畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于plc的回轉(zhuǎn)窯拖動系統(tǒng)技術(shù)研究與開發(fā)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p><b>　　基于PLC的回轉(zhuǎn)窯</b></p><p>　　拖動系統(tǒng)技術(shù)研究與開發(fā)</p><p>　　學(xué)院（系） 電氣工程學(xué)院 </p><p>　　年級專業(yè) </p>

2、<p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　專業(yè)負(fù)責(zé)人 </p><p>　　答辯日期 </p><p><b>　　摘 要</b>&l

3、t;/p><p>　　摘　要:可編程控制器(PLC) 是一種重要的、應(yīng)用場合廣泛的工業(yè)控制器,它通過數(shù)字式或模擬式輸入輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。變頻調(diào)速具有高效率、寬范圍和高精度等特點(diǎn),是目前運(yùn)用最廣泛且最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。</p><p>　　本文介紹了PLC 在回轉(zhuǎn)窯自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用,以及該系統(tǒng)的硬件配置和功能。同時(shí)著重講述了PLC 軟件在回轉(zhuǎn)窯拖動系統(tǒng)中的對轉(zhuǎn)速的控制，再

4、結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)的、成熟的電力電子器件、變頻器的技術(shù)、PLC的技術(shù)將回轉(zhuǎn)窯拖動系統(tǒng)完善起來,達(dá)到運(yùn)行可靠、節(jié)能的目的，同時(shí)在實(shí)際使用中令系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性、可靠性和實(shí)用性。</p><p>　　關(guān)鍵詞:PLC；變頻器；回轉(zhuǎn)窯；拖動系統(tǒng)；穩(wěn)定性；可靠性</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Abstract: P

5、rogrammable Logical Controller ( PLC) is an important and widely used industrial controller , which can control various machines and production processes by binary or analog input and output . Frequency Control of high e

6、fficiency, wide-range and high precision, and other characteristics, is the use of the most extensive and most promising way of speed. </p><p>　　In this paper, an application of PLC in an auto control system

7、 for the progress of the rotary kiln is introduced, and the system's hardware configuration and functions. At the same time focus on the PLC software in the rotary kiln system of drag on speed control, combined with

8、the advanced and mature power electronic devices, the frequency converter technology, PLC's technology will improve the rotary kiln drive system, to run Reliable and energy-saving purposes, while the actual use of th

9、e syst</p><p>　　Key words: PLC; Converter; the rotary kiln; drive system ；stability；reliability</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p&g

10、t;　　AbstractII</p><p>　　第1章 緒論錯(cuò)誤！未定義書簽。</p><p>　　1.1 課題背景錯(cuò)誤！未定義書簽。</p><p>　　1.1.1 錯(cuò)誤！未定義書簽。</p><p>　　1.1.1.1 錯(cuò)誤！未定義書簽。</p><p>　　第2章 錯(cuò)誤！未定義書簽。</p

11、><p>　　2.1 錯(cuò)誤！未定義書簽。</p><p>　　第3章 錯(cuò)誤！未定義書簽。</p><p>　　3.1 錯(cuò)誤！未定義書簽。</p><p><b>　　結(jié)論54</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)55</b></p><p&

12、gt;<b>　　致謝56</b></p><p><b>　　附錄156</b></p><p><b>　　附錄258</b></p><p>　　注：用Word自動生成論文目錄 </p><p>　　在論文模板上，全部輸入論文完畢要自動生成目錄時(shí)的操作步驟如下：1

13、、插入分隔符：把光標(biāo)定位在正文最上方，單擊“插入”，選擇“分隔符”，在分隔符對話框的“分節(jié)符類型”處選中“下一頁”選項(xiàng)，單擊“確定”，這樣整篇文章分兩個(gè)節(jié)。第1節(jié)放目錄，第2節(jié)是正文。然后插入頁碼。 2、將光標(biāo)置于擬加目錄處。3、點(diǎn)“插入/索引和目錄/目錄”，在出現(xiàn)界面上在顯示級別欄選定頂級別確定目錄是幾層；選擇“顯示頁碼”、“頁碼右對齊”及虛線樣式等。4、確定。至此，目錄在你指定位置已經(jīng)生成。已生成目錄的字體、間距等仍可以在目

14、錄中直接調(diào)整。</p><p>　　（打印時(shí)此段文字刪除）</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 系統(tǒng)簡介</b></p><p>　　現(xiàn)代水泥生產(chǎn)過程中，自動化占據(jù)著重要地位。它在保證生產(chǎn)安全可靠、提高產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量、降低能耗及成本、控制環(huán)境污染

15、、降低工人勞動強(qiáng)度、提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率及勞動生產(chǎn)率、實(shí)現(xiàn)科學(xué)的生產(chǎn)控制管理等方面都起著重要的作用。水泥工業(yè)自動化水平的提高，也為水泥生產(chǎn)新工藝的推廣和完善創(chuàng)造了條件。水泥生產(chǎn)工藝復(fù)雜，設(shè)備連鎖眾多，各種檢測信號相互影響，采用傳統(tǒng)的人工控制或繼電器儀表控制很難達(dá)到控制要求。如果生產(chǎn)線上的任何一臺設(shè)備出現(xiàn)故障停機(jī)，將影響整個(gè)生產(chǎn)線的運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會發(fā)生壓料、堵料，給生產(chǎn)帶來很大的損失。采用集散控制后，真正做到了控制分散，危險(xiǎn)分散和管理集中。設(shè)備

16、出現(xiàn)故障后系統(tǒng)能夠按照預(yù)先編制好的程序自動停止相關(guān)設(shè)備，并發(fā)出聲光報(bào)警，提醒操作人員及時(shí)處理以免影響生產(chǎn)。對一些重要的參數(shù)和報(bào)表系統(tǒng)能夠自動生成歷史記錄和歷史趨勢，操作人員和技術(shù)人員可以隨時(shí)查詢歷史數(shù)據(jù)了解生產(chǎn)情況。通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析提出新工藝，新方法，不斷提高水泥的產(chǎn)量和質(zhì)量?；剞D(zhuǎn)窯是水泥生產(chǎn)中的核心設(shè)備，在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)廳生料嫩燒，進(jìn)行熱能交換，在其內(nèi)生料經(jīng)過一系列的化學(xué)和物理變化，最終形成固液體狀的熟料，是熟料生產(chǎn)的重要階段。而目

17、前,回轉(zhuǎn)</p><p>　　變頻調(diào)速具有高效率、寬范圍和高精度等特點(diǎn),是目前運(yùn)用最廣泛且最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)的、成熟的電力電子器件、變頻器的技術(shù)、PLC的技術(shù)將回轉(zhuǎn)窯拖動系統(tǒng)完善起來,達(dá)到運(yùn)行可靠、節(jié)能的目的。</p><p>　　1．2 水泥行業(yè)介紹</p><p>　　1．2．1 中國水泥工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　

