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Ⅰ 摘 要 隨著工業(yè)自動(dòng)化水平日益提高，眾多工業(yè)企業(yè)均面臨著傳統(tǒng)生產(chǎn)線的改造 和重新設(shè)計(jì)問題。PLC（可編程序控制器）是以微處理器為核心的工業(yè)控制裝置， 它將傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，近年來在工業(yè)自動(dòng)控制、 機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到普遍應(yīng)用。 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的 飛躍，在世界工業(yè)控制中發(fā)揮著越來越重要的作用。在飲料行業(yè)，自動(dòng)化生產(chǎn) 線的生產(chǎn)方式是推廣的最普及的一種生產(chǎn)模式，它促使灌裝的速度大幅提升， 同時(shí)也使得灌裝精度更高，給企業(yè)帶來了不可小覷的生產(chǎn)力。鑒于此，設(shè)計(jì)者 利用 PLC 的功能和特點(diǎn)設(shè)計(jì)出了一款飲料灌裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)。 本文所 涉及的飲料灌裝自動(dòng)化生產(chǎn)線采用 PLC 控制，流量計(jì)計(jì)量，確保了灌裝的速度 和精度。 本文詳細(xì)論述了飲料灌裝機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟，通過對(duì)灌裝機(jī)系統(tǒng)的充 分了解，以行業(yè)現(xiàn)狀為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合其他行業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用情況，提出 了基于 PLC 的飲料灌裝機(jī)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中完成了飲料灌裝 機(jī)控制系統(tǒng)的硬件的配置和軟件方面的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了飲料灌裝機(jī)控制系統(tǒng)的自 動(dòng)化。對(duì)勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高，對(duì)飲料的質(zhì)量和產(chǎn)量的提高都具有深遠(yuǎn)的意義。 利用 PLC 控制飲料灌裝生產(chǎn)過程，可有效提高灌裝生產(chǎn)效率，并顯著增加控制 系統(tǒng)的可靠性和柔性。 關(guān)鍵詞：可編程控制器；自動(dòng)化；灌裝；生產(chǎn)線 Ⅰ Abstract With the increasing level of industrial automation, many industrial enterprises are faced with the transformation of traditional production line a nd re- design problem. PLC (programmable logic controller) is a microprocessor as the core of industrial control devices, it will relay the traditional control system combined with computer technology in recent years in industrial auto mation, mechanical and electrical integration, the transformation of traditional industries such as generally applied. As a general- purpose industrial control computer, the realization of industrial control wiring logical leap in logic to storage, industrial control in the world is playing an increasingly important role. In beverage industry,automate d production line mode of production is to promote the most popular a kind of product ion mode, it causes the filling speed increases, but make the filling a higher precision, to bring enterprise cannot small gaze of productivity. In view of this, the designers of the use of PLC functions and fea tures designed a beverage filling production line control system. This paper involves the drinks filling automation production line adopts PLC control, flow meter metering, insure the filling speed and precision. This paper describes in detail the control system of the drinksfilling machine design steps, a brief introduction of the drinks filling machine control system and baseon the self- industry and the application of the other trade on auto- control technique, proposed the frame of the control system based on programmable l ogical controller. This design completes the drinks production line hardware configur ation and software design,to achieve the automation of the carbonated drinks filling m achine. Not only improve the labor productivity, but also has far- reaching significance of the improvement of quality and yield. PLC control of the use of beverage filling production process, which can effectively improve the production efficiency of filling, and significantly increase the reliability of controlsystems and fle xible. Keywords: Programmable controller；Automation；Filling ；Production line Ⅰ Ⅰ 目 錄 摘 要 .1 ABSTRACT.2 目 錄 .3 第一章 可編程控制器概述 .5 1.1 PLC 的定義: 5 1.2 PLC 的組成: 5 1.3 可編程控制器的分類和發(fā)展: 6 1.3.1 分類 .6 1.3.2 可編程序控制器及其網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史 6 1.3.3 發(fā)展方向 7 1.4 PLC 的功能 .7 1.5 PLC 的應(yīng)用范圍 .7 第二章 任務(wù)及相關(guān)設(shè)計(jì)方案 .9 2.1 任務(wù)的分析 .9 2.2 硬件設(shè)計(jì)方案 .9 2.3 飲料灌裝結(jié)構(gòu)圖 .10 2.4 項(xiàng)目目標(biāo) 12 2.5 生產(chǎn)流程 12 2.6 軟件設(shè)計(jì)方案 .12 2.6.1 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法 12 2.6.2 邏輯設(shè)計(jì)方法 13 2.7 具體控制要求 .13 2.7.1 M1 主傳送帶電動(dòng)機(jī) .13 2.7.2 M2 次品傳送帶電動(dòng)機(jī) .13 2.7.3 M3 灌裝電動(dòng)機(jī) .13 2.7.4 灌裝機(jī) .14 2.7.5 質(zhì)量檢測與次品的分離 .14 第三章 元器件的選擇 .15 3.1 PLC 的選擇 S7—20015 3.2 電機(jī)的選擇 .16 3.3 傳感器的選擇 .18 3.3.1 光電傳感器 .19 3.3.2 壓力傳感器 .19 3.3.3 液位傳感器 .20 3.3.4 接近開關(guān) .20 第四章 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) .22 Ⅰ 4.1 系統(tǒng)原理圖 22 4.2 系統(tǒng)流程圖 .23 4.3 I/O 分配表 .24 4.4 編程軟件 STEP 7 MICRO/WIN32 25 4.4.1TEP 7 Micro/WIN32 編程軟件的主界面 25 4.4.2 項(xiàng)目（Project） 26 4.4.3 使用 PC/PPI 電纜建立通信連接及設(shè)置通信參數(shù) .27 4.4.4 程序的編寫與下裝操作 .28 4.4.5 用編程軟件監(jiān)視與調(diào)試程序 .33 4.4.6 調(diào)試程序的其他方法 .37 4.5 梯形圖 .38 總結(jié) .44 參考文獻(xiàn) .45 致 謝 .46 Ⅰ 第一章 可編程控制器概述 1.1 PLC 的定義: 可編程控制器，簡稱 PLC（Programmable logic Controller）,是指以計(jì)算 機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì) PLC 做了如下定義: PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它 采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì) 時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出， 控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工 業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 總之可編程控制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì) 算機(jī)，它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，但可編程控制 器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行 選用、配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。 1.2 PLC 的組成: PLC 的基本組成可歸為四大部件： 1．中央處理單元（CPU 板）——控制器的核心； 2. 輸入部件 （I/O 部件）——連接現(xiàn)場設(shè)備與 CPU 之間的接口電路； 3. 輸出部件 ——送出 PLC 運(yùn)算后得出的控制信息； 4. 電源部件 ——為 PLC 內(nèi)部電路提供能源。 另外，還必須有編程器——將用戶程序?qū)戇M(jìn)規(guī)定的存儲(chǔ)器內(nèi)。 PLC 的基本組成框圖如圖1-1所示： Ⅰ 圖 1-1 1.3 可編程控制器的分類和發(fā)展: 1.3.1 分類 按 I/O 點(diǎn)數(shù)可分為大、中、小型三大類，通?？梢远x為： 小型：I/O 點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下； 中型：I/O 點(diǎn)數(shù)在256～1024點(diǎn)之間 大型：I/O 點(diǎn)數(shù)在1024點(diǎn)以上。 1.3.2 可編程序控制器及其網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史 1968年，美國通用汽車公司（GM）根據(jù)市場形勢與生產(chǎn)發(fā)展的需要，提出 了“多品種、小批量、不斷翻新汽車品牌型號(hào)”的戰(zhàn)略。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)戰(zhàn)略決策， 依靠原有的工業(yè)控制裝置顯然不行， 而必須有一種新的工業(yè)控制裝置，它可以隨著生產(chǎn)品種的改變，靈活方便 地改變控制方案以滿足對(duì)控制的不同要求。1969年，著名的美國數(shù)字設(shè)備公司 （DEC）根據(jù) GM 的功能要求，研制出了這種新的工業(yè)控制裝置，并在 GM 公司的 一條汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線上首次運(yùn)行取得成功。根據(jù)這種新型工業(yè)控制裝置可以 通過編程改變控制方案這一特點(diǎn)，以及專門用于邏輯控制的情況，稱這種新的 工業(yè)控制裝置為可編程序控制器（Programmable Logic Controller） ，簡稱 PLC。 從1968年到現(xiàn)在，PLC 經(jīng)歷了四次換代：第一代 PLC 大多用一位機(jī)開發(fā)， 用磁芯存儲(chǔ)器存儲(chǔ)，只有邏輯控制功能。在第二代 PLC 產(chǎn)品中換成了8位微處理 器及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，PLC 產(chǎn)品開始系列化。第三代 PLC 產(chǎn)品隨著高性能微處理 器及位片式 CPU 在 PLC 中大量使用，PLC 的處理速度大大提高，從而促使它向 Ⅰ 多功能及聯(lián)網(wǎng)通信方向發(fā)展。第四代 PLC 產(chǎn)品不僅全面使用16位、32位高性能 微處理器，高性能位片式微處理器，RISC（Reduced instruction set computer）精簡指令系統(tǒng) CPU 等高級(jí) CPU，而且在一臺(tái) PLC 中配置多個(gè)處理器， 進(jìn)行多通道處理。同時(shí)生產(chǎn)了大量內(nèi)含微處理器的智能模板，使得第四代 PLC 產(chǎn)品成為具有邏輯控制功能、過程控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、 聯(lián)網(wǎng)通信功能的真正名符其實(shí)的多功能控制器。同一時(shí)期，由 PLC 組成的 PLC 網(wǎng)絡(luò)也得到飛速發(fā)展。PLC 與 PLC 網(wǎng)絡(luò)成為工廠企業(yè)中首選的工業(yè)控制裝置， 由 PLC 組成的多級(jí)分布式 PLC 網(wǎng)絡(luò)成為 CIMS（computer-integrated manufacturing system）系統(tǒng)不可或缺的基本組成部分。人們高度評(píng)價(jià) PLC 及 其網(wǎng)絡(luò)的重要性，認(rèn)為它是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱之一。 1.3.3 發(fā)展方向 發(fā)展方向分小型化和大型化兩個(gè)發(fā)展趨勢。小型 PLC 有兩個(gè)發(fā)展方向，即 ?。ㄎⅲ┬突蛯I(yè)化。