?S7 - 300的模擬量I/O模塊包括模擬量輸入模塊SM 331、模擬量輸出模塊SM 332、模擬量輸入/輸出模塊SM 334和SM 335。

    1．模擬量變送器

    生產過程中大量的連續(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、液位、物體的成分和頻率等。有的是強電電量，例如發(fā)電機組的電流、電壓、有功功率和無功功率、功率因數等。變送器用于將傳感器提供的電量或非電量轉換為標準量程的直流電流或直流電壓信號，例如DC 0～10V和DC 4~20 mA。

    2．SM 331模擬量輸入模塊的基本結構

    模擬量輸入模塊用于將模擬量信號轉換為CPU內部處理用的數字信號，其主要組成部分是A/D (Analog/Digit)轉換器（見圖2-49中的ADC）。模擬量輸入模塊的輸入信號一般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。SM 331也可以直接連接不帶附加放大器的溫度傳感器（熱電偶或熱電阻），這樣可以省去溫度變送器，不但節(jié)約了硬件成本，控制系統(tǒng)的結構也更加緊湊。

    一塊SM 331模塊中的各個通道可以分別或分組使用電流輸入或電壓輸入，并選用不同的量程。大多數模塊的分辨率（轉換后的二進制數字的位數）可以在組態(tài)時設置，轉換時間與分辨率有關。

    圖2-49    模擬量輸入模塊示意圖

    模擬量輸入模塊由多路開關、A/D轉換器(ADC)、光隔離元件、內部電源和邏輯電路組成。各模擬量輸入通道共用一個A/D轉換器，用多路開關切換被轉換的通道，模擬量輸入模塊各輸入通道的A/D轉換過程和轉換結果的存儲與傳送是順序進行的。

    各個通道的轉換結果被保存到各自的存儲器，直到被下一次的轉換值覆蓋?？梢杂醚b入指令“L PIW…”來訪問轉換的結果。

    3．傳感器與模擬量輸入模塊的接線

    傳感器與模擬量輸入模塊的連接分為下列各種情況：連接帶電隔離的傳感器、連接不帶電隔離的傳感器、連接電壓傳感器、連接電流傳感器、連接電阻和熱電阻、連接帶內部補償的熱電偶、連接帶外部補償的熱電偶。

    各種情況的接線方式和注意事項見隨書光盤中的《S7 - 300模塊數據設備手冊》第4章。

    4．S7 -300模擬量輸入模塊的技術參數

    除了1KF01 - 0AB0，其余模塊均用紅色LED指示組故障。模塊與背板總線之間有隔離，熱電偶、熱電阻輸入時進行了線性化處理。安徽西門子模塊代理商6ES7 332-5HF00-0AB0安徽西門子模塊代理商6ES7 332-5HF00-0AB0

    使用屏蔽電纜時大距離為200m，輸入信號為50 mV或80 mV時，大距離為50m。

    5．模擬量輸入模塊的掃描時間

    通道的轉換時間由基本轉換時間和模塊的電阻測試和斷線監(jiān)控時間組成，基本轉換時間取決于模擬量輸入模塊的轉換方法（例如積分法和瞬時值轉換法）。積分轉換法的積分時間直接影響轉換時間，可以在STEP 7中設置積分時間。

    掃描時間是指模擬量輸入模塊對所有被激活的模擬量輸入通道進行轉換和處理的時間的總和。如果模擬量輸入通道進行了通道分組，還需要考慮通道組之間的轉換時間。

    6．模擬量輸入模塊的量程卡

    模擬量輸入模塊的輸入信號類型用量程卡（或稱為量程模塊）來設置。量程卡安裝在模擬量輸入模塊的側面，每兩個通道為一組，共用一個量程卡，圖2-50中的模塊有8個通道，因此有4個量程卡。量程卡插入輸入模塊后，如果量程卡上的標記C與輸入模塊上的箭頭標記相對，則量程卡被設置在C位置。各位置對應的測量類型和測量范圍都印在模擬量模塊上。

常規(guī)PID控制是過程控制中應用為廣泛的一種控制規(guī)律，具有原理簡單、使用方便和穩(wěn)定等特點。但常規(guī)PID在控制過程中的參數都是固定不變的，若用于調節(jié)*空調這樣具有非線性、不確定性、滯后性和干擾性等問題的系統(tǒng)，常規(guī)PID控制很難達到控制精度。

