【正文】 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 16 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)工藝流程 圖 31 系統(tǒng)工藝流程 PLC 硬件選型 該控制系統(tǒng)的設(shè)計主體是對運輸鏈電機、 1液壓站和 2液壓站的控制。 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)控制 流程 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 。根據(jù)前面相關(guān)介紹，該控制系統(tǒng)的硬件選型圍繞 S7300 作主控計算機構(gòu)成的油泵電機啟動工作 液壓缸推桿往復(fù)運動撥爪工作 工藝流程及故障等信息監(jiān)測（ MP277） 運輸鏈電機啟動接受廢鐵屑 排屑開始 監(jiān)測信息處理 結(jié)束 液壓站啟動工作 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 17 PROFIBUS— DP 現(xiàn)場總線系統(tǒng)進(jìn)行選型。 九、 下載及在線調(diào)試 在 PG/PC 上完成的硬件組態(tài)和用戶程序必須通過編程電纜下載到 PLC 中，并且經(jīng)過軟硬件的調(diào)試才能夠最終實現(xiàn)自動控制任務(wù)。 （ 4） 生成背景數(shù)據(jù)塊 在項目窗口中右擊“ Blocks”，在出現(xiàn)的下拉菜 單中選擇“ Insert New Object”，再選擇“ Data Block”，此時彈出屬性對話框，填入 DB 的名稱、符號名和注釋，選擇數(shù)據(jù)塊類型為背景數(shù)據(jù)塊（ Instance），并輸入對應(yīng)的功能塊的名稱為 FB1，單擊“ OK”，則數(shù)據(jù)塊 DB1 添加到項目窗口中。共享符號在符號表中定義，可供程序中所有的塊使用。 二 、程序設(shè)計方法 STEP7 有 3 種程序設(shè)計方法： （ 1） 線性化編程：整個用戶程序放在循環(huán)控制組織塊 OB1（主程序）中。操作系統(tǒng)在每次循環(huán)中調(diào)用一次 OB1。 （ 5） 硬件診斷：用于提供 PLC 的工作狀態(tài)概況，快速瀏覽 CPU 數(shù)據(jù)和用戶程序在運行中的故障原因。 S7300 的指令系統(tǒng)包括位邏輯指令、定時器指令、計數(shù)器指令、數(shù)據(jù)處理指令、數(shù)據(jù)運算指令和控制指令六大類，其中部分指令會在下一章的 STEP7 軟件編程中用到，具體功能和作用結(jié)合相關(guān)程序進(jìn)行分析。單主站或者多主站系統(tǒng)可以由 PROFIBUS— DP 來實現(xiàn)。通過 CP340， CP341 或CPU31xC— 2DP 集成的通信接口可建立點對點的連接。該層一般采用工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，即符合 標(biāo)準(zhǔn)。 當(dāng)因 I/O 點過多使模塊數(shù)量多于 8 個且距離在 10 米之內(nèi)，可以采用擴展機架，用本地擴展接口模塊 IM 來實現(xiàn)，除了帶 CPU 的中央機架（ CR），最多可以擴展三個擴展機架（ ER），每個機架可以插 8 個模塊（不包括電源、 CPU、接口模塊 IM），四個機架最多可插 32 個，模塊；當(dāng)因距離過遠(yuǎn)（ 1500 米以內(nèi)）或者 I/O 點過多 ，可以 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 10 采用 ET200 分布式 I/O 來實現(xiàn)， PROFIBUS 是為全集成自動化定制的開放的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，有 FMS、 DP 和 PA 三種行規(guī)。要根據(jù)電壓的種類、大小、工作頻率和負(fù)載類型選擇數(shù)字量輸出模塊，每一個輸出點的輸出電流、每一組輸出的最大電流也是數(shù)字量輸出模塊的重要指標(biāo)。 （ 1）數(shù)字量輸入模塊 數(shù)字量輸入模塊接受外部開關(guān)信號，開關(guān)信號主要來自按鈕、二線式光電開關(guān)、接近開關(guān)、低壓電器的觸點等。