基于PLC多種液體混合控制系統(tǒng)

1、I基于PLC 的多種液體混合控制系統(tǒng)設計摘 要在上世紀60年代末PLC 的出現(xiàn)，便以其獨特的優(yōu)點得到迅速地發(fā)展和普及，并在冶金、機械、紡織、輕工、化工等眾多行業(yè)中取代了傳統(tǒng)的繼電器控制。掌握可編程序控制器的工作原理，具備設計、調(diào)試和維護可編程序控制器控制系統(tǒng)的能力，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)對電氣技術(shù)人員和相關(guān)工科學生的基本要求。將PLC 用于多種液體混合控制系統(tǒng)，對于學習和在工業(yè)上的應用，尤其是在化工工業(yè)上的應用顯得非常的重要。設計以三種液體混合控制系統(tǒng)為例，根據(jù)設計要求對其硬件系統(tǒng)組成、軟件系統(tǒng)設計和整個系統(tǒng)的整合調(diào)試等有關(guān)設計及制作過程做簡單的介紹和說明，以闡述PLC 在多種液體混合控制系統(tǒng)中應用

2、。同時，設計采用西門子（SIEMENS ）公司的S7-200系列機型進行了控制系統(tǒng)的PLC 程序設計，并且利用組態(tài)王軟件對系統(tǒng)自動運行、運行畫面同步顯示成功地進行了畫面組態(tài)。關(guān)鍵詞：多種液體，混合裝置，自動控制，組態(tài)IIPLC-BASED A VARIETY OF LIQUID MIXEDCONTROL SYSTEM DESIGNABSTRACTIn the 60's at the end of the last century the emergence of PLC, the advantages of its unique rapid development and popula

3、rization of, and in metallurgy, machinery, textile, light industry, chemical industry and many other industries to replace the traditional Electrical relay control. PLC master the working principle, with the design, commissioning and maintenance of PLC control systems, has become a modern industrial

4、 electrical technicians and engineering students the basic requirements. Will be used PLC on a variety of liquid mixed control system, for the study and application in industry, especially in the chemical industry it is very important applications.The design take three kind of liquids mixed control

5、system as an example, design requirements in accordance with its hardware systems, software system design and debug the entire system, such as the integration of the design and production process of doing a brief introduction and description. To exposit that PLC applies in a variety of liquid mixed

6、control system. At the same time, the design of the use of Siemens S7-200 series models for the PLC control system programming, and use the software on the system Kingview run automatically, run the screen simultaneously show the successful conduct of the configuration screen.KEY WORDS: A variety of

7、 liquid, Mixed devices, Automatic control, ConfigurationIII目 錄摘 要 ·······································

8、··················································

9、················· I ABSTRACT ·······························

10、··················································

11、············· II第一章 概 述 ···································&

12、#183;·················································&

13、#183;······ 11.1 課題內(nèi)容 ·········································&#

14、183;············································ 11.1.1 選題的目的 ···

15、··················································

16、··················· 11.1.2 課題設計的意義 ····························&#

17、183;···································· 11.1.3 課題設計方案 ···········

18、;··················································

19、;········ 11.2 PLC 的簡介 ·······································

20、83;·········································· 11.2.1 PLC 的特點 ·····

21、;··················································

22、;················· 21.2.2 西門子S7-200 PLC ·····························&

23、#183;····························· 2第二章 系統(tǒng)硬件設計 ··················

24、··················································

25、·········· 32.1 系統(tǒng)控制要求 ······································

26、;········································ 32.2 硬件設計 ········

27、··················································

28、···························· 42.2.1 PLC 機型的選擇 ···················

29、············································· 42.2.2 混合裝置的基本組成 ··

30、··················································

31、····· 52.2.3 液體混合裝置運行流程分析 ·········································

32、83;··· 52.2.4 液體混合裝置電氣原理圖 ···········································&

33、#183;····· 62.2.5 PLC I/O點分配及外部硬件接線圖 ··································· 7第三章 系統(tǒng)軟件程序設計 ··&

34、#183;·················································&

35、#183;················· 93.1 PLC的編程要求和編程方法 ·····························

36、;·························· 93.1.1 編程要求 ·····················

37、3;·················································

38、3;···· 93.1.2 編程方法 ···········································

39、83;······························ 103.2 STEP7-Micro/WIN32編程軟件介紹 ··············&#

40、183;·························· 103.2.1 STEP7-Micro/WIN32編程軟件 ··················&

41、#183;···················· 103.2.2 STEP7-Micro/WIN32編程軟件的主要功能 ··················· 113.3 液體混合系統(tǒng)運行流程圖 ·

