指出，应注意语言恰当，语气委婉。（二）积极培养学生良好的阅读习惯1.使学生的阅读更加有效率。新课标要求扩大小学生的知识面，这同样也是小学作文教学的要求。教师在课堂上进行课文教学时，需要在讲解课文的同时教会学生如何有效地进行阅读。比如，在浏览大意时学会粗读，在理解文意时学会精读，遇到好的段落时学会反复去读，在阅读的过程中让学生准备一个笔记本，看到好的、优美的语句时随手摘抄下来，以备写作过程中模仿使用。教师在教授课文时，应当适当把课文的阅读带到课外去，推荐一些与课本知识相关的读本给学生，让学生在阅读课外读物的过程中与课文知识有机结合起来，让学生把从课外学到的知识运用到课文学习中去，帮助对课文的理解。2.拓展课外阅读，扩大学生阅读面。教师要帮助学生消除课文读本与课外读物有差别的观念。许多学生认为书本上的课文比较重要，而课外读物可有可无，从而把大量的时间用到课本中的课文上，而忽视了课外阅读。其实，课外阅读更有助于学生学到新知识。课本上的课文向学生宣扬正气，帮助学生形成正确的价值观念，而课外读物内容较为宽泛，学生可以通过阅读接触到更为丰富的世界，学到课本中没有的知识，开阔自己的眼界。当然，课外读物也存在良莠不齐的现象，教师要引导学生的阅读方向，避开具有不良内容的读物。教师在教学生如何阅读课外读物的时候可以把它当作课文来教学，把部分的内容当作课文知识来指导，教会学生有效地对课外所读的内容进行系统地归纳、整理收集，并在之后适当地写出读后感或是读书心得，这有助于学生深层地了解所阅读的内容，更有利于学生进行习作练笔，为写作奠定基础。书读得多了，自然知识储备就多了，思维就开阔了，学生进行写作时就有话可说，语言的组织和表述能力也就得到了提高。（三）丰富学生素材积累渠道，关注新颖创意1.走“万里路”，积累生活中的写作素材。教师指导学生发现生活，感受生活。教师可以在安全得到保障的情况下，定期组织学生户外走走，让学生亲近大自然，发现大自然的美，将自己的发现和心得体现到写作中。另外，读书是积累素材的较为快速的方法。学生从丰富的课外读物中慢慢地积累素材，开阔视野，扩展思路，只有这样，学生在进行写作时才能有素材可用，有话可说，有观点要表达。2.关注时事，从生活中获得写作灵感。好的文章需要深远的立意。文章素材用得再好，但是如果立意陈旧老套，这样的文章还是得不到读者的欢迎。立意是文章的核心，需要通过仔细思考来总结，一个好的立意可以让读者的顿悟之感油然而生，可以使读者对文章展开无尽的遐想，可以让读者无限回味。教师在平时上课时，可以在教学中适当地穿插些当下流行的文章立意和社会关注的热点，让学生多多积累新鲜的写作素材，传播正能量，提高学生的思想境界，树立正确的人生观念。三、结语小学生处于学习语文的基础阶段，对写作还比较生疏，对写作的概念比较模糊，对写作的步骤还不够了解。不经过思考和准备写出的文章必定缺乏新意和可读性，学生长期这样写文章会扼杀学生的思考能力和想象力，对学生的长期语文素质发展很不利。作为小学语文教师，要在学生小时候就引导学生学会正确的写作步骤，了解写作的意思和写作的重要性。在教学中要不断地完善教学方法，用最合适的教学方法教给学生最合适的教学内容。学生多观察、多积累、多练习，必定会写出好的文章。新课程改革主要改革的是教学观念，在教学形式上融入了更多的技巧，促使各类教学手段能够相互配合。同传统的高中地理教学方式相比较，新课改背景下的教学方式发生了较大的转变，随着社会经济的迅速发展，地理学科占据较高的地位。一、高中地理教师角色的变化高中地理传统的教学方式采取的是灌输式教学方式，甚至，在授课过程中，大部分教师采取的是照本宣科的教学方式，将教材中的内容复述一遍即算完成了教学任务，教师占据课程的主导地位，学生属于被动学习。在新课改背景下，重点在于学生的全面发展，根据每个学生的独特个性，开展具有针对性的高中地理教学。因此，教师不再是高高在上，而是和学生一起讨论，一起探索高中地理知识。教师在课堂上的地位也发生了较大的变化，教师不再是课堂的主人而是课堂的引导者，主要是引导学生开展各类学习活动。教师在教学方式上也颠覆了传统的灌输式教学，采取了更加丰富、有效的教学方式，促使学生在参与学习的过程中能够发挥自身的长处，借助游戏、实验、调查、观察、搜集等手段，给学生预留充足的时间，让学生在学习高中地理的过程中能够独立分析问题、解决问题，培养学生的自主学习、思维能力。