18、　中國水泥工業(yè)歷經(jīng)百年滄桑，只有在建國后，特別是在改革開放20 年中，才獲得了真正的大發(fā)展。</p><p>　　世界水泥產(chǎn)量1999 年達(dá)到1542 億噸，其中中國就占了5.6億噸，絕對量不可謂不高，人均消費(fèi)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出世界人均水平，甚至達(dá)到了一些發(fā)達(dá)國家目前的年度消費(fèi)水平。從生產(chǎn)工藝和裝備制造等工業(yè)技術(shù)方面看，我國己基本上掌握了從1000 /10000t d 熟料的全套新型干法技術(shù)。通過改革開放20多年的實(shí)踐

19、，中國的現(xiàn)代化水泥工業(yè)己初見端倪。</p><p>　　但是，目前我國水泥工業(yè)面臨的主要問題是，代表當(dāng)代主導(dǎo)窯型的新型干法技術(shù)在整個(gè)工業(yè)中的比例太低，還不到 20%。 80% 以上的窯型還屬于20、30 年代，40、50 年代和50 、60 年代的工藝技術(shù)，盡管做了些大的改進(jìn)，但本質(zhì)上無法脫胎換骨。如何把這個(gè)比例倒過來，是一項(xiàng)大的結(jié)構(gòu)調(diào)整問題，將是中國水泥工業(yè)今后10 20 年內(nèi)一項(xiàng)艱巨的歷史任務(wù)。此外，我國的人

20、均水泥累積消費(fèi)量還不高，不到發(fā)達(dá)國家的一半。質(zhì)量、環(huán)保、能源和勞動生產(chǎn)率等主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也與發(fā)達(dá)國家有相當(dāng)大的差距。</p><p>　　1.2.2 水泥生產(chǎn)工藝</p><p>　?。?）水泥生產(chǎn)原燃料及配料</p><p>　　生產(chǎn)水泥的主要原料為石灰原料和粘土質(zhì)原料，有時(shí)還要根據(jù)燃料品質(zhì)和水泥品種，摻加校正原料以補(bǔ)充某些成分的不足，還可以利用工業(yè)廢渣作為水泥

21、的原料或混合材料進(jìn)行生產(chǎn)。</p><p><b>　　1、 石灰石原料</b></p><p>　　石灰質(zhì)原料是指以碳酸鈣為主要成分的石灰石、泥灰?guī)r、白堊和貝殼等。石灰石是水泥生產(chǎn)的主要原料，每生產(chǎn)一噸熟料大約需要1.3噸石灰石，生料中80%以上是石灰石。</p><p><b>　　2、 黏土質(zhì)原料</b></p

22、><p>　　天然黏土質(zhì)原料有黃土、黏土、頁巖、粉砂巖及河泥等。其中黃土和黏土用得最多。此外，還有粉煤灰、煤矸石等工業(yè)廢渣。黏土質(zhì)為細(xì)分散的沉積巖，由不同礦物組成，如高嶺土、蒙脫石、水云母及其它水化鋁硅酸鹽。</p><p><b>　　3、 校正原料</b></p><p>　　當(dāng)石灰質(zhì)原料和黏土質(zhì)原料配合所得生料成分不能滿足配料方案要求時(shí)（有的

23、 含量不足，有的 和 含量不足）必須根據(jù)所缺少的組分，摻加相應(yīng)的校正原料</p><p>　　a.       硅質(zhì)校正原料 含 80%以上</p><p>　　b.       鋁質(zhì)校正原料 含 30%以上</p><p>　　c. &

24、#160;     鐵質(zhì)校正原料 含 50%以上</p><p>　　（2） 新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝流程</p><p>　　水泥生產(chǎn)的共同特點(diǎn)就是“三磨一燒”，即以生料磨為中心的生料制備系統(tǒng)以回轉(zhuǎn)窯為中心的熟料燃燒系統(tǒng)和以水泥磨為中心的水泥制成系統(tǒng)。</p><p>　　圖 1 1 水泥工藝流程圖</p>

25、<p><b>　　1、破碎及預(yù)均化</b></p><p>　　a. 破碎 水泥生產(chǎn)過程中，大部分原料要進(jìn)行破碎，如石灰石、黏土、鐵礦石及煤等。石灰石是生產(chǎn)水泥用量最大的原料，開采后的粒度較大，硬度較高，因此石灰石是生產(chǎn)水泥用量最大的原料，開采后的粒度較大，硬度較高，因此石灰石的破碎在水泥廠的物料破碎中占有比較重要的地位。</p><p>　　破碎過程

26、要比粉磨過程經(jīng)濟(jì)而方便，合理選用破碎設(shè)備和和粉磨設(shè)備非常重要。在物料進(jìn)入粉磨設(shè)備之前，盡可能將大塊物料破碎至細(xì)小、均勻的粒度，以減輕粉磨設(shè)備的負(fù)荷，提高黂機(jī)的產(chǎn)量。物料破碎后，可減少在運(yùn)輸和貯存過程中不同粒度物料的分離現(xiàn)象，有得于制得成分均勻的生料，提高配料的準(zhǔn)確性。</p><p>　　b. 原料預(yù)均化 預(yù)均化技術(shù)就是在原料的存、取過程中，運(yùn)用科學(xué)的堆取料技術(shù)，實(shí)現(xiàn)原料的初步均化，使原料堆場同時(shí)具備貯存與均化的

27、功能。</p><p>　　原料預(yù)均化的基本原理就是在物料堆放時(shí)，由堆料機(jī)把進(jìn)來的原料連續(xù)地按一定的方式堆成盡可能多的相互平行、上下重疊和相同厚度的料層。取料時(shí)，在垂直于料層的方向，盡可能同時(shí)切取所有料層，依次切取，直到取完，即“平鋪直取”。</p><p><b>　　意義：</b></p><p>　　a. 均化原料成分，減少質(zhì)量波動，以利

28、于生產(chǎn)質(zhì)量更高的熟料，并穩(wěn)定燒成系統(tǒng)的生產(chǎn)。</p><p>　　b.擴(kuò)大礦山資源的利用，提高開采效率，最大限度擴(kuò)大礦山的覆蓋物和夾層，在礦山開采的過程中不出或少出廢石。</p><p>　　c. 可以放寬礦山開采的質(zhì)量和控要求，降低礦山的開采成本。</p><p>　　d. 對黏濕物料適應(yīng)性強(qiáng)。</p><p>　　e. 為工廠提供長期穩(wěn)定

29、的原料，也可以在堆場內(nèi)對不同組分的原料進(jìn)行配料，使其成為預(yù)配料堆場，為穩(wěn)定生產(chǎn)和提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率創(chuàng)造條件。</p><p><b>　　f.自動化程度高。</b></p><p><b>　　2、生料制備</b></p><p>　　水泥生產(chǎn)過程中，每生產(chǎn)1噸硅酸鹽水泥至少要粉磨3噸物料（包括各種原料、燃料、熟料、混合料、石

30、膏），據(jù)統(tǒng)計(jì)，干法水泥生產(chǎn)線粉磨作業(yè)需要消耗的動力約占全廠動力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占約3%，水泥粉磨約占40%。因此，合理選擇粉磨設(shè)備和工藝流程，優(yōu)化工藝參數(shù)，正確操作，控制作業(yè)制度，對保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗具有重大意義。</p><p><b>　　工作原理：</b></p><p>　　電動機(jī)通過減速裝置帶動磨盤轉(zhuǎn)動，物料通過鎖風(fēng)喂料裝置經(jīng)

