【文章內(nèi)容簡介】 停止按鈕 外部端子接線圖該控制系統(tǒng)核心部分是以德國西門子CPU226為主，CPU模塊采用整體式結(jié)構(gòu)，它的體積小、價格低，CPU模 塊、I/O模塊和電源裝在一個箱形機殼內(nèi)，前蓋下面有模式選擇開關(guān)、模擬量電位器和擴展模塊連接器。I/O模塊中輸入15 個點，輸出5個點，可實現(xiàn)高速輸入輸出響應(yīng)，內(nèi)部具有高速計數(shù)和中斷處理功能。PLC的輸入輸出端子均接到相應(yīng)的接線端子排，輸入輸出信號通過這些接線端子排可由其它地方直接引入，這些接線端子排的布置與 PLC的輸入輸出端子以及電源端、接地端和公共端的實際位置一一對應(yīng)。I/O模塊接口將輸入輸出信號引入到控制臺上。 PLC外部硬件接線圖如圖23所示 (PLC外部接線圖)。PC/PPI編程電纜上標有 PC的 RS一232端連接電腦的RS一232通信接口，標有 PPI的 RS一485端連接到CPU模塊的通信口，并擰緊兩邊接口的螺絲。PC/PPI編程電纜通常在試驗中下載梯形圖程序時使用。圖23 I/O端子接線圖 電鍍生產(chǎn)線操作流程圖根據(jù)設(shè)計的要求我們繪制出了系統(tǒng)工作的狀態(tài)流程圖，如圖24所示。由狀態(tài)流程圖我們可以清楚的看出來電鍍生產(chǎn)線的工作過程，當(dāng)達到下一個條件時就會執(zhí)行相應(yīng)的動作，以此來完成整個電鍍的工藝流程，完成每一個加工周期。對應(yīng)的工作流程圖如圖2—5所示。圖24 工作狀態(tài)流程圖 圖2—5系統(tǒng)工作流程圖第3章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 PLC程序設(shè)計常用的方法在工程中，對PLC應(yīng)用程序的設(shè)計有多種方法，這些方法的使用，也因各個設(shè)計人員的技術(shù)水平和喜好有較大的差異?，F(xiàn)將常用的幾種應(yīng)用程序的設(shè)計方法簡要介紹如下。1. 經(jīng)驗設(shè)計法經(jīng)驗設(shè)計法也叫湊試法。在掌握一些典型控制環(huán)節(jié)和電路設(shè)計的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗進行選擇、組合。這種方法對于一些簡單的控制系統(tǒng)的設(shè)計是比較湊效的，可以收到快速、簡單的效果。但是它沒有一個普遍的規(guī)律可遵循，具有一定的試探性和隨意性，最后得到的結(jié)果也不是唯一的，設(shè)計所用的時間、設(shè)計的質(zhì)量與設(shè)計者的經(jīng)驗的多少有關(guān)。經(jīng)驗設(shè)計法的具體步驟如下：（1）確定輸入/輸出電器；（2）確定輸入和輸出點的個數(shù)、選擇PLC機型、進行I/O分配；（3）做出系統(tǒng)動作工程流程圖；（4）選擇PLC指令并編寫程序； （5）編寫其它控制控制要求的程序；（6）將各個環(huán)節(jié)編寫的程序合理地聯(lián)系起來，即得到一個滿足控制要求的程序。2. 邏輯設(shè)計法工業(yè)電氣控制線路中，有很多是通過繼電器等電器組件來實現(xiàn)的。而繼電器、交流接觸器的觸點都只有兩種狀態(tài)即：斷開和閉合，因此用“0”和“1”兩種取值的邏輯代數(shù)設(shè)計電氣控制線路是完全可以的。該方法法是根據(jù)數(shù)字電子技術(shù)中的邏輯設(shè)計法進行PLC程序的設(shè)計，它使用邏輯表達式描述問題。在得出邏輯表達式后，根據(jù)邏輯表達式畫出梯形圖。因此用邏輯設(shè)計法也可以適用于PLC應(yīng)用程序的設(shè)計。3. 順序控制法對那些按動作的先后順序進行控制的系統(tǒng)，非常適合使用順序控制設(shè)計法進行編程。順序控制法規(guī)律性很強，雖然編程相當(dāng)長，但程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性。在用順序控制設(shè)計法編程時，功能圖是很重要的工具。功能圖能夠清楚地表現(xiàn)出系統(tǒng)各工作步的功能、步與步之間的轉(zhuǎn)換順序及其轉(zhuǎn)換條件。