畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于plc的液位控制系統(tǒng)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）</p><p>　　題 目：基于PLC的液位控制系統(tǒng)-下位機(jī)設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　專

2、業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)： 1126班 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2015年 5 月 22 日 </p><p><b>　　摘

3、要</b></p><p>　　隨著當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，各類監(jiān)測(cè)并調(diào)控液位系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)化程度的要求也越來越高，原有的水位控制系統(tǒng)，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前高度自動(dòng)化的需要。</p><p>　　本課題是研究通過PLC系統(tǒng)來控制水位，監(jiān)控組態(tài)來模擬監(jiān)控界面，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化，可視化。本課題首先設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)，根據(jù)要求實(shí)現(xiàn)的功能分配IO口，接線，然后編制通過V4.0 step

4、7軟件進(jìn)行梯形圖的編輯、運(yùn)行，并把現(xiàn)場(chǎng)的水塔水位狀況實(shí)時(shí)傳送給上位機(jī)，上位機(jī)采用力控組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控。</p><p>　　監(jiān)控組態(tài)界面是通過ForceContro7.0進(jìn)行監(jiān)控界面的編寫、運(yùn)行。首先設(shè)計(jì)監(jiān)控界面，設(shè)置通信參數(shù)和IO口，使得上下位機(jī)能夠可靠通信。本水位控制系統(tǒng)以PLC為控制核心，具備開始和停止功能，這是一種PLC控制的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。應(yīng)用此控制系統(tǒng)能顯著提高勞動(dòng)效率，減少勞動(dòng)強(qiáng)度。</p&

5、gt;<p>　　關(guān)鍵詞：PLC 監(jiān)控組態(tài) STEP7 力控</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the rapid development of science and technology in today's society.All kinds of monitoring and con

6、trol system of liquid level of automation are increasingly high requirements.The original control system of water level, can not meet the current needs of the highly automated.</p><p>　　This project is to re

7、search through the PLC system to control water level monitoring, configuration simulation monitoring interface, realizing production automation, visualization.In this paper, the design of PLC control system, according to

8、 the functional requirements to achieve the distribution of I/O, then the preparation of wiring, editing, operation ladder through V4.0 step 7 software, and the water level scene of the real-time transmission to the PC,

9、PC monitoring using ForceContro7.0 conf</p><p>　　The configuration, operation monitoring interface is edited by ForceContro7.0 software. First, the monitoring interface design, communication parameters setti

10、ng and I/O port, the computer can reliable communication. The water level control system using PLC as the control core, have open and all stop function, this is a kind of automatic control system PLC control. The applica

11、tion of this control system can significantly improve the work efficiency, reduce labor intensity.</p><p>　　Keys words：PLC configuration step7 forcecontrol</p><p><b>　　目 錄</b>&

12、lt;/p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1設(shè)計(jì)的意義及目的1</p><p>　　1.2 課題的發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p

13、>　　1.3 本設(shè)計(jì)主要工作2</p><p>　　第二章 PLC及SIEMENS S7-2003</p><p>　　2.1 PLC概述3</p><p>　　2.1.1 PLC的產(chǎn)生及發(fā)展3</p><p>　　2.1.2 PLC的組成4</p><p>　　2.2 PLC的特點(diǎn)、性能及分類9&l

14、t;/p><p>　　2.2.1 PLC的特點(diǎn)9</p><p>　　2.2.2 PLC的性能指標(biāo)10</p><p>　　2.2.3 PLC的分類及應(yīng)用11</p><p>　　2.3 SIEMENS S7-200系列PLC12</p><p>　　2.3.1 S7-200系統(tǒng)組成12</p>&

15、lt;p>　　2.3.2 S7-200內(nèi)存結(jié)構(gòu)12</p><p>　　2.3.3 S7-200尋址方式13</p><p>　　2.3.4 S7-200控制指令14</p><p>　　第三章 液位控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.1 PLC選型16</p><p>　　3.2 液位傳感器

16、（YWCGQ）選型16</p><p>　　3.3 變頻器及PLC連接17</p><p><b>　　3.4 電機(jī)18</b></p><p>　　3.5 系統(tǒng)接線圖（見附圖3-5）19</p><p>　　3.6 I/O地址分配19</p><p>　　第四章 液位控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

17、20</p><p>　　4.1 V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3軟件的使用20</p><p>　　4.1.2 控制程序23</p><p>　　4.1.3 控制程序通信25</p><p>　　4.2 程序設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.3 S7-200仿真29</p>&

18、lt;p>　　第五章 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)33</p><p>　　5.1 ForceContro7.0簡介33</p><p>　　5.2 ForceContro7.0作用33</p><p>　　5.3 監(jiān)控系統(tǒng)概述33</p><p><b>　　總結(jié)34</b></p><p>&

19、lt;b>　　致謝35</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)36</b></p><p><b>　　附錄37</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1設(shè)計(jì)的意義及目的</p><p

20、>　　基于PLC的水位控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化，使實(shí)際操作簡單容易，省時(shí)省力。對(duì)于降低運(yùn)行成本，充分利用資源，更大的獲得利益，是有重要意義的。本設(shè)計(jì)目的在于：</p><p>　　培養(yǎng)我們分析并解決本專業(yè)實(shí)際工程問題的反應(yīng)速度和獨(dú)立思考的能力，增長實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　使學(xué)生能正確的運(yùn)用科學(xué)技術(shù)資料，國家標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)、圖冊(cè)等工具研究開發(fā)工業(yè)項(xiàng)目。</p>

21、<p>　　了解液位控制系統(tǒng)的工作原理，設(shè)計(jì)理念和現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　了解控制系統(tǒng)上位機(jī)的后臺(tái)開發(fā)過程，熟知控制系統(tǒng)下位機(jī)的硬件選型，連接，程序的編寫等詳細(xì)過程。掌握數(shù)據(jù)的交換的內(nèi)容及信息的接收發(fā)送。</p><p>　　學(xué)會(huì)利用I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)完成上位機(jī)對(duì)下位機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。</p><p>　　1.2 課題的發(fā)展現(xiàn)狀</p>&l

22、t;p>　　從最初的理念上來講，邏輯控制上普遍應(yīng)用PLC，并且數(shù)量巨大，占有主導(dǎo)地位。適合在相對(duì)較簡單，過程不復(fù)雜的簡易控制上應(yīng)用，例如順序控制和時(shí)序控制等場(chǎng)合。當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)對(duì)于脫離人力生產(chǎn)的需要飛速提升，計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展也突飛猛進(jìn)，尤其是CPU也飛速發(fā)展，不斷更新?lián)Q代，包括微型計(jì)算機(jī)同類的芯片都可以用作新一代PLC的核心處理器的選擇對(duì)象，PLC在今后的發(fā)展當(dāng)中必將失去一部分市場(chǎng)份額。但換個(gè)角度去思考，現(xiàn)如今一些規(guī)模龐大，技術(shù)先進(jìn)

23、，市場(chǎng)占有率高的大工業(yè)控制器廠商，也迅速的嘗試將微機(jī)業(yè)的一些最新的軟件技術(shù)移植到現(xiàn)代的PLC當(dāng)中，使其不斷完善與改進(jìn)，增加了更強(qiáng)大的功能，也大大提高了設(shè)備的性能。PLC也早已不只是邏輯控制這么簡單的設(shè)備了。對(duì)于這些現(xiàn)代的PLC已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能再簡單的理解為過去的“可編程邏輯控制器”。顯而易見，這些新的PLC必將會(huì)在以后的制動(dòng)化領(lǐng)域大有作為。</p><p>　　PLC是一個(gè)與時(shí)俱進(jìn)的產(chǎn)品，它最初是受到計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)思想的