31、下料溜子落到磨盤中央，在離心力的作用下被甩向磨盤邊緣交受到磨輥的輾壓粉磨，粉碎后的物料從磨盤的邊緣溢出，被來自噴嘴高速向上的熱氣流帶起烘干，根據(jù)氣流速度的不同，部分物料被氣流帶到高效選粉機(jī)內(nèi)，粗粉經(jīng)分離后返回到磨盤上，重新粉磨；細(xì)粉則隨氣流出磨，在系統(tǒng)收塵裝置中收集下來，即為產(chǎn)品。沒有被熱氣流帶起的粗顆粒物料，溢出磨盤后被外循環(huán)的斗式提升機(jī)喂入選粉機(jī)，粗顆粒落回磨盤，再次擠壓粉磨。</p><p><b&g

32、t;　　3、生料均化</b></p><p>　　新型干法水泥生產(chǎn)過程中，穩(wěn)定入窖生料成分是穩(wěn)定熟料燒成熱工制度的前提，生料均化系統(tǒng)起著穩(wěn)定入窖生料成分的最后一道把關(guān)作用。</p><p><b>　　均化原理：</b></p><p>　　采用空氣攪拌，重力作用，產(chǎn)生“漏斗效應(yīng)”，使生料粉在向下卸落時(shí)，盡量切割多層料面，充分混合。

33、利用不同的流化空氣，使庫內(nèi)平行料面發(fā)生大小不同的流化膨脹作用，有的區(qū)域卸料，有的區(qū)域流化，從而使庫內(nèi)料面產(chǎn)生傾斜，進(jìn)行徑向混合均化。</p><p><b>　　4、預(yù)熱分解</b></p><p>　　把生料的預(yù)熱和部分分解由預(yù)熱器來完成，代替回轉(zhuǎn)窯部分功能，達(dá)到縮短回窯長度，同時(shí)使窯內(nèi)以堆積狀態(tài)進(jìn)行氣料換熱過程，移到預(yù)熱器內(nèi)在懸浮狀態(tài)下進(jìn)行，使生料能夠同窯內(nèi)排出的

34、熾熱氣體充分混合，增大了氣料接觸面積，傳熱速度快，熱交換效率高，達(dá)到提高窯系統(tǒng)生產(chǎn)效率、降低熟料燒成熱耗的目的。</p><p><b>　　工作原理：</b></p><p>　　預(yù)熱器的主要功能是充分利用回轉(zhuǎn)窯和分解爐排出的廢氣余熱加熱生料，使生料預(yù)熱及部分碳酸鹽分解。為了最大限度提高氣固間的換熱效率，實(shí)現(xiàn)整個(gè)煅燒系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗，必需具備氣固分散均勻、換

35、熱迅速和高效分離三個(gè)功能。</p><p><b>　　a. 物料分散</b></p><p>　　換熱80%在入口管道內(nèi)進(jìn)行的。喂入預(yù)熱器管道中的生料，在與高速上升氣流的沖擊下，物料折轉(zhuǎn)向上隨氣流運(yùn)動，同時(shí)被分散。</p><p><b>　　b. 氣固分離</b></p><p>　　當(dāng)氣流攜帶

36、料粉進(jìn)入旋風(fēng)筒后，被迫在旋風(fēng)筒筒體與內(nèi)筒（排氣管）之間的環(huán)狀空間內(nèi)做旋轉(zhuǎn)流動，并且一邊旋轉(zhuǎn)一邊向下運(yùn)動，由筒體到錐體，一直可以延伸到錐體的端部，然后轉(zhuǎn)而向上旋轉(zhuǎn)上升，由排氣管排出。</p><p><b>　　c. 預(yù)分解</b></p><p>　　預(yù)分解技術(shù)的出現(xiàn)是水泥煅燒工藝的一次技術(shù)飛躍。它是在預(yù)熱器和回轉(zhuǎn)窯之間增設(shè)分解爐和利用窯尾上升煙道，設(shè)燃料噴入裝置，使

37、燃料燃燒的放熱過程與生料的碳酸鹽分解的吸熱過程，在分解爐內(nèi)以懸浮態(tài)或流化態(tài)下迅速進(jìn)行，使入窯生料的分解率提高到90%以上。將原來在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行的碳酸鹽分解任務(wù)，移到分解爐內(nèi)進(jìn)行；燃料大部分從分解爐內(nèi)加入，少部分由窯頭加入，減輕了窯內(nèi)煅燒帶的熱負(fù)荷，延長了襯料壽命，有利于生產(chǎn)大型化；由于燃料與生料混合均勻，燃料燃燒熱及時(shí)傳遞給物料，使燃燒、換熱及碳酸鹽分解過程得到優(yōu)化。因而具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗等一系列優(yōu)良性能及特點(diǎn)。</p>

38、<p><b>　　4、水泥熟料的燒成</b></p><p>　　生料在旋風(fēng)預(yù)熱器中完成預(yù)熱和預(yù)分解后，下一道工序是進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行熟料的燒成。</p><p>　　在回轉(zhuǎn)窯中碳酸鹽進(jìn)一步的迅速分解并發(fā)生一系列的固相反應(yīng)，生成水泥熟料中的礦物。隨著物料溫度升高近 時(shí)，礦物會變成液相，溶解于液相中的 和 進(jìn)行反應(yīng)生成大量 （熟料）。熟料燒成后，溫度開始降低

39、。最后由水泥熟料冷卻機(jī)將回轉(zhuǎn)窯卸出的高溫熟料冷卻到下游輸送、貯存庫和水泥磨所能承受的溫度，同時(shí)回收高溫熟料的顯熱，提高系統(tǒng)的熱效率和熟料質(zhì)量。</p><p><b>　　5、水泥粉磨</b></p><p>　　水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗電最多的工序。其主要功能在于將水泥熟料（及膠凝劑、性能調(diào)節(jié)材料等）粉磨至適宜的粒度（以細(xì)度、比表面積等表示），形成一定的

40、顆粒級配，增大其水化面積，加速水化速度，滿足水泥漿體凝結(jié)、硬化要求。</p><p><b>　　6、水泥包裝</b></p><p>　　水泥出廠有袋裝和散裝兩種發(fā)運(yùn)方式。</p><p>　　1．3 系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用前景</p><p>　　目前，回轉(zhuǎn)窯大都采用交流電機(jī)(或繞線電機(jī)串電阻)起動和調(diào)速。但是,這種

