【正文】 信技術為基礎發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置 。 圖 S7200系列 PLC 現在 隨著微處理器技術的發(fā)展， PLC 得到了迅速的發(fā)展，也在社會各領域的生產得到了 應用 越來越多 。 圖 是現在的一種 PLC。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 2 頁 共 36 頁 PLC 的特點 1） 重要的特點“可編程” 在我們需要更改控制系統的邏輯電路時我們不需要更改硬件電路，而只要軟件程序，所以 控制系統硬件 能 柔性化，其柔性化的結果使控制系統可靠性 提高，從而給控制系統帶來一系列好處：系統便于維護， 計數機，定時器 ，節(jié)點利用率提高 ，繼電器等器件在 PLC 中融為一體，使得系統配置靈活方便。 2） 可靠性高，抗干擾能力強 PLC 采用了大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。 3） 配套集全，功能完善，適用性高 PLC 發(fā)展到今天，已經形成了 大，中，小各種規(guī)模的系統產品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理工程外，現代 PLC 大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。 4） 容易學習，使用簡單 ，深受工 程技術人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工 業(yè) 等級 的工 程控制 設備。 對 它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受 ，使用 。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用 PLC 的少量開關量邏 輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能。為不太了解電子電路、不太 懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。 5） 系統的設計、安裝、調試工作量小，維護方便，容易改造 PLC 的梯形圖程序一般采用順序控制設計法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復雜的控制系統，梯形圖的設 計時間比設計繼電器系統電路圖的時間要少得多。 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。 6） 體積小，重量輕，能量消耗 低 [1]。 PLC 與別的控制器的比較 1） PLC 與繼電器控制 在 控制邏輯 ： PLC 采用存儲器邏輯，也稱 為 “軟連線”邏輯 ， 繼電器控制 邏輯采本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 3 頁 共 36 頁 用硬連線邏輯 。工作方式 ： 繼電器控制線路屬于 并行工作方式； PLC 屬 于在 串行工作方式 ?？煽啃院涂删S護性 ： 繼電器控制線路使用 大量的機械觸點，連線也 很 多，可靠性和可維護性差； PLC 控制邏輯，大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成，體積小、壽命長、可靠性高?？刂扑俣?： 繼電器控制線路控制速度 比較 低； PLC 控制速度高。定時控制 ： 繼電器控制邏輯利用時間繼電器進行時間控制，精度 不高 ； PLC 利用 數字 定時器進行時間控制，精度高，定時范圍大 [2]。 2） PLC 與工業(yè) PC 工業(yè)控制計算機（工業(yè) PC）是一同用衛(wèi)星計算機為基礎的工業(yè)現場自動控制設備，它的特點是具有標準化的總線結構，因此各機型間的兼容性好，與計算機 間的通信容易。而 PLC 的接口標準目前還沒有完全統一，標準化程度較差，其兼容性與通信性能與工業(yè) PC 相比還有一定的差距。 3） PLC 與 DSC 集散控制系統（ DSC）生產于 20 世紀 70 年代，它與 PLC 一樣都已微型計算機為基礎的工業(yè)自動控制裝備，但 DSC 發(fā)展的基礎和方向與 PLC 有所不同。 首先，在控制功能方面， DSC 是在生產過程儀表控制的基礎上發(fā)展起來的計算機控制裝置，控制功能側重于模擬量處理，回路調節(jié)，狀態(tài)顯示等方面。而 PLC 是在“繼電器 接觸器”控制系統的基礎上發(fā)展起來的計算機控制裝備，控制功能側重于開關量處理 ，順序控制，邏輯運算方面 [3]。 人機界面 HMI 人機界面 （ Human Machine Interface, HMI） ，是人與計算機之間專遞，交換信息的媒介和對話接口，是人機雙向信息交互的支持軟件和硬件。