【文章內容簡介】 （2）在同一個S7應用程序中同時完成PLC和運動控制的編程組態(tài)。 （3）現(xiàn)有的S7程序可以再利用，減少編程的工作量。 （4）對于各種控制任務可以提供靈活多樣的高級的運動控制功能。 （5）從驅動到運動控制再到PLC，一切盡在STEP 7 中完成。 （6）全部的編程使用SIMATIC 平臺，降低培訓費用。 （7）運動控制功能符合PLC open 標準，方便工程實施和服務。 （8）同步的PRIFIBUS DP(DRIVE)保證在高速處理過程中高質量的控制水平。 （9）廣泛、全面的SIMATIC 產品線，包括多種集中式和分布式的模塊化擴展方 PLC各部分的作用 (CPU)1）CPU 在 P LC中的作用類似于人體的神經中樞，它是PLC的運算、控制中心。它按照系統(tǒng)程序所斌予的功能，完成以下任務:(1) 接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)；(2) 診 斷 電源、PLC內部電路的工作狀態(tài)和編程的語法錯誤；(3) 用 掃 描的方式接收輸入信號，送入PLC的數(shù)據(jù)寄存器保存起來；(4) PLC進入運行狀態(tài)后，根據(jù)存放的先后順序逐條讀取用戶程序，進行解釋和執(zhí)行，完成用戶程序中規(guī)定的各種操作；(5) 將用戶程序的執(zhí)行結果送至輸出端。2）現(xiàn)代PLC使用的CPU主要有以下幾種:(1) 通用微處理器，如808018 08812等。通用微處理器的價格便宜，通用性強，還可以借用微機成熟的實時操作系統(tǒng)、豐富的軟硬件資源。(2) 單片機 ，如8051等。單片機由于集成度高、體積小、價格低和可擴充性好，很適合在小型PLC上使用，也廣泛地用于PLC的智能UO模塊。(3) 位片式微處理器，如AMD2900系列等。位片式微處理器是獨立于微型機的另一分支。它主要追求運算速度快，它以4位為一片。用幾個位片級聯(lián)，可以組成任意字長的微處理器二改變程序存儲器的內容，可以改變計算機的指令系統(tǒng)。位片式結構可以使用多個微處理器，將控制任務劃分為若千個可以并行處理的部分，幾個微處理器同時進行處理。這種高運算速度與可以適應用戶需要的指令系統(tǒng)相結合，很適合于以順序掃描方式工作的PLC使用。 存儲器根據(jù)存儲器在系統(tǒng)中的作用，可以把它們分為以下3種:(1) 系統(tǒng)程序存儲器:和各種計算機一樣，PLC也有其固定的監(jiān)控程序、解釋程序，它們決定了PLC的功能，稱為系統(tǒng)程序，系統(tǒng)程序存儲器就是用來存放這部分程序的。系統(tǒng)程序是不能山用戶更改的，故所使用的存儲器為只讀存儲器ROM或EPROM。(2) 用戶程序存儲器:用戶根據(jù)控制功能要求而編制的應用程序稱為用戶程序，用戶程序存放在用戶程序存儲器中。由于用戶程序需要經常改動、調試，故用戶程序存儲器多為可隨時讀寫的RAM。由于RAM掉電會丟失數(shù)據(jù)，因此使用RAM作用戶程序存儲器的PLC，都有后備電池(視電池)保護RAM，以免電源掉電時，丟失用戶程序。當用戶程序調試修改完畢，不希望被隨意改動時，可將用戶程序寫入EPROM。目前較先進的PLC(如歐姆龍公司的CPMIA型PLC)采用快閃存儲器作用戶程序存儲器，快閃存儲器可隨時讀寫，掉電時數(shù)據(jù)不會丟失，不需用后備電池保護。(3) 工作數(shù)據(jù)存儲器:工作數(shù)據(jù)是經常變化、經常存取的一些數(shù)據(jù)。這部分數(shù)據(jù)存儲在RAM中，以適應隨機存取的要求。在PLC的工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)，開辟有元件映像寄存器和數(shù)據(jù)表。元件映像寄存器用來存儲PLC的開關量輸入/輸出和定時器、計數(shù)器、輔助繼電器等內部繼電器的ON/OFF狀態(tài)。數(shù)據(jù)表用來存放各種數(shù)據(jù)，它的標準格式是每一個數(shù)據(jù)占一個字。它存儲用戶程序執(zhí)行時的某些可變參數(shù)值，如定時器和計數(shù)器的當前值和設定值。它還用來存放A/D轉換得到的數(shù)字和數(shù)學運算的結果等。根據(jù)需要，部分數(shù)據(jù)在停電時用后備電池維持其當前值，在停電時可以保持數(shù)據(jù)的存儲器區(qū)域稱為數(shù)據(jù)保持區(qū)。 I/0單元I/0單元也稱為I/0模塊。PLC通過I/0單元與工業(yè)生產過程現(xiàn)場相聯(lián)系，輸入單元接收操作指令和現(xiàn)場的狀態(tài)信息，加控制按鈕、操作開關和限位開關、光電管、繼電器觸點、行程開關、接近開關等信號，并通過輸入電路的濾波、光電隔離和電平轉換等將這些信號轉換成CPU能夠接收和處理的信號。輸出單元將CPU送出的弱電控制信號通過輸出電路的光電隔離和功率放大等轉換成現(xiàn)場需要的強電信號輸出，以馳動接觸器、電磁閥、電磁鐵等執(zhí)行元件。 