功能圖由流程步、有向線段、轉(zhuǎn)移和動作組成，在使用時它有一些使用規(guī)則，具體如下：（1）步與步之間必須用轉(zhuǎn)移隔開；（2）轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移之間必須用步隔開；（3）轉(zhuǎn)移和步之間用有向線段連接，正常畫順序功能圖的方向是從上向下或則從左向右。按照正常順序畫圖時，有向線段可以不加箭頭，否則必須加箭頭。（4）一個順序功能圖中至少有一個出初始步。 PLC的基本技術(shù)性能及編程語言 PLC的基本技術(shù)性能(1)輸入/輸出點數(shù)這是PLC最重要的一項技術(shù)指針。所謂I/O點數(shù)即PLC外部的輸入、輸出端子數(shù)，這些端子可通過螺釘或電纜與外部設(shè)備相連。(2)程序容量一般以PLC所能存放用戶程序的多少來衡量。在PLC中程序是按“步”存放的(一指令少則1步、多則十幾步)，一“步”占用一個地址單元，一個地址單元占兩個字節(jié)。如一個程序容量為1000步的PLC，可推知其程序容量為2K字節(jié)。(3)掃描速度如上所述，PLC工作時是按照掃描周期進行循環(huán)掃描的，所以掃描周期的長短決定PLC運行速度的快慢。因掃描周期的長短取決于多種因素，故一般用執(zhí)行1000步指令所需時間作為衡量PLC速度快慢的一項指針，稱為掃描速度，單位為“ms/k”。掃描速度有時也會用執(zhí)行一步指令所需的時間來表示，單位應(yīng)該為“μs／步”。(4)指令條數(shù)這是衡量PLC軟件功能強弱的主要指針。PLC具有的指令種類越多，說明其軟件功越強。PLC指令一般分為基本指令和高級指令兩部分。(5)內(nèi)部繼電器和寄存器PLC內(nèi)部有許多繼電器和寄存器，用以存放變量狀態(tài)、中間結(jié)果、資料等，還有許多具有特殊功能的輔助繼電器和寄存器，如定時器、計數(shù)器、系統(tǒng)寄存器、索引寄存器等。(6)編程語言編程語言一般分為梯形圖、助記符語句表、控制系統(tǒng)流程圖等幾類，不同廠家的PLC編程語言類型有所不同，語句也各異。編程手段主要是指用何種編程裝置，編程裝置一般分為手持編程器和帶有相應(yīng)編程軟件的計算機兩種。 PLC的編程語言PLC的編程語言目前主要有以下幾種：梯形圖語言、助記符語句表語言和流程圖(SFC)語言。也有一些PLC可用BASlC等高級語言進行編程，但很少使用。其中梯形圖語言、助記符語句表語言用得最為廣泛。由于PLC的設(shè)計和生產(chǎn)至今尚無國際統(tǒng)一標準，因而不同廠家生產(chǎn)的PLC所用語言和符導(dǎo)也不盡相同。但它們的梯形圖語言的基本結(jié)構(gòu)和功能是大同小異的，所以了解其中一種就很容易學(xué)會其它語言。在此主要介紹梯形圖語言和助記符語言。梯形圖在形式上沿襲了傳統(tǒng)的繼電接觸器控制圖，作為一種圖形語言，它將PLC內(nèi)部的編程組件(如繼電器的觸點、線圈、定時器、計數(shù)器等)和各種具有特定功能的命令用專用圖形符號、標號定義，并按邏輯要求及連接規(guī)律組合和排列，從而構(gòu)成了表示PLC輸入、輸出之間控制關(guān)系的圖形。由于它在繼電接觸器的基礎(chǔ)上加進了許多功能強大、使用靈活的指令，并將計算機的特點結(jié)合進去，使邏輯關(guān)系清晰直觀，編程容易，可讀性強，所實現(xiàn)的功能也大大超過傳統(tǒng)的繼電接觸器控制電路，所以很受用戶歡迎。它是目前用得最多的PLC編程語言。在梯形圖中，分別用符號、表示PLC編程組件(軟繼電器)的常開觸點和常閉觸點，用符號（ ）表示其線圈。與傳統(tǒng)的控制圖一樣，每個繼電器和相應(yīng)的觸點都有自己的特定標號，以示區(qū)別，其中有些對應(yīng)PLC外部的輸入、輸出，有些對應(yīng)內(nèi)部的繼電器和寄存器。它們并非是物理實體，而是“軟繼電器”，每個“軟繼電器”僅對應(yīng)PLC存儲單元中的一位。該位狀態(tài)為“1”時，對應(yīng)的繼電器線圈接通，其常開觸點閉合、常閉觸點斷開；狀態(tài)為“0”時，對應(yīng)的繼電器線圈不通，其常開、常閉觸點保持原態(tài)不變。 PLC程序設(shè)計根據(jù)設(shè)計的要求，用PLC進行編程，實現(xiàn)相應(yīng)的控制過程，編好的程序如圖31所示。 