交互式實現信息轉達的情境刻畫，而界面是實現交互的手段。 人機界面產品有硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器，顯示單元，輸入單元，通信接口，數據存儲單元等；軟件一般分成兩部分，即運行于 HMI 硬件中的系統 軟件和運行與計算機 Windows 操作系統下的畫面組態(tài)軟件。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 4 頁 共 36 頁 圖 一種采用觸摸 屏 的 HMI 設備 在工業(yè)控制領域，人機界面產品包括觸摸屏和組態(tài)軟件，觸摸屏又稱為圖形操作終端（ Graph Operation Terminal， GOT），是一種替代鼠標及鍵盤部分功能，安裝在顯示屏前端的輸入設備。組態(tài)軟件又稱組態(tài)監(jiān)控系統軟件，是指一些數據采集與過程控制的專用軟件，是自動控制系統監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構建工業(yè)自動控制系統監(jiān)控功能的，通用層次的軟件工具。 隨著計算機和數字電路技術的發(fā)展，人機界面產品的接口能力越來越強。除了傳統的串行（ RS232， RS422/485）通信接口外，有些人機界面產品已具有網口，并口，USB 等數據接口，可與具有網口，并口， USB 等接口的工業(yè)控制設備相連接，實現設備的人機交互。 人機界面的 特點 一般情況 下，不同廠家的 HMI 硬件使用不同的畫面組態(tài)軟件，在工業(yè)控制系統中連接的主要設備種類是 PLC。通用的組態(tài)軟件支持的種類非常多，如各種 PLC，PC 板卡，儀表，變頻器，模塊等設備，而且由于 PC 的硬件平臺性能強大，通用組態(tài)軟件的功能也很多，適用于大型的監(jiān)控系統中。 處理器的性能決定了 HMI 產品的性能高低，是 HMI 的核心單元。根據 HMI的產品等級不同，處理器為 8 位， 16 位， 32 位的處理器。 HMI 軟件一般分成兩部分，即運行于 HMI 硬件中的系統軟件和運行與計算機 Windows 操作系統下的畫面組態(tài)軟件。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 5 頁 共 36 頁 隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高，計算機在工業(yè)領域的廣泛應用，人們對工業(yè)自動化的要求越來越高，種類繁多的控制設備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領域的應用，使得傳統的工業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的各種需求。在開發(fā)傳統的工業(yè)控制軟件時，當工業(yè)被控對象一旦有變動，就必須修改其控制系統的源程序，導致其開發(fā)周期長；已開發(fā)成功的控制軟件 又由于每個控制項目不同而使其重復使用率很低，導致它的價格非常昂貴；在修改工控軟件的源程序時，倘若原來的編程人員因工作變動而離去時，則必須從其他人員或新手進行源程序的修改，因而更是相當困難。通用工業(yè)自動化組態(tài)軟件的出現為解決上述實際工程問題提供了一種嶄新的方法，因為它能夠很好地解決傳統工業(yè)自動軟件存在的種種問題，是用戶能根據自己的控制對象和控制目的的任意組態(tài)，完成最終的自動化控制工程 [4]。 組態(tài)軟件的功能及特點 1） 組態(tài)軟件的功能 組態(tài)軟件指一些數據采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系 統監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式（而不是編程方式）提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法，它解決了控制系統通用性問題。其預設備的各種軟件模塊可以非常容易的實現和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機 I/O 產品，與高可靠的工控計算機和網絡系統結合，可向控制層和管理層提供軟硬件的全部接口，進行系統集成。組態(tài)軟件常有以下的幾方面的功能： （ 1） 強大的界面顯示組態(tài)功能。 （ 2） 良好的開發(fā)性。 （ 3） 豐富的功能模塊 ， 強大的數據庫。 （ 4） 可編程的命令語言。 （ 5） 周密的系統 安全防范。 （ 6） 仿真功能。 2） 組態(tài)軟件的特點 作為通用型工具軟件，組態(tài)軟件在自動化系統中始終處于“承上啟下”的地位。在工業(yè)信息化的項目中，如果涉及實時數據采集，人們首先會考慮用組態(tài)軟件。