二、高中地理教材的转变随着新课改的不断深入，高中地理教材也在发生着变化，在版面编排上更加独具特色，促使高中地理教材的内容更加灵活，结合时代的发展，在教材融入了大量的新内容。缩短了教材征文内容，配置了更过的图片、案例，同时还增加了活动设计。通过实践证明，全新的高中地理教材，更加有利于学生地理兴趣的培养，能够开阔学生的眼界与思路，同时让学生奠定地理基础。随着地理活动的增加，占用的课堂时间较长，在高中地理教学中，活动设计与试验及其重要，很多的地理问题答案都是开放性的，在小组讨论时每个同学的观点存在着较大的差异，这就需要教师精准定位高中地理教材的重难点，合理安排各个层面内容的占用时间，对教学活动进行统一安排。同传统地理教材相比，新的教材更加注重学习过程中学生的参与性，学生在学习过程中思维力、创造力的培养。在学习过程中将理论知识与实际生活结合在一起，善于发现生活中的地理知识，实现课堂知识与实际生活的有效衔接。三、高中地理教学方式的转变随着教师地位、教材的转变，教师也应该及时转变教学方式，教材属于教学活动的依据。目前，我国教育部门规定在同一的课程标准下，允许多种教材并存。因此，教师在教学过程中需要根据学生的实际情况、教学需求等选择最佳的高中地理教材，进而选择合适的教学方式。教师开展教学活动主要是为了完成教材目标，由于地理知识过于松散，地理活动的复杂多样，地理知识与其他学科的知识联系较少，属于一门相对独立的学科，因此教学方式上更是复杂多样。在教学过程中，教师需要结合实际情况转变教学方式，理智处理教学过程中的各类问题。首先教师应该对高中地理教材进行全面分析，及时调整教学内容，按照学生的实际需求，重新构建教学内容，结合多媒体资源，为学生提供直观的学习体验。四、高中地理评价方式的转变传统的评价方式过于单一，促使地理知识学习停留在死记硬背的层面，学生为提升地理成绩只能够花费大量时间去看书、背书。教师在教学过程中，也是?⒌乩沓杉ㄗ魑?评价学生的标准，忽略了学生潜力的挖掘。在教学过程中不难发现，实验成绩优异的学生未必是整体成绩优异的学生，同时学习成绩并不是界定学生价值的唯一标准。通过深入分析新课改精神，全面的评价机制主要包括两部分：（1）试卷评价，主要是考查学生对地理知识的积累与运用。（2）非智力因素的考查与评价，这类评价方式主要是对学生小组讨论、课堂表现、学习态度、学习兴趣等进行评价。通过了解学生的学习态度，进而为学生提供最佳的学习方式，促使学生能够形成良好的地理价值观念。在新课改教学中，非智力因素评价的作用逐渐凸显，属于学生学习过程中评价的重要途经之一。结束语综上所述，随着新课程改革的不断深入，社会经济的迅速转变，只有转变传统的教学方式才能够顺应时代的发展，满足社会的人才需求。就教师而言，新课程改革属于全新的教学体验，能够彻底转变传统的教学思想、教学方式，更好的满足当前时代对地理教学的需求。【项目11液体混合装置控制

【学习目标】1.掌握算术运算指令、转换指令和字逻辑运算指令特点及正确使用。2.掌握模拟量输入/输出模块的正确安装、设置、调试。3.会使用算术运算指令、转换指令和字逻辑运算指令编写简单的程序。4.能独立完成简单模拟量控制系统（如液体混合控制装置、炉温控制系统）的硬件配置及安装、硬件组态及程序编写。11.1项目简述

多种液体按一定比例混合在很多生产过程中是不可缺少的关键环节，液体混合控制的可靠性是非常重要的。图11-1所示为一液体混合控制装置，由一个模拟量液位传感器-变送器（输出为4～20mA）来检测液位的高低。对A和B两种液体原料按比例混合，控制要求如下：（1）按下启动按钮SB1，液体A阀门打开，液体A流入容器。（2）当液位达到30%后，则关闭液体A阀门，打开液体B阀门，开始加入液体B。（3）当液位达到100%后，则关闭液体B阀门，搅拌电动机开始搅匀。（4）搅拌电动机工作10s后停止搅动，混合液阀门打开，开始放出混合液体。（5）当液体放空后，延时5s后关闭混合液阀门。按停止按钮，系统应立即停止运行。用PLC实现对两种液体混合装置的控制。本项目涉及对模拟量信号的处理，因此应该对模拟量输入模块、模拟量输出模块以及对模拟信号的处理进行相关内容的准备。模拟信号的处理一般都用到算术运算指令、转换指令和字逻辑运算指令。11.2相关知识

