【正文】 等手段，一旦發(fā)生異常， CPU 立即采取有效措施，防止故障擴大，使 PLC 的可靠性大大提高。 (3) 編程方便，易于使用 PLC 采用了與繼電器控制電路有許多相似之處的梯形圖作為主要的編程語言，程序形象直觀，指令簡單易學，編程步驟和方法容易理解和掌握，不需要具備專門的計算機知識，只要具有一定的電工和工藝知識的人員都可以在短時間內(nèi)學會。PLC 可以組成多種工業(yè)網(wǎng)絡，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送、上位監(jiān)控等功能。 (2) 保證 PLC 控制系統(tǒng)安全可靠 保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設計控制系統(tǒng)的重要原則。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。 實際上 PLC 控制系統(tǒng)的設計，按照國外發(fā) 達國家的標準：首先考慮的是系統(tǒng)的安全性、可靠性設計，然后才是根據(jù)控制工藝要求進行控制流程設計，然后就是編寫切實可行、高效的 PLC 程序，這里在安全性、可靠性設計要求的前提下，編寫相應的 PLC程序非常重要，硬件上保證的安全性，以及軟件 PLC 程序中的安全考慮應該同步進行。 控制系統(tǒng)中包括緊急情況的處理以及故障診斷與顯示報警 功能。 ? 在手動模式下，可以通過選擇開關設置下位（ PLC）或上位（ HMI）控制。 ? 在自動模式下，按下停止按鈕， 系統(tǒng)停止，電動機不轉，傳送帶停止運行。液位低于下限時，要打開進料閥門，液位高于上限時，要關閉進料閥門?？刂品桨冈O計主要包括硬件設計、軟件程序設計、施工設計及現(xiàn)場調(diào)試等幾部分內(nèi)容。還要確定控制系統(tǒng)應有的其他功能，例如故障診斷與顯示報警、緊急情況的處理、管理功能、網(wǎng)絡通信等。 （ 2）模擬量型 模擬量輸入對象：溫度、壓力、流量、液位、電動機電流等各種模擬量傳感器。 （ 2）模擬量型 外部輸入傳感器信號的類型（如電壓、電流、電阻等）及測量的量程范圍。如果網(wǎng)絡有路由要求，則選擇集成了該功能的 CPU。 I/O 分配 通過對輸入輸出設備的分析、分類和整理，進行相應的 I/O 地址分配，應盡量將相同類型的信號、相同電壓等級的信號地址安排在一起，以便施工和布線，并繪制 I/O接線圖。 3. S7300 硬件介紹 S7300 硬件模塊 S7300/屬于模塊式 PLC，主要由機架、電源模塊、 CPU 模塊、信號模塊、通信模塊、功能模塊、接口模塊等組成，所有模塊均安裝在機架上。 3 2 圖 31 S7300 系列 PLC 1電源 2CPU 3信號模塊 1 圖 32 S7300 CPU 模塊 1 2 3 4 b) a) c) 5 10 CPU 的主要技術指標有內(nèi)存空間、運算速度、內(nèi)部資源（如計數(shù)器、定時器的個數(shù)）、中斷處理能力、通信方式等。早期的 CPU 在運行模式下不能將修改后的程序下載到 CPU。 CPU為存儲器卡提供一個插槽，它提供了電源斷電情況下可以后備用戶信息。對于新型的 CPU，不需要電池，信息保存在 MMC 卡中。 (7) PtP 接口 部分 CPU 集成了點到點通訊接口（ PtP， Point to Point）， CPU 型號為 CPU31X2PtP或 CPU41X2PtP，表明該 CPU 有 2 個接口，除了 MPI 接口外，另 1個為 PtP 接口。 信號模塊 信號模塊（ SM， Signal Module）如圖 34 所示，是聯(lián)系外部現(xiàn)場設備與 CPU 模塊的橋梁。 (3) 數(shù)字量輸入 /輸出模塊 DI/DO S7300 系列 PLC 配有數(shù)字量輸入 /輸出模塊，即將輸入 /輸出端子集成在同一個模塊上。 (6) 模擬量輸入 /輸出模塊 AI/AO S7300 系列 PLC 配有模擬量輸入 /輸出模塊，即將輸入 /輸出通道集成在同一個模塊上。前連接器如圖 27 所示 。 S7300/400 的功能模塊主要有高速計數(shù)器模塊、定位模塊、步進電機控制模塊，伺服電機控制模塊，PID 控制器模塊等。 3. 