【文章內容簡介】 設備。(3)故障報警和處理。當設備發(fā)生故障時，計算機響鈴報警，并自動在計算機顯示屏上以紅色顯示故障設備的具體位置、設備名稱、故障類型等。同時進行必要的自動單機停機或局部停機。如主流程中有設備報警，不但該設備自動停機，而且此設備前面相關的設備均自動停機，以防“憋堵”。(4)記錄和查詢。信息窗口自動記錄系統(tǒng)啟動和運行時與PLC進行通訊時的情況，報警信息窗口自動記錄系統(tǒng)設備報警和操作員應答及設備故障排除，便于分析系統(tǒng)運行情況和設備使用情況。 控制系統(tǒng)保護控制系統(tǒng)采取周密的安全措施, 以確保整套設備可靠、安全地運行。（1）警告以下情況, 計算機畫面和PLC柜面板指示燈會出現紅色警告:①PLC柜或MCC柜中任一風扇發(fā)生故障②PLC電池掉電或電壓不足③PLC與計算機聯接的通訊線路(或接口)發(fā)生故障④PLC柜任一220VAC和24VDC電源斷路器跳閘（2）報警報警是在不正常的情況下產生的, 會導致加工過程的中斷。這時就要求維修人員根據計算機屏幕給出的出錯信息迅速地排除故障, 以保證生產的正常運行。以下情況會發(fā)生喇叭報警, 有時甚至會停車:①脈沖除塵器工作壓力低于設定值、正壓輸送壓力超出設定范圍②絞龍中物料發(fā)生堵塞③斗式提升機失速或停轉④某設備因堵料導致電機停轉或電機自身出現故障⑤倉空料時, 低料位器顯示藍色⑥倉滿料時, 高料位器顯示紅色⑦其他（3）緊急停車以下情況, 會發(fā)生所有設備停轉或生產線無法啟動:①按下車間內任一急停開關②任一電機配電柜(MCC柜)及PLC柜三相電源異常3. 控制系統(tǒng)硬件設計 S7300可編程控制器SIMATIC S7系列PLC是德國西門子公司在S5系列PLC基礎上于1995年陸續(xù)推出的性能價格比較高的PLC系統(tǒng)。其中微型的有S7200系列，針對低性能要求的小型PLC，可擴展27個模塊。中小型的有S7300，最多可以擴展32個模塊。中高檔性能的有S7400系列，可以擴展300個模塊。S7300系列是模塊化中型PLC系統(tǒng)，它能滿足中型控制系統(tǒng)的性能要求。高電磁兼容性和強抗震性，使S7300具有很高的工業(yè)環(huán)境適應性。溫度適應范圍從O℃～60℃，特殊條件下可達25℃～60℃，具有很強的耐受震動和污染特性。模塊化，無排風扇結構，易于實現分布等的特點使得S7300成為各種中等規(guī)?？刂迫蝿占确奖阌纸洕慕鉀Q方案。 工作原理1)初始化PLC上電后，首先進行系統(tǒng)初始化，其中檢查自身完好性是起始操作的主要工作。初始化的內容有：①對I/O單元和內部繼電器清零，所有定時器（含T0）復位，以消除各元件狀態(tài)的隨機性；②檢查I/O單元連接是否正確；③檢查自身完好性：即啟動監(jiān)控定時器T0（就是通常說的看門狗Watch Dog Timer ，WDT），用檢查程序（即一個涉及到各種指令和內存單元的專用檢查程序）進行檢查。若不超時，則可證實自身完好，如果超時，用T0的觸點使系統(tǒng)關閉。 在初始化階段，PLC不輸入、不輸出，也不執(zhí)行用戶程序。PLC運行時，雖然用戶程序中可能有眾多的操作需求，但PLC是不可能同時執(zhí)行多個操作的，它只能按分時操作的方式逐一去執(zhí)行各個操作。由于CPU的運算和處理速度很高，從外部執(zhí)行結果看來，幾乎是同時完成的。這種分時操作的過程稱為CPU對程序的掃描。初始化后，PLC按掃描形式執(zhí)行用戶程序，并根據所編程序的次序，從左到右、從上到下進行掃描。先掃描到的先檢查、先執(zhí)行。PLC的工作流程見圖31。圖31 PLC系統(tǒng)工作流程圖2）循環(huán)掃描 根據PLC的工作方式，如果運行正常，通信服務暫不考慮,PLC對用戶程序進行循環(huán)掃描的過程可分為三個階段，即輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新。PLC的循環(huán)掃描過程如圖32所示。圖32 PLC的輸入、輸出和程序執(zhí)行過程圖（1）輸入采樣當CPU執(zhí)行輸入操作時，現場輸入信號經PLC的輸入端子由輸入緩沖器進入輸入映像存儲器，這就是輸入采樣。 在程序執(zhí)行前，PLC首先掃描各輸入模塊，將所有外部輸入信號的狀態(tài)讀入到輸入映像存儲器中，隨后轉入程序執(zhí)行階段并關閉輸入采樣。