在生产过程中，有许多过程变量的值是随时间连续变化的（如温度、压力、流量等），称为模拟量。为了实现对这些物理量的控制，首先需要经测量传感器将物理量转换为电量（如电压、电流、电阻、电荷等），然后再经变送器将测量结果转换为标准的直流电压和直流电流信号（如±1000mV、±10V、4～20mA等），再将标准的模拟电信号送入模拟量输入模块进行A/D转换，变成CPU能够接收的数字量信号后送入CPU进行处理，PLC处理后的二进制电平信号再送给模拟量输出模块进行D/A转换，转换成模拟量信号后去驱动相应的执行器。11.2.1模拟量的处理

1.模拟量输入模块测量方法和测量范围的设置模拟量输入模块的输入信号的种类和测量范围用安装在模块侧面的量程卡（或称量程模块）来设置。量程卡安装在模拟量输入模块的一侧，每两个通道为一组，共用一个量程卡，图11-2中的模块共有8个通道，因此有4个量程卡。量程模板可以设定为以下位置：“A”、“B”、“C”和“D”。其中，“A”为热电阻、热电偶测量，测量范围为±1000mV；“B”为电压测量，测量范围为±10V；“C”为四线变送器测量，传感器电源线与信号线分开，测量范围为4～20mA；“D”为两线变送器测量，传感器电源线与信号线并用，传感器的电源通过模拟量输入模块供给，测量范围为4～20mA。使用STEP7中的硬件组态功能可以进一步确定测量范围。模块出厂时量程卡预设在B位置，如果需要的话，必须重新插入量程模板，以更改测量方法和测量范围。各种测量方法和测量范围的设定都打印在模拟量模板上。设置量程卡时先使用改锥将量程卡从模拟量输入模块中松开，如图11-2所示；根据要设置的量程，确定量程卡的位置，并按标记方向将量程卡插入模拟量输入模块中，如图11-3所示。如果没有正确的设置量程卡，将会损坏模拟量输入模块。在STEP7中，对模拟量模块进行参数化设置时，所选测量传感器类型必须与模块上量程卡设定的类型相匹配；否则，模块上的SF指示灯将指示模块故障。2.传感器与模拟量输入模块连接根据测量方法的不同，可以将电压和电流传感器以及电阻器等不同类型的传感器连接到模拟量输入模块。为了减少电子干扰，对于模拟信号应使用双绞线屏蔽电缆。模拟信号电缆的屏蔽层应该两端接地。如果电缆两端存在电位差，将会在屏蔽层中产生等电位连接电流，造成对模拟信号的干扰。在这种情况下，应该让电缆的屏蔽层一点接地。（1）带隔离的模拟量输入模板对于带隔离的模拟量输入模板，在CPU的M端和测量电流MANA的参考点之间没有电气连接。如果测量电流MANA参考点和CPU的M端存在一个电位差UISO，必须选用隔离型模拟输入模块。通过在MANA端子和CPU的M端子之间使用一根等电位连接导线，可以确保UISO不会超过允许值。（2）不带隔离的模拟量输入模块对于不带隔离的模拟量输入模块，在CPU的M端和测量电流MANA的参考点之间，必须建立电气连接。为此，应连接MANA端子与CPU的M端子以及IM153的M端子。MANA和CPU的M端子及IM153之间的电位差会造成模拟信号的中断。（3）有限电位差UCM在输入通道的测量线M-和测量电路的参考点MANA之间只会发生有限电位差UCM（共模电压）。为了防止超过允许值，可以根据传感器的电线连接情况，采取不同的措施。3.连接带隔离的传感器带隔离的传感器不能与本地接地电线连接（本地接地）。带隔离的传感器应无电势运行。对于带隔离的传感器，在不同传感器之间会引起电位差，这些电位差可能是由于干扰或传感器的本地布置情况造成的。

为了防止在具有强烈电磁干扰的环境中运行时超过UCM的允许值，建议将M-与MANA连接。在连接用于电流测量的双线变送器和阻性传感器时，禁止将M-连接至MANA。连接电路如图11-4和图11-5所示。在图11-4至图11-11中所用的缩写词和助记符具有以下含义。M+：测量导线（正）M-：测量导线（负）MANA：模拟测量电路的参考电压M：接地端子L+：24VDC电源端子UCM：MANA测量电路的输入和参考电位之间的电位差UISO：MANA和CPU的M端子之间的电位差4.不带隔离的传感器不带隔离的传感器可以与本地接地电线连接（本地接地）。如果使用的是不带隔离的传感器，必须将MANA连接至本地接地。由于本地条件或干扰，在本地分布的各个测量点之间会造成电位差UCM（静态或动态）。如果电位差UCM超过允许值，在测量点之间必须使用等电位连接导线。如果将不带隔离的传感器连接到光隔离的模块，CPU既可以在接地模式（参见图11-6）下运行，也可以在未接地模式下运行。