42、··················································

43、······ 133.4 PLC 程序設計 ·········································&#

44、183;·································· 153.4.1 內(nèi)部繼電器說明 ············

45、83;·················································

46、83; 153.4.2 梯形圖 ···············································&#

47、183;······························ 15IV3.4.3 指令表 ·················

48、;··················································

49、;··········· 18第四章 組態(tài)軟件的應用 ····································&#

50、183;··································· 214.1 組態(tài)軟件的介紹 ············

51、;··················································

52、;·········· 214.1.1 組態(tài)軟件的發(fā)展 ·····································

53、·························· 214.1.2 組態(tài)軟件的功能特點發(fā)展方向 ····················&

54、#183;·················· 224.2 組態(tài)王軟件 ·····························

55、··················································

56、· 254.2.1 組態(tài)王6.53軟件簡介 ·············································

57、83;········ 254.2.2 組態(tài)王6.53在設計中的應用 ·····································

58、83;···· 28第五章 系統(tǒng)調(diào)試 ···········································

59、83;········································ 345.1 連接設置 ·······

60、83;·················································

61、83;·························· 345.2 運行調(diào)試 ·····················

62、83;·················································

63、83;············ 35 總 結(jié) ····································&

64、#183;·················································&

65、#183;················ 39 辭 謝 ································

66、;··················································

67、;····················· 40 參考文獻 ···························&#

68、183;·················································&#

69、183;··················· 41 外文資料譯文 ····························

70、83;·················································

71、83;··········· 421 第一章 概 述1.1 課題內(nèi)容1.1.1 選題的目的借助實驗室設備熟悉工業(yè)生產(chǎn)中PLC 的應用，進一步了解所學可編程控制器的型號和原理，熟悉其編程方式。而多種液體混合裝置的控制更常見于工業(yè)生產(chǎn)中，尤其見于化學化工業(yè)中，便于學有所用。1.1.2 課題設計的意義用PLC 進行開關(guān)量控制的實例很多，在冶金、機械、紡織、輕工、化工、鐵路等行業(yè)幾乎都需用到它，如機床電控、食品加工、印刷機械、電梯、自動化倉庫、生產(chǎn)流水線等方面的邏輯控制，都廣泛應用PLC 來取

72、代傳統(tǒng)的繼電器控制。本次設計是將PLC 用于多種液體混合物裝置的控制，對學習與實用是很好的結(jié)合。1.1.3 課題設計方案采用S7-200系列機型進行程序設計，利用組態(tài)王軟件對自動裝料運行進行畫面組態(tài)。1.2 PLC 的簡介在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國GM （通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Pr

73、ogrammable Controller（PC ）。隨著個人計算機（簡稱PC ）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC ）。1.2.1 PLC 的特點可編程控制器之所以能夠得到迅速發(fā)展和廣泛運用，主要是由于它具有以下特點：1. 可靠性高，抗干擾能力強。用軟件實現(xiàn)大量的開關(guān)邏輯運算，克服了因繼電器觸點接觸不良造成的故障；輸入采用采用直流低電壓，更加可靠、安全；面向工業(yè)環(huán)境設計，采取了濾波、屏蔽、隔離等抗干擾措施，適應于各種惡劣的工業(yè)環(huán)境，遠遠超過了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)和一般的計算機控制系統(tǒng)。

74、2. 編程簡單，易于掌握。PLC 采用梯形圖方式編寫程序，與繼電器控制邏輯的設計相似，具有直觀、簡單、容易掌握等優(yōu)點。3. 功能完善，靈活方便。隨著PLC 技術(shù)的不斷發(fā)展，其功能更加完善，不僅具有開關(guān)量邏輯控制功能和步進、計算功能，而且還有模擬量處理、溫度控制、位置控制、網(wǎng)絡通信等功能。既可單機使用、也可聯(lián)網(wǎng)運行，既可集中控制、也可分布控制或者集散控制。而且在運行過程中，可隨時修改控制邏輯，增減系統(tǒng)功能。4. 體積小、質(zhì)量輕、功耗低。于采用了單片機等集成芯片，其體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、功耗低。1.2.2 西門子S7-200 PLC西門子S7-200 PLC系列具有極高的性價比，較強的功能使其