41、方式存在能耗高、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高，自動化水平低，一旦出現(xiàn)問題檢修比較費(fèi)時(shí)等缺點(diǎn),影響回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)率,使生產(chǎn)成本難以降低，風(fēng)險(xiǎn)性太大。變頻調(diào)速具有高效率、寬范圍和高精度等特點(diǎn),是目前運(yùn)用最廣泛且最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)的、成熟的電力電子器件、變頻器的技術(shù)、PLC的技術(shù)將回轉(zhuǎn)窯拖動系統(tǒng)完善起來,達(dá)到運(yùn)行可靠、節(jié)能的目的，勢必將成為現(xiàn)代水泥生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展趨勢。</p><p>　　現(xiàn)代水泥生產(chǎn)企業(yè)一般采用PLC

42、為主體的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)（DCS），實(shí)現(xiàn)全廠自動化控制要求，以降低成本，提高運(yùn)行可靠性，保證水泥生產(chǎn)設(shè)備的安全，增加直接經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　1．4 系統(tǒng)的技術(shù)要求及研究內(nèi)容</p><p>　　對回轉(zhuǎn)窯拖動系統(tǒng)進(jìn)行比較全面的分析,并把交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)和PLC可編程序控制器應(yīng)用于回轉(zhuǎn)窯控制系統(tǒng),完成回轉(zhuǎn)窯變頻調(diào)速系統(tǒng)基于PLC的硬件設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)。</p>

43、<p>　　通過對西門子step-7的學(xué)習(xí)，完成回轉(zhuǎn)窯變頻調(diào)速系統(tǒng)的PLC程序的設(shè)計(jì)，并由plcsim軟件進(jìn)行仿真，確定系統(tǒng)的可實(shí)施性。</p><p>　　1．5 對PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求</p><p>　?。?） 最大限度地滿足被控對象的控制要求</p><p>　　充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的首

44、要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國內(nèi)、國外資料。同時(shí)要注意和現(xiàn)場的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問題和疑難問題。</p><p>　?。?） 保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠</p><p>　　保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制

45、系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等），也能正常工作。</p><p>　?。?） 力求簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便</p><p>　　一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，但新工程的投入、技術(shù)的培

46、訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標(biāo)。</p><p>　　（4） 適應(yīng)發(fā)展的需要</p><p>　　由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今

47、后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。</p><p>　　第2章 PLC控制系統(tǒng)</p><p>　　2.1 PLC控制概述</p><p>　　自二十世紀(jì)六十年代美國推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取

48、代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，PLC的功能也不斷完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。 </p><p>　　作為離散控的制的首選產(chǎn)品，PLC在二十世紀(jì)八十年代至九十年代得到了迅

49、速發(fā)展，世界范圍內(nèi)的PLC年增長率保持為20%～30%。隨著工廠自動化程度的不斷提高和PLC市場容量基數(shù)的不斷擴(kuò)大，近年來PLC在工業(yè)發(fā)達(dá)國家的增長速度放緩。但是，在中國等發(fā)展中國家PLC的增長十分迅速。綜合相關(guān)資料，2004年全球PLC的銷售收入為100億美元左右，在自動化領(lǐng)域占據(jù)著十分重要的位置。 </p><p>　　PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀(jì)七十年代的PLC只有開關(guān)量邏輯控制，首先

50、應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運(yùn)行時(shí)按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU內(nèi)有指示程序步存儲地址的程序計(jì)數(shù)器，在程序運(yùn)行過程中，每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動加1，程序從起始步（步序號為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為END指令），然后

51、再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。不同型號的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)，在微秒量級，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當(dāng)成開關(guān)量來處理，16位（也有32位的）為一個(gè)模擬量。大型PLC使用另外一個(gè)CPU來完成模擬量的運(yùn)算。把計(jì)算結(jié)果送給PLC的控制器。 </p><p>　　相同I/O點(diǎn)數(shù)的系統(tǒng)，

52、用PLC比用DCS，其成本要低一些（大約能省40%左右）。PLC沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護(hù)成本比DCS要低很多。一個(gè)PLC的控制器，可以接收幾千個(gè)I/O點(diǎn)（最多可達(dá)8000多個(gè)I/O）。如果被控對象主要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用PLC較為合適。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在設(shè)計(jì)企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。 </p><p>　　近10年來，隨著PLC價(jià)格的不斷降低和用戶需求的不

53、斷擴(kuò)大，越來越多的中小設(shè)備開始采用PLC進(jìn)行控制，PLC在我國的應(yīng)用增長十分迅速。隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動化水平的不斷提高，今后一段時(shí)期內(nèi)PLC在我國仍將保持高速增長勢頭。 </p><p>　　通用PLC應(yīng)用于專用設(shè)備時(shí)可以認(rèn)為它就是一個(gè)嵌入式控制器，但PLC相對一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。實(shí)際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式

54、控制器。</p><p>　　2.2 PLC工作原理</p><p>　　2．2.1 PLC的組成</p><p>　　圖2-1 PLC組成框圖</p><p>　　2.2.2 PLC的CPU模塊</p><p>　　1、中央處理單元CPU</p><p>　　CPU是PLC的核心部件，由運(yùn)算

55、器和控制器組成。主要用于：接收并存儲從編程器輸入的用戶程序；檢查編程過程是否出錯(cuò)；進(jìn)行系統(tǒng)診斷；解釋并執(zhí)行用戶程序；完成通信及外設(shè)的某些功能。</p><p><b>　　2、存儲器</b></p><p><b>　　存儲器有三種 。</b></p><p>　　系統(tǒng)程序存儲器。用于存放系統(tǒng)程序，這些程序在PLC出廠前

56、就已經(jīng)固化到只讀存儲器ROM中。第一部分為系統(tǒng)管理程序；第二部分為用戶指令解釋程序；第三部分為標(biāo)準(zhǔn)程序模塊與系統(tǒng)調(diào)用程序。</p><p>　　用戶程序存儲器。用于存儲PLC用戶的應(yīng)用程序，在調(diào)試階段，用戶程序存放在讀寫存儲器RAM中，可由備用電池（一般為鋰電池）保存2～3年。</p><p>　　工作數(shù)據(jù)存儲器 。工作數(shù)據(jù)存儲器用來存儲工作數(shù)據(jù)，即用戶程序中使用的 ON/OFF 狀態(tài)、數(shù)

57、值數(shù)據(jù)等。</p><p>　　2.2.3 PLC的I/O模塊</p><p>　　輸入 / 輸出接口是 PLC 與外界連接的接口。 </p><p>　　輸入接口用來接收和采集兩種類型的輸入信號，一類是由按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)等的開關(guān)量輸入信號。另一類是由電位器、測速發(fā)電機(jī)和各種變送器等來的模擬量輸入信號。 <

58、/p><p>　　輸出接口用來連接被控對象中各種執(zhí)行元件，如接觸器、電磁閥、指示燈、調(diào)節(jié)閥（模擬量）、調(diào)速裝置（模擬量）等。 </p><p><b>　　2.2.4 編程器</b></p><p>　　編程器是PLC最重要的外圍設(shè)備，是PLC不可缺少的部分。編程器的作用是輸入和編輯用戶程序、調(diào)試程序和監(jiān)控程序的執(zhí)行過程。</p>&