24、啟發(fā)而研發(fā)的，經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展歷程，各個(gè)生產(chǎn)廠商在競(jìng)爭中不斷的創(chuàng)新、完善，使其更符合自動(dòng)化的發(fā)展，更適應(yīng)自動(dòng)化的實(shí)際要求。PLC始終屹立不倒，昂首挺立于工業(yè)領(lǐng)域靠的就是它無論在怎樣的環(huán)境下都能正常準(zhǔn)確的發(fā)揮作用。微型計(jì)算機(jī)適應(yīng)艱苦惡劣的周邊環(huán)境的能力太差，很難適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，所以他是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能取代PLC的。</p><p>　　因此工業(yè)生產(chǎn)中離不開PLC，是沒有爭議的。目前中國PLC市場(chǎng)本土品牌幾乎沒有，最受國

25、人青睞的品牌有三菱、歐姆龍、西門子、羅克韋爾、施耐德、GE-Fanuc等國際知名公司。大中型PLC歐美品牌市場(chǎng)份額最大，小型PLC日本品牌也實(shí)力雄厚，另外，中國臺(tái)灣與韓國也有一小部分市場(chǎng)。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)化、微型化、電腦化和開放性是PLC未來發(fā)展的主要趨勢(shì)。在PLC自動(dòng)化的最初時(shí)期，其體積龐大而且價(jià)格不菲。但近些年以來，微型PLC（小于32 I/O口）已經(jīng)問世，價(jià)格也只有幾百美元?，F(xiàn)如今我們使用PLC的

26、同時(shí)還要必須使用單獨(dú)的監(jiān)控組態(tài)軟件作為輔助工具，PLC以后的發(fā)展趨勢(shì)就是在自身的系統(tǒng)里自帶有與自身硬件相匹配的監(jiān)控組態(tài)軟件，這樣會(huì)更受到廣大用戶的喜歡，也更符合市場(chǎng)的需求，也是新的商機(jī)，更是一種趨勢(shì)。</p><p>　　1.3 本設(shè)計(jì)主要工作</p><p>　　選取西門子S7-200系列PLC來主要控制變頻器及水泵等設(shè)備達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)液位的目的，主要實(shí)現(xiàn)方法：</p>&l

27、t;p>　　利用投入試液位測(cè)量器捕捉水箱液位信息，將水位傳達(dá)給輸入輸出模塊；</p><p>　　經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，來控制變頻器的輸出頻率變化，于此同時(shí)，顯示水位具體信息；</p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)有自動(dòng)報(bào)警功能，當(dāng)液位異常超過警戒水位或是低于最低水位就會(huì)傳遞預(yù)警；</p><p>　　根據(jù)上位機(jī)的要求還可以水位的PID閉環(huán)控制，同時(shí)把水位數(shù)

28、據(jù)傳送給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)水位數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示和狀態(tài)監(jiān)控。</p><p><b>　　具體任務(wù)如下：</b></p><p>　　以PLC為控制核心的硬件電路設(shè)計(jì)；</p><p>　　根據(jù)所提功能完成硬件接線；</p><p>　　軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)水位的采集和傳輸以及越限報(bào)警；</p><p>　　(4

29、) 可以實(shí)現(xiàn)水位的PID閉環(huán)控制。</p><p>　　第二章 PLC及SIEMENS S7-200</p><p><b>　　2.1 PLC概述</b></p><p>　　2.1.1 PLC的產(chǎn)生及發(fā)展</p><p>　　可編程序控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC，19

30、69年第一臺(tái)可編程序控制器問世。如今PLC已成為工業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)中必不可少的，利用率最高的，應(yīng)用最普及的，市場(chǎng)占有率最高的的工業(yè)生產(chǎn)控制器。</p><p><b>　　PLC的產(chǎn)生</b></p><p>　　PLC產(chǎn)生之前，控制電氣裝置主要依靠繼電器，接觸器等電子元件來實(shí)現(xiàn)操作，并用導(dǎo)線按一定順序連接。由于其裝置龐大，生產(chǎn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，靈活性差，復(fù)雜，事故率高，等諸多不

31、便，人們對(duì)于自動(dòng)控制有了更高的要求。</p><p>　　68年美國通用汽車公司（GM）招標(biāo)要求：</p><p>　　“①軟連接代替硬接線 ②維護(hù)方便 ③可靠性高于繼電器控制柜 ④體積小于繼電器控制柜 ⑤成本低于繼電器控制柜 ⑥有數(shù)據(jù)通訊功能 ⑦輸入115V ⑧可在惡劣環(huán)境下工作 ⑨擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)變更要少 ⑩用戶程序存儲(chǔ)容量可擴(kuò)展到4K”。</p><p>　　其

32、核心思想是用程序代替硬件接線，輸入/輸出電平可與外部裝置直接相連，結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展。這便是PLC理念的雛形。</p><p>　　次年美國DEC公司根據(jù)這一理念開發(fā)出世界上第一臺(tái)PLC（PDP-14），并成功的應(yīng)用在通用汽車公司的生產(chǎn)線上。</p><p><b>　　PLC的發(fā)展</b></p><p>　　微處理器誕生于20世紀(jì)70年代初。微處

33、理器問世后人們很快將其引入PLC，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，使其真正成為具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制設(shè)備。此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)的普遍利用后，為了更加便捷和凸顯可編程控制器的功能以及特點(diǎn)，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller。</p><p>　　20世紀(jì)70年代中晚期，PLC進(jìn)入了一個(gè)更加貼近實(shí)際應(yīng)用化的發(fā)展階

34、段，可編程控制器大規(guī)模吸收并采納計(jì)算機(jī)技術(shù)擴(kuò)展和改進(jìn)自身功能功能，使其功能發(fā)生了翻天覆地的變化。越來越小的體積及更美的外觀，越來越高的運(yùn)算速度、更可靠越來越穩(wěn)定的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、越來越精準(zhǔn)的模擬量運(yùn)算以及更完善的PID功能及越來越低的市場(chǎng)價(jià)格更加鞏固了它在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域的地位。</p><p>　　20世紀(jì)80年代初，西方先進(jìn)工業(yè)國已經(jīng)大量的使用PLC為工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了高度的自動(dòng)化。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增

35、多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。</p><p>　　20世紀(jì)80年代至90年代中期，一個(gè)東西正以不可思議的超高速度在飛速發(fā)展，那就是PLC。之所以它如此的發(fā)展迅速，全要?dú)w結(jié)于當(dāng)時(shí)工業(yè)的超高速發(fā)展，因此，PLC的產(chǎn)量有了質(zhì)的飛躍，始終穩(wěn)定在30%以上。也正是在此過程中，PLC在某些領(lǐng)域撼動(dòng)了處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。因?yàn)镻LC在處理模擬量、數(shù)字量的運(yùn)算方面，人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提

36、高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域。</p><p>　　到上世紀(jì)末，可編程控制器朝著更適合現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)不斷完善與改進(jìn)。超大型PLC和超小型PLC都相繼出現(xiàn)，為了迎合不同控制要求的工業(yè)場(chǎng)合。特殊功能單元也種類繁多，擴(kuò)展了PLC的功能。人機(jī)交互界面單元、通信單元更加方便人們的使用，PLC的這些變化，給工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化增添了強(qiáng)大的動(dòng)力。</p><p>　　2.1.2 PLC的組成</p

