【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(kuò)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(yǔ)言，程序形象直觀，指令簡(jiǎn)單易學(xué)，編程步驟和方法容易理解和掌握，不需要具備專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)，只要具有一定的電工和工藝知識(shí)的人員都可以在短時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)。PLC 可以組成多種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)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(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)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?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。 實(shí)際上 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，按照國(guó)外發(fā) 達(dá)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)：首先考慮的是系統(tǒng)的安全性、可靠性設(shè)計(jì)，然后才是根據(jù)控制工藝要求進(jìn)行控制流程設(shè)計(jì)，然后就是編寫(xiě)切實(shí)可行、高效的 PLC 程序，這里在安全性、可靠性設(shè)計(jì)要求的前提下，編寫(xiě)相應(yīng)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(yīng)該同步進(jìn)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(bào)警 功能。 ? 在手動(dòng)模式下，可以通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)設(shè)置下位（ PLC）或上位（ HMI）控制。 ? 在自動(dòng)模式下，按下停止按鈕， 系統(tǒng)停止，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，傳送帶停止運(yùn)行。液位低于下限時(shí)，要打開(kāi)進(jìn)料閥門，液位高于上限時(shí)，要關(guān)閉進(jìn)料閥門?？刂品桨冈O(shè)計(jì)主要包括硬件設(shè)計(jì)、軟件程序設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試等幾部分內(nèi)容。還要確定控制系統(tǒng)應(yīng)有的其他功能，例如故障診斷與顯示報(bào)警、緊急情況的處理、管理功能、網(wǎng)絡(luò)通信等。 （ 2）模擬量型 模擬量輸入對(duì)象：溫度、壓力、流量、液位、電動(dòng)機(jī)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(hào)的類型（如電壓、電流、電阻等）及測(cè)量的量程范圍。如果網(wǎng)絡(luò)有路由要求，則選擇集成了該功能的 CPU。 I/O 分配 通過(guò)對(duì)輸入輸出設(shè)備的分析、分類和整理，進(jìn)行相應(yīng)的 I/O 地址分配，應(yīng)盡量將相同類型的信號(hào)、相同電壓等級(jí)的信號(hào)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(jī)架、電源模塊、 CPU 模塊、信號(hào)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(jī)架上。 3 2 圖 31 S7300 系列 PLC 1電源 2CPU 3信號(hào)模塊 1 圖 32 S7300 CPU 模塊 1 2 3 4 b) a) c) 5 10 CPU 的主要技術(shù)指標(biāo)有內(nèi)存空間、運(yùn)算速度、內(nèi)部資源（如計(jì)數(shù)器、定時(shí)器的個(gè)數(shù)）、中斷處理能力、通信方式等。早期的 CPU 在運(yùn)行模式下不能將修改后的程序下載到 CPU。 CPU為存儲(chǔ)器卡提供一個(gè)插槽，它提供了電源斷電情況下可以后備用戶信息。對(duì)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(diǎn)到點(diǎn)通訊接口（ PtP， Point to Point）， CPU 型號(hào)為 CPU31X2PtP或 CPU41X2PtP，表明該 CPU 有 2 個(gè)接口，除了 MPI 接口外，另 1個(gè)為 PtP 接口。 信號(hào)模塊 信號(hào)模塊（ SM， Signal Module）如圖 34 所示，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)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(gè)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(gè)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(jì)數(shù)器模塊、定位模塊、步進(jìn)電機(jī)控制模塊，伺服電機(jī)控制模塊，PID 控制器模塊等。 3. 2 S7300 的擴(kuò)展能力 S7 系列 314 及以上型號(hào)的 CPU 最大擴(kuò)展能力為 32 個(gè)模塊如圖 36 所示，每個(gè)機(jī)架（層）最多安裝 8個(gè)模塊（不含電源和 CPU 模塊），最多擴(kuò)展 3層機(jī)架。 信號(hào)模塊 根據(jù)輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)的要求并考慮預(yù)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(hào) 地址區(qū)間 用途 1 MB10 時(shí)鐘信號(hào) 2 MB20~MB24 故障處理 3 MB30~MB49 計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì) 4 MB50 上位控制 5 MB60~MB63 灌裝時(shí)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(yǔ)句表即匯編語(yǔ)言，適用于熟悉計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言的程序員。 S7 程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(xiě)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(xiě)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(gè)人完成的小項(xiàng)目。 ，提高編程的速度； ，可節(jié)約掃描周期的時(shí)間，提高 PLC 的響應(yīng)速度。 ? 手動(dòng)運(yùn)行 FC20 電動(dòng)機(jī)點(diǎn) 動(dòng)正 /反轉(zhuǎn)，計(jì)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(jìn)行處理。 到達(dá)灌裝位置開(kāi)始灌 裝，灌裝閥門打開(kāi)（ =1），灌裝時(shí)間 5 秒。 為了防止電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)頻繁切換造成 負(fù)載變化太大，電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)方向改變要有時(shí)間限制，切換時(shí)間間隔要在 2秒鐘以上。 