【文章內(nèi)容簡介】 號通信電路。操作更簡便、可靠、指示更清晰。 第3章 軟件設(shè)計PLC軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序和用戶程序兩部分組成。系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、編譯程序、診斷程序，主要用于管理全機(jī)、將程序語言翻譯成機(jī)器語言，診斷計 器故障。系統(tǒng)軟件由PLC廠家提供并已固化在EPROM中，不能直接存取和干預(yù)。用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場控制要求，用PLC的程序語言編制的應(yīng)用程序（也就是邏輯控制）用于實現(xiàn)各種控制。在硬件設(shè)計中已經(jīng)確定選擇德國西門子公司生產(chǎn)的S7200PLC。其軟件開發(fā)平臺為STEP7 Micro/WIN32編程軟件。這是一種基于Windows平臺的應(yīng)用軟件，是西門子公司專為SIMATIC系統(tǒng)S7200 PLC研制開發(fā)的編程軟件，它可以使用通用的個人計算機(jī)作為圖片編輯器，用于在線或離線開發(fā)用戶程序，用于在線對PLC進(jìn)行各種操作，并且可以在線監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。STEP7 Micro/WIN32編程軟件要求個人計算機(jī)操作系統(tǒng)為Windows95 以上版本，硬件配置：IBM486以上兼容機(jī)，內(nèi)存8MB以上，VGA顯示器，至少50MB以上硬盤空間，光驅(qū)，鼠標(biāo)，PC/PPI電纜。PLC最常用的三種編程語言，一是梯形圖，二是語句表STL，三是功能塊圖FBD。采用梯形圖編程，因此他直觀易懂，但需要一臺個人計算機(jī)及相應(yīng)的編程軟件：采用語言表STL形式便于實驗，因為它只需要一臺簡易編程器，而不必用昂貴的圖形編程器或計算機(jī)來編程。STEP7 Micro/WIN32 編程軟件提供了三種編程語言，即梯形圖LAD，語言表STL及功能塊圖FBD，每種語言都有自己的特點。梯形圖：梯形圖是通過連接吧PLC指令的梯形圖符號連接在一起的連通圖，用以表達(dá)所使用的PLC指令及其前后順序，它與電氣原理圖很相似。它的連接有兩種：以為母線，另一為內(nèi)部橫豎線。內(nèi)部橫豎線把一個個梯形圖符號指令連成一個指令組，這個指令組一般是從裝載指令開始，必要時再續(xù)以若干個輸入指令（含LD指令），以建立邏輯條件。最后為輸出類指令，實現(xiàn)輸出控制，或為數(shù)據(jù)控制、流程控制、通訊控制、通訊處理、監(jiān)控工作等指令，以進(jìn)行相應(yīng)的工作。編程人員幾乎不必具有計算機(jī)的基礎(chǔ)知識，不需考慮PLC內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理，只要有繼電接觸器控制的基礎(chǔ)，就能在很短時間內(nèi)掌握梯形圖LAD的使用和編程方法，因此這種編程語言應(yīng)用最廣。梯形圖(LAD)編程語言是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來的。PLC梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的基本思想是一致的，只是在使用符號和表達(dá)方式上有一定區(qū)別。梯形圖的一個關(guān)鍵概念是“能流”(Power Flow)。如果有“能流”從左至右流向線圈，則線圈被激勵。如沒有，則線圈未被激勵。“能流”以通過被激勵(ON)的常開接點和未被激勵(OFF)的常閉接點自左向右流?！澳芰鳌痹谌魏螘r候都不會通過接點自右向左流。語言表STL類似于計算機(jī)的匯編語言，是PLC最基礎(chǔ)的編程語言。他特別適合于熟悉計算機(jī)原理和熟悉PLC的結(jié)構(gòu)原理和工作過程的程序員，用它可以編寫儲梯形圖LAD或功能塊圖FBD無法實現(xiàn)的編程，程序執(zhí)行速度最快。功能塊圖FBD類似于數(shù)字電子電路，它是將具有各種與、或、非、異或等邏輯關(guān)系的功能塊圖按照一定的控制邏輯組合起來。這種編程語言適合于那些熟悉數(shù)字電子電路的人員。順序功能流程圖(SFC)編程是一種圖形化的編程方法，亦稱功能圖。使用它可以對具有選擇等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行編程，許多PLC都提供了用于SFC編程的指令。