37、><p>　　PLC基本組成簡單明了，分為幾大部分，每一部分又有各自不同功能的模塊，具體包括中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、接收發(fā)出信息的端口、對(duì)外另外連接的儀器的編程器及提供電能的部分這幾大部分。其中對(duì)外接收和發(fā)送信息的端口又分為好幾類，具體的形式見圖2-1。PLC分管不同功能的每個(gè)東西通過總線連起來，對(duì)外的連接需要按照實(shí)際的被控對(duì)象連接與之對(duì)應(yīng)的設(shè)備，使之構(gòu)成一個(gè)完整的PLC控制系統(tǒng)。</p><

38、;p>　　圖2-1 PLC基本組成</p><p><b>　?。?）中央處理器</b></p><p>　　其簡稱CPU，是PLC的最高級(jí)指揮中心。相當(dāng)于我們的大腦。</p><p><b>　?。?）存儲(chǔ)器</b></p><p>　　PLC的存儲(chǔ)器組成主要有三部分，分別是系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，

39、用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。</p><p><b>　?、傧到y(tǒng)程序存儲(chǔ)器</b></p><p>　　系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器是存放PLC生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序的地方，并且鎖定在ROM內(nèi)，個(gè)人用戶不能隨意的擦出及寫入。它使PLC具有基本功能，能夠完成PLC設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。系統(tǒng)程序質(zhì)量的好壞很大程度上決定了PLC的性能。</p><p>　?、谟脩?/p>

40、程序存儲(chǔ)器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器</p><p>　　用戶存儲(chǔ)器又分為用戶程序存儲(chǔ)器（程序區(qū)）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（數(shù)據(jù)區(qū)）這兩個(gè)存儲(chǔ)器，分別負(fù)責(zé)不同的存儲(chǔ)任務(wù)。用戶程序存儲(chǔ)器是專門存放用戶根據(jù)實(shí)際控制情況具體編寫的程序的地方，程序要采用PLC編程語言編寫。這個(gè)存儲(chǔ)器當(dāng)中的存儲(chǔ)單元類型又分為多種，有RAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）、EPROM（可擦除可編程序存儲(chǔ)器）和EEPROM（電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器）。存儲(chǔ)器中的內(nèi)容可讀可寫可修改，

41、用戶可以根據(jù)自己的需要自行發(fā)揮。用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是保存運(yùn)行程序中器件所使用的開關(guān)量以及運(yùn)算過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的空間。程序容量的大小靠的就是用戶存儲(chǔ)器的大小，存儲(chǔ)器越大，能開發(fā)的程序就能越大，這就說明PLC性能也就越好。判斷PLC的優(yōu)劣，很重要的指標(biāo)就是看用戶程序存儲(chǔ)器的大小。</p><p>　　為了方便用戶程序的讀寫，更改，檢驗(yàn)，也為了更安全有效的保護(hù)用戶程序的信息，防止程序因斷電等意外丟失，因此，一般用RAM用作

42、程序存儲(chǔ)器，并備有后備電源。由于RAM的抗干擾能力稍差，在程序已經(jīng)運(yùn)行并且無誤的情況下，通常將其固化在只讀存儲(chǔ)器中。如今電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器正逐步成為用戶存儲(chǔ)器的首選，直接將程序?qū)戇M(jìn)EEPROM中已成為時(shí)下流行的潮流。</p><p>　　工作數(shù)據(jù)指的是在PLC運(yùn)行時(shí)一直都在變化、一直都在存取的一些數(shù)據(jù)。工作數(shù)據(jù)需要隨即存取，因此存放在RAM中最恰當(dāng)。開發(fā)人員需要通過編寫程序來設(shè)定這些器件的初始狀態(tài)，以便更好

43、的完成自動(dòng)控制的目的。在管理數(shù)據(jù)的區(qū)域中，有這樣一個(gè)數(shù)據(jù)保持區(qū)，它是能在一些數(shù)據(jù)在掉電時(shí)用后備電池保持原有狀態(tài)的時(shí)刻，可以將這些數(shù)據(jù)保存下來的存儲(chǔ)區(qū)。</p><p>　　用戶在開發(fā)使用PLC的過程中是不會(huì)觸及系統(tǒng)程序及工作數(shù)據(jù)的，PLC產(chǎn)品說明書或使用手冊(cè)中所標(biāo)明的存儲(chǔ)器的說明，包括其形式以及存儲(chǔ)器的容量都指的是用戶程序存儲(chǔ)器。功能不強(qiáng)大的PLC往往用戶存儲(chǔ)器容量小，用戶在開發(fā)使用的過程中也會(huì)出現(xiàn)信息超出用戶存

44、儲(chǔ)器的容量的情況，為了解決這種情況帶來的不便，許多PLC還有存儲(chǔ)器擴(kuò)展功能。</p><p>　　常見的存儲(chǔ)器主要有1.RAM，可讀可寫的隨機(jī)存儲(chǔ)器；2.ROM，只讀存儲(chǔ)器。ROM又有PROM 、EPROM等多種形式可供用戶根據(jù)需要來自行選擇，但他們均為可擦除可編程的只讀存儲(chǔ)器。</p><p><b>　　（3）接口</b></p><p>

45、　　要想利用PLC進(jìn)行完整的控制任務(wù)，PLC就必須與外界建立聯(lián)系，接收和發(fā)送各種信號(hào)就需要輸入輸出接口。負(fù)責(zé)接收信息的端口是用來接收程序正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的各種變量的。接收的不同變量在PLC中經(jīng)過特定的程序計(jì)算處理產(chǎn)生被控信息，這些信息由輸出口送出PLC。執(zhí)行設(shè)備接收到輸出口傳遞的信號(hào)后，帶動(dòng)被控器件動(dòng)作，最終完成控制。PLC控制好壞的評(píng)判很大程度上取決于接口接收和發(fā)送信號(hào)的能力。由于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜多變，干擾也比較強(qiáng)烈，所以接口要有

46、抗干擾的能力。另外，工業(yè)控制信號(hào)種類繁多，類型不一，所以接口還必須有處理不同類別信號(hào)的能力，滿足各類信號(hào)的匹配能力。</p><p><b>　?、佥斎虢涌?lt;/b></p><p>　　可編程序控制器因需求不同有不同的接口。</p><p>　　·數(shù)字量輸入接口：一般傳感器傳遞給PLC的信號(hào)如果是數(shù)字量，那么這些數(shù)字量就需要由數(shù)字量輸

47、入接口接收，并把他們轉(zhuǎn)化成能用作PLC內(nèi)部處理的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。數(shù)字信號(hào)可能由交流電傳遞也可能用直流電傳遞，因?yàn)檫@個(gè)緣故，接口只能又分成接收直流信號(hào)的直流輸入接口和接收交流信號(hào)的交流輸入接口。如圖2-1、圖2-2、圖2-3所示。</p><p>　　圖2-1 直流輸入接口電路</p><p>　　圖2-2 交/直流輸入接口電路</p><p>　　圖2-3 交流輸入電路&

