【正文】 V 或 AV220V。模擬量輸出模塊的輸出信號也有電壓和電流兩種，范圍與模擬量輸 入模塊一樣。 CPU226 主機(jī)箱外部設(shè)有 RS485 通信接口，用以連接編程器（手持式或 PC 機(jī)）、文本、圖形編程器、 PLC 網(wǎng)絡(luò)等外圍設(shè)備、還設(shè)有工作方式開關(guān)，模擬電位器， I/O 擴(kuò)展接 口，工作狀態(tài)指示燈和用戶程序存儲卡。當(dāng)執(zhí)行程序下載操作時、 CPU 配置、程序數(shù)據(jù)等由編程器送入RAM 存儲區(qū)，并自動 復(fù)制到 EEPROM 區(qū)，永久保存。 位操作指令是 PLC 常用的基本指令，梯形圖指令有觸點和線圈兩大類，觸點又分為常開和常閉兩種形式；語句表指令有與、或以及輸出等邏輯關(guān)系，位操作指令能夠?qū)崿F(xiàn)基本的位邏輯運(yùn)算和控制。 4） AN（ And Not）：與操作指令，用于常閉觸點的串聯(lián)。用這種方法編程，對并聯(lián)支路的個數(shù)沒有限制。 表 31 置位、復(fù)位指令格式 LAD STL 功能 Sbit Sbit — （ S） — （ R） N N S SBIT， N R SBIT， N 從起始位（ SBIT）開始的 N 個元件置 1 從起始位（ SBIT）開始的 N 個元件置 0 執(zhí)行置位（置 1） /復(fù)位（置 0）指令時，從數(shù)的直接位地址（ bit）或輸出狀態(tài)（ OUT）指定的地址參數(shù)的 N 個點（最多 255 個）都被置位 /復(fù)位。 AENO指令只能在語句表中使用。 100ms 定時器則在該定時器指令執(zhí)行時被 刷新。當(dāng)前值大于或等于設(shè)定值（ PV）時，計數(shù)器狀態(tài)位置為 1。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第四章 硬件系統(tǒng) 設(shè)計 硬件 系統(tǒng)選型 設(shè)計中為了完成預(yù)訂的任務(wù)，首先根據(jù)工藝要求進(jìn)行了硬件的選擇。 S7200 的選擇原理 系統(tǒng)選型原理 根據(jù)系統(tǒng)工藝， 控制要求 ,I/O 點數(shù)以及電壓類型 ,必須選用性能卓越 ,高可靠性 ,配置靈活的 PLC 控制器，考慮供貨和備件情況，以及 系統(tǒng)需要 60 個輸入點 ， 56 個 輸出點，又依據(jù)電壓電流供求關(guān)系選取 CPU226，擴(kuò)展模塊 EM223（ 3），模擬輸入模塊 EM231（ 2）。復(fù)位輸入（ R）有效時，計數(shù)器狀態(tài)復(fù)位（置 0），當(dāng)前計數(shù)值為零。如果同一個 100ms 定時器指令在一個掃描周期中多次被執(zhí)行，則該定時器就會多數(shù)時基脈沖，此時相當(dāng)于時鐘走快了。 2） 當(dāng)前值寄存器為 bit，最大記數(shù)值為 32767，由此可以推算不用分辨率的定時器的設(shè)定時間范圍。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 編程時，置位、復(fù)位線圈之間間隔的網(wǎng)絡(luò)個數(shù)可以任意。 ALD 指令使用說明： ①分支電路（并聯(lián)電路塊）與前面電路竄連連接時，使用 ALD 指令。 6） ON（ Or Not）：或操作指令，用于常閉觸點的并聯(lián)。 梯形圖的觸點代表 CPU 對存儲器的讀操作，由于計算機(jī)系統(tǒng)讀操作的次數(shù)不受限內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 制，所以 用戶程序中，常開，常閉觸電點使用的次數(shù)不受限制。擴(kuò)展卡有 EEPROM 存儲卡、電池和時鐘卡等模塊。 CPU226 主機(jī)共有 ～ 、 ～ 24 個輸入點和 ～ 、 ～ 16個輸出點， CPU226 上輸出電龍 采用了雙向光耦合器， 24V 直流極性可任意選擇 。指令編程 器主要用于小型 PLC，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 其控制規(guī)模小，編程簡單；對于中型和大型 PLC，主要用編程軟件進(jìn)行編程。通斷動作頻繁 ， 動作而復(fù)雜，應(yīng)該選用晶體管輸出方式或雙向可控硅輸出方式；通斷動作頻繁較低的負(fù)載，應(yīng)選用繼電器輸出方式；支流負(fù)載應(yīng)選用晶體管 輸出方式或繼電器輸出方式；交流負(fù)載應(yīng)選用雙向可控硅輸出方式或繼電器輸出方式。 3. 