PLC的編程語言與一般計算機(jī)語言相似，具有明顯的特點，它既不同于高級語言，也不同與一般的匯編語言，它既要滿足易于編寫，又要滿足易于調(diào)試的要求。本文編程確定選用梯形圖LAD編程語言，以便形象、直觀地反映所實現(xiàn)的邏輯關(guān)系。PLC的這些及其它特性使之成為任何一個控制系統(tǒng)的有益部分。一旦安裝后，其作用立即顯現(xiàn)，其收益也馬上實現(xiàn)，向其他智能設(shè)備一樣，PLC的潛在優(yōu)點還取決于應(yīng)用時的創(chuàng)造性。 程序控制流程圖如31所示。圖31 主程序控制流程圖 多工步機(jī)床電氣控制系統(tǒng)梯形圖設(shè)計工步一：鉆孔梯形圖如圖32所示。圖32 鉆孔梯形圖 工步二：車平面梯形圖如圖33所示。圖33 車平面梯形圖工步三：鉆深孔梯形圖如圖34所示。圖34 鉆深孔梯形圖工步四：車外圓及鉆孔梯形圖如圖35所示。 圖35 車外圓及鉆孔梯形圖工步五：粗絞雙節(jié)孔及倒角梯形圖如圖36所示。圖36 粗絞雙節(jié)孔及倒角梯形圖工步六：精絞雙絞孔梯形圖如圖37所示。圖37 精絞雙絞孔梯形圖工步七：絞錐孔梯形圖如圖38所示。 圖38 絞錐孔梯形圖電氣控制梯形圖如圖39所示。 圖39 電氣控制梯形圖 小結(jié)PLC技術(shù)可以實現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定時、計數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)通信功能，并且具有處理分支、中斷、自診斷能力。PLC技術(shù)的邏輯控制功能通過軟件編程實現(xiàn)，柔性強(qiáng)，控制能力多，控制線路大大簡化。S7200PLC的編程軟件為SIEP7 Micro/WIN32，是一種基于Windows平臺的應(yīng)用軟件，它可以使用通用的個人計算機(jī)作為圖形編程器，用于在線或離線開發(fā)用戶程序，用于在線對PLC進(jìn)行各種操作，并且可以在線監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。STEP7 Micro/WIN32編程軟件三種編程語言，即梯形圖LAD，語言表STL及功能塊圖FBD，每種語言都有自己的特點。梯形圖LAD是在繼電接觸器控制接觸上演變而來的，是一種圖形化的編程語言。編程人員幾乎不必具備計算機(jī)的基礎(chǔ)知識不需考慮PLC內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理，只要有繼電接觸器控制的基礎(chǔ)，就能在很短時間內(nèi)掌握梯形圖LAD的使用和編程方法，因此這種編程語言應(yīng)用最廣。語言表STL類似于計算機(jī)的匯編語言，是PLC最基礎(chǔ)的編程語言。它特別適合于熟悉計算機(jī)原理和熟悉PLC的結(jié)構(gòu)原理和工作過程的程序員，用它可以編寫出梯形圖LAD或功能塊圖FBD無法實現(xiàn)的程序，程序執(zhí)行速度最快。功能塊圖FBD類似于數(shù)字電子思路，它是將具有各種與、或、非、異或等邏輯關(guān)系的功能塊圖按照一定的控制邏輯組合起來。這種編程語言適合于那些熟悉數(shù)字電子電路的人員。本設(shè)計控制程序采用梯形圖AD語言編制，邏輯關(guān)系反映的形象、直觀。第4章 組態(tài)設(shè)計組態(tài)王軟件是一種通用的工業(yè)監(jiān)控軟件，它融過程控制設(shè)計、現(xiàn)場操作以及工廠資源管理于一體，將一個企業(yè)內(nèi)部的各種生產(chǎn)系統(tǒng)和應(yīng)用以及信息交流匯集在一起，實現(xiàn)最優(yōu)化管理。它基于Microsoft Windows XP/NT/2000 操作系統(tǒng)，用戶可以在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的所有層次的各個位置上都可以及時獲得系統(tǒng)的實時信息。采用組態(tài)王軟件開發(fā)工業(yè)監(jiān)控工程，可以極大地增強(qiáng)用戶生產(chǎn)控制能力、提高工廠的生產(chǎn)力和效率、提高產(chǎn)品的質(zhì)量、減少成本及原材料的消耗。它適用于從單一設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)營管理和故障診斷，到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布式大型集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的開發(fā)。