48、lt;/p><p>　　由上圖可以看到輸入接口的電源部分畫在了虛線框以外，這說明這類接口是分體式數(shù)字量輸入接口。但現(xiàn)如今的PLC一般不采用這種接法，另提供電源既不節(jié)能又不便捷，現(xiàn)在的輸入接口都采用本機(jī)直流電源直接供電。</p><p>　　·模擬量輸入接口：顧名思義，模擬量輸入接口就是能將輸入到PLC的模擬量轉(zhuǎn)化成PLC可處理的信號(hào)。凡是模擬量，不論是電壓的模擬信號(hào)還是電流的電信號(hào)，

49、只要是標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)，接口都能自動(dòng)匹配。</p><p><b>　?、谳敵鼋涌?lt;/b></p><p>　　·數(shù)字量輸出接口：它的作用是把可編程內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的數(shù)字（開關(guān)）量信號(hào)。</p><p>　　·模擬量輸出接口：它的作用是將可編程控制器運(yùn)算處理后的若干位數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)換為響應(yīng)的模擬量信號(hào)輸出，以

50、滿足生產(chǎn)過程現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)控制信號(hào)的需求。</p><p><b>　　③智能接口</b></p><p>　　為了適應(yīng)較復(fù)雜的控制工作的需要，可編程控制器還有一些智能控制單元。如PID工作單元、高速計(jì)數(shù)器工作單元、溫度控制單元等。這類單元大多是獨(dú)立的工作單元。它們和普通輸入輸出接口的區(qū)別在于其一般帶有單獨(dú)的CPU，有專門的處理能力。在具體的工作中，每個(gè)掃描周期智能單元和主

51、機(jī)的CPU交換一次信息，共同完成控制任務(wù)。從近期的發(fā)展來看，不少新型的可編程控制器本身也帶有PID功能及高速計(jì)數(shù)器接口，但它們的功能一般比專用智能輸入輸出單元的功能稍弱。</p><p><b>　?。?）編程器</b></p><p>　　當(dāng)你編輯好你所要用的PLC控制程序時(shí)，你就需要用到編程器來進(jìn)行下一步的工作。它能將你要用到的程序送到PLC的用戶程序存儲(chǔ)器。另外

52、，它還能幫你查看程序的運(yùn)行流程，當(dāng)程序出現(xiàn)錯(cuò)誤或有不符合控制要求的時(shí)候，還可以利用它對(duì)其進(jìn)行修改、調(diào)試等。</p><p>　　編程器又有兩種分類。簡易編程器：顧名思義，簡易就是簡單容易，它占地不大，可輕易移動(dòng)，缺點(diǎn)就是僅僅可以識(shí)別語句編程。如果PLC選的不大，用這簡易的就挺好。圖形編程器：它的功能不僅包括簡易編輯器的功能，另外又能識(shí)別梯形圖語言，功能更完善，用戶可根據(jù)自己的需要自行選擇。</p>

53、<p>　　PLC強(qiáng)大的功能隨之衍生出來的是名目繁多的周邊配套產(chǎn)品，輔助編程軟件就是其中之一。當(dāng)我們?cè)陔娔X里安裝了它之后，我們就能用我們熟悉的梯形圖，語句之類的編寫我們自己的程序了，并且我們可以實(shí)現(xiàn)電腦和PLC之間的通信，觀察正在工作的PLC等。</p><p><b>　　（5）電源</b></p><p>　　PLC的電源簡單來說就是交流變直流整流器。他

54、將我們提供的交流電變成直流電，因?yàn)镻LC的各個(gè)模塊的工作電流必須采用直流電。PLC的電源必須各項(xiàng)性能都強(qiáng)大，自身穩(wěn)定，抗干擾，并且要求有些電源還帶有向外輸出電能的能力，因?yàn)檫@樣就可以直接給被控設(shè)備供電，簡化了電路接線。</p><p>　　2.2 PLC的特點(diǎn)、性能及分類</p><p>　　2.2.1 PLC的特點(diǎn)</p><p><b>　　可靠性強(qiáng)&

55、lt;/b></p><p>　　所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為10~20ms.各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。PLC的供電系統(tǒng)必須穩(wěn)定。制作PLC的所有工件必須精挑細(xì)選，不容馬虎。之所以稱為穩(wěn)定，它還具有自救能力，當(dāng)其構(gòu)成部分出現(xiàn)意外事故，他的CPU能馬上做出動(dòng)作，避免事故擴(kuò)大。大型PLC還通過增

56、加CPU的個(gè)數(shù)來增加產(chǎn)品的穩(wěn)定性，可靠性。這個(gè)方法極大地提高了它的穩(wěn)定性。</p><p>　　豐富的I/O接口模塊</p><p>　　PLC所控制的器件是多種多樣的，接收的電信號(hào)也類型多種多樣，各種各樣的信號(hào)也難不倒強(qiáng)大的PLC。為了適應(yīng)各種外來信號(hào)，PLC有一系列處理不同情況的裝置來解決。</p><p><b>　　模塊化結(jié)構(gòu)</b>&

57、lt;/p><p>　　采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個(gè)部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。</p><p><b>　　編程簡單易學(xué)</b></p><p>　　PLC的程序基本是移

58、植繼電器的電路圖，對(duì)于熟悉繼電器的電氣工作者，它的程序簡單易懂，難度也不大，廣泛的適合大家學(xué)習(xí)。</p><p><b>　　安裝簡單，維修方便</b></p><p>　　使用PLC可以隨時(shí)隨地，完全不必考慮地點(diǎn)的限制，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力也相當(dāng)強(qiáng)悍，所以說很方便。其硬件安裝也相當(dāng)簡便，只要把你要用到的機(jī)器通過導(dǎo)線與PLC的輸入輸出接口相連，檢查無誤后便可馬上發(fā)揮作用。

59、如果使用時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，或者器件自身由于某些原因出現(xiàn)故障，在哪出現(xiàn)毛病，在哪部分就會(huì)有明顯的提示，使用戶及時(shí)的處理問題。每部分都是可拆卸的，也就意味著局部出現(xiàn)問題可以立即更換，以減少因故障帶來的損失。</p><p>　　2.2.2 PLC的性能指標(biāo)</p><p><b>　?。?）I/O總點(diǎn)數(shù)</b></p><p>　　I/O總點(diǎn)數(shù)是衡量PL

60、C接入信號(hào)和科輸出信號(hào)的數(shù)量。PLC的輸入輸出有開關(guān)量和模擬量兩種。</p><p><b>　?。?）存儲(chǔ)器容量</b></p><p>　　這個(gè)指標(biāo)代表的是PLC中能夠存儲(chǔ)我們編寫的程序的能力。一般情況下我們默認(rèn)以字來計(jì)量他的大小。每1024個(gè)字為1千字。PLC中通常以字為單位。</p><p><b>　?。?）編程語言<

61、/b></p><p>　　編程語言是PLC廠家為用戶設(shè)計(jì)的用于實(shí)現(xiàn)各種控制功能的編程工具，它有多種形式，常見的是梯形圖編程語言及語句表編程語言，另還有邏輯圖編程語言、布爾代數(shù)編程語言等，它的功能強(qiáng)否主要取決于該機(jī)型指令系統(tǒng)的功能與否。一般來講，指令的種類和數(shù)量越多，功能越強(qiáng)。</p><p><b>　?。?）掃描時(shí)間</b></p><p

62、>　　這個(gè)時(shí)間指的是讀取并完成1000條指令要花費(fèi)的時(shí)間。通常來講這個(gè)過程一共消耗10ms左右。</p><p>　?。?）內(nèi)部寄存器的種類和數(shù)量</p><p>　　PLC里面的寄存器有好多種不同的分類，且不同的PLC所擁有的數(shù)量也會(huì)不同，這是判斷PLC好壞的標(biāo)準(zhǔn)之一。</p><p><b>　?。?）通信能力</b></p&g

