【文章內(nèi)容簡介】 作過程。從其工作過程可見：①掃描工作方式，輸入、輸出原理上存在滯后，而且掃描周期越長，滯后越嚴(yán)重；②掃描周期除了用戶程序執(zhí)行時間還包括PLC自檢時間和中斷服務(wù)時間；③程序合理設(shè)計可以很好降低輸入輸出的滯后時間。因此，設(shè)計程序時要多加考慮程序的合理性，在PLC應(yīng)用程序編制時，不僅要盡量使用最少的語句實現(xiàn)相同的功能還要力求程序結(jié)構(gòu)和語句順序的合理性。PLC采用循環(huán)掃描的工作方式。 PLC循環(huán)掃描工作方式 可編程控制器的選用進(jìn)行PLC選型是，應(yīng)從以下幾個方面進(jìn)行考慮。1） I/O點數(shù)問題當(dāng)控制對象I/O點在60點以內(nèi)，I/O點數(shù)比為3:2時選用整體式（小型）PLC較為經(jīng)濟(jì)；當(dāng)控制對象I/O點在100300點左右，選用中小型模塊式的較為合理；當(dāng)控制對象I/O點在500點以上是就選用大型PLC。2） 對象I/O類型問題I/O類型也是決定PLC選型的重要因素之一，一般而言，多數(shù)小型PLC只具有開關(guān)量I/O；PID、A/D、D/A、位控功能一般只有大、中型PLC才有。3） 聯(lián)網(wǎng)通信問題聯(lián)網(wǎng)通訊是影響PLC選型的重要因素之一，一般而言，小型PLC沒有通訊功能。而大型PLC一般都有各種標(biāo)準(zhǔn)的通信模塊可供選擇。4） 系統(tǒng)響應(yīng)時間問題系統(tǒng)響應(yīng)時間也是影響PLC選型的重要因素之一，一般而言，小型PLC掃描時間為1020ms/kb；中型PLC掃描時間在10ms/kb一下；大型PLC掃描時間在1ms/kb以下，而系統(tǒng)響應(yīng)時間約為2倍的掃描周期。5） 可靠性問題應(yīng)從系統(tǒng)可靠性角度，決定PLC的類型和組網(wǎng)形式，比如對可靠性要求極高的系統(tǒng)，可考慮用雙CPU型PLC或冗余控制系統(tǒng)/熱備用系統(tǒng)。6） 程序存貯器問題在PLC選型過程中，PLC內(nèi)存容量、型式也是必須考慮的重要因素。通常的計算方法是：I/O點數(shù)*8（開關(guān)量）+100*模擬量通道數(shù)（模擬量）+120*（1+采樣點數(shù)*）（多路采樣控制）。進(jìn)行PLC選型時，不要盲目地追求過高的性能指標(biāo)。另外，I/O點數(shù)，存貯容量應(yīng)留有一定的余量以便實際工作中的調(diào)整。確定PLC的型號后，就必須對各種模塊進(jìn)行選型，開關(guān)量模塊的選型主要涉及到如下幾個問題：①外部接線方式問題。I/O模塊一般分為獨立式、分組式和匯點式。通常，獨立式的點均價格較高，如果實際系統(tǒng)中開關(guān)量輸入信號之間不需要隔離可考慮選擇后兩種。②點數(shù)問題。前面所說，點數(shù)是影響PLC選型的重要因素，同樣在進(jìn)行1/0模塊的選型時也必須根據(jù)具體點數(shù)的多少選擇恰當(dāng)?shù)?/0模塊。一般而言，點數(shù)多的點均價就低。③開關(guān)量輸入模塊。通常的開關(guān)量輸入模塊類型有有源輸入、無源輸入、光電接近傳感器等輸入。進(jìn)行開關(guān)量輸入模塊的選型時必須根據(jù)實際系統(tǒng)運行中的要求綜合考慮。④開關(guān)量輸出模塊。通常的開關(guān)量輸出模塊類型有繼電器輸出、可控硅輸出和晶體管輸出。在開關(guān)量輸出模塊的選型過程中，必須根據(jù)實際系統(tǒng)運行要求及要求輸出的電壓等級進(jìn)行相應(yīng)的選型。本系統(tǒng)中的稱重系統(tǒng)主要為電子秤，它們所提供的模擬量和其它一些安全監(jiān)測傳感器所提供的開關(guān)量，作為PLC準(zhǔn)確控制的依據(jù)。模擬輸入量包括沙料、石料等重量。開關(guān)輸入量有：系統(tǒng)開關(guān)按鈕；攪拌機(jī)（翻斗門）的上限位、下限位；沙料箱、石料箱閘門開關(guān)；各種機(jī)器故障；報警消鈴；手動回零等。