2 S7300 的擴展能力 S7 系列 314 及以上型號的 CPU 最大擴展能力為 32 個模塊如圖 36 所示，每個機架（層）最多安裝 8個模塊（不含電源和 CPU 模塊），最多擴展 3層機架。 信號模塊 根據(jù)輸入 /輸出點數(shù)的要求并考慮預留一定的容量，配置一塊數(shù)字量輸入模塊 32DI、一塊數(shù)字量輸出模塊 32DO、一塊數(shù)字量輸入 /輸出混合模塊 8DI/8DO、一塊模擬量輸入模塊 2AI。 序號 地址區(qū)間 用途 1 MB10 時鐘信號 2 MB20~MB24 故障處理 3 MB30~MB49 計數(shù)統(tǒng)計 4 MB50 上位控制 5 MB60~MB63 灌裝時間控制 6 MB70~MB91 模擬量處理 18 圖 44 數(shù)字量輸出模塊 32DO 的接線 數(shù)字量輸入 /輸出模塊 8DI/8DO 的接線圖 數(shù)字量輸入 /輸出混合模塊 8DI/8DO 的接線圖如圖 45所示。 STL 語句表即匯編語言，適用于熟悉計算機編程語言的程序員。 S7 程序結構設計 程序塊類型 （ 1）組織塊（ OB, Organization Block） OB 是操作系統(tǒng)與用戶之間的接口，只有在 OB 中編寫的指令或調(diào)用的程序塊才能被 CPU 的操作系統(tǒng)執(zhí)行。 （ 3）功能塊（ FB， Function Block） FB 是由用戶自己編寫的子程序塊或帶形參的函數(shù)，可以被其他程序塊（ OB、 FC和 FB）調(diào)用。 這種方式不利于 多人合作和程序調(diào)試，適合一個人完成的小項目。 ，提高編程的速度； ，可節(jié)約掃描周期的時間，提高 PLC 的響應速度。 ? 手動運行 FC20 電動機點 動正 /反轉，計數(shù)器清零，上位 /下位控制模式選擇。 ? 模擬量處理 FC70 采集灌裝液罐的液位傳感器的數(shù)值，進行處理。 到達灌裝位置開始灌 裝，灌裝閥門打開（ =1），灌裝時間 5 秒。 為了防止電動機正反轉頻繁切換造成 負載變化太大，電動機正反轉方向改變要有時間限制，切換時間間隔要在 2秒鐘以上。 計數(shù)統(tǒng)計 空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)計數(shù)統(tǒng)計 圖 65 所示為統(tǒng)計空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)的程序 。 圖 66所示為計算廢品率的程序。用比較指令實現(xiàn)廢品率超過 2%時傳送帶終止指示燈亮報警程序。 圖 69 計數(shù)值清零程序 只需對 MD30 做清零操作即可清空空瓶數(shù) MW滿瓶數(shù) MW32 和廢品率 MD36。 只有在手動模式下（ =1）才允許電動機點動，調(diào)用電動機點動程序 FC20。 圖 612 硬件組態(tài) OB10 的參數(shù) 在 OB10 和 OB1 編寫相應的程序，使蜂鳴器每到整點響 5S。 35 圖 614 OB100 啟動組織塊 在硬件組態(tài)中定義 500ms 執(zhí)行一次循環(huán)中斷組織塊 OB35 在硬件組態(tài)中定義 500ms 執(zhí)行一次循環(huán)中斷組織塊 OB35，如圖 615所示。 37 結束語 經(jīng)過了這一段的學習和工作，我終于完成了《飲料灌裝生產(chǎn)流水線的 PLC 控制》的論文。 雖然我的設計作品不是很完善，還有一些不足之處，但我可以自豪的說，這里面的每一段程序，都是自己不懈努力成果。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學習中激勵我繼續(xù)進步 38 致 謝 通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文《飲料灌裝生產(chǎn)流水線的 PLC 控制》終于完成了，這意味著大學生活即將結束。 畢業(yè)設計是一次系統(tǒng)的對自己所學知識的應用過程，畢業(yè)設計的完成，這也意味著新的學習生活的開始。 [2] 西門子公司 . S7300CPU 安裝操作指導。 40 附 錄 ? 