組態(tài)王軟件結(jié)構(gòu)由工程管理器、工程瀏覽器及運(yùn)行系統(tǒng)三部分構(gòu)成。 工程管理器：工程管理器用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理，對已有工程進(jìn)行搜索、添加、備份、恢復(fù)以及實現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入和導(dǎo)出等功能。 工程瀏覽器：工程瀏覽器是一個工程開發(fā)設(shè)計工具，用于創(chuàng)建監(jiān)控畫面、監(jiān)控的設(shè)備及相關(guān)變量、動畫鏈接、命令語言以及設(shè)定運(yùn)行系統(tǒng)配置等的系統(tǒng)組態(tài)工具。 運(yùn)行系統(tǒng)：工程運(yùn)行界面，從采集設(shè)備中獲得通訊數(shù)據(jù)，并依據(jù)工程瀏覽器的動畫設(shè)計顯示動態(tài)畫面，實現(xiàn)人與控制設(shè)備的交互操作。一、組態(tài)王的主要功能特性：1. 可視化操作界面，真彩顯示圖形、支持漸進(jìn)色、豐富的圖庫、動畫連接。 2. 無與倫比的動力和靈活性，擁有全面的腳本與圖形動畫功能。 3. 可以對畫面中的一部分進(jìn)行保存，以便以后進(jìn)行分析或打印。 4. 變量導(dǎo)入導(dǎo)出功能，變量可以導(dǎo)出到Excel表格中，方便的對變量名稱等屬性進(jìn)行修改，然后再導(dǎo)入新工程中，實現(xiàn)了變量的二次利用，節(jié)省了開發(fā)時間。 5. 強(qiáng)大的分布式報警、事件處理，支持實時、歷史數(shù)據(jù)的分布式保存。6. 強(qiáng)大的腳本語言處理，能夠幫助你實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯操作和與決策處理。7. 方便的配方處理功能。8. 全新的WebServer架構(gòu)，全面支持畫面發(fā)布、實時數(shù)據(jù)發(fā)布、歷史數(shù)據(jù)發(fā)布以及數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的發(fā)布。 9. 豐富的設(shè)備支持庫，支持常見的PLC設(shè)備、智能儀表、智能模塊。二、組態(tài)王的功能：組態(tài)軟件具有監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，好處之一就是能大大縮短開發(fā)時間，并能保證系統(tǒng)的質(zhì)量。能快速便捷地進(jìn)行圖形維護(hù)和數(shù)據(jù)采集。組態(tài)王提供了豐富的快速應(yīng)用設(shè)計的工具。1. 快速便捷的應(yīng)用設(shè)計；2. 豐富的可擴(kuò)充的圖形庫；3. 對多媒體的支持；4. 靈活簡便的變量定義和管理；5. 強(qiáng)大的控制語言；6. 采集和顯示歷史數(shù)據(jù)；7. 全新的靈活多樣、操作簡單的內(nèi)嵌式報表；8. 配方管理。 人機(jī)界面（HMI）設(shè)計雙擊桌面圖標(biāo)，打開工程管理器，如圖41所示。圖41 工程管理器 圖42 工程瀏覽器在工程列表區(qū)中選擇任一工程雙擊后或者點擊工程管理器上的 “開發(fā)” 此快捷鍵后，就進(jìn)入了工程的開發(fā)環(huán)境，如圖42所示。雙擊工程瀏覽器中的“主畫面”后，就進(jìn)入了開發(fā)系統(tǒng)的主畫面，本控制系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控畫面設(shè)計如下圖43所示。圖43 組態(tài)王系統(tǒng)開發(fā) 定義設(shè)備和連接變量在組態(tài)王工程瀏覽器樹型目錄中，選擇“設(shè)備”，在右邊的工作區(qū)中出現(xiàn)了“新建”圖標(biāo), 雙擊，彈出“設(shè)備配置向?qū)А睂υ捒?。在“設(shè)備配置向?qū)А毕碌倪x項中進(jìn)行設(shè)置：設(shè)備 安裝“設(shè)備驅(qū)動—PLC—FX2485—通訊口”—— 給設(shè)備指定唯一的邏輯名稱“PLC00”—— 選擇串口號“COM1”—— 設(shè)備地址設(shè)置指南“0”—— 通信參數(shù)——信息總結(jié)。