75、無論在獨立運行中，還是連成網(wǎng)絡皆能完成各種控制任務。它的使用范圍可以覆蓋從代替繼電器的簡單控制到更復雜的自動控制。其應用領(lǐng)域包括各種機床、紡織機械、應刷機械、食品化工工業(yè)、環(huán)保、電梯、中央空調(diào)、實驗室設備、傳送帶系統(tǒng)和壓縮機控制等。S7-200系列PLC 有CPU21X 和CPU22X 兩代產(chǎn)品，其中CPU22X 型PLC 有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226 四種基本型號。S7-200型PLC 屬于微型PLC ，其結(jié)構(gòu)緊湊，價格低廉，具有極高的性能/價格比，適用于小型控制系統(tǒng)。它采用超級電容保護內(nèi)存數(shù)據(jù)，省去了鋰電池，系統(tǒng)雖小卻可以處理模擬量（12點模擬量輸入/4點模擬量

76、輸出）。S7-200最多有4個中斷控制的輸入，輸入響應時間小于0.2ms ，每條二進制指令的處理時間僅為0.8s，S7-200還有日期時間中斷功能。S7-200可以提供兩個獨立的4kHz 的脈沖輸出，通過驅(qū)動單元可以實現(xiàn)步進電機的位置控制。它有兩個高速計數(shù)器，最高計數(shù)頻率可高達20kHz 。第二章 系統(tǒng)硬件設計2.1 系統(tǒng)控制要求如圖2-1所示為三種液體混合的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。SL1、SL2、SL3、SL4為液面?zhèn)鞲衅?，液面淹沒時接通，三種液體（液體A 、液體B 、液體C ）的流入和混合液體D 流出分別由電磁閥YV1、YV2、YV3、YV4控制，M 為攪勻電動機。 攪勻電動機混合液體D 閥門液面

77、傳感器SL4液面?zhèn)鞲衅鱏L3液面?zhèn)鞲衅鱏L2液面?zhèn)鞲衅鱏L1液體A 閥門液體B 閥門液體C 閥門圖2-1 三種液體混合的裝置結(jié)構(gòu)示意圖要求如下：1. 初始狀態(tài)：當裝置投入運行時，容器內(nèi)為放空狀態(tài)。2. 起動操作：按下啟動按鈕SB1，裝置開始按規(guī)定工作，液體A 閥門打開，液體A 流入容器。當液面到達SL2時，關(guān)閉液體A 閥門，打開B 閥門。當液面到達SL3時，關(guān)閉液體B 閥門，打開C 閥門。當液面到達SL4時，關(guān)閉液體C 閥門， 攪拌電動機開始轉(zhuǎn)動。攪拌電動機工作1min 后，停止攪動，混合液體閥門打開，開始放出混合液體。當液面下降到SL1時，SL1由接通變?yōu)閿嚅_，經(jīng)過20s 后，容器放空，混合

78、液體閥門YV4關(guān)閉，接著開始下一個循環(huán)操作。3. 停止操作：按下停止按鈕后，要處理完當前循環(huán)周期剩余工作后，系統(tǒng)停止在初始狀態(tài)。2.2 硬件設計2.2.1 PLC 機型的選擇1. PLC 控制系統(tǒng)設計的基本原則任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控制對象（生產(chǎn)設備或者生產(chǎn)過程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設計PLC 控制系統(tǒng)時，應遵循一下基本原則：（1）PLC 的選擇除了應滿足技術(shù)指標的要求之外，特別應住處的是還應重點考慮該公司產(chǎn)品的技術(shù)支持和售后服務的情況，一般應選擇在國內(nèi)，特別是在所設計系統(tǒng)本地有著較為方便的技術(shù)服務機構(gòu)或者較有實力的代理機構(gòu)的產(chǎn)品，同時應盡量選擇主流機型。

79、（2）最大限度地滿足被控制對象的控制要求。設計前，應深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，搜集資料，并與機械部分的設計人員和實際操作人員密切配合，共同擬定電氣控制方案，協(xié)同解決設計中出現(xiàn)的各種問題。（3）在滿足實際控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、實用及維修方便，并降低系統(tǒng)的復雜性和開發(fā)成本。（4）保證控制系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠。正確的進行程序調(diào)試，充分考慮環(huán)境條件，選擇可靠性高的PLC ，定期對PLC 進行維護和檢查。（5）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進，在選擇PLC 容量時，應盡量留有裕量。當然，對于不同的用戶，要求的側(cè)重點會有所不同，設計的原則也應有所區(qū)別，如果以提高產(chǎn)品質(zhì)量和安全為目標，則應將