59、lt;p>　　編程器一般有兩種類型：簡易編程器和圖形編程器。簡易編程器體積小，便宜，使用方便，適合小型PLC，缺點(diǎn)是需聯(lián)機(jī)編程；圖形編程器是指帶有顯示屏的編程器，有液晶顯示（LCD）和陰極射線式（CRT）兩種，可用指令語句編程，也可用梯形圖編程，可聯(lián)機(jī)編程也可脫機(jī)編程，操作方便，功能強(qiáng)大，還可與打印機(jī)、繪圖儀等設(shè)備相連，但價(jià)格較高，適用于大型PLC。</p><p>　　隨著PLC聯(lián)網(wǎng)功能增強(qiáng)，出現(xiàn)了第三種

60、編程方式，即計(jì)算機(jī)輔助編程。由于計(jì)算機(jī)的參與，用PLC編程軟件編程的工作效率和編程量遠(yuǎn)非前兩種編程器可比，因此，越來越多的用戶更愿意采用這種編程方式。 </p><p>　　2.2.5 PLC的工作原理</p><p>　　PLC有兩種工作狀態(tài)，即運(yùn)行（RUN）狀態(tài)和停止（STOP）狀態(tài)。</p><p>　　在運(yùn)行狀態(tài)，PLC通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)控

61、制功能。為了使PLC的輸出及時(shí)地響應(yīng)隨時(shí)可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直到PLC停機(jī)或切換到STOP工作狀態(tài)。</p><p>　　除了執(zhí)行用戶程序外，每次循環(huán)過程中，PLC不還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為5 個(gè)階段，</p><p><b>　　如圖2-2所示。</b></p><p>

62、　　PLC的這種周而復(fù)始的循環(huán)工作</p><p>　　方式稱為掃描工作方式。</p><p>　　2.2.6 掃描周期</p><p>　　在工作狀態(tài)下，執(zhí)行一次圖2-2所示的</p><p>　　掃描操作所需的時(shí)間稱為掃描周期。</p><p>　　其典型值為1-100ms。</p><p>

63、;　　1.輸入采樣階段。 </p><p>　　PLC 首先掃描所有輸入端子，并將各</p><p>　　輸入狀態(tài)存入內(nèi)存中各對應(yīng)的輸入映像寄存器中。</p><p>　　此時(shí)，輸入映像寄存器被刷新。接著進(jìn)</p><p>　　入程序執(zhí)行階段，此時(shí)輸入影響寄存器與外界隔離，</p><p>　　無論輸入信號如何變化，其

64、內(nèi)容保持不變，直到下</p><p><b>　　一個(gè)掃描周期的輸入</b></p><p>　　采樣階段，才重新寫入輸入端的新內(nèi)容。 </p><p>　　2 ．程序執(zhí)行階段。 圖2-2</p><p>　　根據(jù) PLC 梯形圖程序”先左后右，先上后下”</p><

65、p>　　掃描原則進(jìn)行逐句掃描。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。當(dāng)指令中涉及輸入、輸出狀態(tài)時(shí)， PLC 就從輸入映像寄存器“讀入”上一階段采入的對應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從元件映像寄存器“讀入”對應(yīng)元件 ( “軟繼電器” ) 的當(dāng)前狀態(tài)。然后，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入元件映像寄存器中。對元件映像寄存器來說，每一個(gè)元件 ( “軟繼電器” ) 的狀態(tài)會隨著程序執(zhí)行過程而變化。 </p><

66、;p>　　3 ．輸出刷新階段。</p><p>　　在所有指令執(zhí)行完畢后，元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)（接通 / 斷開）在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過一定方式輸出，驅(qū)動外部負(fù)載。</p><p>　　2.2.7 輸入輸出滯后時(shí)間</p><p>　　輸入輸出滯后時(shí)間又稱系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，是指PLC的外部輸入信號發(fā)生變化的時(shí)間到它的控制的有關(guān)外部輸出

67、信號發(fā)生變化的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔，它由輸入電路的濾波時(shí)間、輸出電路的滯后時(shí)間和因掃描工作方式的滯后時(shí)間三部分組成。</p><p>　　滯后時(shí)間與模塊的類型有關(guān)。繼電器輸出電路的滯后時(shí)間一般在10ms左右，雙向可控硅型輸出電路在負(fù)載接通時(shí)的滯后時(shí)間為1ms，負(fù)載斷開時(shí)的最大滯后時(shí)間為10ms，晶體管型輸出電路的滯后時(shí)間一般在1ms左右。</p><p>　　由掃描工作方式引起的滯后時(shí)間最長

68、可達(dá)2個(gè)掃描周期。</p><p>　　2.3 PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)</p><p>　　1．可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) </p><p>　　高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已

69、減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)將極高的可靠性。 </p><p>　　2．配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) </p><p>　　PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各

70、種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 </p><p>　　3．易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 </p><p>　　PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它

71、接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人從事工業(yè)控制打開了方便之門。 </p><p>　　4．系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，工作量小，維護(hù)方便，容易改造 </p><p>　　2.4 西門子PLC</p><p>　　2.4.1 西門子PLC種類</p><p

72、>　　SIEMENS PLC在中國的產(chǎn)品，根據(jù)規(guī)模和性能的大小，主要有 S7-200 S7-300 和S7-400三種，下面就簡單介紹一下該三種產(chǎn)品的一些特性。</p><p><b>　?。?）S7-200</b></p><p>　　針對低性能要求的摸塊化小控制系統(tǒng)，它最多可有7個(gè)模塊的擴(kuò)展能力，在模塊中集成背板總線，

73、它的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接有RS-485通訊接口和Profibus兩種，可通過編程器PG訪問所有模塊，帶有電源、CPU和I/O的一體化單元設(shè)備。</p><p>　　其中的擴(kuò)展模塊（EM）有以下幾種：數(shù)字量輸入模塊（DI）——24VDC 和 120/230VAC；數(shù)字量輸出（DO）——24VDC 和 繼電器；模擬量輸入模塊（AI）——電壓、電流、電阻和熱電偶；模擬量輸出模塊——電壓和電流

74、。   還有一個(gè)比較特殊的模塊-通訊處理器（CP）——該塊的功能是可以把S7-200作為主站連接到AS-接口（傳感器和執(zhí)行器接口），通過AS-接口的從站可以控制多達(dá)248個(gè)設(shè)備，這樣就可以顯著的擴(kuò)展S7-200的輸入和輸出點(diǎn)數(shù)。</p><p><b>　　CPU設(shè)計(jì)   </b></p><p>　　有3種

75、手動選擇操作模式：STOP——停機(jī)模式，不執(zhí)行程序；TERM——運(yùn)行程序，可以通過編程器進(jìn)行讀/寫訪問；RUN——運(yùn)行程序，通過編程器僅能進(jìn)行讀操作。</p><p>　　狀態(tài)指示器（LED）：SF——系統(tǒng)錯(cuò)誤或（和）CPU內(nèi)部錯(cuò)誤；RUN——運(yùn)行模式，綠燈；STOP——停機(jī)模式，黃燈；DP——分布式I/O（僅對CPU-215）。</p><p>　　存儲器卡——用來在沒電的情況下不需要電