電源模塊除了給 CPU 供電，還可向 I/O 模塊提供 DC24V 電源。 MPI 用于 PLC 與 PLC 之間， PLC 與ＰＧ／ＰＣ（編程器或個人計算機）之間， PLC 與 OP（操作員接口）之間的 MPI 網(wǎng)絡(luò)通信。在此位置松手時，鑰匙開關(guān)自動返回 STOP位置。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 7 圖 21 西門子 S7300PLC 一、 CPU 模塊 S7300 有二十種不同型號的 CPU，分別適用于不同規(guī)模及不同控制要求的項目： （ 1） 緊湊型 CPU： CPU312C， 313C， 313CPtP， 313C2DP， 314CPtP 和 3142DP。 S7300 有 350 多條指令，其編程軟件 STEP7 功能強大，可以使用多種編程語言，所有模塊和網(wǎng) 絡(luò)參數(shù)都可用 STEP7的軟件工具設(shè)置。 三、 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進(jìn)入輸出刷新階段。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。 六、其他設(shè)備 （ 1）編程設(shè)備 編程器是 PLC 開發(fā)應(yīng)用、檢測運行、檢查維護(hù)不可缺少的外部設(shè)備，用于編程、調(diào)試、系統(tǒng)設(shè)定、監(jiān)控 PLC 及 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。進(jìn)入運行后，從用戶程序中逐條讀取指令，經(jīng)過分析再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號去控制外部電路。具有體積小、成本低、可靠性高等優(yōu)點。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) (field bus control system ,FCS)是新一代分布式控制系統(tǒng)。 計算機控制系統(tǒng)所采用的形式，與生產(chǎn)過程的復(fù)雜程度密切相關(guān)，不同的被控對象和不同的要求，應(yīng)有不同的控制方案。 該系統(tǒng)的意義在于；一方面可及時排除生產(chǎn)工程中產(chǎn)生的廢鐵屑，不至于因長時間的堆積妨礙生產(chǎn)的正常進(jìn)行，或者因需人工清理帶來的麻煩；另一方面可 使產(chǎn)生的鐵屑不因隨意丟棄而造成污染與浪費，在鐵屑被運出后可對其進(jìn)行壓縮處理，以便回收利用。在工作油泵出現(xiàn)電氣或液壓故障時，備用油泵自動投入工作。 撥爪排屑機系統(tǒng)有兩個液壓站，每個液壓站有兩個油泵電機，正常工作時，一臺油泵電機工作，一臺備用。 2鐵屑運輸?shù)倪^程，當(dāng)運輸鏈電機啟動工作時，便將運輸皮帶上的鐵屑運出工作區(qū)處理。與被控對象的聯(lián)系和部件間的聯(lián)系，可以是有線方式，如通過電纜的模擬信號或數(shù)字信號進(jìn)行聯(lián)系；也可以是無線方式，如用紅外線、微波、無線電波、光波等進(jìn)行聯(lián)系。 集散控制系統(tǒng)（ distributed control system, DCS）也叫 分布式控制系統(tǒng)，采用分散控制、集中操作、分級管理和綜合協(xié)調(diào)的方法，把系統(tǒng)從下到上分為分散過程控制級、集中操作監(jiān)控級、綜合信息管理級，形成分級分布式控制。 可編程邏輯控 制器（ PLC）是“一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計?？煞譃?MPU、 MCU、 EDSP、 SoC 等?！? 可編程邏輯控制器基本結(jié)構(gòu) PLC 專為工業(yè)場合設(shè)計，采用了典型的計算機結(jié)構(gòu)，主要是由 CPU、存儲器、專門設(shè)計的輸入輸出接口電路、電源、底座與機架和編程器等組成： 一、 CPU 模塊 CPU 模塊是 PLC 的核心，每套 PLC 至少有一個 CPU 模塊，它按 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接受并存儲用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集現(xiàn)場輸入裝置的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電 源， PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。 