80、系統(tǒng)可靠性放在設計的重點，甚至考慮采用冗余控制系統(tǒng)；如果要求系統(tǒng)改善信息管理，則應將系統(tǒng)通信能力與總線網(wǎng)絡設計加以強化。2. PLC 機型的確定S7-200系列PLC 有CPU21X 和CPU22X 兩代產(chǎn)品，根據(jù)所學S7系列可編程控制器及現(xiàn)有實驗設備，設計將選用CPU22X 型PLC 。CPU22X 系列PLC 的特點：CPU22X 主機的輸入點位DC24V 雙向光藕輸入電路，輸出有繼電器盒DC （MOS 型）兩種類型（CPU21X 系列輸入點位DC24V 單向光藕輸入電路，輸出有繼電器和DC 、AC 三種類型）。并且，具有30kHz 高速計數(shù)器，20kHz 高速脈沖輸出，RS -485通信

81、/編程口，PPI 、MPI 通信協(xié)議和自由口通信能力。CPU222及以上CPU 還具有PID 控制和擴展能力，內(nèi)部資源及指令系統(tǒng)更加豐富，功能更加強大。CPU22X 型PLC 有CPU221、CPU222、CPU224和CPU226 四種不同型號的CPU 基本單元供用戶選用。CPU221集成6輸入/4輸出共10個數(shù)字量I /O 點，無I /O 擴展能力，6KB 程序和數(shù)據(jù)存儲空間。CPU222集成8輸入/6輸出共14個數(shù)字量I /O 點，可連接2個擴展模塊，最大擴展至78路數(shù)字量I /O 或10路模擬I/O 點，6KB 程序和數(shù)據(jù)存儲空間。CPU224集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I /

82、O 點，可連接7個擴展模塊，最大擴展至168路數(shù)字量I /O 或35路模擬I /O 點，13KB 程序和數(shù)據(jù)存儲空間。CPU226集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I /O 點，可連接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量I /O 或35路模擬I /O 點，13KB 程序和數(shù)據(jù)存儲空間。根據(jù)以上各型號CPU 的比較以及現(xiàn)有的實驗設備，設計將選用S7-200 CPU226型號PLC 進行PLC 控制系統(tǒng)設計。2.2.2 混合裝置的基本組成1. 液體混合罐：為液體混合裝置的主體，提供三種液體進行混合所需空間。2. 輸液管道：四條帶有電磁閥的輸液管道與混合罐連接，在不同時間內(nèi)將需要混合的三種液體輸

83、入罐內(nèi)以及輸出混合后的液體。3. 液面?zhèn)鞲衅鳎鹤鳛椴煌后w輸入量進行控制的主要器件，根據(jù)需要對液面?zhèn)鞲衅髯鱿鄳恼{(diào)整可滿足輸入不同比例的液體進行混合。4. 電動機：通過傳動軸連接罐內(nèi)攪拌葉片為攪勻混合液體提供動力。2.2.3 液體混合裝置運行流程分析結(jié)合本章的2.1.4 控制要求對液體混合裝置及其控制系統(tǒng)的運行流程做以下簡要分析，以助于對系統(tǒng)的主電路設計及PLC 程序設計。在系統(tǒng)進入運行狀態(tài)后，先輸入的是液體A ，即液體A 閥門先打開，當容器內(nèi)液面到達傳感器SL1時SL1接通，但不引起系統(tǒng)內(nèi)其它控制或被控裝置的動作。當液面到達傳感器SL2時，此時系統(tǒng)要完成的工作是關(guān)閉液體A 閥門，同時打開液體

84、B 閥門將液體B 輸入容器。類似，當液面到達傳感器SL3時系統(tǒng)要控制關(guān)閉液體B 閥門同時打開液體C 閥門。當液面到達傳感器SL4時則說明液體的輸入工作完成，系統(tǒng)需要控制關(guān)閉液體C 閥門，啟動攪拌電動機，同時還要啟動定時器以控制攪拌電動機的工作時間。電動機停止工作后需要打開混合液體D 閥門將混合液體輸出，容器內(nèi)液面下降會依次使液面?zhèn)鞲衅鱏L4、SL3、SL2由接通變?yōu)閿嚅_，但不引起系統(tǒng)內(nèi)其它控制或被控裝置的動作。在液面降到傳感器SL1時，SL1也由接通變?yōu)閿嚅_，此時SL1才引起系統(tǒng)的動作，即啟動定時器，在定時時間內(nèi)完成液體放空并關(guān)閉D 閥門。在混合液體放空，D 閥門關(guān)閉前，若系統(tǒng)未接到停止指令，