63、t;<p>　　這個(gè)能力指的是PLC與同類之間的信息相互遞送的能力，也包括PLC與電腦連接后相互遞送信息的能力，它是工廠自動(dòng)化的必備基礎(chǔ)?，F(xiàn)在所有的已經(jīng)生產(chǎn)出來的PLC無論類型如何，功能好壞，幾乎全帶有通信口，最少一個(gè)，無上限數(shù)量。</p><p><b>　?。?）智能模塊</b></p><p>　　智能模塊是那些自身具有處理器的能獨(dú)立完成某些任務(wù)的

64、立方體。它并不是整個(gè)系統(tǒng)完整動(dòng)作的不可或缺的一部分，也不再循環(huán)中，是獨(dú)立的。但它的意義在于執(zhí)行PLC的命令，完成特殊的動(dòng)作。如常見的位置模塊、溫度模塊、PID模塊和模糊模塊等等。</p><p>　　2.2.3 PLC的分類及應(yīng)用</p><p>　　PLC可從多種角度進(jìn)行分類：</p><p>　?。?）按控制規(guī)模分：輸入輸出量，開關(guān)量是這樣分類的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，都是按

65、照路數(shù)來分類。</p><p>　　有了點(diǎn)數(shù)的區(qū)別，也就有了不同點(diǎn)數(shù)的PLC。根據(jù)點(diǎn)數(shù)由少到多PLC也就有微小中大超大之分，這區(qū)分依據(jù)就不在此一一贅述，有興趣可以查閱下相關(guān)資料。</p><p>　　（2）按結(jié)構(gòu)組成分：通過上文我們了解了完整PLC有幾大部分組成，把這幾大部分分別獨(dú)立的割裂開來，然后再一一連接，這就是模塊化的。將這些組成部分直接集成在一個(gè)立方體中，這就是箱式的。如OMRON

66、公司，原來小型機(jī)都是箱體式，現(xiàn)在的CQM1則為模塊式的。</p><p>　　箱體的PLC把電源、CPU、內(nèi)存、I/O系統(tǒng)都集成在一個(gè)小箱體內(nèi)。整個(gè)四方體就能實(shí)現(xiàn)全部的功能。通常這個(gè)小箱子是不符合設(shè)計(jì)需要的，這就需要在另外連接小箱子，達(dá)到目的。</p><p>　　模塊式的PLC是把PLC的組成結(jié)構(gòu)一部分一部分的單獨(dú)割裂開來，然后加以連接，組成完整的系統(tǒng)。類型比較大的設(shè)備需要的模塊用不著很

67、強(qiáng)，所以與之相匹配的模塊類型就很有選擇性。今后這種潮流定會(huì)十分流行。</p><p>　　在自動(dòng)化的今天，凡是機(jī)器取代了人力用作工業(yè)生產(chǎn)的領(lǐng)域，就會(huì)有PLC的存在。PLC就是取代人類勞動(dòng)的機(jī)器人，有了它，人類文明的進(jìn)步速度迅猛加快。PLC的應(yīng)用之廣，幾乎遍布我們社會(huì)活動(dòng)的所有方面。工業(yè)上完全依賴PLC作為生產(chǎn)控制的中樞，接收信息處理數(shù)據(jù)并傳達(dá)指令，使工業(yè)生產(chǎn)能高效，有序，穩(wěn)定的運(yùn)行，全靠PLC的作用。這些行業(yè)所有

68、設(shè)備的連續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行，總存在許多的監(jiān)控點(diǎn)和大量的實(shí)時(shí)參數(shù)，而要監(jiān)視、控制、和采集這些流程參數(shù)和相關(guān)的工藝設(shè)備，也必須依靠PLC這個(gè)大腦來完成，當(dāng)然傳統(tǒng)叫法也有DCS，盡管設(shè)計(jì)之初的理念不一樣，但現(xiàn)技術(shù)路線已逐漸融合。凡是與工業(yè)掛鉤的地方，有機(jī)器參與生產(chǎn)，這么說吧，只要是通過耗電來搞生產(chǎn)的地方，就有PLC的存在！可能我們還不是很了解PLC，但它已經(jīng)悄無聲息的存在于我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)角落。只要是我們應(yīng)用的各種物品，是人類后續(xù)加工出來的產(chǎn)品，不

69、是直接獲取自大自然的任何東西，都離不開PLC的身影，我們方便快捷的享受著的物質(zhì)生活都是PLC的功勞。</p><p>　　2.3 SIEMENS S7-200系列PLC</p><p>　　2.3.1 S7-200系統(tǒng)組成</p><p>　　S7-200系列PLC的CPU有四種型號(hào)，當(dāng)然功能價(jià)格也有所差異，功能最弱的是221,當(dāng)然價(jià)格也最便宜，最高端的是226的。

70、PLC的擴(kuò)展模塊也有幾種供用戶選擇，根據(jù)需要的不同，分為輸入模塊，輸出模塊，還有輸入輸出合體的高級(jí)模塊。</p><p>　　表2-1 S7-200基本單元</p><p>　　2.3.2 S7-200內(nèi)存結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.3.3 S7-200尋址方式</p><p><b>　　編址方式</b></p

71、><p>　　計(jì)算機(jī)中數(shù)字采用二進(jìn)制運(yùn)算，1字節(jié)為8位二進(jìn)制數(shù)，1個(gè)字由兩個(gè)字節(jié)組成，1個(gè)雙字由2個(gè)字組成。</p><p>　　存儲(chǔ)器里儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)可以用位作為存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)，也可以用字節(jié)來作為衡量的標(biāo)準(zhǔn)，也可以是用字來作為衡量的標(biāo)準(zhǔn)，也可以是用雙字來作為衡量的標(biāo)準(zhǔn)，編寫地址的數(shù)據(jù)方式也可以是上述單位。存儲(chǔ)單元的地址由區(qū)域標(biāo)識(shí)符、字節(jié)地址和位地址組成。</p><p>　　

72、位編址：寄存器標(biāo)識(shí)符＋字節(jié)地址＋位地址。如I0.0、M0.1、Q0.2等。</p><p>　　字節(jié)編址：寄存器標(biāo)識(shí)等＋字節(jié)長度B＋字節(jié)號(hào)。如 IB1、VB20、QB2等。</p><p>　　字編址：寄存器標(biāo)識(shí)等＋字長度W＋起始字節(jié)號(hào)。</p><p>　　雙字編址：寄存器標(biāo)識(shí)等＋雙字長度D＋起始字節(jié)號(hào)。如 VD20表示VB20到VB23這4個(gè)字節(jié)組成的雙字。&l

73、t;/p><p>　　位，字節(jié)，字，雙字編址如圖2-4所示。</p><p><b>　　圖2-4 編址</b></p><p>　　數(shù)據(jù)類型：S7-200 PLC的數(shù)據(jù)類型有布爾型（BOOL）、整數(shù)型（INT）和實(shí)數(shù)型（REAL）3種。表2-2給出了字節(jié)、字、雙字所表示的數(shù)值范圍。</p><p>　　表2-2 字節(jié)、字、

