第1章绪论第1.1节水槽安装的概述液位控制常采用PID控制，该控制方法具有响应迅速、稳态误差小等优点。但当系统内部参数发生变化或受到外界干扰时，参数整定就比较困难，给先生实验带来很大的不便。为了满足自动化、冶金、化工等专业的实验室水槽液位控制的要求,我们对其进行了深入研讨，设计了水槽安装PLC控制系统，该系统具有较强的适应内部参数变化和克服外界干扰的能力，具有必然的运用价值。第1.2节西门子PLC简介1.2.1可编程控制器概述可编程控制器（ProgrammableController）简称PC，个人计算机(PersonalComputer)也简称PC，为了避免混在一同，人们将最初用于逻辑控制的可编程器叫做PLC（ProgrammableLogicController），通常也称为可编程控制器。它是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术而发展起来的一种通用的工业自动控制安装；具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等优点，本系统采用在工业领域有着广泛运用的西门子S7200系列PLC作为主控制器，完成一套过程控制实验系统，涵盖了《可编程控制器》、《信号和信息处理》、《传感技术》、《工程检测》、《模式识别》、《控制理论》、《自动化技术》、《智能控制》、《过程控制》、《自动化仪表》、《计算机运用和控制》、《计算机控制系统》等课程的教学实验与研讨。国际电工委员会（IEC）曾于1982年11月颁发了可编程控制器标准草案第一搞，1985年1月发表了第二稿，1987年2月颁发了第三稿。该草案中对可编程控制器的定义是：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储器履行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各品种型机械的生产过程。而有关的外围设备，都应按易于与工业系统联成一个全体，易于扩充其功能的准绳设计。”1.2.2PLC的指点思想PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运转时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序履行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出形状的刷新等工作。PLC扫描一个周期必经输入采样、程序履行和输出刷新三个阶段。PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断形状或输入数据读入，并将其写入各对应的输入形状寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序履行阶段。PLC在程序履行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描履行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出形状寄存器中，输出形状寄存器中所有的内容随着程序的履行而改变。输出刷新阶段：当所有指令履行完毕，输出形状寄存器的通断形状在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过必然的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。1.2.3PLC的历史和发展过程世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC)研制的。限于当时的元件条件及计算机发展水平，初期的PLC次要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC添加了运算、数据传送及处理等功能，成为真正具有计算机特征的工业控制安装。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为次要编程言语，并将参加运算及处理的计算机存储单元都以继电器命名。因而人们称可编程控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。PLC的发展与计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术、通讯网络技术等高新技术的发展是分不开的，他们推动了PLC的发展，而PLC的发展又对这些高新技术提出了更高更新的要求。PLC的发展经历了以下四个阶段：（1）初始阶段：第一台PLC的问世到70年代中期。产品次要用于逻辑运算和计时、计数运算，CPU由中小规模的集成电路组成，控制功能较简单。由于它能完成逻辑运算功能，又被称为可编程序逻辑控制器（PLC）。典型的产品：MODICON公司的084ALLEN-BADLEY公司的PDQ－IIDEC公司的PDP－14日本日立公司的SCY－022（2）扩展阶段：70年代中期到70年代末期。产品次要在控制功能上得到较大的发展，来自两个方面：①从可编程序控制器发展的控制器－完成的是逻辑运算及扩展了其它运算功能，称之为可编程序控制器（Programm