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从西门子PCS7V5.1开始，可以使用调试工具“PCS7PIDTuner”来优化控制器。这个工具可以通过测量方式识别控制对象参数并给出优化参数的设置建议。如果用户需要，可以立刻使用这些参数。

　　从PCS7V7.1开始，可以优化“PCS7Library”和“PCS7AdvancedProcessLibrary”中的控制器，以及有类似功能的控制器。同样也可以调整步进控制器的马达启动时间。

　　要求：

　　西门子PCS7的PID整定器软件安装在工程师站上。在正常PCS7的工程师站安装中就可以安装此工具。

　　安装相应授权。从PCS7V7.1开始，不再需要额外的PCS7PID整定器授权。

　　CFC已经编译并下载到PLC中。

　　ES和PLC之间有在线连接。

　　对于控制回路需要了解以下几方面：

　　1.控制对象的过程特性（是否存在积分环节）

　　2.控制回路状态（手动或者自动）

　　3.控制器的阶跃工作点

　　4.控制器类型（比例积分微分，比例积分或者比例控制器）

　　说明：

　　以下以连续型的比例积分控制器为例解释如何使用PCS7的PID整定器。

　　注意：

　　1.请注意优化过程会干扰实际系统运行。如果影响了实际过程运行，在相应优化步骤中会有提示。用户需要知道可能出现的后果。

　　2.在优化工作之前，对操作工做合适的人员安排。

　　3.优化过程中，密切关注过程曲线记录。

　　序号步骤

　　1为控制器优化做准备

　　优化之前，控制器需要切换到“优化”模式。可以在CFC中或者在上位机OS面板上设置。

　　在CFC中将“OPTI_EN”管脚设为“Enable”，这个管脚默认隐藏。如果在OS面板上，在“bbbbbeter”视图中勾选“EnableOptimiz”选项。

　　2启动PCS7的PID整定器

　　选择控制器功能块，在CFC中通过菜单“Edit>OptimizePIDController...”启动此工具。

　　3设置曲线记录参数

　　为了使当前显示符合实际，停止曲线记录并点击“Settings...”按钮。

　　4启动控制器优化

　　点击"StartControllerOptimization"按钮。

　　5读取测量值（步骤1到5）

　　步骤1到3中，需要定义读取测量值的条件。步骤4中读取测量值，监视曲线记录。这时可以取消过程仿真。

　　1.选择过程特性（是否存在积分环节）

　　2.选择操作模式（手动/自动），输入实现阶跃仿真的起始点

　　3.输入新的设定值，实现阶跃仿真

　　4.读取测量值

　　5.取消过程仿真

　　6控制器的行为及结果（步骤6到8）

　　在步骤6和7中选择控制器行为和类型。步骤8中使用优化控制器参数仿真控制回路。可以通过不同阶跃值和控制器参数来测试。

　　6.设置控制器行为（适当的扰动/适当的主控动作）

　　7.参数结果并选择控制器类型（比例积分微分，比例积分或者比例控制器）

　　8.使用优化参数仿真控制回路

　　7设置控制器（步骤9）

　　后一步，决定是否采用老的还是新的设置。点击“Finish”按钮结束参数优化。

　　9.控制器参数选择（老/新）

　　8关闭PID整定器

　　控制器已经采用新的参数设置。通过“Endandsave”按钮关闭PID整定器。控制器被复位到初始的操作状态。

目前，国内用户选用的可编程控制器(PLC)仍以国外产品为主，造成这种局面的一个重要原因是欧、美、日等发达工业国家掌握了高端PLC的核心技术，其硬软件技术对应用者来说完全是封闭的，使用者只能从应用的角度学习PLC，而不能参与PLC的开发[1-2]。近年来，IEC61131-3的颁布和实施为各PLC生产厂家提供了统一的软件开发准则，开放的高性能单片机技术的发展，为硬件开发提供了有效的物质基础[3]。在这样的背景下，研制开放的PLC系统无论对于科学研究还是促进PLC行业的发展都有积极的现实意义。

　PLC是一种专用于工业控制的计算机，其硬件主要由中央处理器、存储器、输入/输出接口等组成[4]，其硬件结构如图1所示。

1 开放式可编程控制器

　开放式PLC硬件结构采用CPU+外围模块+接口构成，各个接口都按标准设计，大大提高了PLC的开放性，使其能方便地与大系统连接。编程语言遵循IEC61131-3，并将基于PC的编程软件作为PLC编程工具。系统硬件部分采用高性能51内核处理器STC89C51，其为模块化设计，采用滤波、隔离电路，以降低成本。主要电路有：微控制器STC89C51RC、开关量输入电路、继电器输出电路、晶体管输出电路、RS232通信接口电路、电源电路、时钟复位电路和USB通信接口电路等，PLC硬件系统框图如图2所示，软件采用Borland公司集成开发软件C++ Builder，通过集成平台对51内核处理器指令集进行解释、编译，使梯形图语言转换为能被51内核处理器识别的代码。