MCGS組態(tài)軟件的設(shè)計（1） 工程建立[1] 鼠標單擊文件菜單中“新建工程”選項，如果MCGS安裝在D：盤根目錄下，則會在D:\ MCGS\WORK\下自動生成新建工程，默認的工程名為：“”(X表示新建工程的順序號，如：0、2等)。[2] 選擇文件菜單中的“工程另存為”菜單項，彈出文件保存窗口。[3] 在文件名一欄內(nèi)輸入“電鍍生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)”，點擊“保存”按鈕，工程創(chuàng)建完畢。（2） 建立畫面[1] 在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口0”。[2] 選中“窗口0”，單擊“窗口屬性”，進入“用戶窗口屬性設(shè)置”。[3] 將窗口名稱改為：電鍍；窗口標題改為：電鍍；窗口位置選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認”。[4] 在“用戶窗口”中，選中“電鍍”，點擊右鍵，選擇下拉菜單中的“設(shè)置為啟動窗口”選項，將該窗口設(shè)置為運行時自動加載的窗口，如圖32所示。（3） 編輯畫面選中“電鍍”窗口鼠標，單擊“動畫組態(tài)”，進入動畫組態(tài)窗口，開始圖 31 電鍍生產(chǎn)線梯形圖圖32 設(shè)置電鍍控制為啟動窗口編輯畫面。（4） 定義數(shù)據(jù)對象實時數(shù)據(jù)庫是MCGS工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)對象是構(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)對象的過程。定義數(shù)據(jù)對象的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型、初始值和數(shù)值范圍確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關(guān)的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時間范圍和保存期限等。在開始定義之前，我們先對所有數(shù)據(jù)對象進行分析。在本工程中需要用到以下數(shù)據(jù)對象。下面以數(shù)據(jù)對象“物1”為例，介紹一下定義數(shù)據(jù)對象的步驟：[1]單擊工作臺中的“實時數(shù)據(jù)庫”窗口標簽，進入實時數(shù)據(jù)庫窗口頁。[2]單擊“新增對象” 按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)對象列表中，增加新的數(shù)據(jù)對象，系統(tǒng)缺省定義的名稱為“Data1”、“Data2”、“Data3”等（多次點擊該按鈕，則可增加多個數(shù)據(jù)對象）。[3]選中對象，按“對象屬性”按鈕，或雙擊選中對象，則打開“數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置” 窗口。[4]將對象名稱改為：物1；對象類型選擇：開關(guān)型；在對象內(nèi)容注釋可以不用填寫。（5） 動畫連接由圖形對象搭制而成的圖形畫面是靜止不動的，需要對這些圖形對象進行動畫設(shè)計，真實地描述外界對象的狀態(tài)變化，達到過程實時監(jiān)控的目的。MCGS實現(xiàn)圖形動畫設(shè)計的主要方法是將用戶窗口中圖形對象與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立相關(guān)性連接，并設(shè)置相應(yīng)的動畫屬性。在系統(tǒng)運行過程中，圖形對象的外觀和狀態(tài)特征，由數(shù)據(jù)對象的實時采集值驅(qū)動，從而實現(xiàn)了圖形的動畫效果。本設(shè)計中需要制作動畫效果的部分包括： 傳送帶的運動、箱的運動、鉤的顯示 吊鉤的運動、物2的運動、行車的運動 指示燈的顯示[1] 箱的動畫設(shè)計具體設(shè)置步驟如下： 1）在用戶窗口中，雙擊“零件”，彈出單元屬性設(shè)置窗口。 