存儲器類型及存儲容量的選擇 1)存儲器類型的選擇 PLC 系統(tǒng)所用的存儲器種類通常有 3 種，即 RAM、 EPROM 和 EPROM，其中 EPROM最為常用。 3） I/O 響應(yīng)時間的選擇 在開關(guān)量控制以及開關(guān)量為主、帶少量模擬量控制系統(tǒng)中， PLC 的 I/O 響應(yīng)時間基本都滿足實際工程的需要，一般不考慮 I/O 響應(yīng)時間。 2） 對上料設(shè)備進(jìn)行檢測， 對 料車、電機(jī)等進(jìn)行故障報警。 PLC 通過其模擬量 I/O 模塊，及數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)運(yùn)算等功能，實現(xiàn)對模擬量的閉環(huán)控制。智能型的編程器又稱圖形編程器。 PLC 通常使用交流 220V或直流 24V 工作電源。輸入接口 用來 接收 和采集兩種輸入信號，一類是由按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸點、接近開關(guān) 、光電開關(guān)、數(shù)字撥碼 開關(guān)等開關(guān)量輸入信號。系統(tǒng)程序質(zhì)量的好壞，很大程度上決定了 PLC 的性能，其內(nèi)容主要包括三部分。當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)； PLC 的組成 PLC 是用繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來、用作數(shù)字 控制的專用計算機(jī)。 PLC 的中斷處理 綜上 所述，外部信號的輸入總是通過 PLC 掃描由 “輸入傳送”來完成，這就不可避免地帶來了“邏輯滯后” 。接著，進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在程序注意性階段和刷新階段，輸 入映像寄存器與外界隔離，無論輸入信號如何變化，其內(nèi)容保持不變，直到 下一個掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫入內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 輸入 端的新內(nèi)容。 PLC 運(yùn)行正常時，掃描周期的長短與 CPU 的運(yùn)算申訴度有關(guān)，與 I/O 點情況有關(guān)，與用戶應(yīng)用程序的長短及編程情況等均有關(guān)。機(jī)器上電 后對 PLC 系統(tǒng)進(jìn)行一次初始化工作，包括硬件出初始化， I/O 模塊配置檢查，停電保持范圍及其他初始化處理等。 PLC 就是這樣周而復(fù)始地重復(fù)上述循環(huán)掃描的。編程 語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化。目前 ，個人計算機(jī)主要用做 PLC 的編程器、操作站或人 /機(jī)接口終端等。隨著 PLC 技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了模擬量 I/O 模塊和專門用語模擬量閉環(huán)控制（過程控制）的 只能 PID 模塊。它 用類似“與門” 、“非門”的方框來表示邏輯運(yùn)算關(guān)系， 方框的左邊位邏輯運(yùn)算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 輸入輸出端的小圓圈表示“非”運(yùn)算，方框由導(dǎo)線連接在一起，信號自左向右流動。 PLC 的語句表是與微機(jī)的匯編語言中指令相似 的助記符表達(dá)式，它是由操作碼和操作數(shù)兩部分組成。繼電器線圈與右母線連接，不能在繼電器線圈與右母線之間內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 連接其他元素。該標(biāo)準(zhǔn)的第三部分（ IEC13113）是 PLC 的編程語言標(biāo)準(zhǔn)，目前已有越來越多的 PLC 廠家提供符合 IEC13113 標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。小型 PLC： I/O 點數(shù)一般在 256 點以下； 整體式結(jié)構(gòu)的 PLC 具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 價格較低等特點，但主機(jī) I/O 點數(shù)固定，使用上不靈活。 5） 維修方便，維修工作量小， PLC 有完善的自診斷。