74、雙字的數(shù)值范圍</p><p><b>　　尋址方式</b></p><p>　　尋址的方式有立即尋址、直接尋址、間接尋址三類:</p><p>　?、倭⒓磳ぶ罚毫⒓磾?shù)尋址的數(shù)據(jù)在指令中是以常數(shù)的形式出現(xiàn)。常數(shù)的長度由二進(jìn)制的位數(shù)決定，常數(shù)的格式有二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制、ASCII碼等。如:</p><p>　　二進(jìn)制

75、數(shù)：2#1001</p><p>　　十進(jìn)制數(shù)：20047</p><p>　　十六進(jìn)制數(shù):16#3EB5</p><p>　?、谥苯訉ぶ贩绞剑捍鎯?chǔ)器或寄存器都有自己所在位置的地址編號(hào)，通過直接查找這些唯一的位置地址，就能到你想要的地點(diǎn)識(shí)別或?qū)戇M(jìn)數(shù)據(jù)。</p><p>　?、坶g接尋址：操作數(shù)利用一個(gè)指針來提取數(shù)據(jù)，這個(gè)指針是指向你要尋找數(shù)據(jù)所

76、在的地址的一個(gè)針。</p><p>　　2.3.4 S7-200控制指令</p><p><b>　?。?）順序控制指令</b></p><p>　　順序功能能捕捉運(yùn)行過程中輸出量的不同，自動(dòng)用一些步來構(gòu)成一個(gè)工作周期。</p><p><b>　　步</b></p><p>

77、;　　將系統(tǒng)的工作過程分為若干個(gè)階段，這些階段稱為“步”。</p><p><b>　　轉(zhuǎn)換條件</b></p><p>　　步與步之間的轉(zhuǎn)換條件，用小短線表示，轉(zhuǎn)換條件可以是一個(gè)或多個(gè)，當(dāng)條件滿足，轉(zhuǎn)換得以實(shí)現(xiàn)。上一步的動(dòng)作結(jié)束，下一步動(dòng)作開始。系統(tǒng)處于的當(dāng)前步稱為“活動(dòng)步”。通常用狀態(tài)繼電器的位S0.0～S31.7代表程序的狀態(tài)步。</p><

78、p>　　表2-3 順序控制繼電器指令表</p><p><b>　　注：</b></p><p>　　順序控制繼電器位n必須尋址順序控制繼電器S的位。不能把同一編號(hào)的順序控制繼電器位用在不同的程序中。</p><p>　　在SCR段當(dāng)中禁止使用JMP隨意跳入，也禁止使用LBL隨意跳出。</p><p>　　第三章

79、液位控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 PLC選型</b></p><p>　　PLC的選擇需要考慮諸多因素，結(jié)構(gòu)形式、容量、性能、指令系統(tǒng)、編程語言、市場(chǎng)價(jià)格等等都是必須考慮的重要因素。對(duì)于PLC的選擇有個(gè)通用的慣例，那就是首先你選的機(jī)型要適合你的控制要求，并且靠譜，而且運(yùn)行期間的保養(yǎng)維護(hù)也要便捷，在達(dá)到上述要求的同時(shí)，再去比較同類型產(chǎn)品的市場(chǎng)價(jià)格

80、，擇優(yōu)錄取。由于本設(shè)計(jì)相對(duì)簡單且輸入輸出少，加之本人對(duì)西門子PLC略有接觸，因此選擇西門子S7-200型PLC。S7-200型PLC集成性好，也不算貴，非常實(shí)用，尤其是控制一些低端系統(tǒng)，很受人們的青睞。Siemens公司生產(chǎn)PLC的歷史很長，可以說是鼻祖了，它生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量信得過，安全可靠，各種擴(kuò)展功能及其完善，很適合用戶自行開發(fā)擴(kuò)展功能，是我們的不二選擇。我們的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的選擇PLC要富裕出一定量的輸入輸出端口，以便日后系統(tǒng)升級(jí)擴(kuò)展之用

81、，所以選擇輸入輸出點(diǎn)數(shù)最多的CPU，226是功能比較強(qiáng)大的CPU了。</p><p>　　擴(kuò)展模塊選定EM235。</p><p>　　3.2 液位傳感器（YWCGQ）選型</p><p>　　液位傳感器是一種測(cè)量液位的壓力傳感器，有多種類型可供選擇。</p><p>　　一類是期間直接與液體相接觸。</p><p>

82、　　第二類是器件不與液體接觸，采用聲波或光波測(cè)量。</p><p>　　輸出信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)方式有三種4～20mA、 0～5v、 0～10mA，我們根據(jù)實(shí)際目的，技術(shù)要求的不同來自行選取。我們選用的投入式傳感器其采用先進(jìn)的密封技術(shù)，不會(huì)漏水。且其中間能有氣管與外界相通，使之能與外界氣壓對(duì)比從而工精確地測(cè)量壓力大小。投入式液位傳感器見圖3-1。</p><p>　　圖3-1 投入式液位傳感器<

83、;/p><p>　　3.3 變頻器及PLC連接</p><p>　　易能電氣的EDS1000系列變頻調(diào)速器提供串行通訊技術(shù)的支持。它所支持的串行通訊技術(shù)包括標(biāo)準(zhǔn)RS-485、PROFIDRIVE、LONWORKS在內(nèi)的多種現(xiàn)場(chǎng)總線方式。其中，RS-485通訊方式為用戶提供了無需附加任何用度的、最為廉價(jià)實(shí)用的串行通訊方式。獨(dú)立的變頻器都有與之相匹配的，預(yù)先規(guī)定好的通訊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，字的格式，要想完成

84、與其他器件的連接，事先了解其通訊協(xié)議，就能實(shí)現(xiàn)我們所要達(dá)到的通信目的。</p><p><b>　　圖3-2易能變頻器</b></p><p>　　本變頻器與PLC的連接接線方式如圖3-3所示。通過PLC的R485通訊口相連。PLC為主機(jī)，變頻器為從機(jī)，主從機(jī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊。</p><p>　　圖3-3 變頻器與PLC配線圖</p>

85、<p>　　我們采用EDS1000系列變頻器的串行通訊作為與PLC的連接方式。簡要介紹一下，這個(gè)變頻器的通訊方式為異步半雙工的方式。PLC與EDS1000構(gòu)成主從關(guān)系，主機(jī)的作用就是傳達(dá)命令給從機(jī)，PLC里存有控制變頻器的指令，PLC連續(xù)發(fā)出這些指令的地址給變頻器，等待變頻器動(dòng)作。PLC自身最多能連接多達(dá)31臺(tái)像變頻器這樣的從機(jī)，也可以擴(kuò)展到連接126臺(tái)。通訊時(shí)，傳輸?shù)哪J(rèn)格式和傳輸速率為：8-N-1，9600bps。<

86、;/p><p><b>　　3.4 電機(jī)</b></p><p>　　水泵電機(jī)（pump motor）按結(jié)構(gòu)分類有倒著放的，那是臥式的；也有像人一樣站立的，那叫立式的。我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)里因?yàn)樾枰乃玫墓ぷ魈攸c(diǎn)為啟動(dòng)力矩不大，也不是次數(shù)很多的開關(guān)啟動(dòng)，基本是連續(xù)不斷地運(yùn)行，由于這些特征，我們選用鼠籠式異步電機(jī)。</p><p><b>　　

87、圖3-4 水泵電機(jī)</b></p><p>　　3.5 系統(tǒng)接線圖（見附錄圖3-5）</p><p>　　3.6 I/O地址分配</p><p>　　表3-1 I/O地址分配表</p><p><b>　　3.7 系統(tǒng)流程圖</b></p><p>　　第四章 液位控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)&l