正因如此，組態(tài)軟件幾乎應用于所有的工業(yè)信息化項目當中。組態(tài)軟件的特點主要有： （ 1） 延續(xù)性和可擴充性。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 6 頁 共 36 頁 （ 2） 封裝性。 （ 3） 通用性。 3） 常用的組態(tài)軟件 國外的組態(tài)軟件有如下幾種： （ 1） Wonderware （萬維）公司的 InTouch 軟件。 （ 2） Siemens （西門子）公司的 WinCC 和 WinCC Flexible 軟件。 （ 3） 三菱電氣公司的 SoftGOT 組態(tài)軟件。 中國主要開發(fā)并使用較多的組態(tài)軟件有： （ 1） 世紀星組態(tài)軟件，由北京世紀長秋科技有限公司開發(fā)。 （ 2） 組態(tài)王（ KingView）軟件，由北京亞控科技發(fā)展有限公司開發(fā) [5]。 觸摸屏的應用 觸摸屏 GOT（ Graphic Operation Terminal， 圖形操作終端設備） 現在在人們生活中是無處不在的，從手機到電腦都采用了觸摸屏，因為它是最簡單，方便，自然的一種人機交互。 它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新 多媒體交互設備。主要應用于公共信息的查詢、領導辦公、工業(yè)控制、軍事指揮、電子游戲、點歌點菜、多媒體教學、房地產預售等 。 觸摸屏將從前在操作平臺上進行的開關操作，燈顯示，數據顯示，信息顯示等全部用監(jiān)控畫面實現，當接觸了屏幕上的圖形按鈕時，屏幕上的觸覺反饋系統可根據預先編制的程序驅動各種連接裝置，用以取代機械式按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動的影音效果。 本章小結 以上我們也 分析到 PLC 的功能和特點，它的性能是很適合在工業(yè)領域 中 的應用 ，穩(wěn)定性高，編程簡單，開發(fā)周期短，保護和維修 方便價格也不高所以在物料分揀系統中我采用了可編程控制器 PLC 來實現系統控制?，F在 PLC 的產家比較多但是最流行，受到人們的最多歡迎是西門子公司的產品。 對比較復查的系統我們都要對 系統的控制和運行 進行監(jiān)控，上面也介紹了人機界面和觸摸屏，從而如果把人 機界面和觸摸屏結合起來就起很大的作用，能給用戶在運行系統時能方便，簡單的操作。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 7 頁 共 36 頁 第 2 章 硬件設備和組態(tài)軟件介紹 監(jiān)控系統選型 本題目是物料分揀系統監(jiān)控的程序設計，用 S7200 226CN PLC 來控制系統，用Smart Line 700IE 觸摸屏來實現監(jiān)控系統，通過 WinCC Flexible 組態(tài)軟件來編寫監(jiān)控程序。 西門子 S7200 PLC系統概述 SIMATICH S7200 PLC 系統采用模塊化設計，屬緊湊型可編程控制器，控制系統的硬件有 CPU 模塊，各種擴展模塊和附加硬件組成。 S7200 PLC 既可獨立控制簡單的系統，又可連成網絡控制復雜的系統，其應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動控制有關的工業(yè)及民用領域。 S7200 產品具有極高的性價比。 它的優(yōu)點是： 1） 結構緊湊，安裝方便。 SIMATIC S7200 PLC 結構緊湊，牢固；易于接線，有接線端子排和連接器等接線配件，容易拆，接線；安裝方便，器安裝孔或標準 DIN 導軌方便在機柜上垂直或水平安裝。 2）指令豐富，功能強大。 S7200 指令包括位邏輯指令，計數器，定時器。復雜數學運算指令， PID 指令，字符串指令，時鐘指令，通信指令，以及和模塊配合的專用指令等。出指令豐富外，其功能也強大，包括豐富的內置集成功能，強勁的通信能力，豐富的擴展模塊和實時特性等。因此，它能夠監(jiān)視各種輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)，實現復雜控制。 3）質量穩(wěn)定，安全可靠。 S7200 CPU 22X 系列符合 VDE,UL,CSA 和 FM 等國際標準和航級社航用電器認證，并獲 ISO 9001 質量保證體系認證，質量穩(wěn)定可靠。數據安全性好，在內部 EEPROM 存儲用戶原程序和預設值，在一個長時間段（如 190h），所有中間數據可以通過一個超級電容器保持，如果選配電池模塊可以確保停電后中間數據保存多大 200天，同時易于掌握，操作便捷，可靠性高。 4） 編程軟件易學好用。 STEP7Micro/WIN 編程軟件為用戶提供了開發(fā)，編輯和監(jiān)控的良好編程環(huán)境。