大型化指的是大中型 PLC 向著大容量、智能化和網(wǎng)絡(luò) 化發(fā)展，使之能與計(jì)算機(jī)組成集成控制系統(tǒng)，對(duì)大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合性 的自動(dòng)控制。 1.4 PLC 的功能 1. 邏輯控制； 2. 定時(shí)控制； 3. 計(jì)數(shù)控制； 4. 步進(jìn)(順序)控制； 5. PID 控制； 6. 數(shù)據(jù)控制，PLC 具有數(shù)據(jù)處理能力； 7. 通信和聯(lián)網(wǎng)； 8. 其它 PLC 還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如定位 控制模塊、CRT 模塊。 1.5 PLC 的應(yīng)用范圍 目前，在國內(nèi)外 PLC 已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電 力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著 PLC 性能價(jià)格比的不斷提 Ⅰ 高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。從應(yīng)用類型看，PLC 的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個(gè) 方面： （1）開關(guān)量邏輯控制 利用 PLC 最基本的邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，可以取代 傳統(tǒng)的繼電器控制，用于單機(jī)控制、多機(jī)群控制、生產(chǎn)自動(dòng)線控制等，例如： 機(jī)床、 注塑機(jī)、印刷機(jī)械、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯的控制等。這是 PLC 最基本的應(yīng)用，也是 PLC 最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 （2）運(yùn)動(dòng)控制 大多數(shù) PLC 都有拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。這 一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備，如對(duì)各種機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人等進(jìn)行運(yùn)動(dòng) 控制。 （3）過程控制 大、中型 PLC 都具有多路模擬量 I/O 模塊和 PID 控制功能，有的小型 PLC 也具有模擬量輸入輸出。所以 PLC 可實(shí)現(xiàn)模擬量控制，而且具有 PID 控制功能 的 PLC 可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過程控制。這一功能已廣泛用于鍋爐、反應(yīng)堆、 水處理、釀酒以及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面。 （4）數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代的 PLC 都具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，可進(jìn) 行數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時(shí)可通過通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其它智能 裝置，如計(jì)算機(jī)數(shù)值控制（CNC）設(shè)備，進(jìn)行處理。 Ⅰ 第二章 任務(wù)及相關(guān)設(shè)計(jì)方案 2.1 任務(wù)的分析 近年來，飲料工業(yè)發(fā)展迅猛，碳酸飲料、果汁飲料、蔬菜汁飲料、含乳飲 料、 瓶裝飲用水、茶飲料等品種不斷豐富，產(chǎn)量上的“飄紅”使得對(duì)設(shè)備市場 的需求也呈“牛市” 。因此，這方面的計(jì)術(shù)還要進(jìn)一步發(fā)展和完善，以適應(yīng)現(xiàn)代 工業(yè)的需要。 本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是以 s7-200系列 PLC 作為處理核心，用行程開 關(guān)、傳感器將生產(chǎn)過程中的信號(hào)（如空瓶的運(yùn)行的位置、飲料瓶的大小等等） 處理后送給 PLC 處理器，由 PLC 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，然后輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)（如接觸 器、電磁閥等等）來完成飲料罐裝生產(chǎn)過程的流水線操作。 該系統(tǒng)的總體思路：此生產(chǎn)線為全自動(dòng)控制的，生產(chǎn)線一旦上電，PLC 將 通 過軟件對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行自動(dòng)控制：通過輸出繼電器控制傳送帶的停轉(zhuǎn)和對(duì)飲 料瓶灌裝的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的顯示，并且通過 PLC 內(nèi)部的計(jì)數(shù)器對(duì)所生 產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)。 傳統(tǒng)的飲料罐裝生產(chǎn)線的電氣設(shè)備控制系統(tǒng)是傳統(tǒng)的繼電器——接觸器控 制方式,在使用的過程中，生產(chǎn)工效低，人機(jī)對(duì)話靠指示燈+按鈕+訊響器的工作 方式，響應(yīng)慢，故障率高，可靠性差，系統(tǒng)的工作狀態(tài)、故障處理、設(shè)備監(jiān)控 與維護(hù)只能憑經(jīng)驗(yàn)被動(dòng)的去查找故障點(diǎn)。且在生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生二次污染， 造成合格率低，生產(chǎn)成本增加。而自動(dòng)化生產(chǎn)線在眾多領(lǐng)域應(yīng)用得非常廣泛， 其控制部分常常采用 PLC 控制，它使自動(dòng)化生產(chǎn)線運(yùn)行更加平穩(wěn)，定位更加準(zhǔn) 確，功能更加完善，操作更加方便。為適應(yīng)發(fā)展，故提出下面的 PLC 控制技術(shù) 改造現(xiàn)有生產(chǎn)線。本文介紹了德國西門子 PLCS7- 200 在自動(dòng)化飲料罐裝生產(chǎn) 線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，并從硬件和軟件兩方面進(jìn)行了分析和研究。文章探討了 如何利用德國西門子 PLC S7-200 進(jìn)行飲料灌裝生產(chǎn)流水線的控制，重點(diǎn)分析 了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)部分，并給出了系統(tǒng)硬件接線圖、PLC 控制 I/O 端口分配表 以及整體程序流程圖等，實(shí)現(xiàn)了飲料灌裝的自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率，降低了 勞動(dòng)強(qiáng)度。 Ⅰ 2.2 硬件設(shè)計(jì)方案 飲料的灌裝是采用了飲料灌裝機(jī)，飲料灌裝機(jī)將灌裝裝置以及封蓋裝置集 合 在一起，使飲料的灌裝穩(wěn)定、高效的完成。對(duì)于飲料瓶大小的區(qū)別是通過 反射式光電傳感器工作來實(shí)現(xiàn)的。利用輔助繼電器對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行正電平觸發(fā)來 實(shí)現(xiàn)對(duì)所生產(chǎn)產(chǎn)品的計(jì)數(shù)。 