自動灌裝生產(chǎn)線項目的符號表 41 。 [4] 西門子公司 . STEP7 編程手冊。 感謝各位老師的批評指導。 在本論文的寫作過程中，我的指導導師楊國偉老師傾注了大量的心血，從 選題到開 題報告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題，嚴格把關，循循善誘，在此我表示衷心感謝。我相信其中的酸甜苦辣最終都會化為甜美的甘泉。在這段時間里，我學到了很多知識也有很多感受，從對 PLC 控制自動化系統(tǒng)的設計所需技術和知識很不了解的狀態(tài)，我開始了獨立的學習和試驗，查看相關的資料和書籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩的作品一步步完善起來，每一次改進都是我學習的收獲，每一次試驗的成功都是對我不斷努力的肯定。 圖 616 將采集到的模擬量轉 換成實際液位值 36 在 FC70 中編寫模擬量液位值的處理程序 在 FC70 中編寫模擬量液位值的處理程序，控制進料閥門的打開和關閉，如圖 617 所示。 34 圖 613 蜂鳴器整點響 5S 的程序 在 OB10 中觸發(fā)蜂鳴器，在 OB1 中用接通延時定時器控制蜂鳴器響 5S。 蜂鳴器整點響 5S 的程序 如圖 612所示利用日期時間中斷組織塊（ OB10）使蜂鳴器到整點響 5S 報時。按下控制面板上的故障應答按鈕 以后，如果故障已消失，則故障指示燈熄滅；如果故障依然存在，則故障指示燈常亮。滿瓶數(shù)除以 24 得到的包裝箱數(shù)是整數(shù)格式，若要在數(shù)碼管上顯示，需要轉換成 BCD 碼格式 。由于廢 品數(shù)是實數(shù)，因此，要先將廢品數(shù)和空瓶數(shù)轉換成實數(shù)，在做除法運算。加脈沖輸入端 CU具有捕捉上升沿的功能，當瓶子經(jīng)過接近開關時，計數(shù)器加 1。 急停處理（ FC10） 急停處理程序如圖 64 所示 圖 64 急停處理子程序 圖 63 手動運行 26 圖 64 急停處理子程序 當生產(chǎn)線在運行過程中出現(xiàn)問題時，按下急停按鈕使各執(zhí)行部件立即停止動作，維持在當前的狀態(tài)。 當傳送帶上已經(jīng)沒有瓶子時，傳送帶停止運行。 21 設置手動 /自動模式 調(diào)用模擬量處理程序 FC70 調(diào)用手動程序 FC20 調(diào)用自動程序 FC30 調(diào)用模擬量處理程序 FC70 調(diào)用調(diào)用自動程序FC30 調(diào)用模擬量處理程序 FC70 自動程序 FC30 調(diào)用故障處理程序 FC51 手動 /自動模式？ 調(diào)用急停處理程序 FC10 圖 46 主程序 OB1 的程序結構流程圖 手動 自動 22 編寫生產(chǎn)線自動運行程序（ FC30） /停止 生產(chǎn)線啟動 /停止控制： 按下控制面板上的啟動按鈕 ，控制生產(chǎn)線設備啟動 =1. 按下控制面板上的停機按鈕 ，控制生產(chǎn)線設備停止 =0 注意： 為抱枕按下停機按鈕能夠可靠停機，停機按鈕是接在常閉觸點上的。 ? 計數(shù)統(tǒng)計 FC42 統(tǒng)計空瓶數(shù)、滿瓶數(shù)、廢品數(shù)、包裝箱數(shù)、計算廢品率等。參數(shù)化編程設計有利于對常用功能進行標準化設計，減少重復勞動。 在程序設計時采用模塊化編程方法，模塊化設計的優(yōu)點是： ，可讀性強，容易理解； 、擴充或刪節(jié)，可改性好； ，特別是一些功能程序，如實現(xiàn) PID 算法的程序等 。 （ 4）系統(tǒng)功能（ SFC,System Function） SFC 是已經(jīng)固化在 CPU 中的預先編好的帶形參的函數(shù)，提供一些系統(tǒng)級的調(diào)用功能，調(diào)用時，需要生成相應的背景數(shù)據(jù)塊。除 OB1外，還有其他處理中斷或錯誤的組織塊。盒中的符號表示功能（例如： amp。 LAD 梯形圖和電路圖很相似，采用諸如觸點和線圈的符號。 I/O 分配表 飲料灌裝自動化生產(chǎn)線 I/O 地址分配表見表 41 CPU 內(nèi)部位存儲器地址分配表見表 42 圖 38 S7300 AI/AO 多層機架的