一、 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，可編程邏輯控制 器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。即使用 I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從 I/O 模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 S7300 的硬件結(jié)構(gòu) S7300 屬于模塊式 PLC，主要由機架， CPU 模塊，電源模塊，接口模塊，信號模塊，功能模塊，通信處理器和編程設(shè)備等組成。個機架最多能安裝 8 個信號模塊、功能模塊或通信模塊。 （ 1） 模式選擇開關(guān) RUN— P（運行 — 編程）：運行時可以讀出和修改用戶程序，改變運行方式； RUN（運行）： CPU 執(zhí)行讀出用戶程序，但不能修改用戶程序； STOP（停止）：不執(zhí)行用戶程序，可以讀出和修改用戶程序； MRES（ 清除存儲器） :位置不能保持。 （ 4） 通信接口 所有的 CPU 模塊都有一個多點接口 MPI，有的 CPU 模塊還有一個 PROFIBUS—DP 接口。電源模塊安裝在導(dǎo)軌最左邊的插槽，在主機架上用電源聯(lián)接器連接到 CPU 上，在擴展機架上用電源連接器連接到IM361 上。從IB256 開始給每個模擬量模塊分配 16 個字節(jié)，即 8 個通道的地址。其中晶閘管型輸出響應(yīng)速度快、頻率高，但承受過壓過流能力弱，繼電器型輸出響應(yīng)慢、頻率低，但負(fù)載電壓范圍寬。 四、 其他模塊 其他還有前連接器，有 20 針和 40 針兩種；閉環(huán)控制模塊 FM355；位置控制與檢測模塊，如 FM353 是步進(jìn)電機定位模塊等；計數(shù)器模塊，如 FM3501 等；模擬器模塊， SM347 用于調(diào)試程序等。 （ 3） 工廠管理層 車間操作員工作站通過集線器與車間辦公管理網(wǎng)連接， 車間管理網(wǎng)作為工廠主網(wǎng)的一個子網(wǎng)，連接到廠區(qū)骨干網(wǎng)，將車間數(shù)據(jù)集成到工廠管理層。 （ 4） 點對點連接 點對點連接可以連接 S7300PLC 和其他非西門子設(shè)備。 PROFIBUS— DP 在 PROFIBUS 三個部分中應(yīng)用最為廣泛，可以連接不同廠商符合 PROFIBUS—DP 協(xié)議的設(shè)備。 功能塊圖（ FBD）適用類似于布爾代數(shù)的圖形邏輯符號來表示控制邏輯。 （ 4） 通信組態(tài)：該工具用于組態(tài)通信網(wǎng)絡(luò)連接，包括網(wǎng)絡(luò)連接的參數(shù)設(shè)置和網(wǎng)絡(luò)中各個通信設(shè)備的參數(shù)設(shè)置。其中 OB1 用于循環(huán)處理，是用戶程序中的主程序。 （ 5） 背景數(shù)據(jù)塊 DI 和共享數(shù)據(jù)塊 DB 背景數(shù)據(jù)塊是調(diào)用 FB 和 SFB 時用于傳遞參數(shù)的數(shù)據(jù)塊，在編譯過程中自動生成數(shù)據(jù)；而背景數(shù)據(jù)塊是存儲用戶程序的數(shù)據(jù)區(qū)域，供所有塊共享。 三、 編 輯符號表 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 14 在程序中可以用絕對地址訪問變量，但是使用符號地址可以使程序更容易閱讀理解。 （ 3） 編寫控制程序 可選用常用的梯形圖進(jìn)行控制程序的編寫。主要包括以下步驟：創(chuàng)建FB10；填寫變量聲明表；對 FB10 編程：創(chuàng)建 DB10 并調(diào)整實際值；在 OB1 中調(diào)用FB10。考慮到現(xiàn)場信號多為數(shù)字量，控制系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性，系統(tǒng)設(shè)計的成本及工廠未來的