2.3 飲料灌裝結(jié)構(gòu)圖 如 圖 2-1， 圖 2-2， 圖 2-3 所 示 圖 2-1 Ⅰ 圖 2-2 圖 2-3 系統(tǒng)的工作原理：系統(tǒng)一旦上電，傳送帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，待空飲料瓶行 至 行程開關(guān)，行程開關(guān)閉合，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，灌裝設(shè)備通過閥門的關(guān)斷來控制 飲料灌裝的時(shí)間，待飲料灌裝過程完畢后電動(dòng)機(jī)恢復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，如此循環(huán)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn) Ⅰ 線上的自動(dòng)控制。對(duì)于傳送帶上的飲料瓶大小的區(qū)分，是通過所在位置的反射 式光電傳感器工作來實(shí)現(xiàn)的。 2.4 項(xiàng)目目標(biāo) 整 個(gè) 流 水 線 由 主 傳 送 帶 （ M1） 、 次 品 傳 送 帶 （ M2） 、 灌 裝 裝 置 、 次 品 推 動(dòng) 裝 置 、 光 電 傳 感 器 （ 定 位 ） 、 壓 力 傳 感 器 等 組 成 。 流 水 線 的 實(shí) 時(shí) 監(jiān) 控 ， 由 傳 感 器 檢 測 。 電 動(dòng) 機(jī) 的 啟 動(dòng) 和 停 止 ， 灌 裝 裝 置 的 灌 裝 ， 次 品 的 檢 測 、 推 動(dòng) 和 計(jì) 數(shù) 由 PLC 控 制 。 2.5 生產(chǎn)流程 按下啟動(dòng)按鈕后，生產(chǎn)線進(jìn)入自動(dòng)工作狀態(tài)，具備工作條件后，瓶子隨著 傳送帶進(jìn)入灌裝工序，灌裝完成后傳送帶繼續(xù)啟動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)瓶子隨著主傳送帶 平穩(wěn)的進(jìn)入灌裝架時(shí)，灌裝架的光電傳感器信號(hào)送給 PLC，主傳送帶停止1秒， 并且夾瓶裝置固定，一秒后，罐裝架的電磁閥打開，汽缸啟動(dòng)并罐飲料，罐裝 到5S（及罐滿）后自動(dòng)停止，灌裝過程中有報(bào)警提示，罐裝結(jié)束后，主傳送帶 開始啟動(dòng)，通過壓力傳感器檢測是否滿瓶，沒裝滿的由推桿推入次品傳送帶。 檢測滿瓶過程中計(jì)數(shù)（正品與次品分別計(jì)數(shù)） 。 2.6 軟件設(shè)計(jì)方案 PLC 軟件方案設(shè)計(jì)的方法有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，邏輯設(shè)計(jì)法等。 2.6.1 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法 梯形圖的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法是比較廣泛的一種方法。這種方法沒有普遍的規(guī)律可 以 遵循,具有很大的試探性很隨意性,最后的結(jié)果不是唯一的。該方法的核心是輸 出 線圈。以下是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的基本步驟： 1.了解和熟悉被控設(shè)備的工藝過程和機(jī)械的動(dòng)作情況。 2.確定 PLC 的輸入信號(hào)和輸出負(fù)載，畫出 PLC 的外部接線圖。 3.確定與繼電器電路圖的中間繼電器，時(shí)間繼電器對(duì)應(yīng)的梯形圖中的輔助 繼電器（M）和定時(shí)器（T）的元件號(hào)。 Ⅰ 4.根據(jù)前面的對(duì)應(yīng)關(guān)系畫出梯形圖。 2.6.2 邏輯設(shè)計(jì)方法 邏輯設(shè)計(jì)法的理論基礎(chǔ)是邏輯代數(shù)。而繼電器控制系統(tǒng)的本質(zhì)是邏輯線路。 看一個(gè)電氣控制線路都會(huì)發(fā)現(xiàn),線路的接通和斷開,都是通過繼電器等元件 的觸點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的,故控制線路的種種功能必定取決于這些觸點(diǎn)的開，合兩種狀態(tài)。 因此電氣控制電路從本質(zhì)上說是一種邏輯線路,它符合邏輯運(yùn)算的基本規(guī)律。 2.7 具體控制要求 2.7.1 M1 主傳送帶電動(dòng)機(jī) （ 1） 功 能 ： 帶 動(dòng) 主 傳 送 帶 運(yùn) 行 。 （ 2） 控 制 要 求 ： ① 一 旦 啟 動(dòng) ， M1 主 傳 送 帶 驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī) 啟 動(dòng) 并 保 持 到 停 止 開 關(guān) 動(dòng) 作 或 者 灌 裝 設(shè) 備 下 的 傳 感 器 檢 測 到 一 個(gè) 瓶 子 時(shí) 停 止 ， 瓶 子 裝 滿 飲 料 后 ， 傳 送 帶 驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī) M1 必 須 自 動(dòng) 啟 動(dòng) ， 并 保 持 到 又 檢 測 到 一 個(gè) 瓶 子 或 停 止 開 關(guān) 動(dòng) 作 。 ② 通 過 交 流 接 觸 器 實(shí) 現(xiàn) 失 壓 。 欠 壓 保 護(hù) 。 ③ 通 過 熱 繼 電 器 實(shí) 現(xiàn) 過 載 ， 欠 相 保 護(hù) 。 2.7.2 M2 次品傳送帶電動(dòng)機(jī) （1） 功能：帶動(dòng)次品傳送帶運(yùn)行 （2） 控制要求： ①一旦啟動(dòng)，則 M2次品傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)，并保持到停止開關(guān)動(dòng)作。 ②通過交流接觸器實(shí)現(xiàn)失壓。欠壓保護(hù)。 ③通過熱繼電器實(shí)現(xiàn)過載，欠相保護(hù)。 2.7.3 M3 灌裝電動(dòng)機(jī) （1） 功能：保持料箱液位 （2） 控制要求： ①當(dāng)料箱中下陷位傳感器動(dòng)作時(shí)，M3啟動(dòng)給飲料注入原料，當(dāng)上限位傳 Ⅰ 感器動(dòng)作時(shí)，M3停止。 ②通過熔斷器實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。 ③通過交流接觸器實(shí)現(xiàn)失壓。欠壓保護(hù)。 ④通過熱繼電器實(shí)現(xiàn)過載，欠相保護(hù)。 2.7.4 灌裝機(jī) （1） 功能：在設(shè)定時(shí)間里定量灌裝。 （2） 控制要求： ①當(dāng)瓶子定位在灌裝設(shè)備下時(shí)，停頓1S，灌裝設(shè)備開始工作，灌裝過程為 5S，灌裝過程應(yīng)有報(bào)警顯示，5S 后停止灌裝并不再顯示報(bào)警。 ②保護(hù) （3）實(shí)現(xiàn)方法： 電磁閥灌裝：電磁閥灌裝閥的開關(guān)由電磁閥控制，灌裝精度更高，計(jì)時(shí)恒 壓定量灌裝原理，可使灌裝的誤差在千分之五以下。電動(dòng)定量灌裝系統(tǒng)及電磁 閥控制計(jì)量裝置，可進(jìn)行精確灌裝，減少浪費(fèi)。 在恒壓儲(chǔ)液罐灌液中，里面有上限位和下限位傳感器，他們被淹沒時(shí)是1狀 態(tài)。液面低于下陷位液面是恒壓儲(chǔ)液罐為空。飲料通過進(jìn)液電磁閥流入恒壓儲(chǔ) 液罐，液面到達(dá)上限位時(shí)進(jìn)液電磁閥斷電關(guān)閉，使液位保持穩(wěn)定。 恒壓儲(chǔ)液罐下面是灌裝頭部分，夾瓶裝置由汽缸1驅(qū)動(dòng)下降，下降到位后， 夾瓶裝置由汽缸2加緊定位，定位夾緊后，灌裝頭由汽缸3驅(qū)動(dòng)下降，到位后灌 裝頭電磁閥打開，開始灌裝，延時(shí)5秒電磁閥關(guān)閉，灌裝頭上升，夾瓶裝置放松 上升，傳送帶電機(jī)啟動(dòng)。 2.7.5 質(zhì)量檢測與次品的分離 （1）功能：檢測產(chǎn)品質(zhì)量，將次品分離。 