2）設(shè)置屬性，顯示如圖33，34所示窗口：圖 33 屬性設(shè)置圖[2] 吊鉤的動畫設(shè)計 具體設(shè)置步驟如下：1）在用戶窗口中，雙擊“繩”，彈出單元屬性設(shè)置窗口。2）設(shè)置屬性，顯示如圖35，36所示窗口：圖 34 屬性設(shè)置圖[3] 指示燈的動畫設(shè)計 具體設(shè)置步驟如下：1）在用戶窗口中，雙擊“燈”，彈出單元屬性設(shè)置窗口。2）設(shè)置屬性，顯示如圖37所示窗口：按照分類，將本次設(shè)計中所需的動畫連接，參照以上三種方式將其進行動畫連接，完成以后，畫面中的事物就與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)聯(lián)系起來。（6） 設(shè)備連接具體步驟：裝載設(shè)備[1]在工作臺“設(shè)備窗口”中雙擊“設(shè)備窗口”圖標進入。[2]點擊工具條中的“工具箱”圖標，打開“設(shè)備工具箱”。[3]單擊“設(shè)備工具箱”中的“設(shè)備管理”按鈕。[4]在可選設(shè)備列表中，雙擊“PLC設(shè)備”。[5]雙擊“西門子”，在下方出現(xiàn)模擬設(shè)備圖標。[6]選中“西門子S7200PPI”圖標，即可將設(shè)備添加到右測選定設(shè)備列表中。圖 35 屬性設(shè)置圖圖 36 屬性設(shè)置圖 [7]選中選定設(shè)備列表中的“西門子S7200PPI”，單擊“確認”，“西門子S7200PPI”即被添加到“設(shè)備工具箱”中。模擬設(shè)備的添加及屬性設(shè)置：[1]雙擊“設(shè)備工具箱”中的“通用串口父設(shè)備”，然后再雙擊“西門子S7200PPI”，所需設(shè)備被添加到設(shè)備組態(tài)窗口中，設(shè)備窗口如圖38所示。圖 37 屬性設(shè)置圖 圖 38 設(shè)備窗口[2]雙擊“通用串口父設(shè)備”，進入設(shè)備屬性設(shè)置窗口，如圖39所示。[3]雙擊“設(shè)備0[西門子S7200PPI]”，進入設(shè)備屬性設(shè)置窗口，如圖310所示。[4]點擊基本屬性頁中的“內(nèi)部屬性”選項，該項右側(cè)會出現(xiàn)圖標，單擊此按鈕進入“內(nèi)部屬性”設(shè)置。點擊增加通道，然后按照前面I/O地址表設(shè)置20個通道，其中輸入通道15個，輸出通道5個，讀寫類型全部設(shè)置為只讀型。單擊“確認”，完成“內(nèi)部屬性”設(shè)置。[5]點擊通道連接標簽，進入通道連接設(shè)置。選中通道中對應(yīng)數(shù)據(jù)對象輸入框，依次將實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象添加到通道中。[6]進入“設(shè)備調(diào)試”屬性頁，即可看到通道值中數(shù)據(jù)在變化。[7]按“確認”按鈕，完成設(shè)備屬性設(shè)置。（7） 編寫控制流程具體操作如下：[1]在“運行策略”中，雙擊“循環(huán)策略”進入策略組態(tài)窗口。[2] 雙擊圖標進入“策略屬性設(shè)置”，將循環(huán)時間設(shè)為：200ms，按“確認”。 圖39 通用串口父設(shè)備窗口 [3]在策略組態(tài)窗口中，單擊工具條中的“新增策略行”圖標，增加一策略行。如果策略組態(tài)窗口中，沒有策略工具箱，請單擊工具條中的“工具箱” 圖標，彈出“策略工具箱”。[4]單擊“策略工具箱”中的“腳本程序”，將鼠標指針移到策略塊圖標上，單擊鼠標左鍵，添加腳本程序構(gòu)件，如圖311所示。圖310 設(shè)備0屬性設(shè)置窗口圖311 添加腳本程序[5] 雙擊進入腳本程序編輯環(huán)境，輸入程序，如圖312所示。IF DATA2=0 THEN 物1=1 鉤=1 箱1=1 送1=1 物31=0 送=送+1 箱=箱+5 DATA1=DATA1+1ENDIFIF 送=4 THEN 送=0ENDIFIF DATA1=25 THEN DATA1=0 DATA2=1 鉤=0 箱1=0 箱=0 物31=1ENDIFIF 上升=1 THEN 物2=物21 物3=物32ENDIFIF 右行=1 THEN 物11=物11+5 物22=物22+5 物33=物33+5ENDIFIF 下降=1 THEN 物2=物2+1 物3=物3+2ENDIFIF 左行=1 THEN