（2）程序執(zhí)行PLC在程序執(zhí)行階段，按“從上到下、先左后右”的次序從輸入映像存儲器I、內部元件存儲器（如存內部輔助繼電器狀態(tài)的位存儲器M、定時器T、計數器C等）和輸出映像存儲器Q中將有關元件的狀態(tài)讀出，經邏輯判斷和算術運算，將每步的結果立即寫入有關的存儲器（如位存儲器M、輸出映像存儲器Q）中。 （3）輸出刷新CPU的運算結果也不是直接送到實際輸出點，而是存放在輸出映像存儲器中。在執(zhí)行完所有用戶程序后，CPU將輸出映像存儲器Q的內容通過輸出鎖存器輸出到輸出端子上，去驅動外部負載。這步操作過程就稱為輸出刷新。PLC工作時，重復地執(zhí)行上述三個階段，每重復一次的時間就是一個掃描周期。PLC在一個掃描周期內，對輸入信號的采樣只在輸入采樣階段進行。當PLC進入用戶程序執(zhí)行階段后，輸入端將被封鎖，直到下一個掃描周期的輸入采樣階段才對輸入狀態(tài)進行重新采樣，即在一個掃描周期內，集中一段時間對輸入信號進行采樣，這種方式稱為集中采樣。同時，在一個掃描周期內，PLC也只在輸出刷新階段才將輸出狀態(tài)從輸出映像存儲器中輸出，對輸出端子進行刷新。在其他階段，輸出狀態(tài)一直保存在輸出映像存儲器中，這種方式稱為集中輸出。 PLC采用這種集中采樣、集中輸出的“串行”工作方式，可以避免繼電接觸器控制中觸點競爭和時序失配的問題，這是PLC的抗干擾能力強、可靠性高的原因之一。但是這也導致了輸出對輸入在時間上的滯后，這是PLC的缺點之一 硬件組成S7300 PLC的組成主要有：中央處理單元(CPU)、信號模塊(SM)、通訊處理器(CP)、功能模塊(FM)、電源模塊(PS)、接口模塊(IM)等。（1）電源模塊(PS)S7300PLC有多種電源模塊可供選擇，PS305為戶外型電源模塊，PS307為普通型電源模塊，輸入電壓為交流AC120/230V，輸出電壓為直流DC24V，比較適合大多數應用場合，一個實際的S7300PLC系統(tǒng)，在確定所有的模塊后，要選擇合適的電源模塊。所選定的電源模塊的輸出功率必須大于CPU模塊、所有I/O模塊、各種智能模塊等消耗功率之和，并且要留有30%左右的裕量。當同一電源模塊既要為主機單元供電又要為擴展單元供電時,。（2）中央處理單元(CPU)CPU內的元件封裝在一個牢固而緊湊的塑料機殼內，面板上有狀態(tài)和故障指示LED、模式選擇開關和通信接口。存儲器插槽可以插入多達數兆字節(jié)的Flash EPROM微存儲器卡（簡稱為MMC）,用于掉電后程序和數據的保存。 S7300PLC的CPU模塊大致可以分為5類：標準型、緊湊型、故障安全型、技術功能型、戶外型。其中CPU 313為具有擴展程序存儲區(qū)的低成本的CPU，比較適用于需要高速處理的小型設備；CPU 314可以進行高速處理以及中等規(guī)模的I/O配置，用于安裝中等規(guī)模的程序以及中等指令執(zhí)行速度的程序；CPU 315具有中到大容量程序存儲器，比較適用于大規(guī)模的I/O配置。CPU模塊的存儲容量、指令執(zhí)行速度、可擴展的I/O點數、計數器/計時器的數量、功能軟件塊數量等指標是隨著型號中數字序號的遞增而增加。（3）接口模塊（IM）接口模塊用于S7300PLC的中央機架到擴展機架的連接，S7300有三種規(guī)格的接口模塊，即IM360、IM36IM365等。IM365接口模塊專用于S7300PLC的雙機架系統(tǒng)擴展，由兩個IM365配對模塊和一個368連接電纜組成。IM360和IM361接口模塊必須配合使用，用于S7300PLC的多機架連接。（4）信號模塊（SM）S7300的信號模塊有數字量輸入/輸出模塊、模擬量輸入/輸出模塊、以及連接爆炸等危險場合的輸入/輸出模塊。（5）功能模塊（FM） S7300PLC有大量的功能模塊。功能模塊自身帶有CPU，并能實現特定的功能，可為PLC的CPU模塊分擔大量的任務。用戶可減少大量的編程工作量。（6）通訊處理器(CP)S7300PLC有多種通信模塊可供選擇。例如，CP340用于建立點對點（Point to Point）低速連接。有3種通信接口，即RS23RS42RS485，可通過ASCII、3964（R）通信協(xié)議及打印機驅動軟件，實現S7300系列PLC與其他廠商的控制系統(tǒng)、機器人控制器、條形碼閱讀器、掃描儀等設備通信連接。 