88、t;/p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括硬件和軟件兩大部分內(nèi)容，本章介紹系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。主要包括軟件設(shè)計(jì)的基本步驟、方法，編程軟件STEP 7-Micro/WIN的介紹以及本項(xiàng)目程序設(shè)計(jì)。</p><p>　　PLC程序的編寫有多種方法。電氣工作者慣用經(jīng)驗(yàn)法，他們有著異常豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，因此也最適合經(jīng)驗(yàn)法。初學(xué)者應(yīng)當(dāng)了解圖解法，這是入門的方法。我們學(xué)習(xí)的是計(jì)算機(jī)法。當(dāng)然還有許多別的方法，在此就不

89、一一贅述。</p><p><b>　　圖解法</b></p><p>　　圖解法就是用圖形進(jìn)行PLC編程設(shè)計(jì)，最方便的就是梯形圖編程，這與繼電器電路十分相似，是一種簡單易懂的編程方法。</p><p><b>　　經(jīng)驗(yàn)法</b></p><p>　　運(yùn)用已有的相似程序，加以修改調(diào)試，使之成為適合自

90、己工程項(xiàng)目的程序。</p><p><b>　　計(jì)算機(jī)輔助編程</b></p><p>　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是通過PLC編程軟件(比如STEP 7-Micro/WIN)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行程序設(shè)計(jì)、離線或在線編程、離線仿真和在線調(diào)試等?，F(xiàn)在全部都是使用編程軟件進(jìn)行程序的編寫，計(jì)算機(jī)普及率相當(dāng)廣，并且方便快捷，不論是聯(lián)網(wǎng)還是斷網(wǎng)，都能進(jìn)行程序的編寫，程序的調(diào)試，并且保存方便。需

91、要的話還可以進(jìn)行文件的加密，防止竊取。</p><p>　　4.1 V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3軟件的使用</p><p>　　V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3是專為西門子S7-200系列PLC開發(fā)的編程工具，使用該軟件可根據(jù)控制系統(tǒng)的要求編制控制程序并完成與PLC的實(shí)時(shí)通信，進(jìn)行程序的下載與上傳及在線監(jiān)控。</p><p>　　

92、4.1.1 V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3的窗口組件</p><p>　　圖4-1 STEP 7-Micro/WIN的窗口組件</p><p>　?。?）操作欄顯示編程特性的按鈕控制群組</p><p>　　在操作欄中點(diǎn)選查看按鈕，則下面彈出程序塊、符號(hào)表、狀態(tài)表、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊等按鈕，單擊相應(yīng)的按鈕就能顯示出相應(yīng)的內(nèi)容。</p>&

93、lt;p>　　在操作欄的下方有個(gè)工具按鈕。單擊后出現(xiàn):指令向?qū)А⑽谋撅@示向?qū)?、位置控制向?qū)?、EM253控制面板和調(diào)制解調(diào)器擴(kuò)展向?qū)У陌粹o。</p><p><b>　　指令樹</b></p><p>　　這一欄里顯示的是全部目標(biāo)對(duì)象以及顯示當(dāng)前你所編寫的程序所包括的全部指令的樹形界面。我們可以看到指令樹中有一列排列整齊的文件夾，我們單擊最上方項(xiàng)目里的子文件夾，可

94、以插入POU。如果這個(gè)操作麻煩的話也可以右擊你的目標(biāo)POU進(jìn)行你想要的編輯。右擊你的目標(biāo)ＰＯＵ，彈出的菜單里你可以選擇打開、刪除、編輯，用密碼保護(hù)或重命名子程序及中斷例行程序等。</p><p><b>　　（3）交叉參考</b></p><p>　　允許用戶檢視程序的交叉參考和組件使用信息。</p><p><b>　?。?）數(shù)據(jù)塊

95、</b></p><p>　　允許用戶顯示和編輯數(shù)據(jù)塊內(nèi)容。</p><p><b>　?。?）狀態(tài)圖窗口</b></p><p>　　允許用戶將程序輸入、輸出或變量置入圖表中，以便追蹤其狀態(tài)。您可以建立多個(gè)狀態(tài)圖，以便從程序的不同部分檢視組件。每個(gè)狀態(tài)圖在狀態(tài)圖窗口中有自己的標(biāo)簽。</p><p>　　（6

96、）符號(hào)表／全局變量表窗口</p><p>　　我們?cè)诰帉懗绦虻臅r(shí)候可能會(huì)用到全局符號(hào)，這個(gè)符號(hào)表就是專門為我們分配和編輯全局符號(hào)所設(shè)計(jì)的窗口。符號(hào)表根據(jù)我們的需求可以任意添加，有我們自己做主。由于我們選定了PLC的型號(hào)，可以在此處添加一個(gè)方便我們使用的符號(hào)表，這樣做省去了不少的麻煩。</p><p><b>　?。?）輸出窗口</b></p><p

97、>　　當(dāng)用戶將程序錄入完畢，進(jìn)行編譯時(shí)，本窗口能顯示一些實(shí)時(shí)的消息。假如程序運(yùn)行過程中存在錯(cuò)誤，在本窗口中就會(huì)及時(shí)的顯示程序的失敗。為了方便用戶的修改，在窗口里用鼠標(biāo)雙擊錯(cuò)誤，光標(biāo)會(huì)自動(dòng)追蹤定位到錯(cuò)誤所在的程序網(wǎng)絡(luò)中。當(dāng)您編譯程序或指令庫時(shí)，提供信息。</p><p><b>　?。?）狀態(tài)條</b></p><p>　　提供用戶在STEP 7-Micro/WI

98、N中操作時(shí)的操作狀態(tài)信息。</p><p>　?。?）程序編輯器窗口</p><p>　　這個(gè)窗口里有程序視圖以及局部變量表。這里的程序視圖及局部變量表都是用于該項(xiàng)目的編輯器的。如果需要，用戶可以拖動(dòng)分割條，擴(kuò)展程序視圖，并覆蓋局部變量表。當(dāng)您在主程序一節(jié)（MAIN）之外，建立子程序或中斷例行程序時(shí)，標(biāo)記出現(xiàn)在程序編輯器窗口的底部?？牲c(diǎn)擊該標(biāo)記，在子程序、中斷和OB1之間移動(dòng)。</p

99、><p><b>　?。?0）局部變量表</b></p><p>　　包含用戶對(duì)局部變量所作的賦值（即子程序和中斷例行程序使用的變量）。在局部變量表中建立的變量使用暫時(shí)內(nèi)存；地址賦值由系統(tǒng)處理；變量的使用僅限于建立此變量的POU。</p><p><b>　?。?1）菜單條</b></p><p>　　

100、這里可以用鼠標(biāo)點(diǎn)擊或者敲擊鍵盤來控制，如果不滿意這里的工具菜單欄，我們可以根據(jù)自己的需求增加或者刪除里面的快捷操作按鈕。</p><p><b>　?。?2）工具條</b></p><p>　　為最常用的STEP 7-Micro/WIN操作提供便利的鼠標(biāo)訪問。用戶可以定制每個(gè)工具條的內(nèi)容和外觀。</p><p>　　4.1.2 控制程序<