如果将不带隔离的传感器连接到不带隔离的模板，CPU只能在接地模式下运行，如图11-7所示。5.连接电压传感器电压传感器与模拟量输入模块之间的连接如图11-8所示。6.连接二线变送器二线变送器可通过模拟量输入模块的端子进行短路保护供电，并将所测得的变量转换为电流，二线变送器必须是一个带隔离的传感器，连接参考电路如图11-9所示。二线变送器的供电电源L+也可以从模块馈入，连接参考电路如图11-10所示。这种方式必须使用STEP7将二线变送器作为四线变送器进行参数赋值。7.连接四线变送器四线变送器与模拟量输入模块的连接电路如图11-11所示。8.连接热敏电阻和普通电阻热敏电阻/普通电阻可以使用两线制、三线制或四线制端子进行接线。对于四线端子和三线端子，模块可以通过端子IC+和IC-提供恒定电流，以补偿测量电缆中产生的电压降。如果使用四位或三位端子进行测量，由于可以补偿两位端子的测量，测量结果将更精确。在带有4个端子的模块上连接二线电缆时，需在热敏电阻上将IC+和M+短接，IC-和M-短接，如图11-12所示。在带有4个端子的模块上连接三线电缆时，一般必须短接M-和IC-，并确保所连接电缆IC+和M+都直接连接到了热敏电阻，其连接电路如图11-13所示。但SM331×RTD例外，其连接电路如图11-14所示，必须确保IC-和M-电缆直接连接到热敏电阻上。图11-12和图11-18中所用的缩写词和助记符具有以下含义：IC+：恒定电流导线（正）IC-：恒定电流导线（负）M+：测量导线（正）M-：测量导线（负）MANA：模拟测量电路的参考电压M：接地端子L+：24VDC电源端子S-：检测头（负）在带有4个端子的模块上连接四线电缆时，可以通过M+和M-端子测量热敏电阻所产生的电压。在连接时，在热敏电阻上IC+与M+短接，IC-与M-短接。在连接时，应确保所连接电缆IC+和M+以及电缆IC-和M-都直接连接到了热敏电阻，如图11-15所示。在带有3个端子模块（如SM331AI8×13位）上连接二线电缆时，需短接模块的M-和S-端子，连接电路如图11-16所示。三线连接电路如图11-17所示。在带有3个端子模块上连接四线电缆时，电缆的第4条线必须悬空，连接电路如图11-18所示。热电偶与模拟量输入模块之间的连接有多种方式，可以直接连接，也可以使用补偿导线连接，且每一个通道组都可以使用一个模拟量模块所支持的热电偶，与其他通道组无关。具体连接电路请参考S7-300PLC可编程控制器模板规范参考手册。9.连接负载/执行器至模拟量输出模块模拟量输出模块为负载和执行器提供电流和电压，对于模拟信号，应使用屏蔽电缆和双绞电缆。电缆QV和S+、MANA和S-应分别绞接在一起，由此可降低干扰。应将电缆两端的模拟电缆屏蔽层接地。如果电缆两端存在电位差，将会在屏蔽层中产生等电位连接电流，造成对模拟信号的干扰。在这种情况下，应该让电缆的屏蔽层一点接地。对于带隔离的模拟量输出模块，在CPU的M端和测量电流MANA的参考点之间没有电气连接。如果测量电流MANA参考点和CPU的M端存在一个电位差UISO，必须选用隔离模拟输出模块。通过在MANA端子和CPU的M端子之间使用一根等电位连接导线，可以确保UISO不会超过允许值。对于不带隔离的模拟量输出模块，在CPU的M端和测量电流MANA的参考点之间，必须建立电气连接。因此，连接MANA端子与CPU的M端子。MANA和CPU的M端子之间的电位差，会造成模拟信号的中断。对于电压输出型模块可以采用双线制和四线制电路，对于电流型模拟量输出模块，与负载的连接只能采用双线制。各种参考连接电路如图11-19～图11-22所示，图中所用的缩写词和助记符具有以下含义。QV：模拟量输出电压S+：探测器导线（正）S-：探测器导线（负）MANA：模拟电路的参考电压RL：负载阻抗L+：24VDC电源端子M：接地端子UISO：MANA和CPU的M端子之间的电位差QI：模拟量输出电流负载与电压输出型带隔离模块之间的四线连接，可以实现高精度输出。连接时需要在传感器导线（S-和S+）之间连接负载。由此，可以在负载上直接测量电压并进行修正。参考电路如图11-19所示。负载与不带隔离的模板的电压输出之间的连接，若采用双线电路，只需连接负载至端子QV和测量电路MANA的参考点，S+和S-端子可以断开，但将不能达到四线电路的精度，参考电路如图11-20所示。