模塊配置根據前面所研究的面粉生產車間的設備配置和設計的控制方案，本控制系統(tǒng)需要按照表31統(tǒng)計進行模塊配置。由于面粉生產控制系統(tǒng)的復雜性，為了便于系統(tǒng)的拓展，在設計時是按照中型規(guī)模的PLC控制系統(tǒng)設計的。其中，電源模塊（PS）與中央處理單元（CPU）和其它信號模塊之間是通過電纜連接方式將各模塊從物理上和電氣上連接起來。表31 S7300的模塊配置表序號名稱型號單位數量模塊功能及用途1電源模塊PS 307(5A)塊4將輸入電壓(120230VAC或24VDC)轉換成PLC所需的工作電壓2CPU模塊CPU 314塊1執(zhí)行用戶程序；借助MPI與上位機通訊3數字量輸入模塊SM321(32路)塊13SM321(DI32*24VDC)；可提供32路開關量輸入通道4數字量輸出模塊SM321(32路)塊13SM322(DO32*24VDC/)；可提供32路開關量輸出通道5模擬量輸入模塊SM331(8路)塊6SM331(AI32*24VDC)。 總共可提供32路模擬量輸入通6接口模塊IM360IM361塊13用于PLC的多機架連接7存儲卡6ES79538LJ000AA0塊1存儲PLC程序8機架UR塊4為S7的各模塊之間提供機械和電器的連接 硬件組態(tài)檢查在完成了S7300 PLC控制系統(tǒng)的硬件配置后即可在S7300的編程軟件STEP 7上完成系統(tǒng)的硬件組組態(tài)，其步驟是：（1)雙擊SIMATIC Manager圖標，打開STEP 7主畫面。（2)點擊文件夾\新建，輸入文件名(面粉生產車間)和文件夾地址，然后點擊OK，系統(tǒng)將自動生成工程項目。（3)點亮項目名稱，點擊右鍵，選中插入新對象，點擊SIMATIC 300站點，將生成一個S7300的項目。（4)把面粉生產車間左面的+點開，選中SIMATIC 300(1)，然后選中硬件并雙擊\或右鍵點打開對象，硬件組態(tài)畫面即可打開。（5)雙擊SIMATIC 300\RACK 300，然后將Rail拖入到左邊空白處，在窗口即可生成空機架，生成空機架的操作界面，如圖33所示。（6)雙擊SIMATIC 300，雙擊CPU 314，雙擊6ES7 3141AG140AB0，將其拖到機架RACK的第2個槽；。然后分別在(0)UR、(1)UR、(2)UR和(3)UR中的槽添加IM360、IM36SM32SM322模塊。（7)檢查組態(tài)，點擊站點\一致性檢查，彈出NO errors窗口，則表示沒有錯誤產生。說明本設計的方案是可行的。國34為組態(tài)成功的界面。圖33 操作界面圖圖34 檢查組態(tài)界面圖 MPI通訊MPI(Multi Point Interface)是多點接口的簡稱，是當通信速率要求不高，通信數據量不大時可以采用的一種簡單經濟的通信方式。西門子公司的S7系列PLC可以通過CPU模塊上的MPI接口組成MPI網絡,通過它可實現全局數據通信。通過全局數據通信,一個CPU 可以訪問另一個CPU的數據塊、存儲位和過程映像等。MPI網絡的全局數據通信不需要額外的硬件和軟件,結構簡單,端口管理與布線容易,裝置連接成本低。每個S7300 CPU都集成了MPI通信協(xié)議,MPI的物理層是RS485。通過MPI，PLC可以同時與多個設備建立通信連接，這些設備包括編程器PG或運行STEP7的計算機PC、人機界面（HMI）及其它SIMATIC S7，M7和C7。同時連接的通信對象的個數與CPU的型號有關。接入MPI網絡的設備均稱作節(jié)點, S7300 PLC MPI網絡節(jié)點數量的最大值為32個。MPI網絡有一個網號,在組建MPI 網絡之前, 要為每一個節(jié)點分配一個MPI地址和1個最高MPI地址,使所有通過MPI連接的節(jié)點能夠相互通信。STEP 7的用戶界面提供了通信組態(tài)功能,使得通信的組態(tài)比較簡單。連接MPI網絡常用到兩種部件：網絡插頭和網絡中繼器。網絡插頭是節(jié)點的MPI與網絡電纜之間的連接器。網絡中繼器用于放大信號以及光電隔離，可用于擴展節(jié)點間的連接距離(最多增大20倍)；也可用作抗干擾隔離，如用于連接接地的節(jié)點和接地的MPI編程裝置的隔離器。對于MPI網絡系統(tǒng)，在接地的設備和不接地的設備之間連接時，應該注意RS485中繼器的連接與使用?！　? 三相異步電動機基本控制電路 在交流電力拖動系統(tǒng)中，電動機分為異步電動