由于 PLC 產(chǎn)品均成系列化生產(chǎn)，品種齊全，多數(shù)采用模塊式的硬件結(jié)構(gòu)，組合和擴(kuò)展方便，用戶可根據(jù)自己的需要靈活選用，以滿足系統(tǒng)大小不內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 同及功能繁簡各異的控制系統(tǒng)要求?？删幊炭刂破魇且慌_專用計算機(jī)，它具有多輸入，輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動能力。 在硬件方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，中期的 PLC 增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程 I/0 模塊、各種特殊功能模塊；擴(kuò)大了存儲器的容量，增加了 邏輯線圈的數(shù)量；還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使 PLC 應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。發(fā)展過程大致可分為 以下三個階段。 檢測系統(tǒng)工作情況，當(dāng)外部設(shè)備發(fā)生故障時及時報警以及處理。礦石品種較多，需在每個料倉下面設(shè)置篩分和稱量設(shè)備，分別完成篩分和稱量任務(wù) [5]。配礦方案不僅與設(shè)計和選用設(shè)備有關(guān)，而且直接影響高 爐的操作條件。 (3)高爐過程控制 :包括象征高爐熱制度的生鐵含硅控制，爐料和煤氣運(yùn)動的檢測與控制， 冷卻制度的檢測 與控制，爐襯侵蝕的控制等。綜合噴吹技術(shù) 。其生產(chǎn)過程構(gòu)成上料系統(tǒng)或供料系統(tǒng)，俗稱為槽下系統(tǒng)。整個上料系統(tǒng)具有能自動控制、操作方便、稱量準(zhǔn)確、維 護(hù)簡便、篩分效率高的特點，為高爐穩(wěn)定上料創(chuàng)造條件。高爐的技術(shù)進(jìn)步與檢測技術(shù)進(jìn)步 密切相關(guān)，特別是要實現(xiàn)高爐自動控制，沒有良好的檢測技術(shù)是不可想象的。其所屬的設(shè)備稱為供料設(shè)備 :包括貯礦槽、過篩、輸送、稱量及上料機(jī)等一系列設(shè)備。只要使高爐吃飽、吃好、吃精料，這對高爐實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗，提高高爐冶煉水平具有十分重要的意義 [4]。 系統(tǒng)工藝流程圖如圖 。 實現(xiàn)對配料的初始數(shù)值的設(shè)定。 早期的 PLC 在硬件上以 標(biāo) 準(zhǔn)計算機(jī)的形式出現(xiàn)在 I/0 接口電路上作了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場的要求。這樣使得 PLC 在軟件、硬件功能上都發(fā)上了巨大變化?？删幊炭刂破饔捎诰哂幸韵绿攸c而深受工廠工程人員和 工人歡迎。近年又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樋亓鞒虉D語言，也稱功能圖，使編程更簡單方便。工作人員通過它可以查出故障原因，便于迅速處理。這種結(jié)構(gòu)的 PLC 配置靈活、裝配方便、便于擴(kuò)展，但結(jié)構(gòu)復(fù) 雜，價格較高。 按 PLC 功能上的強(qiáng)弱，可分為： 1） 低檔機(jī)：具 有邏輯運(yùn)算、計時、計數(shù)等功能，有的有一定的算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送等功能，可實現(xiàn)邏輯、順序、計時計數(shù)等控制功能。 梯形圖編程的基本規(guī)則 梯形圖的設(shè)計必須滿足控 制要求，這是設(shè)計梯形圖的基本要求。 4） 在梯形圖中的一個觸點上不應(yīng)有雙向電流通過。 它是一種通用的技術(shù)語言 [8]。 大力開發(fā)智能型 I/O 模塊 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 智能 I/O 模塊是以微處理器和存儲器為基礎(chǔ)的功能部件，它們的 CPU 與 PLC 的主CPU 并行工作，占用 CPU 的時間很少，有利于提高 PLC 的掃描速度?？删幊炭刂破髋c個人計算機(jī)、工業(yè)控制計算機(jī)、分散控制系統(tǒng)在功 能和應(yīng)用方面相互滲透，相互融合，使控制系統(tǒng)的性能價格比不斷提高。 