连接负载至带隔离的电流型输出模块，必须将负载连接到QI以及电流输出的模拟电路MANA的参考点，而MANA端与CPU的M端不能相连，参考电路如图11-21所示。连接负载至不带隔离的电流型输出模块，必须将负载连接到QI以及电流输出的模拟电路MANA的参考点，而MANA端与CPU的M端相连，参考电路如图11-22所示。10.模拟量的表示方式及测量精度模拟量经过模拟量输入模块后的转换值用一个16位二进制数补码定点数表示，其中的第15位为模拟值的符号位，0表示正数，1表示负数；第14～0位为数值部分。如果一个模拟量模块的精度少于16位，则模拟值将左移调整之后才被保存在模块中。在未用的幂低的位则填入“0”，如表11-1所示，其中的“*”为0或1。11.模拟输入量转换后的模拟值表示方法模拟量输入模块可以测量的模拟量信号有电压、电流、电阻和温度等，表11-2给出了模拟量输入模块的不同测量范围的模拟量表示。表11-2中所述值适用于具有相应测量范围的所有模块。模拟量量程的上、下限（±100%）分别对应于十六进制的模拟值6C00H和9400H。模拟量输入模块在模块通电前或模块参数设置完成后第一次转换之前，或上溢出时，其模拟值为7FFFH，下溢出时模拟值为8000H。上下溢出时SF指示灯闪烁，有诊断功能的模块可以产生诊断中断。12.模拟量输入通道的扫描时间模-数转换以及数字化被测值向存储器或总线底板的传送，应顺序进行，换句话说即，模拟量输入通道应顺次转换。扫描时间，即直到模拟量输入值再次转换时所经历的时间，是指模拟量输入模板的所有激活模拟量输入通道的转换时间总和。如果模拟量输入通道进行了通道分组，必须考虑到通道组之间的转换时间。可以用装入指令“LPIW…”来访问转换的结果。转换时间由基本转换时间和模板的电阻测试和断线监控时间组成。基本转换时间直接取决于模板量输入模板的转换方法（如积分方法和瞬时值转换方法）。对于积分转换方法，积分时间将直接影响转换时间。积分时间取决于在STEP7中所设置的干扰频率抑制。为了减少扫描时间，可使用编程软件STEP7中的硬件组态工具屏蔽未用的模拟量输入通道；另外，在硬件上还需将未用通道的输入端短路。13.模拟量输入值的规范化FC105在STEP7的标准库“TI-S7转换块”的子目录中有一个可用于模拟量输入规范化的功能FC105，符号名为“SCALE”，该功能可以将从模拟量输入模块接收的一个整型值转换为以工程单位表示的介于下限（LO-LIM）和上限（HI-LIM）之间的实型值。FC105的功能可用下面方程式表示：OUT=+LO_LIM常数K1和K2根据输入值是双极性还是单极性来设置。假定输入整型值介于-27648与27648之间，则K1=-27648.0，K2=+27648.0；假定输入整型值介于0和27648之间，则K1=0.0，K2=+27648.0。如果输入整型值大于K2，输出（OUT）将被钳位于HI_LIM，并返回一个错误；如果输入整型值小于K1，那么输出（OUT）将被钳位于LO_LIM，并返回一个错误。ENO的信号状态将置0，RET_VAL被设置为W#16#0008。FC105应用示例如图11-23所示，FC105的形参定义如表11-3所示。在图11-23中，输入IN直接从模拟量输入模块接收数据，为PIW272；工程量的上限为1000.0，下限值为0.0。如果I0.1为1且M0.0为0，则可将地址为272的模拟量输入通道值（0～27648）转换为介于0.0和1000.0之间的实型值，并写入MD4。14.模拟量输出值的规范化FC106在STEP7的标准库“TI-S7转换块”的子目录中有一个可用于模拟量输出规范化的功能FC106，符号名为“UNSCALE”，其功能是接收一个以工程单位表示且介于下限（LO_LIM）和上限（HI_LIM）之间的实型输入值，并将其转换为一个整型值。即将实际物理量转化为模拟量模块所需的16位整数。FC106的功能可用下面方程式表示：OUT=+K1常数K1和K2根据输入值是双极性还是单极性来设置。假定输出整型值介于-27648与27648之间，则K1=-27648.0，K2=+27648.0；假定输出整型值介于0和27648之间，则K1=0.0，K2=+27648.0。如果输入值超出LO_LIM和HI_LIM范围，那么输出（OUT）将钳位于距下限或上限较近的一方，并返回一个错误。FC106应用示例如图11-24所示，FC106的形参定义如表11-4所示。在图11-24中，输入IN为需要送到模拟量输出模块的实际物理量值，为MD4；工程量的上限（HI_LIM）为1000.0，下限（LO_LIM）值为0.0。如果I0.1为1且M0.0为0，则可将用户程序计算的在量程范围内的模拟量（在MD4中）转换为0～27648之间的16位整型值，并可以直接传送到模拟量输出模块上（PQW288），通过模拟量输出模块输出与其对应的实际物理量。11.2.2转换指令