因此，本文針對*空調系統(tǒng)將PID和模糊控制相結合，提出了模糊自適應PID控制。模糊控制是用語言歸納操作人員的控制策略，運用語言變量和模糊集合理論形成控制算法的一種控制。模糊控制不需要建立對象的精確數學模型，只要求把現(xiàn)場操作人員的經驗和數據總結成比較完善的語言控制規(guī)則，因此它能繞過對象的不確定性、不精確性、噪聲、非線性、時變性以及時滯等影響。模糊控制系統(tǒng)的魯棒性強，尤其適用于非線性、時變、滯后的系統(tǒng)的控制。但是傳統(tǒng)的模糊自適應PID控制初始參數是人為給定的，不能從系統(tǒng)中自動得到，因此本文的創(chuàng)新點在于在傳統(tǒng)模糊自適應PID控制基礎之上增加辨識結構和Bang-Bang控制，對傳統(tǒng)的模糊自適應PID控制初始值進行優(yōu)化。

7-300的CPU用16位的二進制補碼表示模擬量值。其中位為符號位S，“0”表示正值，“1”表示負值，被測值的精度可以調整，取決于模擬量模塊的性能和它的設定參數，對于精度小于15位的模擬量值，低字節(jié)中冪項低的位不用。

　　S7-300模擬量輸入模塊可以直接輸入電壓、電流、電阻、熱電偶等信號，而模擬量輸出模塊可以輸出0～10 V、1～5 V、－10 V～10 V、0～20 mA、4～20 mA等模擬信號。

　　2、模擬量輸入模塊SM331

　　模擬量輸入(簡稱模入(AI))模塊SM331目前有三種規(guī)格型號，即8AI×l2位模塊、2AI×l2位模塊和8AI×l6位模塊。

　　SM331主要由A/D轉換部件、模擬切換開關、補償電路、恒流源、光電隔離部件、邏輯電路等組成。A/D轉換部件是模塊的核心，其轉換原理采用積分方法，被測模擬量的精度是所設定的積分時間的正函數，也即積分時間越長，被測值的精度越高。SM331可選四檔積分時間：2.5 ms、16.7 ms、20 ms和l00 ms，相對應的以位表示的精度為8、12、12和14。

　　SM331與電壓型傳感器的連接，如圖1所示。

　　圖1 輸入模塊與電壓型傳感器的連接

　　SM331與2線電流變送器的連接如圖2a)所示，與4線電流變送器的連接如圖2b)所示。4線電流變送器應有單獨的電源。

　　圖2 輸入模塊與2/4線變送器電流輸入的連接

　　3、模擬量輸出模塊SM332

　　模擬量輸出(簡稱模出(AO))模塊SM332目前有三種規(guī)格型號，即4AO×l2位模塊、2AO×12位模塊和4AO×l6位模塊，分別為4通道的12位模擬量輸出模塊、2通道的12位模擬量輸出模塊、4通道的16位模擬量輸出模塊。

　　SM332可以輸出電壓，也可以輸出電流。在輸出電壓時，可以采用2線回路和4線回路兩種方式與負載相連。采用4線回路能獲得比較高的輸出精度。

　　標準型S7-300 CPU指的是不使用MMC卡的S7-300 PLC，也稱為老式的S7- 300 CPU。除了CPU318- 2DP外，其它的老式CPU已不再出售。標準型S7-300含有內置的RAM裝載存儲器，并可以使用FEPROM卡來擴充裝載存儲器。另外，只有CPU 318-2DP可以使用RAM卡來擴充裝載存儲器。

　　2.2.1 用于標準型S7-300 CPU的FEPROM卡

　　標準型的S7-300CPU有內置的Load memory ，通過插入FEPROM(Flash FEPROM)卡擴展裝載存儲器，F(xiàn)lash FEPROM卡更重要的是作為程序備份。在沒有后備電池時PLC掉電，在PLC上電后都會自動從FEPROM卡中拷貝程序到CPU的工作存儲器中。CPU318的存儲區(qū)與S7-400CPU 類似，工作存儲器分為存儲數據和存儲程序兩部分，分別存儲指令代碼和數據塊。過程如圖8－4所示：

　　圖8－4

　　用于標準型S7-300 CPU的Flash EPROM 卡(FEPROM 卡)型號如下：

　　16 KB 6ES7 951-0KD00-0AA0

　　32 KB 6ES7 951-0KE00-0AA0

　　64 KB 6ES7 951-0KF00-0AA0

　　128 KB 6ES7 951-0KG00-0AA0

　　256 KB 6ES7 951-1KH00-0AA0

　　512 KB 6ES7 951-0KJ00-0AA0

　　1 MB 6ES7 951-1KK00-0AA0

　　2 MB 6ES7 951-1KL00-0AA0

　　4 MB 6ES7 951-1KM00-0AA0

　　注：以上產品的訂貨號會因為產品軟硬件的升級略有調整，產品特性以產品名稱為準。

　　2.2.2 只用于CPU 318-2DP 的RAM卡

　　128 KB 6ES7 951-0AG00-0AA0

　　256 KB 6ES7 951-1AH00-0AA0

　　512 KB 6ES7 951-1AJ00-0AA0

　　1 MB 6ES7 951-1AK00-0AA0

　　2 MB 6ES7 951-1AL00-0AA0

　　注：以上產品的訂貨號會因為產品軟硬件的升級略有調整，產品特性以產品名稱為準。

　　2.2.3 如何將程序寫入FEPROM卡

　　1. 在STEP中使用“PLC>Download User Program to Memory Card”菜單命令（如圖8－2）。此時用戶程序只能是整體寫入FEPROM卡，而不能寫入單個或部分程序塊，同時，每次寫入新的程序會清除原來存在卡中的程序，同時會清除內置RAM 區(qū)的內容。