Ⅰ 第三章 元器件的選擇 3.1 PLC 的選擇 S7—200 PLC 的 選 擇 包 括 對(duì) PLC 的 機(jī) 型 、 容 量 、 I/O 模 塊 、 電 源 等 的 選 擇 。 S7-200 系 列 PLC 是 西 門 子 公 司 20 世 紀(jì) 90 年 代 推 出 的 整 體 式 小 型 可 編 程 控 制 器 。 早 些 時(shí) 候 稱 為 CPU21X， 其 后 的 改 進(jìn) 型 稱 為 CPU22X。 其 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 、 功 能 強(qiáng) ， 具 有 很 高 的 性 能 價(jià) 格 比 ， 在 中 小 規(guī) 模 控 制 系 統(tǒng) 中 應(yīng) 用 廣 泛 。 S7-22X 系 列 PLC 可 提 供 5 種 不 同 的 基 本 單 元 和 多 種 規(guī) 格 的 擴(kuò) 展 單 元 。 其 系 統(tǒng) 構(gòu) 成 除 基 本 單 元 、 擴(kuò) 展 單 元 外 ， 還 有 編 程 器 、 存 儲(chǔ) 卡 、 寫 入 器 、 文 本 顯 示 器 等 。 表 3-1 給 出 了 22X 系 列 CPU 的 基 本 配 置 。 從 表 中 可 以 看 出 ， 22X 系 列 CPU 具 有 很 強(qiáng) 的 功 能 ， 如 自 帶 高 速 計(jì) 數(shù) 器 、 通 訊 口 、 具 有 脈 沖 輸 出 功 能 、 實(shí) 時(shí) 時(shí) 鐘 、 能 進(jìn) 行 浮 點(diǎn) 運(yùn) 算 等 。 此 外 ， S7-200 系 列 PLC 允 許 在 程 序 中 立 即 讀 寫 輸 入 、 輸 出 口 ， 允 許 在 程 序 中 使 用 中 斷 ， 允 許 設(shè) 定 通 訊 任 務(wù) 的 處 理 時(shí) 間 ， 允 許 設(shè) 置 停 止 模 式 數(shù) 字 量 輸 出 狀 態(tài) ， 可 以 由 用 戶 自 己 定 義 存 儲(chǔ) 器 的 掉 電 保 護(hù) 區(qū) ， 可 以 允 許 數(shù) 字 量 時(shí) 間 ， 允 許 設(shè) 置 停 止 模 式 數(shù) 字 量 輸 出 狀 態(tài) ， 可 以 由 用 戶 自 己 定 義 存 儲(chǔ) 器 的 掉 電 保 護(hù) 區(qū) ， 可 以 允 許 數(shù) 字 量 及 模 擬 量 輸 入 加 濾 波 器 ， 還 具 有 窄 脈 沖 捕 捉 功 能 ， 為 復(fù) 雜 的 工 業(yè) 控 制 提 供 了 方 便 。 表 3-1 22X 系 列 CPU 的 基 本 配 置 特 性 CPU221 CPU222 CPU224 CPU226 CPU226XM 外 型 尺 寸 /mm×mm×mm 90×80×62 90×80×6 2 120.5×80× 62 190×80×6 2 190×80× 62 程 序 存 儲(chǔ) 區(qū) 2048 字 2048 字 4096 字 4096 字 8192 字 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 區(qū) 1024 字 1024 字 2560 字 2560 字 5120 字 掉 電 保 持 時(shí) 間 /h 50 50 190 190 190 本 機(jī) I/O 6 入 /4 出 8 入 /6 出 14 入 /10 出 24 入 /16 出 24 入 /16 出 擴(kuò) 展 模 塊 數(shù) 量 0 2 7 7 7 高 速 計(jì) 數(shù) 器 單 相 雙 相 4 路 30KHZ 2 路 20KHZ 4 路 30KHZ 6 路 30KHZ 4 路 20KHZ 6 路 30KHZ 4 路 20KHZ 6 路 30KHZ 4 路 20KHZ Ⅰ 2 路 20KHZ 脈 沖 輸 出 （ DC） 2 路 20KHZ 2 路 20KHZ 2 路 20KHZ 2 路 20KHZ 2 路 20KHZ 模 擬 電 位 器 1 1 2 2 2 實(shí) 時(shí) 時(shí) 鐘 配 置 時(shí) 鐘 卡 配 置 時(shí) 鐘 卡 內(nèi) 置 內(nèi) 置 內(nèi) 置 通 訊 口 1RS-485 1RS-485 1RS-485 2RS-485 2RS-485 在 飲 料 灌 裝 生 產(chǎn) 流 水 線 控 制 系 統(tǒng) 中 我 們 只 用 了 11 個(gè) 輸 入 8 個(gè) 輸 出 ,和 簡 單 的 邏 輯 和 計(jì) 數(shù) 功 能 ， 配 置 基 本 單 元 就 可 以 滿 足 要 求 ， 即 選 用 CPU224 的 西 門 子 S7-200 系 列 PLC 作 為 控 制 器 構(gòu) 成 飲 料 灌 裝 生 產(chǎn) 流 水 線 控 制 系 統(tǒng) 。 結(jié) 構(gòu) 描 述 ： S7-200 CPU 將 一 個(gè) 微 處 理 器 、 一 個(gè) 集 成 電 源 和 數(shù) 字 量 I/O 點(diǎn) 集 成 在 一 個(gè) 緊 湊 的 封 裝 中 ， 從 而 形 成 了 一 個(gè) 功 能 強(qiáng) 大 的 小 型 可 編 程 邏 輯 控 制 器 。 CPU 結(jié) 構(gòu) 如 圖 3-1 所 示 ： 圖 3-1 3.2 電機(jī)的選擇 電 動(dòng) 機(jī) M1 型 號(hào) 為 Y132M-4， 額 定 電 壓 為 交 流 380V， 額 定 電 流 為 15A， 頻 率 為 50HZ， 功 率 為 7.5KW， 轉(zhuǎn) 速 為 1440r/min。 Ⅰ 銘 牌 ： 型 號(hào) ： Y132M-4 功 率 ： 7.5KW 頻 率 ： 50HZ 電 壓 ： 380V 電 流 ： 16.4A 接 法 ： △ 轉(zhuǎn) 速 ： 1440r/min 電 機(jī) 上 一 般 有 這 樣 的 銘 牌 ， 用 來 表 示 電 機(jī) 參 數(shù) 。 介 紹 一 下 Y132M- 4， Y 表 示 三 相 異 步 電 動(dòng) 機(jī) ； 132 表 示 機(jī) 座 中 心 高 ； M 機(jī) 座 長 度 代 號(hào) （ 分 為 SML 短 中 長 ） ， 4 為 磁 極 個(gè) 數(shù) （ 2P 磁 極 對(duì) 數(shù) ） 。 如 表 2-2 所 示 表 3-2 電 機(jī) 磁 極 個(gè) 數(shù) 及 轉(zhuǎn) 速 磁 極 個(gè) 數(shù) 2 極 4 極 6 極 8 極 P（ 磁 極 對(duì) 數(shù) ） 1 2 3 4 轉(zhuǎn) 速 3000 1500 1000 750 銘 牌 所 標(biāo) 的 為 磁 極 個(gè) 數(shù) ， 即 幾 極 電 機(jī) ， 對(duì) 應(yīng) 對(duì) 數(shù) 和 轉(zhuǎn) 速 。 p——電 機(jī) 旋 轉(zhuǎn) 磁 場 的 極 對(duì) 數(shù) 。 （ 實(shí) 際 上 ， 由 于 轉(zhuǎn) 差 率 的 存 在 ， 電 機(jī) . 實(shí) 際 轉(zhuǎn) 速 略 低 于 旋 轉(zhuǎn) 磁 場 的 轉(zhuǎn) 速 ） 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 與 頻 率 的 公 式 n=60f/p 上 式 中 n——電 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 速 （ 轉(zhuǎn) /分 ） ； 60——每 分 鐘 （ 秒 ） ； f——電 源 頻 率 （ HZ） ； 在 變 頻 調(diào) 速 系 統(tǒng) 中 ， 根 據(jù) 公 式 n=60f/p 可 知 ： 改 變 頻 率 f 就 可 改 變 轉(zhuǎn) 速 降 低 頻 率 ↓ f， 轉(zhuǎn) 速 就 變 小 ： 即 60 f↓ / p = n↓ 增 加 頻 率 ↑ f， 轉(zhuǎn) 速 就 加 大 ： 即 60 f↑ / p = n↑ 表 3-3 物 理 量 與 單 位 物 理 量 符 號(hào) 基 本 單 位 單 位 符 號(hào) 公 式 功 W 焦 耳 （ 焦 ） J W=Fs=Pt 功 率 P 瓦 特 （ 瓦 ） W P=W/t=Fv Ⅰ 電 流 I 安 培 （ 安 ) A I=U/R=W/R 電 壓 U 伏 特 （ 伏 ） V U=IR 電 阻 R 歐 姆 （ 歐 ） Ω R=U/I=W/II 電 功 W 焦 耳 （ 焦 ） J W=UIt=Wt 電 功 率 P 瓦 特 （ 瓦 ） W P=W/t=UI=IIR 電 動(dòng) 機(jī) M2 型 號(hào) 為 Y90S-4， 額 定 電 壓 為 交 流 380V， 額 定 電 流 為 2.8A， 頻 率 為 50HZ， 功 率 為 1.1KW， 轉(zhuǎn) 速 為 1440r/min。 