语句表转换指令将累加器1中的数据进行类型转换，转换的结果仍在累加器1中。能够实现的转换操作有：BCD码和整数及双整数间的转换，实数和双整数间的转换，数的取反、取补等。在STEP7中，整数和双整数是以补码形式表示的。BCD码数值有两种：一种是字(16位)格式的BCD码数，其数值范围从-999到+999；另一种是双字(32位)格式的BCD码数，范围从-9999999到+9999999。1.BCD码和整数转换为其他类型指令BCD码与整数转换为其他类型指令有STL和LAD两种指令形式，指令、说明及示例如表11-5和表11-6所示。在执行BCD码转换为整数或长整数指令时，如果BCD数是无效数(其中的一位值在10～15范围内)，将得不到正确的转换结果，并导致系统出现“BCDF”错误。在这种情况下，程序的正常运行顺序被终止，并有下述之一事件发生：（1）CPU将进入STOP状态。（2）如果OBl21已编程就调用。由于3位BCD数所能表示的范围是从-999到+999，小于16位整数的数值范围，因此，一个整数到BCD数的转换，并不总是可行的。在执行ITB指令时，如果整数超出了BCD码所能表示的范围，在累加器1低字中将得不到有效的转换结果。同时，状态字中的溢出位(OV)和溢出保持值(OS)将被置为1。在程序中，一般需要根据状态位OV或OS判断累加器1低字中的结果是否有效，以免造成进一步的运算错误。基于相同的原因，在执行DTB指令(长整数转换为7位BCD码)时，也有类似问题需要注意。2.整数与实数的取反取补指令S7-300有5条整数与实数取反取补指令，每条指令都有STL和LAD两种形式。指令格式、说明和示例如表11-7和表11-8所示。对累加器中的数求反码，即逐位将0变为1，1变为0。对累加器1中的整数求补码，则逐位取反，再对累加器1中的内容加1。对一个整数求补码相当于对该数乘以-1。实数取反是将符号位取反。取反是将累加器1的内容按字或双字数据类型处理，而求补只有对整数或长整数才有意义。3.实数和双整数间的转换指令S7-300PLC共有4条实数和双整数之间的转换指令，指令格式、说明和示例如表11-9和表11-10所示。11.2.3算术运算指令

在STEP7中可以对整数、长整数和实数进行加、减、乘、除算术运算。算术运算指令在累加器1和2中进行，参与运算的第1操作数在累加器2中，第2操作数在累加器1中。算术运算的结果保存在累加器1中，累加器2中的值保持不变。CPU在进行算术运算时，不必考虑RLO，对RLO也不产生影响。然而算术运算指令对状态字的某些位将产生影响，这些位是：CCl和CC0，OV，OS。可以用位操作指令或条件跳转指令，对状态字中的标志位进行判断操作。1.整数和双整数算术运算使用整数算术运算指令，可以进行两个整数（16位和32位）之间的运算，整数算术运算指令格式和指令说明如表11-11所示，双整数算术运算指令格式和指令说明如表11-12所示。下面的例子进行的运算是：将存储字MWl0，MW20中的整数相加，结果减5送入存储字MWl4；将存储双字MDl0，MDl6中的长整数相加，结果减1送入存储双字MD24。因为没有直接减去一个常数的指令，所以在程序中用加一个“负”常数代替。编程时应注意长整常数的正确表示法。LMW10//将MWl0中的值装入累加器1LMW20//将MW20中的值装入累加器1，累加器1中的原值移入累加器2+I//将累加器1、2中的16位整数相加+-5//上次运算结果加上-5TMW14//将新的结果送到MWl4LMD10//将MDl0中的值装入累加器1LMD16//将MDl6中的值装入累加器1，累加器1中的原值移入累加器2+D//将累加器1、2中的32位整数相加+L#-1//上次运算结果加上-1TMD24//将新的结果送到MD242.