　　2. 在STEP中使用 “Copy RAM to ROM”指令（如圖8－2），可以把工作存儲器的內容拷貝到FEPROM卡中，同時會將FEPROM卡中原來的內容清除。這個指令用于保存PLC的當前運行值拷貝到PLC中，這樣下次用MRES復位時，DB塊的值就會復位為保存過的值。此方法也同樣適用于MMC卡。

　　3. 使用PG時可以在STEP中使用“File > S7-Memory Card > Open”打開存儲卡再用 “PLC > Save to Memory Card ”將數據寫入FEPROM.此操作對于MMC卡同樣有效。此方法也同樣適用于MMC卡。

　　2.2.4 如何刪除FEPROM卡中的程序

　　目前，刪除FEPROM卡中的程序的公開方法只有一種，就是用PG和讀卡器來刪除卡中的內容，使用存儲器復位是無法清空卡里的程序的。

　　但下述方法同樣可以刪除FEPROM卡中的內容：

　　1. 在STEP中使用“Download user program to memory card ”命令可以把程序直接下載到FEPROM中，每次用這個命令下載時，都會清除FEPROM卡中以前下載的程序。當下載的程序大于工作存儲器或者大于FEPROM卡的容量時使用“Download user program to memory card”命令時會出現(xiàn)報警信息，下載過程仍然可以繼續(xù)，但是下載完成后會出現(xiàn)錯誤信息，PLC故障燈亮，此時從CPU的模板信息“Module information”中可以看到FEPROM卡中內容為空，相當于刪除了卡里的東西，之后可以重新在卡里下載新的程序。

　　2. 在STEP中使用“Download user program to memory card”下載一個空的程序到卡中，即可清空卡中的內容。

　　3. 通過在線刪除工作存儲器中的全部程序，再在STEP中執(zhí)行“Copy RAM to ROM”命令可以將FEPROM卡中的內容全部刪除。對于含有內置的EPROM的CPU時，也可就用此方法來刪除EPROM中的內容。（僅適用于標準型S7-300 PLC）

　　4. 當CPU的設置讀寫保護后，直接用下載的快捷鍵則下載到內置的RAM(load memory)中，此時加密信息可以通過復位刪除或執(zhí)行“Download user program to memory card”下載一個空的程序到卡中，此時可清除CPU中的密碼。若CPU的設置讀寫保護后，執(zhí)行“Download user program to memory card”下載加密程序到FEPROM卡，則無法清除該密碼。

　　5. 使用讀卡器或PG來刪除。當在卡中加密又丟失了密碼的情況只能用這種方法來刪除卡中的內容。

　　2.2.5 關于FEPROM卡的其它信息

　　對于標準型S7-300CPU,每次拔卡后上電或者插卡后上電，CPU都會要求執(zhí)行復位，Stop 燈出現(xiàn)慢閃，需要用MRES復位（用MRES復位注意：拔卡和插卡均只可在掉電時進行）。對于S7-400CPU每次拔卡后上電或者插卡后上電CPU都不會要求執(zhí)行復位，但在拔卡后，工作存儲器的程序自動丟失，即使有后備電池也一樣。

　　2.3 帶內置EPROM 的S7-300 CPU

　　對帶有集成EPROM的CPU模塊，可以使用“Copy RAM to ROM”將程序復制到集成EPROM中，以確保在沒有備用電池的情況下發(fā)生電源故障或存儲器復位時數據不丟失。 CPU 312 IFM、 CPU 314 IFM和C7系列 帶有內置的EPROM裝載存儲器，由于不太常用，這里不作重點描述。

　　3 關于數據保持3.1 CPU啟動方式：

　　S7-300CPU只有“暖啟動”(Warm Start),但CPU 318-2 DP的啟動方式可定義為暖啟動(Warm Start)和冷啟動(Cold Start)兩種，定義為暖啟動時與其他標準型S7-300相同，定義為冷啟動時，與S7 400的冷啟動相同)。暖啟動調用OB100組織塊。當啟動時，過程映像和非保持數據被清除。當過程映像讀入后，就開始新的一個循環(huán)。