電 動(dòng) 機(jī) M3 選 與 電 動(dòng) 機(jī) M2 一 樣 的 型 號(hào) 即 可 。 電 動(dòng) 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 速 要 盡 量 小 ， 設(shè) 計(jì) 要 求 轉(zhuǎn) 速 為 盡 量 小 ， 綜 合 考 慮 到 工 作 環(huán) 境 以 及 經(jīng) 濟(jì) 效 益 方 面 ， 暫 選 電 動(dòng) 機(jī) 為 Y90S-4.轉(zhuǎn) 速 1400r/min ,效 率 為 78%， 功 率 1.1kw， 質(zhì) 量 23kg. 我 們 采 用 三 角 形 的 接 法 ， 接 法 如 圖 3-2 所 示 圖 3-2 3.3 傳感器的選擇 本 設(shè) 計(jì) 需 要 用 多 個(gè) 傳 感 器 ， 有 檢 測 空 瓶 的 光 電 傳 感 器 ， 檢 測 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 的 壓 力 傳 感 器 與 檢 測 飲 料 罐 液 位 的 液 位 傳 感 器 。 Ⅰ 3.3.1 光電傳感器 TCRT5000 傳 感 器 的 工 作 原 理 與 一 般 的 紅 外 傳 感 器 一 樣 ,一 傳 一 感 . TCRT5000 具 有 一 個(gè) 紅 外 發(fā) 射 管 和 一 個(gè) 紅 外 接 收 管 .當(dāng) 發(fā) 射 管 的 紅 外 信 號(hào) 經(jīng) 反 射 被 接 收 管 接 收 后 ,接 收 管 的 電 阻 會(huì) 發(fā) 生 變 化 ,在 電 路 上 一 般 以 電 壓 的 變 化 形 式 體 現(xiàn) 出 來 。 電 阻 的 變 化 起 取 于 接 收 管 所 接 收 的 紅 外 信 號(hào) 強(qiáng) 度 ,常 表 現(xiàn) 在 反 射 面 的 顏 色 和 反 射 面 接 收 管 的 距 離 兩 二 方 面 . 3.3.2 壓力傳感器 選 用 稱 重 傳 感 器 DJWX-08， DJWX-08 這 個(gè) 型 號(hào) 的 稱 重 傳 感 器 外 形 結(jié) 構(gòu) 是 單 點(diǎn) 式 的 ， 是 目 前 用 于 稱 重 使 用 行 業(yè) 最 多 的 一 種 結(jié) 構(gòu) 其 測 量 精 度 等 級(jí) 較 高 ， 可 以 達(dá) 到 0.02%的 ， 特 點(diǎn) 及 外 形 如 圖 3-3 所 示 。 其 在 使 用 安 裝 方 式 屬 于 一 端 固 定 一 端 受 力 ， 這 樣 安 裝 方 式 也 叫 適 應(yīng) 于 稱 重 的 整 體 結(jié) 構(gòu) 以 上 是 稱 重 傳 感 器 的 選 型 原 因 。 生 產(chǎn) 廠 家 ： 上 海 狄 佳 傳 感 科 技 有 限 公 司 根 據(jù) 我 們 飲 料 的 重 量 以 及 經(jīng) 濟(jì) 實(shí) 用 性 等 綜 合 考 慮 選 用 ： 圖 3-3 Ⅰ 3.3.3 液位傳感器 選 用 的 佳 樂 VP03EP， 工 作 方 式 如 圖 3-4 所 示 圖 3-4 3.3.4 接近開關(guān) 1、 接 近 開 關(guān) 有 兩 線 制 和 三 線 制 之 區(qū) 別 ， 三 線 制 接 近 開 關(guān) 又 分 為 NPN 型 和 PNP 型 ， 它 們 的 接 線 是 不 同 的 。 2、 兩 線 制 接 近 開 關(guān) 的 接 線 比 較 簡 單 ， 接 近 開 關(guān) 與 負(fù) 載 串 聯(lián) 后 接 到 電 源 即 可 。 3、 接 近 開 關(guān) 的 負(fù) 載 可 以 是 信 號(hào) 燈 、 繼 電 器 線 圈 或 可 編 程 控 制 器 PLC 的 數(shù) 字 量 輸 入 模 塊 。 4、 SN04-Y 交 流 二 線 式 方 形 接 近 開 關(guān) ， 感 應(yīng) 距 離 4mm,交 流 90~250V 供 電 。 請 見 圖 3-5 所 示 ： 圖 3-5 接 近 開 關(guān) 接 線 圖 Ⅰ 2.5 原 件 明 細(xì) 表 符 號(hào) 名 稱 型 號(hào) 數(shù) 量 M1 主 傳 送 帶 電 動(dòng) 機(jī) Y132M-4 1 M2 次 品 傳 送 帶 電 動(dòng) 機(jī) Y90S-4 1 M3 灌 裝 裝 置 電 動(dòng) 機(jī) Y90S-4 1 FR1-3 熱 繼 電 器 JR10-10 3 QF1-5 斷 路 器 NS100N 5 PLC 可 編 程 控 制 器 CPU 224 CN AC/DC/RLY 1 X1 光 電 傳 感 器 EDA-2DNA-YL 2 X2 稱 重 傳 感 器 DJWX-08 1 X3 液 位 傳 感 器 VP03EP 2 X4 電 磁 閥 VT317-4G-02 2 X5 直 線 氣 缸 NSAL 32*125 3 X6 氣 爪 NHZA2-16S 1 HL 指 示 燈 AD16 1 表 3-4 原 件 明 細(xì) 表 Ⅰ 第四章 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 4.1 系統(tǒng)原理圖 系 統(tǒng) 原 理 圖 如 圖 4-1 圖 4-1 系 統(tǒng) 原 理 圖 Ⅰ 4.2 系統(tǒng)流程圖 Ⅰ 4.3 I/O 分配表 表 4-1 I/O 分 配 表 輸 出 輸 出 符 號(hào) 地 址 備 注 符 號(hào) 地 址 備 注 SB1 I0.0 啟 動(dòng) KA1 Q0.0 M1 電 機(jī) SB2 I0.1 停 止 KA2 Q0.1 M2 電 機(jī) SB3 I0.2 手 動(dòng) 清 零 KA3 Q0.2 M3 電 機(jī) 、 電 磁 閥 1 KS1 I0.3 光 電 傳 感 器 KA4 Q0.3 汽 缸 1 KS2 I0.4 上 限 位 液 位 傳 感 器 KA5 Q0.4 汽 缸 2 KS3 I0.5 下 限 位 液 位 傳 感 器 KA6 Q0.5 汽 缸 3 KP I0.6 壓 力 傳 感 器 KA7 Q0.6 灌 水 電 磁 閥 、 指 示 燈 KS4 I0.7 位 置 傳 感 器 1 KA8 Q0.7 汽 缸 4 KS5 I1.0 位 置 傳 感 器 2 KS6 I1.1 位 置 傳 感 器 3 Ⅰ KS7 I1.2 光 電 傳 感 器 2 注 ： 汽 缸 1， 2， 3 分 別 控 制 夾 緊 裝 置 的 下 降 ， 夾 緊 ， 灌 裝 頭 下 降 ， 汽 缸 4 控 制 次 品 推 動(dòng) 裝 置 。 飲料灌裝生產(chǎn)流水線的操作方式分為手動(dòng)操作方式和自動(dòng)操作方式。自動(dòng) 操作方式主要指連續(xù)操作方式。手動(dòng)操作是指用開關(guān)對(duì)系統(tǒng)的操作模式進(jìn)行設(shè) 置。例如，當(dāng)選擇自動(dòng)操作模式時(shí)，啟用連續(xù)操作方式。連續(xù)操作是指從原點(diǎn) 開始，按一下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)將自動(dòng)地、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。在工作中若 按一下停止按鈕，系統(tǒng)將繼續(xù)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后，回到原點(diǎn)自動(dòng)停止。 4.4 編程軟件 STEP 7 Micro/WIN32 4.4.1TEP 7 Micro/WIN32 編程軟件的主界面 STEP 7 Micro/WIN32是 S7-200的專用編程軟件，它工作在 Windows 平臺(tái)下，其 主界面如下圖所示。 