101、/p><p><b>　?。?）打開新項(xiàng)目</b></p><p>　　雙擊STEP 7-Micro/WIN圖標(biāo)，或從"開始"菜單選擇SIMATIC>STEP 7 Micro/WIN，啟動(dòng)應(yīng)用程序。會(huì)打開一個(gè)新STEP 7-Micro/WIN項(xiàng)目。</p><p><b>　　（2）打開現(xiàn)有項(xiàng)目</b>

102、;</p><p>　　從STEP 7-Micro/WIN中，使用文件菜單，選擇下列選項(xiàng)之一：</p><p>　?、?打開－允許瀏覽至一個(gè)現(xiàn)有項(xiàng)目，并且打開該項(xiàng)目。</p><p>　　② 文件名稱－我們點(diǎn)開文件出現(xiàn)下拉菜單，在這下拉菜單里我們可以醒目的看到下方有我們最近使用過的文件名稱，在此我們可以方便的打開我們已經(jīng)打開過的文件。</p><

103、p><b>　　進(jìn)入編程狀態(tài)</b></p><p>　　單擊左側(cè) 查看 中的 程序塊，進(jìn)入編程狀態(tài)；</p><p><b>　　選擇編程語言</b></p><p>　　找到菜單欄，再找到查看按鈕，按下彈出下拉菜單，可以看到有編程語言的選擇，有梯形圖、STL、FBD這三種選擇可供用戶根據(jù)需要自行選擇。</p

104、><p>　?。?）建立PC及PLC的通信連接線路并完成參數(shù)設(shè)置</p><p>　　① 聯(lián)接電腦：將電腦的COM端口聯(lián)接PC/PPI電纜的PC端，然后將電纜的另一端：PPI端與PLC的PORT0或PORT1端口相連，完成此番步驟，PLC與PC的硬件連接就完成了。</p><p>　?、?參數(shù)設(shè)置：首先找到PC/PPI電纜小盒中的DIP開關(guān)，這個(gè)開關(guān)是調(diào)節(jié)通訊波特率的，

105、調(diào)節(jié)這個(gè)小開關(guān)，將其設(shè)置為9.6K。找到PLC的方式開關(guān)，將其設(shè)置成“停止”，注意是設(shè)置完此步再給PLC進(jìn)行上電處理；之后打開STEP 7軟件，單擊菜單欄中的PLC-類型，彈出一個(gè)選擇PLC類型的對(duì)話框，在窗口中單擊讀取PLC按鈕，可以檢測(cè)是否成功。還有一種檢測(cè)通信是否成功的方法就是從下拉菜單中選擇CPU226,單擊通信，在彈出的窗口中雙擊電纜圖標(biāo)，也能實(shí)現(xiàn)相同的功能。</p><p>　　圖4-5檢測(cè)通信是否成

106、功（1）</p><p>　　圖4-6檢測(cè)通信是否成功（2）</p><p>　　圖4-7檢測(cè)通信是否成功（3）</p><p>　?。?）運(yùn)行和調(diào)試程序。</p><p>　?、?將CPU上的RUN／STOP開關(guān)撥到RUN位置；CPU上的黃色STOP狀態(tài)指示燈滅，綠色指示燈亮；</p><p>　?、?在STEP 7

107、軟件中單擊菜單里的命令“RUN（運(yùn)行）”和“STOP（停止）”，或者工具欄按鈕和改變CPU的運(yùn)行狀態(tài)；</p><p>　?、?接通I0.0對(duì)應(yīng)的按鈕，觀察運(yùn)行結(jié)果。</p><p><b>　　建立符號(hào)表</b></p><p>　　在“引導(dǎo)條”單擊“符號(hào)表”圖標(biāo)，或“查看”菜單→“組件” →“符號(hào)表”項(xiàng)，打開符號(hào)表，將直接地址編號(hào)（如I0.

108、0）用具有實(shí)際含義的符號(hào)（如正向起動(dòng)按鈕）代替。</p><p>　　4.1.3 控制程序通信</p><p>　　可選用以下3種方式進(jìn)行程序上傳：</p><p>　?。?）點(diǎn)擊“上載”按鈕。</p><p>　?。?）選擇菜單命令文件> 上載。</p><p>　?。?）按快捷鍵組合 Ctrl+U。</

109、p><p>　　在確認(rèn)硬件連接沒有問題，硬件設(shè)備本身也沒有故障的前提下，上傳程序才會(huì)順利的進(jìn)行，PLC才會(huì)正常進(jìn)行信息的交流。我們要保存已上載的程序，需要先選好需要的塊，包括各種塊，比如程序塊，數(shù)據(jù)塊等，然后上載程序，軟件就能自動(dòng)的從PLC中復(fù)制程序到我們現(xiàn)在已經(jīng)打開的項(xiàng)目中。</p><p><b>　　4.2 程序設(shè)計(jì)</b></p><p>

110、<b>　　主程序：</b></p><p>　　圖4-8 主程序（1）</p><p>　　圖4-9 主程序（2）</p><p>　　圖4-10 主程序（3）</p><p>　　圖4-11 主程序（4）</p><p><b>　　圖4-12</b></p>

111、<p>　　4.3 S7-200仿真</p><p>　　編寫好程序就該檢驗(yàn)程序的正確與否了。我們采用的S7-200的仿真軟件是有人為了方便的使用PLC特意編寫的用來服務(wù)PLC的程序。我們采用中文版來加以學(xué)習(xí)。這款軟件的V3.0版可以對(duì)使用STEP 7編寫程序的用戶按照其要求進(jìn)行仿真。雖然這款程序功能并不完善，也不強(qiáng)大，但基本的操作都具備，作為學(xué)習(xí)之用已經(jīng)是很不錯(cuò)的了。我們應(yīng)該好好利用。</p

112、><p>　　直接打開老師提供的文件夾里的“S7-200仿真漢化版.EXE”文件，不用任何復(fù)雜的步驟，只需輕輕一按，就可以開始我們的模擬工作。用鼠標(biāo)左鍵輕擊兩下后在彈出的方框中鍵入6956,再按動(dòng)鍵盤的回車鍵，然后就開始了。</p><p>　　打開軟件，自動(dòng)的在界面里彈出提個(gè)醒目的PLC的CPU模塊，這款軟件默認(rèn)的是打開老型號(hào)的CPU 214。我們需要修改CPU的型號(hào)，具體操作是鼠標(biāo)單擊執(zhí)行

113、菜單命令“配置”→“CPU型號(hào)”，在打開的對(duì)話框中選中CPU的型號(hào)，在這里我們需要用到的是CPU 226。</p><p>　　圖4-15中能清楚明了的看見CPU 226模塊。在CPU模塊下的那一排小開關(guān)板是用來輸入數(shù)字量信號(hào)的。在小開關(guān)板的下面我們可以看到能用來規(guī)定SMB28和SMB29的元件，那就是所謂的直線電位器。</p><p>　　將鼠標(biāo)移到CPU右邊的空四邊形上，與此同時(shí)按動(dòng)兩

114、下鼠標(biāo)左鍵，就能彈出一個(gè)窗口，在這可以隨意增加其它擴(kuò)展模塊。</p><p><b>　　圖4-15</b></p><p>　　由于仿真軟件自身的局限性，設(shè)計(jì)還不是很完善，所以他不能直接接收PLC的程序代碼。要想將編好的PLC程序?qū)戇M(jìn)仿真軟件，必須用編程軟件的“導(dǎo)出”功能將STEP 7里你已經(jīng)編寫好的程序保存成擴(kuò)展名為“awl”的ASCII文本文件，只有經(jīng)過這樣的復(fù)