2 系统硬件设计

　可编程控制器单片机部分电路图如图3所示。

　USB通信部分选择Philips公司的PDIUSBD12[5]芯片作为系统的USB接口器件，片内集成了高性能USB接口电路、SIE、FIFO存储器、收发器以及电压调整器等，可与任何外部控制器或微处理器实现高速并行通信，其速率为2 Mb/s，完全能够满足设计所要求的数据传输速度。USB通信接口模块电路如图4所示。

3 系统软件设计

　系统软件结构如图5所示。图中，系统编辑模块为用户提供编辑环境，接收用户的梯形图程序输入，并将其存储为相应的文件。梯形图语言为一种图形语言，要直接对其进行编译十分困难，因此并不是直接对梯形图程序进行编译，而是先将其翻译成指令语言的文本形式，再对指令语言进行编译。图形语言编译问题的解决，提高了代码的利用率[6-7]。通过提取数据结构中的数据，形成C语言程序文件，经过C51编译器、连接器、转换器的编译、连接、转换过程，生成能够在PLC硬件上运行的可执行文件。

3.1 用户界面

　PLC用户界面是实现可编程人机交互的重要部分，它以梯形图语言的形式录入用户控制程序，以二进制形式通过串口下载到PLC硬件，其梯形图表示的用户编程区如图6所示。

PLC在进行逻辑运算之前，必须对外部信号进行采样[8]，若要实现指令的功能，首先要设置外部I/O在梯形图中的地址，系统才能够对用户程序中所使用的I/O地址与单片机的引脚地址相匹配。本设计在I/O设置对话框底层设计了如表1所示的数据处理函数。

3.2 USB通信

　PDIUSBD12的固件设计成完全的中断驱动，当CPU处理前台任务时，USB的传输可在后台进行；后台中断服务程序和前台主程序循环之间的数据交换可以通过事件标志和数据缓冲区来实现。当PDIUSBD12从USB收到一个数据包，即对CPU产生一个中断请求，CPU立刻响应中断。在中断服务程序中，固件将数据包从PDIUSBD12内部缓冲区移到循环数据缓冲区，并将PDIUSBD12的内部缓冲区清零，以便接收新的数据包，使CPU可以继续执行当前的前台任务直到完成。本文利用PDIUSBD12的端点1进行命令的传输和应答，端点1每次接收计算机发送过来的8 B指令，其指令格式如表2所示。例如，接收到十六进制码52 01 00 03 00 07 00 50，表示读24C01器件从03字节开始的7个字节的数据。52H为R的ASCII码，57H为W的ASCII码。端点2用于数据的传输。

　本文在了解PLC国内外研究状况以及其市场需求的基础上，提出了研发开放式PLC的概念，完成了PLC集成开发系统的C51模块实现方案的设计，将USB通信方式引入PLC领域，所设计的梯形图编辑器提供了梯形图编辑平台，实现了PLC的基本逻辑指令，完成计算机与控制器的USB通信。

什么是硬PLC呢？所谓硬PLC从严格意义上来说是由硬件或者一块专用的ASIC芯片来实现PLC指令的持行．而软PLC是用一些通用的CPU或者MCU来实现PLC指令的解释或者编译持行．
　　像三菱（FX）和欧姆龙的PLC多是硬PLC，而西门子的有几种型号是属于软PLC的。
　　硬PLC的核心是一个位处理器，也就是一个持行PLC专用指今的ASIC芯片，以前各厂商的这种处理器执行的是自家指令，但自从伟大而神圣的IEC61131－3出现后，大家都向这个标准上看齐了，IEC61131－3定义了5种语言——LD、FBD、SFC、ST、IL其中IL是像汇编的，所以大多数厂商的这个位处理器都是执行的一种类IL语言。我们在这里将这个位处理暂命名为IEC处理器。也有厂商用FPGA来实现这个处理器，由于这个处理器执行的是专用指令，所以速度相对软PLC来说要快许多倍。但它也有它的弱点，就是灵活性不高，并具一般只能处理位指令，而现代的PLC功能越来越强大，对模拟量的处理已和DCS不相上下，所以厂商一般要另加一块通用CPU来处理模拟量和复杂功能的实现。