Ⅰ 圖 4-1 4.4.2 項(xiàng)目（Project ） 主界面的標(biāo)題是 STEP 7 Micro/WIN32-Project1。 項(xiàng)目包含的基本組件為： （1） 程序塊（Program Block） 程序塊由可執(zhí)行的代碼和注釋組成，可執(zhí)行的代碼由主程序（OB1） 、子程 序（可選） 、中斷服務(wù)程序（可選）組成。代碼被編譯并下裝到 PLC，而程序注 釋則被忽略。 （2） 符號(hào)表（Symbol Table） 為便于記憶和理解，編程人員可通過符號(hào)表編寫符號(hào)地址。程序編譯后下 裝到 PLC 時(shí)所有的符號(hào)地址被轉(zhuǎn)換成絕對(duì)地址。 （3） 狀態(tài)表（Status Chart） 在程序執(zhí)行時(shí)，可通過狀態(tài)表監(jiān)控指定的內(nèi)部變量的狀態(tài)。狀態(tài)表并不下 裝到 PLC 中，它只是用于監(jiān)控用戶程序運(yùn)行情況的工具。 （4） 數(shù)據(jù)塊（Data Block） 數(shù)據(jù)塊由數(shù)據(jù)（存儲(chǔ)器的初始值和常數(shù)值）和注釋組成，只有數(shù)據(jù)被編譯 并下裝到 PLC 中。 （5） 系統(tǒng)塊（System Block） 系統(tǒng)塊用于設(shè)置系統(tǒng)的組態(tài)參數(shù)，常用的系統(tǒng)組態(tài)包括設(shè)置數(shù)字量輸入濾 波、模擬量輸入濾波，設(shè)置脈沖捕捉，配置數(shù)字量輸出表，定義存儲(chǔ)器保持范 圍，設(shè)置 CPU 密碼，設(shè)置通信參數(shù)，設(shè)置模擬電位器，設(shè)置高速計(jì)數(shù)器，設(shè)置 高速脈沖輸出等。 系統(tǒng)塊的信息需要下裝到 PLC 中，如無特殊要求，可采用系統(tǒng)默認(rèn)的參數(shù) 值，如果不需要設(shè)置 CPU 密碼，可選擇“全部特權(quán)（1級(jí)） ”。 （6） 交叉引用表（Cross Reference） 交叉引用表用于索引用戶程序中所用的各個(gè)操作數(shù)的位置和指令的助記符。 還可以使用交叉引用表查看存儲(chǔ)器的哪些區(qū)域已經(jīng)被使用，是作為位使用還是 作為字節(jié)使用。在運(yùn)行模式下編輯程序時(shí)，可以查看當(dāng)前正在使用的跳變信號(hào) 的地址。交叉引用表不下裝到 PLC 中，但只有在編譯程序成功后，才能使用交 叉引用表。在交叉引用表中雙擊某個(gè)操作數(shù)，可以顯示包含該操作數(shù)的那一部 分程序。 （7） 通信（Communications） 當(dāng)計(jì)算機(jī)與 PLC 建立在線連接后，就可以對(duì) PLC 進(jìn)行通信參數(shù)設(shè)置。上裝 Ⅰ 或下裝用戶程序時(shí)，都是通過通信方式完成的。 4.4.3 使用 PC/PPI 電纜建立通信連接及設(shè)置通信參數(shù) （1） PC/PPI 電纜的安裝與設(shè)置 用計(jì)算機(jī)作為編程器時(shí)，計(jì)算機(jī)與 PLC 之間的連接一般是通過 PC/PPI 電纜 進(jìn)行通信的。 PC/PPI 電纜帶有 RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器，將標(biāo)有“PC”的 RS-232端連接到 計(jì)算機(jī)的 RS-232通信接口，將標(biāo)有“PPI”的 RS-485端連接到 PLC 的通信接口。 在用 PC/PPI 電纜上的 DIP 開關(guān)設(shè)置波特率時(shí)應(yīng)與編程軟件中設(shè)置的波特率 相同，默認(rèn)值為9 600bps,DIP 開關(guān)的第4位用于選擇 10位或11位通信模式，第5 位用于選擇將 RS-232口設(shè)置為數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）模式或數(shù)據(jù)通信設(shè)備 （DCE）模式。 在編程軟件 STEP 7 Micro/EIN32中設(shè)置通信參數(shù)時(shí)，可用鼠標(biāo)單擊“通信” 圖標(biāo)“ ”，或從菜單欄中選擇“檢視（View） ”,在彈出的下拉菜單中選擇“通 信（Communications） ”，出現(xiàn)“通信連接（Communications Links） ”對(duì)話框， 在對(duì)話框中雙擊 PC/PPI 電纜圖標(biāo)“ ” ，再單擊對(duì)話框中“屬性（Properties） ” 按鈕，出現(xiàn)“PC/PPI 電纜屬性”對(duì)話框后，即可進(jìn)行通信參數(shù)設(shè)置。 （2） 建立計(jì)算機(jī)與 PLC 的在線連接 如果在“通信連接”對(duì)話框中，顯示為尚未建立通信連接，雙擊對(duì)話框中 的“刷新”圖標(biāo)“ ”，編程軟件將檢查所有可能與計(jì)算機(jī)連接的 S7-200 CPU 站，并在對(duì)話框中顯示已建立起連接的每個(gè)站的 CPU 圖標(biāo)、CPU 型號(hào)和站地址。 （3） 設(shè)置和修改通信參數(shù) 在“通信連接”對(duì)話框中，雙擊 PC/PPI 電纜圖標(biāo)，在對(duì)話框中單擊“屬性 （Properties） ”按鈕，出現(xiàn)“PC/PPI 電纜屬性”對(duì)話后，即可進(jìn)行通信參數(shù) 設(shè)置。 STEP 7 Micro/WIN32的默認(rèn)設(shè)置為多主站 PPI 協(xié)議，此協(xié)議允許 STEP 7 Micro/WIN32與其它主站（TD200等）在網(wǎng)絡(luò)中同為主站。在屬性對(duì)話框中選中 多主站網(wǎng)絡(luò)（Multiple Master Network） ，即可啟動(dòng)多主站 PPI 協(xié)議。未選擇 時(shí)為單主站協(xié)議。 設(shè)置 PPI 參數(shù)的步驟如下： 1 在“PC/PPI 電纜屬性”對(duì)話框中，單 PPI 按鈕，在站參數(shù)區(qū)（Station Ⅰ Parameter）的地址（Address）框中，設(shè)置站地址。運(yùn)行編程軟件 STEP 7 Micro/WIN32的計(jì)算機(jī)的默認(rèn)地址為0,網(wǎng)絡(luò)中第一臺(tái) PLC 的默認(rèn)地址為2。 2 在超時(shí)（Time-out）框中設(shè)置通信設(shè)備建立聯(lián)系的最長時(shí)間，默認(rèn)值為 1s。 3 如果使用多主站 PPI 協(xié)議，選中“多主網(wǎng)絡(luò)” （Multiple Master Network） 。使用調(diào)制解調(diào)器或 Windows NT4.0時(shí),不支持主站網(wǎng)絡(luò)。 4 設(shè)置網(wǎng)絡(luò)通信的波特率。 5 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備數(shù)據(jù)選擇最高站地址，這是 STEP 7 Micro/WIN32停止 尋找網(wǎng)絡(luò)中其它主站的地址。 6 單擊“本機(jī)連接（Local Connection） ”按鈕，選擇連接 PC/PPI 電纜的 計(jì)算機(jī)的通信口，以及是否使用調(diào)制調(diào)解器。 7 單擊“確定” （OK）按鈕，完成通信參數(shù)設(shè)置。 （4） 讀取 PLC 的信息 如果想知道 PLC 的型號(hào)與版本、工作方式、掃描速度、I/O 模式設(shè)置以及 CPU 和 I/O 模板的錯(cuò)誤，可選擇菜單欄中的“PLC” ，在下拉菜單欄中選擇“信 息（Information…）后，將是示出 PLC 的 RUN/STOP 狀態(tài)，以 ms 為單位的掃描 速度、CPU 的版本|錯(cuò)誤的情況及各個(gè)模板的信息。 