計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì) 空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì) 圖 65 所示為統(tǒng)計(jì)空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)的程序 。 圖 66所示為計(jì)算廢品率的程序。用比較指令實(shí)現(xiàn)廢品率超過(guò) 2%時(shí)傳送帶終止指示燈亮報(bào)警程序。 圖 69 計(jì)數(shù)值清零程序 只需對(duì) 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(dòng)模式下（ =1）才允許電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)，調(diào)用電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)程序 FC20。 圖 612 硬件組態(tài) OB10 的參數(shù) 在 OB10 和 OB1 編寫(xiě)相應(yīng)的程序，使蜂鳴器每到整點(diǎn)響 5S。 35 圖 614 OB100 啟動(dòng)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(jié)束語(yǔ) 經(jīng)過(guò)了這一段的學(xué)習(xí)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(shè)計(jì)作品不是很完善，還有一些不足之處，但我可以自豪的說(shuō)，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(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步 38 致 謝 通過(guò)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(xué)生活即將結(jié)束。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是一次系統(tǒng)的對(duì)自己所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用過(guò)程，畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，這也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開(kāi)始。 [2] 西門子公司 . S7300CPU 安裝操作指導(dǎo)。 40 附 錄 ? 自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線項(xiàng)目的符號(hào)表 41 。 [4] 西門子公司 . STEP7 編程手冊(cè)。 感謝各位老師的批評(píng)指導(dǎo)。 在本論文的寫(xiě)作過(guò)程中，我的指導(dǎo)導(dǎo)師楊國(guó)偉老師傾注了大量的心血，從 選題到開(kāi) 題報(bào)告，從寫(xiě)作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問(wèn)題，嚴(yán)格把關(guān)，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(huì)化為甜美的甘泉。在這段時(shí)間里，我學(xué)到了很多知識(shí)也有很多感受，從對(duì) PLC 控制自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)所需技術(shù)和知識(shí)很不了解的狀態(tài)，我開(kāi)始了獨(dú)立的學(xué)習(xí)和試驗(yàn)，查看相關(guān)的資料和書(shū)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(lái)，每一次改進(jìn)都是我學(xué)習(xí)的收獲，每一次試驗(yàn)的成功都是對(duì)我不斷努力的肯定。 圖 616 將采集到的模擬量轉(zhuǎn) 換成實(shí)際液位值 36 在 FC70 中編寫(xiě)模擬量液位值的處理程序 在 FC70 中編寫(xiě)模擬量液位值的處理程序，控制進(jìn)料閥門的打開(kāi)和關(guān)閉，如圖 617 所示。 34 圖 613 蜂鳴器整點(diǎn)響 5S 的程序 在 OB10 中觸發(fā)蜂鳴器，在 OB1 中用接通延時(shí)定時(shí)器控制蜂鳴器響 5S。 蜂鳴器整點(diǎn)響 5S 的程序 如圖 612所示利用日期時(shí)間中斷組織塊（ OB10）使蜂鳴器到整點(diǎn)響 5S 報(bào)時(shí)。按下控制面板上的故障應(yīng)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(zhuǎn)換成 BCD 碼格式 。由于廢 品數(shù)是實(shí)數(shù)，因此，要先將廢品數(shù)和空瓶數(shù)轉(zhuǎn)換成實(shí)數(shù)，在做除法運(yùn)算。加脈沖輸入端 CU具有捕捉上升沿的功能，當(dāng)瓶子經(jīng)過(guò)接近開(kāi)關(guān)時(shí)，計(jì)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(dòng)運(yùn)行 26 圖 64 急停處理子程序 當(dāng)生產(chǎn)線在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，按下急停按鈕使各執(zhí)行部件立即停止動(dòng)作，維持在當(dāng)前的狀態(tài)。 當(dāng)傳送帶上已經(jīng)沒(méi)有瓶子時(shí)，傳送帶停止運(yùn)行。 21 設(shè)置手動(dòng) /自動(dòng)模式 調(diào)用模擬量處理程序 FC70 調(diào)用手動(dòng)程序 FC20 調(diào)用自動(dòng)程序 FC30 調(diào)用模擬量處理程序 FC70 調(diào)用調(diào)用自動(dòng)程序FC30 調(diào)用模擬量處理程序 FC70 自動(dòng)程序 FC30 調(diào)用故障處理程序 FC51 手動(dòng) /自動(dòng)模式？ 調(diào)用急停處理程序 FC10 圖 46 主程序 OB1 的程序結(jié)構(gòu)流程圖 手動(dòng) 自動(dòng) 22 編寫(xiě)生產(chǎn)線自動(dòng)運(yùn)行程序（ FC30） /停止 生產(chǎn)線啟動(dòng) /停止控制： 按下控制面板上的啟動(dòng)按鈕 ，控制生產(chǎn)線設(shè)備啟動(dòng) =1. 按下控制面板上的停機(jī)按鈕 ，控制生產(chǎn)線設(shè)備停止 =0 注意： 為抱枕按下停機(jī)按鈕能夠可靠停機(jī)，停機(jī)按鈕是接在常閉觸點(diǎn)上的。 ? 計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì) FC42 統(tǒng)計(jì)空瓶數(shù)、滿瓶數(shù)、廢品數(shù)、包裝箱數(shù)、計(jì)算廢品率等。參數(shù)化編程設(shè)計(jì)有利于對(duì)常用功能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，減少重復(fù)勞動(dòng)。 在程序設(shè)計(jì)時(shí)采用模塊化編程方法，模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是： ，可讀性強(qiáng)，容易理解； 、擴(kuò)充或刪節(jié)，可改性好； ，特別是一些功能程序，如實(shí)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(yù)先編好的帶形參的函數(shù)，提供一些系統(tǒng)級(jí)的調(diào)用功能，調(diào)用時(shí)，需要生成相應(yīng)的背景數(shù)據(jù)塊。除 OB1外，還有其他處理中斷或錯(cuò)誤的組織塊。盒中的符號(hào)表示功能（例如： amp。 LAD 梯形圖和電路圖很相似，采用諸如觸點(diǎn)和線圈的符號(hào)。 I/O 分配表 飲料灌裝自動(dòng)化生產(chǎn)線 I/O 地址分配表見(jiàn)表 41 CPU 內(nèi)部位存儲(chǔ)器地址分配表見(jiàn)表 42 圖 38 S7300 AI/AO 多層機(jī)架的