76、池就可以保存用戶程序。PPI口用來連接編程設(shè)備、文本顯示器或其他CPU。</p><p><b>　?。?）S7-300</b></p><p>　　相比較S7-200，S7-300針對的是中小系統(tǒng)，他的模塊可以擴(kuò)展多達(dá)32個(gè)模塊，背板總線也在模塊內(nèi)集成，它的網(wǎng)絡(luò)連接已比較成熟和流行，有MPI（多點(diǎn)接口）、Profibus和工業(yè)以太網(wǎng)，使通訊和編程變的簡單和多選性，并

77、可以借助于HWConfig工具可以進(jìn)行組態(tài)和設(shè)置參數(shù)。</p><p>　　S7-300的模塊稍微多一點(diǎn)，除了信號模塊（SM）和200的EM模塊同類型之外，它還有接口模塊（IM）——用來進(jìn)行多層組態(tài)，把總線從一層傳到另一層；占位模塊（DM）——為沒有設(shè)置參數(shù)的信號模塊保留一個(gè)插槽或?yàn)橐院蟀惭b的接口模塊保留一個(gè)插槽；功能模塊（FM）——執(zhí)行特殊功能，如計(jì)數(shù)、定位、閉環(huán)控制相當(dāng)于對CPU功能的一個(gè)擴(kuò)展或補(bǔ)充；通訊處理

78、器（CP）——提供點(diǎn)對點(diǎn)連接、Profibus和工業(yè)以太網(wǎng)。</p><p><b>　　CPU設(shè)計(jì)</b></p><p>　　模式選擇器有：MRES=模塊復(fù)位功能；STOP=停止模式，程序不執(zhí)行；RUN=程序執(zhí)行，編程器只讀操作；RUN-P=程序執(zhí)行，編程器可讀寫操作。</p><p>　　狀態(tài)指示器：SF，BATF=電池故障；DC5V=內(nèi)

79、部5 V DC電壓指示；FRCE=表示至少有一個(gè)輸入或輸出被強(qiáng)制；RUN=當(dāng)CPU啟動時(shí)閃爍，在運(yùn)行模式下常亮；STOP=在停止模式下常亮，有存儲器復(fù)位請求時(shí)慢速閃爍，正在執(zhí)行復(fù)位時(shí)快速閃爍。</p><p>　　MPI接口用來連接到編程設(shè)備或其他設(shè)備，DP接口用來直接連接到分布式I/O。</p><p><b>　?。?）S7-400</b>&l

80、t;/p><p>　　同300的區(qū)別主要是規(guī)模和性能上更強(qiáng)大，啟動類型有冷啟動（CRST）和熱啟動（WRST）之分，其他基本一樣。另外，它還有一個(gè)外部的電池電源接口，當(dāng)在線更換電池時(shí)可以向RAM提供后備電源。</p><p><b>　　編程設(shè)備</b></p><p>　　編程設(shè)備主要有PG720 PG740 PG760——可

81、以理解成裝有編程軟件的手提電腦；也可以直接用安裝有STEP7（SIEMENS的編程軟件）的PC來完成。而實(shí)現(xiàn)通訊（要編程首先要和PLC的CPU通訊上）的要求主要在于接口：1.可以在PC上裝CP5611卡——上面有MPI口，可用電纜直接連接。2.加個(gè)PC適配器，把MPI口轉(zhuǎn)換成RS-232口后接到PC上。3.PLC加CP343卡，使它具有以太網(wǎng)口。</p><p>　　2.4.2 西門子STEP7</p>

82、;<p>　　每個(gè)自動化過程都是由許多較小的部分和子過程組成，所以工程建立的第一個(gè)任務(wù)是分解子任務(wù)。而每個(gè)子任務(wù)定義了自動化系統(tǒng)要完成的硬件和軟件要求。其中硬件包括輸入/輸出數(shù)目和類型，對應(yīng)模塊序號和類型，所用機(jī)架號，CPU型號和容量，HMI（人機(jī)界面）系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。軟件方面主要是程序結(jié)構(gòu)，自動化過程中的數(shù)據(jù)管理，組態(tài)數(shù)據(jù)、通訊數(shù)據(jù)及程序和項(xiàng)目文檔。在SIEMENS的S7中，上述工作都在項(xiàng)目管理（SIMATIC 

83、;管理器），包括必須的硬件（+組態(tài)），網(wǎng)絡(luò)（+組態(tài)），所有程序和自動化解決方案的數(shù)據(jù)管理。F1在線幫助。</p><p>　　圖2-3 西門子組合硬件和軟件</p><p>　　SIMATIC管理器管理STEP 7項(xiàng)目，編寫 STEP 7用戶程序的工具，有梯形圖LAD，語句表STL，和功能塊圖FBD，編程語言。利用編程器或外部編程器可以把用戶程序保存到EPRO

84、M卡上。</p><p>　　SIMATIC管理器是一個(gè)在線/離線編輯S7對象的圖形化用戶界面，這些對象包括項(xiàng)目、用戶程序、快、硬件站和工具。此管理器的用戶界面中工具條和WINDOWS差不多，就是多了幾個(gè)PLC菜單——顯示訪問節(jié)點(diǎn)、存儲器卡、下載、仿真模塊。</p><p>　　STEP 7項(xiàng)目結(jié)構(gòu)：項(xiàng)目中，數(shù)據(jù)以對象形式存儲，按樹型結(jié)構(gòu)組織。第一級：包含項(xiàng)目圖表，每個(gè)項(xiàng)目代表和

85、項(xiàng)目存儲有關(guān)的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。第二級：站（如S7-300）用于存放硬件組態(tài)和模塊參數(shù)等信息，站是組態(tài)硬件的起點(diǎn)。</p><p>　　S7程序文件夾是編寫程序的起點(diǎn)，所有S7系列的軟件均放在S7程序文件夾下，它包含程序塊文件和源文件夾。</p><p>　　SIMATIC的網(wǎng)絡(luò)圖表（MPI、Profibus、工業(yè)以太網(wǎng)）</p><p>　　第三級和其他級：和上級對象

86、類型有關(guān)。</p><p>　　編程器可離線/在線查看項(xiàng)目——OFFLINE：編程器硬盤上的內(nèi)容；ONLINE：通過網(wǎng)線從PLC讀到的內(nèi)容。</p><p>　　菜單選項(xiàng)： 在OPTIONS-CUSTOMIZE  設(shè)置語言、助記符、常用特性（存儲位置、系統(tǒng)信息顯示）。</p><p>　　創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目：FILE  N

87、EW  NEW PROJECT</p><p>　　插入 S7程序塊：INSERT  PROGRAM S7 PROGRAM</p><p>　　插入 S7 塊： INSERT S7 BLOCK 然后可選：1：組織塊（OB）被操作系統(tǒng)調(diào)用，他們是操作系統(tǒng)