目前，有的 PLC 使用專用的通信協(xié)議進(jìn)行通信，或使用較多廠商支持的通信協(xié)議和通信標(biāo)準(zhǔn)，如現(xiàn)場總線。一般在掃描周期的開始或結(jié)束將所有輸入信號（輸入元件的通 /斷狀態(tài)）采集并存放到輸入映像寄存器（ PⅡ）中。先完成輸入處理，其次完成與其他外設(shè)的通信處理，再次進(jìn)行始終、特殊寄存器更新。若用語告訴系統(tǒng)要縮短掃描周期 ，可從軟件上考慮。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。 1） 中斷響應(yīng)問題 一般微機(jī)系統(tǒng)的 CPU，在執(zhí)行每一條指令結(jié)束時去查詢有無中斷申請。他的硬件配置與一般微機(jī)裝置類似，主要由中央處理單元（ CPU）、存儲器、輸入 /輸出（ I/O）接口、編程器、電源等組成。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 一般中型可編程控制器多為雙處理器系統(tǒng)，即字處理器和位處理器，其中字處理器是主處理器，由它處理字節(jié)操作指令、控制系統(tǒng)總 線、內(nèi)部計數(shù)器，監(jiān)視掃描時間，同意管理編程接口，同時協(xié)調(diào)位處理器及輸入輸出。通過用戶指令結(jié)束 程序，將 PLC 的編程語言變 為機(jī)器語言指令，再由 CPU執(zhí)行這些指令。裝有 CPU 模塊的框架稱為基本框架，其他為擴(kuò)展框架，框架之間通過電纜連接。 5） 擴(kuò)展接口 擴(kuò)展接 口用于將擴(kuò)展單元與基本單元相連，使 PLC 的配置更加靈活。 PLC 的應(yīng)用 可編程控制器的應(yīng)用 由于 PLC 自身的特點和優(yōu)勢，在工業(yè)控制中 PLC 已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，包括機(jī)械、冶金、化工、電力、運(yùn)輸、建筑等眾多領(lǐng)域，應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。 5） 通信聯(lián)網(wǎng) PLC 的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程 I/O 之間的通信多臺 PLC 之間的通信、 PLC 與其他智能設(shè)備（如計算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置等）之間的通信。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 可編程控制器的選擇 可編程控制器的選擇 確定 PLC 的點數(shù)后，就根據(jù) I/O 點數(shù)、控制要求等來進(jìn)行 PLC 的選擇。 對于控制要求較高的系統(tǒng)，應(yīng)選用中檔機(jī)或高檔機(jī)，并考慮是否采用冗余控制系統(tǒng)。為了使用方便，一般應(yīng) 留有估算容量的 30%～ 50%的余量。這些模塊可用于測量流量、溫度和壓力等模擬量。由于它具有結(jié)構(gòu)小 巧、緊湊，運(yùn)行速度高，價格低廉及多功能多 用途等特點，因此在工業(yè)企業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。可拆卸端子排能在不改變外部電路硬件接線的前提下，可以方便的拆卸，為 PLC 的維護(hù)提供了方便。 S7— 200 系列 PLC 的基本指令 基本指令包括基本邏輯指令，算術(shù)、邏輯運(yùn)算指令，數(shù)據(jù)處理指令，程序控制指令等。常用指令助記符的定義如下所述： 1） LD（ Load）：裝載指令，用于常開觸點與左母線連接，每一個以常開觸點開始的邏輯行都要使用這一指令。 1） 串聯(lián)電路塊的并聯(lián)指令 OLD OLD（ Or Load），用于串聯(lián)電路塊的并聯(lián)指令。 3）置位 /復(fù)位指令 S/R 置位 /復(fù)位指令則是 將線圈設(shè)計成置位線圈和復(fù)位線圈兩大部分，將存儲器的置位、復(fù)位功能分離開來。 NOT 指令 將堆棧頂部的值從 0 改為 1，或從 1 改為 0。因而，當(dāng)掃描周期較長時，在一個周期內(nèi)可能被多次刷新，其當(dāng)前值在一個掃描周期內(nèi)不一定保持一致。 計數(shù)器的 STL、 LAD 形式如表 34 所示。復(fù)位輸入（ R）有效或執(zhí)行指令時，計數(shù)器狀態(tài)位復(fù)位，當(dāng)前