实数算术运算32位浮点数算术运算指令如表11-13，分为STL和LAD两种形式进行描述。下面的例子显示如何使用实数算术运算指令：LMD0//将数据双字MD0的内容装入累加器1L+12.3E+00//将数值+12.3E+00装入累加器1，累加器1原值被移入累加器2/R//累加器2的内容除以累加器1的内容，结果保存在累加器1中TMD20//将结果传送到MD20中(MD20＝MD0/12.3)NEGR//将累加器1中的实数取负TMD24/将结果传送到MD24(MD24＝-MD0/12.3)ABS//将累加器1中的实数求绝对值TMD28//将绝对值传送到MD28(MD28=ABS（MD24）)3.应用举例【例11-1】图11-25为整数加法梯形图方块指令应用编程举例。图11-25中，INl为被加数输入端，IN2为加数输入端，OUT为结果输出端。本例中，加数和被加数以及相加结果的数据类型均为整数(INT)，它们可以存储在存储区I，Q，M．D，L中。如果EN的信号状态为1，则进行整数加法操作。若结果在整数的表示范围之外，则状态字的OV和OS位为1，且使ENO为0；若结果没有溢出，则状态字的OV位清0，OS位保持原状态，且使ENO为1；若EN为0，则不进行加法运算，此时ENO为0。当ENO为0时，方块之后被ENO连接的(串级排列)其它功能不执行。下面是与图11-25梯形图完全对应的语句表程序。A(AI0.0JNB-003LMW0LMW2+ITMW10ANOV//若OV为1则RLO为0，否则RLO为1SAVE//使BR=RLOCLR-003：ABR)NOTSQ4.0【例11-2】图11-26给出了一个有加减乘除运算的梯形图程序。实现的运算如下：MW6＝(MW0+DBW3)*15/MW2与图11-26实现相同运算的语句表程序如下。A(A(LMW0LDBW3＋ITMW100ANOVSAVECLRABR)JNB-001LMW100L15*ITMW102ANOVSAVECLR-001:ABR)JNB-002LMW102LMW2/ITMW6-002:NOP011.2.4字逻辑运算指令

字逻辑指令将两个字(16位)或两个双字(32位)逐位进行逻辑运算。两个数中的一个在累加器1中，另一个可以在累加器2中或在指令中以立即数(常数)的方式给出，字逻辑运算指令的逻辑运算结果放在累加器l低字中，双字逻辑运算结果存放在累加器l中。累加器2的内容保持不变。逻辑运算结果影响状态字的标志位。如果逻辑运算的结果为0，则CCl位被复位为0。如果逻辑运算的结果非0，则CCl被置为1。在任何情况下，状态字中的CC0，OV位都被复位为0。字逻辑运算指令有STL和LAD两种形式，指令格式、说明如表11-14所示。【例11-3】图11-27为字和字相“与”指令的应用编程举例。INl为逻辑运算第一个数输入端，IN2为第二个数输入端，OUT为逻辑运算结果输出端。本例中，参与逻辑运算的数及结果均为字数据类型，它们可以存储在存储区I，Q，M，D，L中。如果EN的信号状态为l，则启动逻辑与指令，对由INl和IN2指定的数字逐位相“与”，且使ENO为1。若EN为0，则不进行逻辑“与”运算，此时ENO为0，ENO和EN有相同的信号状态。如果逻辑运算的结果非0，则CC1被置为l。在任何情况下，CC0和OV都被复位为0。下是与图11-27梯形图完全对应的语句表程序。AI0.0JNB-001LMW10L2#0000000000001111AWTMW2SETSAVECLR-001：ABR=Q4.011.3应用举例

1.系统资源分配根据控制要求，系统有两个按钮（启动按钮SB1和停止按钮SB2），三个电磁阀Y1～Y3，一台搅拌电动机M1和一个测量机构。系统资源分配表如表11-15所示。11.3.1液体混合控制系统设计