88、和用戶程序的接口。 2：功能FC和功能塊FB是實(shí)際的用戶程序利用他們可以 把復(fù)雜的程序分解成小的，易于調(diào)試的單元。3：數(shù)據(jù)塊存儲用戶的數(shù)據(jù)。選擇所需塊類型后，會打開一個(gè)屬性對話框，其中可輸入塊序號和要使用的編程語言，及其他設(shè)置。補(bǔ)充一下：</p><p>　　1、內(nèi)存總清——MRES=MEMORY RESET，經(jīng)過MRES的模塊相當(dāng)于一個(gè)新模塊，所以請務(wù)必謹(jǐn)慎。方法是：放在MRES

89、足夠時(shí)間，到STOP指示燈閃2下；彈回到STOP再迅速放到MRES，此時(shí)STOP快速閃6下——內(nèi)存清空，將刪除所有用戶程序數(shù)據(jù)，硬件測試和初始化，如果此時(shí)裝有EPROM卡，把卡內(nèi)容COPY到內(nèi)部RAM區(qū)。</p><p>　　2、SIEMENS的信號模塊（SM）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，接線非常方便，更換摸板無需接線（可拔下來）。固定方式有彈簧和螺釘連接兩種。</p><p>　　3、對于軟件的授權(quán)：在光

90、盤安裝后以后，一定要用軟盤（權(quán)盤）授權(quán)，對于重裝系統(tǒng)或軟件的，一定要先”收回“權(quán)到軟盤以后，才進(jìn)行，以便重裝以后再次授權(quán)，否則只能聯(lián)系西門子了。</p><p>　　2.4.3硬件組態(tài)和存儲器概念</p><p>　　裝載存儲器是一個(gè)可編程模塊，它包括建立在編程設(shè)備上的裝載對象（邏輯塊、數(shù)據(jù)塊和其他信息），它可以是存儲器卡或內(nèi)部集成的RAM。存儲器卡一般有兩種，其中，當(dāng)采用RAM存儲器卡時(shí)

91、，系統(tǒng)必須配備電池，當(dāng)采用Flash EPROM存儲器卡時(shí)，則斷電不會丟失，但內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)仍需電池保持。工作存儲器僅包含和運(yùn)行時(shí)間使用的程序和數(shù)據(jù)，RAM工作存儲器集成在CPU中，通過后備電池保持。系統(tǒng)存儲器包括過程映象輸入和輸出表（PII，PIQ），位存儲器，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器和局部堆踐。保持存儲器是非揮發(fā)的RAM，即使沒有安裝后備電池也可用來保持某些數(shù)據(jù)，設(shè)置CPU參數(shù)時(shí)要指定保持的區(qū)域。</p><

92、p>　　從上述概念可知，假如我們在線修改程序，被修改的塊存放在工作存儲器中，當(dāng)把程序上載到編程器時(shí)，就從工作存儲器傳到編程器。由于斷電會導(dǎo)致RAM數(shù)據(jù)的丟失，所以假如要安全保存被修改的程序，就必須保存在FEPROM或硬盤上。</p><p>　　一些概念：組態(tài)就是指在硬件組態(tài)的站窗口中分配機(jī)架、塊可分布式I/O，可從硬件目錄中選擇部件；參數(shù)分配就是建立可分配參數(shù)模塊的特性，例如啟動特性、保持區(qū)等；設(shè)定組態(tài)就

93、是設(shè)定好的硬件組態(tài)和參數(shù)分配；實(shí)際組態(tài)指已存在的實(shí)際組態(tài)和參數(shù)分配，一般是在已裝配的系統(tǒng)中，從PLC的CPU中讀出來的。</p><p><b>　　組態(tài)過程：</b></p><p>　　啟動硬件組態(tài)：新建一個(gè)項(xiàng)目（PROJECT），選擇該項(xiàng)目，并插入（INSERT）一個(gè)站（STATION），在SIMATIC管理器中選擇硬件站（HARDWARE）雙擊OPEN即可，我

94、們同時(shí)可以打開硬件目錄——VIEW-CATALOG，如果選擇標(biāo)準(zhǔn)硬件目錄庫，它會提供所有的機(jī)架、模塊和接口模塊。</p><p>　　產(chǎn)生硬件組態(tài)：主要選擇機(jī)架，指定模塊如何在機(jī)架擺放。具體是：</p><p>　　1、  在硬件目錄中打開一個(gè)SIMATIC300站的RACK-300（例如是300），雙擊或拖到左邊窗口。這樣在左邊的窗口中就出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)架表：上面的部分顯示

95、一個(gè)簡表，下面的部分顯示帶有定貨號、MPI地址和I/O地址的詳細(xì)信息。</p><p>　　2、  電源：雙擊或拖拉目錄中的“PS-300”模塊，放到表中的一號槽位上。</p><p>　　3、  CPU：從CPU-300的目錄中選擇你所配置的CPU，列入2號槽位。</p><p>　　4、  3號槽—一般

96、接口模塊保留（用于多層組態(tài)），在實(shí)際配置中，如果這個(gè)位置要保留以后安裝接口模塊，在安裝時(shí)就必須插入一個(gè)占位模塊。</p><p>　　5、  信號模塊：從4號槽位開始最多可以插入八塊信號模塊（SM卡），包括通訊處理器（CP）和功能模塊（FM）。</p><p>　　CPU——屬性包括通用屬性General（主要提供模塊的類型，位置和MPI地址—如果要把幾個(gè)PLC通過MP

97、I接口組成網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)CPU分配不同的MPI地址）；啟動項(xiàng)目START.UP（主要選擇三種啟動方式，HOT—從斷電時(shí)的語句，也就是程序斷電處開始，WARM—從頭，也就是程序第一步開始，COLD—冷啟動；監(jiān)視時(shí)間包括從模塊讀準(zhǔn)備的信息時(shí)間和傳遞參數(shù)到模塊的時(shí)間；可保存數(shù)量Retentive Memory：用來指定當(dāng)出現(xiàn)斷電或從STOP到RUN切換時(shí)需要保持的存儲器區(qū)域；循環(huán)/時(shí)鐘存儲器；保護(hù)功能（設(shè)定鑰匙權(quán)限和各種級別及口令）；診

98、斷/時(shí)鐘。</p><p>　　保存下載及上傳：經(jīng)過上述設(shè)置以后，我們就可以保存、編譯、一致性檢查后，把設(shè)定組態(tài)下載到PLC中。當(dāng)然，對實(shí)際運(yùn)行的PLC，我們也可以通過上傳（Upload Station）把實(shí)際組態(tài)讀到編程器。</p><p>　　硬件診斷及組態(tài)中可能出現(xiàn)的問題：在SIMATIC管理器中可以用PLC-Diagnose Hardware來獲得PLC的診斷狀

99、態(tài)。在實(shí)際組態(tài)過程中最可能出現(xiàn)的問題是以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1、在S7-300中，組態(tài)中有空位置，此時(shí)組態(tài)不能編譯通過；</p><p>　　2、不正確的CPU（例如：是CPU 315-2DP，不是CPU 314）此時(shí)組態(tài)不能下載；</p><p>　　3、模擬量模塊分配到不正確的槽位置，此時(shí)CPU會因?yàn)閰?shù)分配錯(cuò)誤進(jìn)入STOP模式；&