85、則系統(tǒng)將進入下一個循環(huán)工作；若系統(tǒng)在混合液體放空，D 閥門關(guān)閉前的任意時刻接到停止指令，則系統(tǒng)需要在完成當前循環(huán)剩余的工作后才停止在初始狀態(tài)，不再自動進入下一循環(huán)。2.2.4 液體混合裝置電氣原理圖1. 電氣原理圖根據(jù)三種液體混合裝置的基本結(jié)構(gòu)和控制要求，并結(jié)合PLC 的控制畫出三種液體混合控制系統(tǒng)的電氣原理圖。如圖2-2 所示為三種液體混合控制系統(tǒng)電氣原理圖。 YV4L1 L2 L3FRYV1YV2YV3L2FU圖2-2 三種液體混合控制系統(tǒng)電氣原理圖2. 電氣元件說明（1）QS ：低壓隔離器，主要用于電氣線路中隔離電源，也可作為不頻繁地接通和分斷空載電路或小電流電路之用。（2）QF ：低壓

86、斷路器，用于不頻繁接通、分斷線路正常工作電流，在電路中流過故障電流時（短路、過載）能自動將故障電路或用電設備從電網(wǎng)切除。低壓斷路器是用于交流電壓1200V 、直流電壓1500V 及以下電壓范圍的斷路器，是低壓配電系統(tǒng)中的主要配電電器元件。低壓斷路器主要用于保護交、直流低壓電網(wǎng)內(nèi)用電設備和線路，使之免受過電流、斷路、欠電壓等不正常情況的危害，同時也可用于不頻繁起動的電動機操作或轉(zhuǎn)換電路。（3）FR ：熱繼電器，是一種保護電器，專門用來對過載及電源斷相進行保護，以防止電動機因故障導致過熱而損壞。（4）FU ：低壓熔斷器，串聯(lián)于電路中，當過載或短路（主要用于短路）電流通過熔體時，因其自身發(fā)熱而熔斷，

87、從而分斷電路。（5）KM ：外部輔助接觸器，用于輔助PLC 對外部設備的控制工作。增加輔助接觸器，另考慮到實際生產(chǎn)中便于實現(xiàn)單臺PLC 同時控制多臺混合裝置。（6）M ：攪拌電動機。（7）YV ：電磁閥線圈。2.2.5 PLC I/O點分配及外部硬件接線圖1. I/O點分配在繪制PLC 外部接線圖之前，我們需要對要用到的I/O點進行地址分配，以明確PLC 芯片I/O接口以及有助于后面要進行的PLC 程序設計。根據(jù)三種液體混合控制系統(tǒng)的控制要求，我們可以得出控制系統(tǒng)的PLC 控制輸入量：啟動按鈕SB1、停止按鈕SB2、液面?zhèn)鞲衅鱏L1、液面?zhèn)鞲衅鱏L2、液面?zhèn)鞲衅鱏L3、液面?zhèn)鞲衅鱏L4；控制輸

88、出量：電動機M 、電磁閥YV1、電磁閥YV2、電磁閥YV3、電磁閥YV4。并對它們進行I/O點分配，如表2-1 所示為控制系統(tǒng)I/O點分配表。表2-1 控制系統(tǒng)I/O點分配表 2. PLC 外部硬件接線圖設計采用西門子（SIEMENS ）S7-200 CPU226型號PLC 進行PLC 控制系統(tǒng)設計，根據(jù)CPU226型號PLC 的外部結(jié)構(gòu)及三種液體混合控制系統(tǒng)的控制要求畫出PLC 的外部硬件接線圖。如圖2-4 所示為PLC 外部硬件接線圖。 L2N圖2-3 PLC 外部硬件接線圖第三章 系統(tǒng)軟件程序設計3.1 PLC 的編程要求和編程方法3.1.1 編程要求1. 所編的程序要合乎所使用的PLC

89、 的有關(guān)規(guī)定主要是對指令要準確地理解，正確的使用。各種機型PLC 的指令系統(tǒng)多有類似之處，但還有些差異。對于有PLC 使用經(jīng)驗的人，當選用另一種不太熟悉的型號進行編程設計時，一定要對新型號PLC 的指令重新理解一遍，否則容易出錯。2. 要使所編的程序盡可能簡潔程序要簡練。編寫的程序應盡可能簡練，減少程序的語句，一般可以減少程序掃描時間、提高PLC 對輸入信號的相應速度。當然，如果過多地使用那些執(zhí)行時間較長的指令，有時雖然程序的語句較少，但是其執(zhí)行時間也不一定短。同時簡短的程序可以節(jié)省內(nèi)存，簡化調(diào)試。要使所編的程序簡短，就要注意編程方法，并且存在一個編程技巧的問題。用好指令，用巧指令，還要能優(yōu)化