PLC的開關(guān)量輸出有：攪拌機(jī)、石料輸送機(jī)、沙料輸送機(jī)、水泥螺旋輸送機(jī)、水泵、添加劑螺旋輸送機(jī)、翻斗機(jī)、傳送帶等。這些信號經(jīng)功率放大后驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本系統(tǒng)需要配置的1/0點如下：2個模擬量輸入, 19個開關(guān)量輸入,22個開關(guān)量輸出。根據(jù)對上述控制任務(wù)的分析，本項目選擇了西門子的模塊化中小型PLC系統(tǒng)S7200，它能滿足中等性能要求的應(yīng)用，應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛。其模塊化、無排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)和易于實現(xiàn)分布，易于用戶掌握等特點使得S7200成為各種從小規(guī)模到中等性能要求控制任務(wù)的方便又經(jīng)濟(jì)的方案。S7200系列所具有的多種性能遞增的CPU和豐富的且?guī)в性S多方便功能的1/0擴(kuò)展模塊，使用戶可以完全根據(jù)實際應(yīng)用選擇合適的模塊。當(dāng)任務(wù)規(guī)模擴(kuò)大并且愈加復(fù)雜時，可隨時使用附加的模塊對PLC進(jìn)行擴(kuò)展。SIMATIC S7200所具備的高電磁兼容性和強(qiáng)抗振動，抗沖擊性，更使其具有最高的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性。 此外，S7200系列PLC還具有模塊點數(shù)密度高，結(jié)構(gòu)緊湊，性價比高，性能優(yōu)越，裝卸方便等優(yōu)點。 編程軟件的選擇及編程語言軟件開發(fā)采用與S7200PLC配套的STEP7Micro/WIN32編程軟件。該軟件功能強(qiáng)大，界面友好，并有方面的聯(lián)機(jī)幫助功能。用戶可利用該軟件開發(fā)PLC應(yīng)用程序，同時也可實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。該軟件采用與電氣控制電路圖相呼應(yīng)的梯形圖語言編寫控制程序，信號流清晰明了，便于工作人員閱讀。在設(shè)計輸入輸出點采用集中管理，大大簡化了程序，也有利于軟件的后續(xù)升級和維護(hù)。 PLC的應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件是指為完成實際的控制任務(wù)而編寫的各種軟件。它與具體的生產(chǎn)工藝緊密相關(guān)，隨著生產(chǎn)工藝的不同而不同。因此，在應(yīng)用軟件的編寫之前編程人員必須深入現(xiàn)場，然后嚴(yán)格按照生產(chǎn)工藝的要求來編制控制程序。此外，應(yīng)用軟件與硬件密不可分，他們共同合作，互相彌補(bǔ)來完成生產(chǎn)工藝所要求的控制功能，在進(jìn)PLC控制系統(tǒng)的研究時同樣要求行軟、硬件的劃分，合理的劃分能使系統(tǒng)簡單可靠、成本低而且便于維護(hù)。總之，一個系統(tǒng)控制效果和性能的好壞不單單取決于硬件或軟件而是兩者共同作用的結(jié)果。 編程工具軟件與編程語言PLC有多種編程語言：梯形圖、助記符語言、邏輯功能圖、布爾代數(shù)語言和某些高級語言(如Basic、C語言等)。由于梯形圖是沿用電氣控制電路的符號所組合而成的圖形語占，具有易學(xué)易用、簡單明了、直觀的優(yōu)點被廣大的工程技術(shù)人員所接受。因此它是現(xiàn)在使用最為廣泛的編程語言之一，幾乎所有廠家的PLC都支持梯形圖編程(雖然各廠家的梯形圖略有差異，但原理和方法都差不多)。由于各廠家的PLC在功能、結(jié)構(gòu)上存在較大差別，在應(yīng)用軟件的編譯上也大不相同。因此．沒有適合于各個廠家PLC的編程工具軟件?