100、lt;/p><p>　　4、模擬量模塊不正確的測量范圍，導(dǎo)致模擬量模塊組態(tài)錯(cuò)誤。</p><p><b>　　2.4.4塊的編輯</b></p><p>　　STEP 7編程語言：LAD 梯形圖/FBD功能塊圖/STL語句表，更加豐富，更加靈活，但對初學(xué)者比較難以理解，當(dāng)然某些語言不能用LAD表達(dá)。</p><

101、;p>　　塊編輯的啟動：選擇所需編程語言，雙擊打開需編輯的塊，如OB1或FC1等。當(dāng)采用LAD或FBD編程語言時(shí)，可用工具條來插入簡單的程序文件，當(dāng)采用STL，則可用在線幫助得到有關(guān)語言的語法和功能——HELP-Help on STL。</p><p>　　編程器組成：聲明表：屬于塊，為塊聲明變量和參數(shù)；代碼區(qū)：包含程序本身；編程元件：可選打開或關(guān)閉，內(nèi)容依賴于所選擇的編程語言，雙擊插入

102、或拖拉插入。</p><p>　　VIEW菜單：可切換到另一種語言，并可實(shí)現(xiàn)LAD/FBD/STL之間的轉(zhuǎn)換，要知道，LAD/FBD轉(zhuǎn)換成STL的，在語句表中可能不是最有效程序。而STL轉(zhuǎn)換成其他則不一定行，轉(zhuǎn)換不了的仍用語句表示，轉(zhuǎn)換過程絕不會丟失程序。</p><p>　　OB1塊——主循環(huán)塊，絕對不能改名或刪除，它是由操作系統(tǒng)循環(huán)調(diào)用，可以訪問其他的S7程序塊，它包括自身程序和其他塊

103、的調(diào)用。所以，當(dāng)我們編輯好一個(gè)塊以后，如FC1，為了讓新塊集成在CPU中的循環(huán)程序中，必須在OB1中調(diào)用。即在OB1中CALL F1。 子程序（新塊FC 1）執(zhí)行的條件有以下三個(gè)：已經(jīng)下載到PLC中，必須在OB1調(diào)用，PLC處于運(yùn)行狀態(tài)。 下載到實(shí)際的PLC時(shí)，我們可以選擇所有塊或其中的一個(gè)或幾個(gè)，再Download到PLC中。</p><p>　　程序的執(zhí)行過程：當(dāng)PLC

104、得電或從STOP切換到RUN模式，CPU會執(zhí)行一次全啟動（使用OB100）在全啟動期間，操作系統(tǒng)清除非保持位存儲器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，刪除中斷堆箋和塊堆箋，復(fù)位所有保存的硬件中斷，并啟動掃描循環(huán)監(jiān)視時(shí)間。</p><p>　　CPU的循環(huán)操作包括三個(gè)主要部分：CPU檢查輸入信號的狀態(tài)并刷新過程影象輸入表（PII..）；執(zhí)行用戶程序，也就是OB1中的程序及一些事件（中斷等）；把過程輸出影象輸出表（PIQ）寫到輸出模塊

105、。上面所提到的PII/PIQ是CPU中特定的存儲器，用來保存輸入模塊/輸出模塊的信號，在用戶程序中檢查時(shí)，可以保證在一個(gè)掃描周期內(nèi)為同樣的信號狀態(tài)。</p><p>　　程序結(jié)構(gòu)：上面曾經(jīng)提到過，一個(gè)比較簡單的程序，我們可以不用各種子程序塊（如FC.FB），而是直接把整個(gè)程序直接寫在一個(gè)塊上（通常是OB1主塊上），CPU逐條的處理指令，我們稱這種叫線形編程；而對稍微有點(diǎn)復(fù)雜的程序，我們可以把它分成幾個(gè)塊，每塊包含

106、處理一部分任務(wù)的程序，在每一個(gè)塊中可以進(jìn)一步分解、成幾個(gè)段，可以為相同類型的段生成段模塊，組織塊OB1包含按順序調(diào)用其他塊的指令，我們把這種方法叫分塊編程；另外，對可重復(fù)使用的功能裝入單個(gè)塊中，OB1（或其他塊）調(diào)用這些塊并傳遞相關(guān)參數(shù)，這種方法叫結(jié)構(gòu)化編程。用戶塊（程序塊）包括程序代碼和用戶數(shù)據(jù)，在結(jié)構(gòu)化程序中，一些塊循環(huán)調(diào)用處理，一些塊需要時(shí)才調(diào)用。程序塊共有組織塊（OB）、功能塊（FB）、功能（FC）、系統(tǒng)功能塊（SFB）和系統(tǒng)功

107、能（FC）5種，其中系統(tǒng)塊是在CPU操作系統(tǒng)中預(yù)先定義好的功能和功能塊，這些塊不占用用戶程序空間。</p><p>　　SIEMENS的模塊地址：在不帶DP口的S7-300和不組態(tài)的S7-400采用固定槽位編址，使用帶DP口的S7-300和S7-400，可以分配模塊的起始地址。但要注意，由于CPU存儲器復(fù)位后，參數(shù)和地址會丟失，這就意味著所有地址都回到和槽位有關(guān)的地址或是缺省地址。我們還是以S7-300為例，在S

108、7-300中，機(jī)架上的插槽號簡化了模塊地址，模塊的第一個(gè)地址由機(jī)架上的模塊地址決定。一般槽1給電源，槽2是CPU，槽3為IM（接口模板）所用，4~11為I/O卡、CP卡和FM卡。他們的固定地址就是為每個(gè)槽位保留4個(gè)字節(jié)——就是說，槽4（第一塊I/O卡），地址為0.0~3.7（共32位），槽5（第二塊I/O卡）地址為4.0~7.7，假設(shè)第一卡是DI，那么他們的地址就是I0.0、I0.1、、、I3.7，若第二卡為DO卡，地址為Q4.0、Q4

109、.1、、、、Q7.7，請注意，當(dāng)使用16通道的DI/DO模塊時(shí)，每個(gè)槽位就會失去兩個(gè)字節(jié)（16位）。</p><p><b>　　2.4.5 指令 </b></p><p><b>　?。?）基本邏輯指令</b></p><p>　　與 &（FBD） A（STL） （AND指

110、令）</p><p>　　或 >=1(FBD) O (STL) (OR指令)</p><p>　　異或 XOR（FBD） X（STL） （XOR指令）</p><p>　　注意：異或操作是指：當(dāng)兩個(gè)信號中僅有一個(gè)滿足時(shí)，輸出狀態(tài)才是“1”，這個(gè)指令不能使用于多個(gè)地址的異或邏輯操作（N個(gè)中有一

111、個(gè)1時(shí)才是1），所以三個(gè)及三個(gè)以上的異或指令，舊的RLO（邏輯操作結(jié)果）和另一個(gè)輸入作異或運(yùn)算。</p><p><b>　　賦值語句 =</b></p><p>　　置位 S 光是置位，一直保持到它被另一個(gè)指令復(fù)位為止。</p><p>　　復(fù)位 R 光是復(fù)位，一直保持到它被另一個(gè)指令置位為止