90、結(jié)構(gòu)。要實現(xiàn)某種功能，一般而言，在達到的目的同時，用功能強的指令要比功能單一的指令程序步數(shù)可能會少些。3. 程序的可讀性要好這樣既便于程序的調(diào)試、修改或補充，也便于別人了解和讀懂程序。另外，為了有利于交流，也要求程序有一定的可讀性。4. 要使所編的程序合乎PLC 的性能指標及工作要求所編程序的指令條數(shù)要少于所選用的PLC 內(nèi)存的容量，即程序在PLC 中能放得下，所用的輸入、輸出點數(shù)要在所選用PLC 的I /O 點數(shù)范圍之內(nèi)，PLC 的掃描時間要少于所選用PLC 的程序運行監(jiān)測時間。PLC 的掃描時間不僅包括運行用戶程序所需時間，而且還包括運行系統(tǒng)程序（如I /O 處理、自監(jiān)測）所需的時間。5.

91、 所編程序的可靠性好、能夠循環(huán)運行好的應用程序，可以保證系統(tǒng)在正常和非正常（短時掉電再復電、某些被控量超標、某個環(huán)節(jié)有故障等）工作條件下都能安全可靠地運行。也要保證在出現(xiàn)非法操作（如按動或誤觸動了不該動作的按鈕）的情況下不至于出現(xiàn)控制失誤。PLC 的工作特點是循環(huán)反復、不間斷地運行同一程序。運行從初始化后的狀態(tài)開始，待控制對象完成了工作循環(huán)，則又返回初始化狀態(tài)。尤其在應用跳轉(zhuǎn)、調(diào)用、主控等帶有條件轉(zhuǎn)移的應用程序時，要保證控制對象在新的工作周期中按照預期的路線完成轉(zhuǎn)移切換，保證整個程序循環(huán)運行，避免陷入死循環(huán)。3.1.2 編程方法常用的PLC 編程方法有經(jīng)驗法、解析法、圖解法。1. 經(jīng)驗法運用已

92、掌握的成功設計經(jīng)驗，結(jié)合實際情況，選擇與實際情況類似的自己的或別人的成功例子，并進行修改，增刪部分功能或運用其中部分程序，直至滿足新設計任務要求。2. 解析法可利用組合邏輯或時序邏輯的理論，并運用相應的解析方法，對其進行邏輯關(guān)系的求解，然后再根據(jù)求解的結(jié)果畫成梯形圖或直接寫出程序。解析法比較嚴實，可以運用一定得標準使程序優(yōu)化，可避免編程的盲目性，是較為有效地方法。3. 圖解法圖解法是靠畫圖進行設計。常用的方法有梯形圖法、波形圖法及流程法。梯形圖法是基本方法，無論是經(jīng)驗法還是解析法，只要用梯形圖語句編寫程序，就要用到梯形圖法。波形圖法適合于時序控制電路，將對應信號的波形畫出后，再依時間邏輯關(guān)系去

93、組合成邏輯式，或直接利用梯形圖的連鎖實現(xiàn)順序控制，復雜的時序動作圖形化，既方便電路設計，又使得編出的程序不易出錯。工程技術(shù)人員常借助于從波形圖到梯形圖的設計方法。流程法是用框圖表示PLC 程序執(zhí)行過程及輸入條件與輸出關(guān)系，在步進控制情況下，用它設計也是非常方便的。3.2 STEP7-Micro/WIN32編程軟件介紹3.2.1 STEP7-Micro/WIN32編程軟件STEP7-Micro/WIN32是西門子公司專為SIMATIC S7-200系列可編程序控制器研制開發(fā)的編程軟件，它是基于Windows 的應用軟件，功能強大，既可用于開發(fā)用戶程序，又可實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。3.2.2

94、STEP7-Micro/WIN32編程軟件的主要功能1. 基本功能STEP7-Micro/WIN32編程軟件的基本功能是協(xié)助用戶完成應用軟件的開發(fā)，其主要實現(xiàn)以下功能。（1）在脫機（離線）方式下創(chuàng)建用戶程序，修改和編輯原有的用戶程序。在脫機方式時，計算機與PLC 斷開連接，此時能完成大部分的基本功能，如編程、編譯、調(diào)試和系統(tǒng)組態(tài)等，但所有的程序和參數(shù)都只能存放在計算機的磁盤上。（2）在聯(lián)機（在線）方式下可以對與計算機建立通信關(guān)系的PLC 直接進行各種操作，如上載、下載用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)等。（3）在編輯程序的過程中進行語法檢查，可以避免一些語法錯誤和數(shù)據(jù)類型方面的錯誤。經(jīng)語法檢查后，梯形圖中錯誤