，F(xiàn)在世界上各個PLC廠家都研制了自己的PLC編程支持工具軟件，用戶可以根據(jù)自己所選的PLC來選擇相應(yīng)的編程支持工具軟件。此次課題研究選的是西門子S7200PLC，因此在進(jìn)行應(yīng)用軟件的編制時使用的是與S7200PLC配套的STEP7Micro/WIN32編程軟件，該軟件支持三種編程語言輸入即：梯形圖（LAD）語言、語句表（STL）語言、功能塊（FBD）圖，而且這三種語言還可以通過該編程軟件進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。使用梯形圖語言和順序功能圖語言時只需將所需的編程語言元素拖到工作區(qū)便可組成所需的程序。圖 編程工具軟件的界面 混凝土攪拌站PLC程序設(shè)計 混凝土攪拌站PLC程序設(shè)計思想為了使PLC完成混凝土攪拌站整個生產(chǎn)過程的現(xiàn)場控制功能，PLC需要采集各秤的重量信號及其它傳感器和行程開關(guān)提供的開關(guān)量信號，并對此進(jìn)行處理后，輸出對電磁閥、電動機(jī)等各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號，其具體細(xì)節(jié)如下：（1） 石料斗秤、沙料斗秤等由稱重傳感器感應(yīng)的信號分別經(jīng)稱重變送器進(jìn)入PLC。由于變送器輸出的是并行BCD碼，所以需經(jīng)過程序轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼，儲存于PLC的數(shù)據(jù)寄存器中，然后經(jīng)過PLC程序處理。（2） 各秤斗稱量時，達(dá)到設(shè)定值時停止給料。（3） 由于秤斗上粘附的原料使稱重產(chǎn)生偏差，所以需要進(jìn)行去皮處理。去皮時，PLC記下此時的重量，此重量即為基準(zhǔn)零點。在稱量時用總重量減去基準(zhǔn)零點值，得到的就是原料的準(zhǔn)確重量。（4） 考慮到有可能因突然停電造成配料停止，為了不使已經(jīng)配好的原料浪費，己經(jīng)配好的原料的重量需要具有停電保護(hù)功能，所以在程序中，把這些重量信號存在可斷電保持的數(shù)據(jù)寄存器中。（5） 由于攪拌站運行過程中，送料機(jī)及攪拌機(jī)等難免不出故障，因此，應(yīng)設(shè)計故障報警程序。[8] 混凝土攪拌站工作原理攪拌站進(jìn)行混凝土生產(chǎn)時，首先將骨料分別裝入各自料倉，然后打開石料和沙料的給料閥門分別將骨料投入到秤斗進(jìn)行稱量，秤斗中的骨料不斷增加直到電子秤指示到所要求的重量才控制下料閥門停止投料，然后啟動平皮帶和斜皮帶將骨料卸入集料斗。在骨料配料的同時，攪拌機(jī)也開始攪拌，因為同時在利用定時器進(jìn)行水泥、所需水及添加劑的計量。在混凝土所需的各種材料計量完畢后，控制集料斗和各秤斗開門，以把各種材料裝入攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌。在攪拌機(jī)運行了規(guī)定的時間后，打開攪拌機(jī)的門進(jìn)行卸料（攪拌站的門先半開，再全開），完成混凝土生產(chǎn)的一個循環(huán)。 混凝土攪拌裝置的工藝流程攪拌站在石料、沙料的稱重計量時，系統(tǒng)用分別控制兩個門進(jìn)行快速粗略和慢速精確的計量，以減少稱量時間和稱量精度。同理，對水的計量亦采用水粗稱閥和水精稱閥進(jìn)行控制，而水泥、粉煤灰和防凍劑等添加劑則由計量螺旋機(jī)從各自料倉送入各自秤斗進(jìn)行計量。由于整臺設(shè)備生產(chǎn)的連續(xù)性較強(qiáng)，控制系統(tǒng)中，每一個動作的前后時序性都有嚴(yán)格的要求，且到達(dá)某個狀態(tài)時，必須保證與這一狀態(tài)有關(guān)的動作全部完成，才可以進(jìn)入下一個狀態(tài)，因此必須通過設(shè)備上安裝的限位開關(guān)和傳感器對各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。 系統(tǒng)初始化程序及主程序設(shè)計 根據(jù)工作