4.4.4 程序的編寫與下裝操作 （1）程序編寫的操作步驟 1 創(chuàng)建項(xiàng)目：在為控制系統(tǒng)編寫應(yīng)用程序前，首先應(yīng)當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目 （Project） ?？捎貌藛蚊睢拔募陆ā被虬垂ぞ邨l中“新建項(xiàng)目”按鈕， 創(chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目。使用菜單命令“文件→另存為” ，可修改項(xiàng)目的名稱和項(xiàng)目 文件所在的目錄。 2 打開一個(gè)已有的項(xiàng)目：使用菜單命令“文件→打開” ，可打開一個(gè)已有的 項(xiàng)目。如果最近在某個(gè)項(xiàng)目上工作過，它將在文件菜單的下部列出，可直接選 擇。項(xiàng)目存放在*.mwp 的文件中。 3設(shè)置與讀取 PLC 的型號(hào)：在給 PLC 編程前，為防止創(chuàng)建程序時(shí)發(fā)生編程錯(cuò) 誤，應(yīng)正確地設(shè)置 PLC 的型號(hào)。使用菜單命令“PLC→類型” ，在出現(xiàn)的對(duì)話框 中，選擇 PLC 的型號(hào)。在建立了通信連接后，單擊對(duì)話框中的“讀 PLC”按鈕， 可讀取 PLC 的型號(hào)與硬件版本。 4 選擇編程語言和指令集：使用菜單命令“工具（Tools）→選項(xiàng) （Options） ”，就彈出選項(xiàng)對(duì)話框，單擊“通用（General） ”按鈕，可選擇 SIMATIC 指令集或 IEC1131-3指令集。還可以選擇程序編輯器（LAD、FBD 及 Ⅰ STL）的類型。 5 確定程序結(jié)構(gòu)：數(shù)字量控制程序一般只有主程序，系統(tǒng)較大，功能復(fù)雜 的程序，還可能有子程序、中斷程序和數(shù)據(jù)塊。 ● 主程序（在 S7-200中為 OB1）在每個(gè)掃描周期被順序執(zhí)行一次。 ● 子程序的指令存放在獨(dú)立的程序塊中，僅在被別的程序調(diào)用時(shí)才執(zhí)行。 ● 中斷程序也被存放在獨(dú)立的程序塊中，用于處理預(yù)先規(guī)定的中斷事件。 中斷程序不由主程序調(diào)用，在中斷事件發(fā)生時(shí)由操作系統(tǒng)調(diào)用。 6 編寫符號(hào)表：為便于記憶和理解，可采用符號(hào)地址編程，通過編寫符號(hào) 表，可以用符號(hào)地址代替編程元件的地址。 7 編寫數(shù)據(jù)塊：數(shù)據(jù)塊用于對(duì)變量寄存器 V 進(jìn)行初始數(shù)據(jù)賦值，數(shù)字量控 制程序一般不需要數(shù)據(jù)塊。 8 編寫用戶程序：用選擇的程序編輯器（編程語言）編寫用戶程序。 使用梯形圖語言編程時(shí)，單擊工具欄中的觸點(diǎn)圖標(biāo)，可在矩形光標(biāo)的位置 上放置一個(gè)觸點(diǎn)，在與新觸點(diǎn)同時(shí)出現(xiàn)的窗口中，可選擇觸點(diǎn)的類型。單擊觸 點(diǎn)上面或下面的紅色問號(hào)，可設(shè)置該觸點(diǎn)的地址或其他參數(shù)。用相同的方法可 在梯形圖中放置線圈和功能框。單擊工具條中帶箭頭的線段，可在矩形光標(biāo)處 連接觸點(diǎn)間的連線。雙擊梯形圖中的網(wǎng)絡(luò)編號(hào)，在彈出的窗口中可輸入網(wǎng)絡(luò)的 標(biāo)題和網(wǎng)絡(luò)的注釋。 9 編譯程序：用戶程序編寫完成后，要進(jìn)行程序編譯。使用菜單命令 “PLC→編譯（Compile） ”或“PLC→全部編譯（Compile All） ”，或按工具條中 的編譯按鈕、全部編譯按鈕，進(jìn)行程序編譯。編譯后在屏幕下部的輸出窗口顯 示語法錯(cuò)誤的數(shù)量、各條語法錯(cuò)誤的原因和產(chǎn)生錯(cuò)誤的位置。雙擊輸出窗口中 的某一條錯(cuò)誤，程序編輯器中的光標(biāo)會(huì)自動(dòng)移到程序中產(chǎn)生錯(cuò)誤的位置。必須 改正程序中所有的錯(cuò)誤，且編譯成功后，才可能下裝到 PLC 中。 10 程序的下裝、上裝及清除：當(dāng)計(jì)算機(jī)與 PLC 建立起通信連接，且用戶程 序編譯成功后，可以進(jìn)行程序的下裝操作。 下裝操作需在 PLC 的運(yùn)行模式選擇開關(guān)處于 STOP 的位置時(shí)才能進(jìn)行，如果 運(yùn)行模式選擇開關(guān)不在 STOP 位置，可將 CPU 上的運(yùn)行模式選擇開關(guān)撥到 STOP 位置?；蛘邌螕艄ぞ邨l中的停止按鈕，或者選擇菜單命令“PLC→停止（STOP） ”， 也可以使 PLC 進(jìn)入到 STOP 工作模式。 單擊工具欄中的下裝按鈕，或者選擇菜單命令“文件→下裝（Download） ”， 將會(huì)出現(xiàn)下裝對(duì)話框。在對(duì)話框中可以分別選擇是否下裝程序塊、數(shù)據(jù)塊和系 統(tǒng)塊。單擊“確定”按鈕后開始將計(jì)算機(jī)中的信息下裝到 PLC 中。下裝成功后， Ⅰ 確認(rèn)框顯示“下裝成功” 。 如果在編程軟件中設(shè)置的 PLC 型號(hào)與實(shí)際型號(hào)不符，將出現(xiàn)警告信息，應(yīng) 在修改 PLC 的型號(hào)后再進(jìn)行下裝操作。 也可以將 PLC 中的程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊上裝到運(yùn)行編程軟件的計(jì)算機(jī) 中。上裝前應(yīng)在 STEP 7 Micro/WIN32中建立或打開一個(gè)項(xiàng)目，最好新建一個(gè)空 的項(xiàng)目，用于保存從 PLC 中上裝的塊。單擊工具欄的上裝按鈕，或者選擇菜單 命令“文件→上裝” ，在上裝對(duì)話框中選擇需要上裝的塊后，單擊“確定”按鈕。 （2）程序編寫及下裝舉例 下圖是一個(gè)簡單的數(shù)字量控制系統(tǒng)──鼠籠型電動(dòng)機(jī)串電阻進(jìn)行降壓啟動(dòng) 的控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例。 按下啟動(dòng)按鈕 SB1后，電動(dòng)機(jī)的定子接觸器 KM1串聯(lián)啟動(dòng)電阻進(jìn)行降壓啟動(dòng)， 設(shè)啟動(dòng)時(shí)間為5s，啟動(dòng)結(jié)束后，短接接觸器 KM2將啟動(dòng)電阻短接，電動(dòng)機(jī)全壓 運(yùn)行。按下停止按鈕 SB2后，電動(dòng)機(jī)停車。該系統(tǒng)具有熱繼電器 FR 做過載保護(hù)， 過載后 FR 的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，也會(huì)使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。 首先在斷電的狀態(tài)下，用 PC/PPI 電纜連接好計(jì)算機(jī)與 PLC，然后為計(jì)算機(jī) 與 PLC 通電，打開編程軟件 STEP 7Micro/WIN32，創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目（Project） 。 用菜單命令“PLC→類型（Type） ”設(shè)置 PLC 的型號(hào)，如 CPU222。用菜單命令 “工具（Tools）→選項(xiàng)（Options） ”，在彈出的對(duì)話框中單擊“通用 （Genenal） ” 按鈕，選擇 SIMATIC 編程模式和梯形圖編輯器。由于這是一個(gè)很 簡單的數(shù)字量控制程序，可以沒有子程序、中斷程序和數(shù)據(jù)塊，不使用局部變 量表 L，全部程序都在主程序中。一般的數(shù)字量控制程序通常都采用這種程序 結(jié)構(gòu)，圖4-3為此實(shí)例的 PLC 梯形圖。 Ⅰ 圖 4-2 串電阻降壓啟動(dòng)的原理圖及 PLC 外部接線圖 圖 4-3 串電阻降壓啟動(dòng)的 PLC 梯形圖 圖 4-4 顯示符號(hào)地址的梯形圖 由于控制系統(tǒng)對(duì) CPU 和輸入/輸出特性沒有特殊的要求，可以全部采用系統(tǒng) 塊