95、處的下方自動加紅色波浪線，語句表的錯誤行前自動畫上紅色叉，且在錯誤處加上紅色波浪線。（4）對用戶程序進行文檔管理，加密處理等。（5）設置PLC 的工作方式、參數(shù)和運行監(jiān)控等。2. 主界面各部分功能STEP7-Micro/WIN32編程軟件的主界面一般可以分成以下幾個區(qū)：標題欄、菜單條（包含8個主菜單項）、工具條（快捷按鈕）、引導條（快捷操作窗口）、指令樹（快捷操作窗口）、輸出窗口、狀態(tài)條和用戶窗口（可同時或分別打開5個用戶窗口）。除菜單條外，用戶可以根據(jù)需要決定其他窗口的取舍和樣式。（1）菜單條：在菜單條中共有8個主菜單選項，各主菜單項的功能如下。 a . 文件（File ）菜單項可完成如新建

96、、打開、關(guān)閉、保存文件、導入和導出、上載和下載程序、文件的頁面設置、打印預覽和打印設置等操作。b . 編輯（Edit ）菜單項提供編輯程序用的各種工具，如選擇、剪切、復制、粘貼程序塊或數(shù)據(jù)塊的操作，以及查找、替換、插入、刪除和快速光標定位等功能。c . 視圖（View ）菜單項可以設置編程軟件的開發(fā)環(huán)境，如打開和關(guān)閉其他輔助窗口（如引導窗口、指令樹窗口、工具條按鈕區(qū)），執(zhí)行引導條窗口的所有操作項目，選擇不同語言的編程器（LAD 、STL 或FBD ），設置3種程序編輯器的風格（如字體、指令盒的大小等）。d . 可編程控制器（PLC ）菜單項用于實現(xiàn)與PLC 聯(lián)機時的操作，如改變PLC的工作方式

97、、在線編譯、清除程序和數(shù)據(jù)、查看PLC 的信息、以及PLC 的類型選擇和通信設置等。e . 調(diào)試（Debug ）菜單項用于聯(lián)機調(diào)試。f . 工具（Tools ）菜單項可以調(diào)用復雜指令（如PID 指令、NETR/NETW指令和HSC 指令），安裝文本顯示器TD200，改變用戶界面風格（如設置按鈕及按鈕樣式、添加菜單項），用“選項”子菜單可以設置三種程序編輯器的風格（如語言模式、顏色等）。g . 窗口（Windows ）菜單項的功能是打開一個或多個窗口，并進行窗口間的切換?？梢栽O置窗口的排放方式（如水平、垂直或?qū)盈B）。h . 幫助（Help ）菜單項可以方便地檢索各種幫助信息，還提供網(wǎng)上查詢功能。

98、而且在軟件操作過程中，可隨時按F1鍵來顯示在線幫助。（2）工具條：將STEP7-Micro/WIN32編程軟件最常用的操作以按鈕形式設定到工具條，提供簡便的鼠標操作?？梢杂谩耙晥D”菜單中的“工具”選項來顯示或隱藏3種按鈕：標準、調(diào)試和指令。（3）引導條：在編程過程中，引導條提供窗口快速切換的功能，可用“視圖”菜單中的“引導條”選項來選擇是否打開引導條。引導條中有以下七種組件。a . 程序塊（Program Block）由可執(zhí)行的程序代碼和注釋組成。程序代碼由主程序（OB1）、可選的子程序（SBR0）和中斷程序（INT0）組成。b. 符號表（Symbol Table ）用來建立自定義符號與直接地

99、址間的對應關(guān)系，并可附加注釋，使得用戶可以使用具有實際意義的符號作為編程元件，增加程序的可讀性。例如，系統(tǒng)的停止按鈕的輸入地址是I0.0，則可以在符號表中將I0.0的地址定義為stop ，這樣梯形圖所有地址為I0.0的編程元件都由stop 代替。當編譯后，將程序下載到PLC 中時，所有的符號地址都將被轉(zhuǎn)換成絕對地址。c . 狀態(tài)圖（Status Chart）用于聯(lián)機調(diào)試時監(jiān)視各變量的狀態(tài)和當前值。只需要在地址欄中寫入變量地址，在數(shù)據(jù)格式欄中標明變量的類型，就可以在運行時監(jiān)視這些變量的狀態(tài)和當前值。d . 數(shù)據(jù)塊（Data Block ）可以對變量寄存器V 進行初始數(shù)據(jù)的賦值或修改，并可附加必要