這樣就完成了設(shè)備定義和連接變量“PLC00”。 數(shù)據(jù)變量定義實時數(shù)據(jù)庫是組態(tài)工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)變量是構(gòu)成實時數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實時數(shù)據(jù)庫的過程也就是定義數(shù)據(jù)變量的過程。在“數(shù)據(jù)庫”中的“數(shù)據(jù)詞典” 中定義數(shù)據(jù)變量，定義數(shù)據(jù)變量的內(nèi)容主要包括數(shù)據(jù)變量的：變量名、變量類型、初始值、變化靈敏度、最大值最小值的范圍、連接設(shè)備、寄存器、數(shù)據(jù)類型和讀寫屬性等相關(guān)的參數(shù)；數(shù)據(jù)變量定義如圖44所示。圖44 數(shù)據(jù)變量定義 動畫連接與命令語言一、動畫連接工程人員在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中制作的畫面都是靜態(tài)的，那么它們?nèi)绾尾拍芊从彻I(yè)現(xiàn)場的狀況呢？這就需要通過實時數(shù)據(jù)庫，因為只有數(shù)據(jù)庫中的變量才是與現(xiàn)場狀況同步變化的。數(shù)據(jù)庫變量的變化又如何導(dǎo)致畫面的動畫效果呢？通過“動畫連接”——所謂“動畫連接”就是建立畫面的圖素與數(shù)據(jù)庫變量的對應(yīng)關(guān)系。這樣，工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，比如溫度、液面高度等，當(dāng)它們發(fā)生變化時，通過I/O接口，將引起實時數(shù)據(jù)庫中變量的變化，如果設(shè)計者曾經(jīng)定義了一個畫面圖素——比如指針——與這個變量相關(guān)，我們將會看到指針在同步偏轉(zhuǎn)。動畫連接的引入是設(shè)計人機(jī)接口的一次突破，它把工程人員從重復(fù)的圖形編程中解放出來，為工程人員提供了標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制圖形界面，并且由可編程的命令語言連接來增強(qiáng)圖形界面的功能。圖形對象與變量之間有豐富的連接類型，給工程人員設(shè)計圖形界面提供了極大的方便?！敖M態(tài)王”系統(tǒng)還為部分動畫連接的圖形對象設(shè)置了訪問權(quán)限，這對于保障系統(tǒng)的安全具有重要的意義。圖形對象可以按動畫連接的要求改變顏色、尺寸、位置、填充百分?jǐn)?shù)等，一個圖形對象又可以同時定義多個連接。把這些動畫連接組合起來，應(yīng)用程序?qū)⒊尸F(xiàn)出令人難以想象的圖形動畫效果。圖45 工件繪制 以工件的“夾緊”和“放松”的動畫設(shè)置為例說明動畫連接；首先在開發(fā)系統(tǒng)中主畫面繪制所需的圖形，如圖45所示。利用動畫連接中的“特殊”選項中的“隱含” 就可以實現(xiàn)對工件的“夾緊”和“放松”動畫。特殊：所有的圖形對象都可以定義閃爍、隱含兩種連接，這是兩種規(guī)定圖形對象可見性的連接。按動任一按鈕彈出相應(yīng)連接對話框。隱含：是使被連接對象根據(jù)條件表達(dá)式的值而顯示或隱含。條件表達(dá)式：輸入顯示或隱含的條件表達(dá)式，單擊“？”可以查看已定義的變量名和變量域。 圖46 “夾緊”動畫設(shè)置表達(dá)式為真時：規(guī)定當(dāng)條件表達(dá)式值為1（TRUE）時，被連接對象是顯示還是隱含。當(dāng)表達(dá)式的值為假時，定義了“顯示”狀態(tài)的對象自動隱含，定義了“隱含”狀態(tài)的對象自動顯示。先進(jìn)行夾緊的動畫設(shè)置，選擇圖形并雙擊，在彈出的“動畫連接”對話框中對選項“特殊”中的子選項“隱含”進(jìn)行設(shè)置。圖47 “夾緊”動畫設(shè)置接著進(jìn)行放松的動畫設(shè)置，選擇圖形并雙擊，在彈出的“動畫連接”對話框中對選項“特殊”中的子選項“隱含”進(jìn)行設(shè)置。如圖47所示；工件“夾緊”和“放松”運(yùn)行如圖所示。圖48 工件放松的動畫效果圖49 工件夾緊的動畫效果二、命令語言組態(tài)王除了在定義動畫連接時支持連接表達(dá)式，還允許用戶編寫命令語言來擴(kuò)展應(yīng)用程序的功能，極大地