2.PLC外部接线图PLC外部接线图如图11-28所示。3.PLC控制程序设计（1）工作过程控制子程序FC1FC1完成液体混合系统工作步序的控制，系统共分为5个循环工作步序。工序1：按下启动按钮，液体A阀门Y1打开，液体A流入容器。控制程序如图11-29所示。工序2：当液位达到30%时，进入工序2，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。控制程序如图11-30所示。工序3：当液面达到100%时，进入工序3，关闭液体B阀门，搅拌电动机开始工作，同时开始延时10s。控制程序如图11-31所示。工序4：延时10s到后，进入工序4，关闭搅拌电动机，并打开混合液阀门。控制程序如图11-32所示。工序5：当液体放空后，进入工序5，延时5s，延时到后关闭混合液阀门，并重新打开液体A阀门，进入下一个循环。控制程序如图11-33所示。停止复位：任何时候按下停止按钮，系统进入复位状态。控制程序如图11-34所示。（2）液位测量及比较功能子程序FC2FC2主要完成液面高度的测量，并进行规格化处理，然后根据处理的结果判断电磁阀以及搅拌电动机的工作状态。在本例中，液面高度的30%用30.0来模拟，液面高度的100%用100.0来模拟。对于实际的系统，应根据实际液体混合装置的高度进行取值。测量结果的规范化处理：调用模拟量输入规格化处理功能FC105，直接读取PIW288模拟量输入通道测量值（0～+32768），并进行0～100%的规范化处理，处理结果送入MD80。程序如图11-35所示。程序中使用M0.0的常开触点控制BIPOLAR端子，以实现对单极性数据进行规范化处理。设置液面高度标志：当液面高度达到30%时，设置标志M1.0；当液面高度达到100%时，设置标志M1.1；当液面高度达到0（混合液体放空），设置标志M1.2。控制程序如图11-36所示。（3）启动组织块OB100为了保证在模拟量输入规范化功能FC105实现对单极性数据进行规范化处理，需生成一个常“0”信号M0.0，控制BIPOLAR端子。这个功能由启动组织块OB100在系统初始化时完成。控制程序如图11-37所示。CPU有3种启动方式：暖启动、热启动和冷启动。S7-300CPU（不包括CPU318）只有暖启动，用STEP7可以指定存储器位、定时器、计数器和数据块在电源掉电后的保持范围。在起动期间，不能执行时间驱动的程序和中断驱动的程序，运行时间计数器开始工作，所有的数字量输出信号都为“0”。暖启动时，过程映像数据以及非保持的存储器位、定时器和计数器被复位。具有保持功能的存储器位、定时器、计数器和所有数据块将保留原数值。程序将重新开始运行，执行启动OB或OB1。由下列原因CPU执行启动：POWERON之后；模式开关从STOP到RUN时；通讯功能请求之后；多处理器的同步；在H系统中在连接上之后（仅适用于备用的CPU）。启动用户程序之前，先执行启动OB。用户可以在OB100中编程，来设置CPU的初始化操作，例如用户程序开始运行时的初始值，I/O模块的起始值等。程序没有长度和时间的限制，因为循环时间监视还没有被激活，在起动程序中不能执行时间中断程序和硬件中断程序。（4）主循环组织块OB1除了OB100外，功能FC1和FC2必须通过OB1调用才能被执行并实现相应的控制功能和处理功能。控制程序如图11-38所示。4.系统运行调试在PLC关机状态下，按照PLC外部接线图11-28正确连结输入设备和输出设备。打开PLC电源，方式开关置于STOP状态下，将OB1、OB100、FC1、FC2下载到PLC中，然后将方式开关置于RUN状态下，运行程序。按下列步骤进行调试：按下启动按钮，液体A电磁阀打开，液体A流入，当液位达到30%时，关闭液体A电磁阀，液体B电磁阀打开，当液面高度达到100%时，关闭液体B电磁阀，启动搅拌电动机开始搅匀，搅拌电动机运行10s后，关闭搅拌电动机，同时打开混合液电磁阀，放出液体，当液体放空时，开始延时5s，延时时间到关闭混合液阀门，同时打开液体A阀门，开始下一个循环。在任意时刻按下停止按钮，系统都复位。实现炉温的偏差控制功能，炉温给定值为600℃，控制的偏差为±1%。当温度低于下限时启动加热器开始加热，加热温度超过上限则停止加热。炉子的实时温度由K型热电偶提供。热电偶检测的温度由模拟量输入模块的PIW288通道输入，然后送给规范化功能FC105进行规范化数据处理，转换为在0℃～1000℃之间的一个实型物理量。将规范化后的物理量与炉温的上下限进行比较，以实现控制要求。炉温采集程序在OB35中编写，采样周期为500ms。11.3.2炉温控制系统设计

1.工作过程控制子程序FC1工作过程控制子程序如图11-39所示。I0.0为启动按钮，I0.1为停止按钮。2.启动组织块OB100启动组织块生成一个常1信号，如图11-40所示。3.循环中断组织块OB35S