100、的注釋。e . 系統(tǒng)塊（System Block ）主要用于系統(tǒng)組態(tài)。系統(tǒng)組態(tài)主要包括設置數(shù)字量或模擬量輸入濾波、設置脈沖捕捉、配置輸出表、定義存儲器保持范圍、設置密碼和通信參數(shù)等。f . 交叉索引（Cross Reference）可以提供交叉索引信息、字節(jié)使用情況和位使用情況信息，使得PLC 資源的使用情況一目了然。只有在程序編輯完成后，才能看到交叉索引表的內(nèi)容。在交叉索引表中雙擊某個操作數(shù)時，可以顯示含有該操作數(shù)的那部分程序。g . 通信（Communications ）可用來建立計算機與PLC 之間的通信連接，以及通信參數(shù)的設置和修改。在引導條中單擊“通信”圖標，則會出現(xiàn)一個“通信”對話

101、框，雙擊其中的“PC/PPI”電纜圖標，將出現(xiàn)“PG/PC”口對話框，此時可以安裝或刪除通信接口，檢查各參數(shù)設置是否正確，其中波特率的默認值是9600。建立計算機與PLC 的通信聯(lián)系后，可以設置PLC 的通信參數(shù)。單擊引導條中“系統(tǒng)塊”圖標，將出現(xiàn)“系統(tǒng)塊”對話框，單擊“通信口（Port ）”選項，檢查和修改各參數(shù)，確認無誤后，單擊“確認（OK ）”按鈕。最后單擊工具條的“下載（Download ）”按鈕，即可把確認后的參數(shù)下載到PLC 主機。用指令樹窗口或視圖（View ）菜單中的選項也可以實現(xiàn)各編程窗口的切換。（4）指令樹：指令樹提供編程所用到的所有命令和PLC 指令的快捷操作。可以用視圖

102、（View ）菜單的“指令樹”選項來決定其是否打開。（5）輸出窗口：該窗口用來顯示程序編譯的結(jié)果信息。如各程序塊的信息、編譯結(jié)果有無錯誤以及錯誤代碼和位置等。（6）狀態(tài)條：狀態(tài)條也稱任務欄，用來顯示軟件執(zhí)行情況，編輯程序時顯示光標所在的網(wǎng)絡號、行號和列號，運行程序時顯示運行的狀態(tài)、通信波特率、遠程地址等信息。（7）程序編輯器：可以用梯形圖、語句表或功能表圖程序編輯器編寫和修改用戶程序。（8）局部變量表：每個程序塊都對應一個局部變量表，在帶參數(shù)的子程序調(diào)用中，參數(shù)的傳遞就通過局部變量表進行的。3.3 液體混合系統(tǒng)運行流程圖通過對液體混合裝置及其控制系統(tǒng)運行流程的簡要分析，我們對系統(tǒng)的工作及控制要

103、求有了進一步的認識，由此不難得出三種液體混合系統(tǒng)的運行流程圖。如圖3-1 所示為三種液體混合系統(tǒng)運行流程圖。 圖3-1 三種液體混合系統(tǒng)運行流程圖3.4 PLC 程序設計完成PLC 程序的設計是實現(xiàn)系統(tǒng)自動控制的重要環(huán)節(jié)，本節(jié)將根據(jù)本章3.3節(jié)“三種液體混合系統(tǒng)運行流程圖”完成液體混合系統(tǒng)的PLC 程序設計。3.4.1 內(nèi)部繼電器說明內(nèi)部繼電器M 即在PLC 內(nèi)部可多次使用，但不能輸出的繼電器。它在程序中的主要作用相當于繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器，其功能是在程序中用于中間狀態(tài)暫存、移位、輔助運算或賦予特別用途。在此次PLC 程序設計中將用到部分PLC 內(nèi)部繼電器，在此將其列表予以簡單說明。如表3-1 所示為內(nèi)部繼電器說明。表3-1 內(nèi)部繼電器說明 3.4.2 梯形圖根據(jù)設計要求運用STEP7-Micro/WIN32編程軟件編寫PLC 程序，如圖3-2 所示為三種液體混合控制系統(tǒng)PLC 程序梯形圖。另，程序中使用的I/O點，其地址功能分配參見表2-1 控制系統(tǒng)I/O點分配表。I0.1PM0.0I0.2PM1.0R1M1.0S1Q0.1S1PM0.2I0.4Q0.1R1Q0.2S1P I0.5M0.3Network 1Network 2Network 3Network 4Network 5Network 6Network 7Network 8圖3-2 三種液體混合控制系統(tǒng)PLC