硬件配置 西門子S7200 CPU222CNS7200系列PLC可提供4種不同的基本單元和6種型號的擴展單元。其系統(tǒng)構成包括基本單元、擴展單元、編程器、存儲卡、寫入器等。 型號輸入點輸出點可帶擴展模塊數(shù)S7200CPU221640S7200CPU222862個擴展模塊S7200CPU22424107個擴展模塊S7200CPU224XP24167個擴展模塊S7200CPU22624167個擴展模塊 S7200系列PLC中CPU22X的基本單元 本文采用的是CPU222CN。它具有8輸入/6輸出共14個數(shù)字量I/O點?？蛇B接2個擴展模塊，最大擴展至78路數(shù)字量I/O點或10 路模擬量I/O點。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。4個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內部集成特殊功能。可完全適應于一些復雜的中小型控制系統(tǒng)。 傳感器熱電偶是一種感溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉換成熱電動勢信號。常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。所調用標準熱電偶是指國家標準規(guī)定了其熱電勢與溫度的關系、答應誤差、并有統(tǒng)一的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標準化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。標準化熱電偶我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統(tǒng)一設計型熱電偶。本論文采用的是K型熱電阻。 EM231模擬量輸入模塊EM 231模塊是組合強功率精密線性電流互感器、意法半導體（ST）單片集成變送器ASIC芯片于一體的新一代交流電流隔離變送器模塊，它可以直接將被測主回路交流電流轉換成按線性比例輸出的DC4～20mA（通過250Ω電阻轉換DC 1～5V或通過500Ω電阻 轉換DC2～10V）恒流環(huán)標準信號，連續(xù)輸送到接收裝置（計算機或顯示儀表）。 EM231CN端子連接圖： － EM231CN接線圖 單極性 滿量程輸入 分辨率 SW1 SW2 SW3 ON OFF ON 0到10V ON OFF 0到5V 0到20mA 5uA 雙極性 滿量程輸入 分辨率 OFF OFF ON 177。5V ON OFF 177。 EM 231 CN選擇模擬量輸入范圍的開關表 注意：－－模擬量到數(shù)字量轉換器(ADC)的12位讀數(shù)，其數(shù)據(jù)格式是左端對齊的。最高有效位是符號位：0表示是正值數(shù)據(jù)字，對單極性格式，3個連續(xù)的0使得ADC計數(shù)數(shù)值每變化1個單位則數(shù)據(jù)字的變化是以8為單位變化的。對雙極性格式，4個連續(xù)的0使得ADC計數(shù)數(shù)值每變化1個單位，則數(shù)據(jù)字的變化是以16為單位變化的。 溫度檢測和控制模塊 溫度采集由傳感器來完成，由燈加熱作為加熱器模擬熱源，輸出的模擬信號是4—20MA。 硬件接線圖PLC主機計算機PID調節(jié)執(zhí)行機構溫度檢測裝置 溫度控制系統(tǒng)圖——實際溫度加熱器硬件接線圖見附錄 第四章PLC控制系統(tǒng)的軟件設計 PLC控制系統(tǒng)的設計主要包括硬件設計和軟件設計兩部分本在硬件基礎上，詳細介紹本項目的軟件設計，主要包括軟件設計的基本步驟、方法、編程軟件STEP7Micro/WIN的介紹以及本項目的程序設計。 PLC程序設計的方法PLC程序設計常用的方法：主要有經驗設計法、繼電器控制電路轉換為梯形圖法、順序控制設計法、邏輯設計法等。：經驗設計法即在一些典型的控制電路程序的基礎上，根據(jù)被控制對象的具體要求，進行選擇組合，并多次反復調試和修改梯形圖，有時需增加一些輔助觸點和中間編程環(huán)節(jié)，才能達到控制要求。這種方法沒有規(guī)律可遵循，設計所用的時間和設計質量與設計者的經驗有很大的關系，故稱為經驗設計法。 ：用PLC的外部硬件接線和梯形圖軟件來實現(xiàn)繼電器控制系統(tǒng)的功能。：根據(jù)功能流程圖，以步為核心，從起始步開始一步一步地設計下去，直至完成。此法的關鍵是畫出功能流程圖。4. 邏輯設計法：通過中間量把輸入和輸出聯(lián)系起來。實際上就找到輸出和輸入的關系，完成設計任務。 編程軟件STEP7Micro/WIN 概述 STEP7Micro/WIN 編程軟件是基于Windows的應用軟件，由西門子公司專為S7200系列可編程控制器設計開發(fā)，它功能強大，主要為用戶開發(fā)控制程序使用，同時也可以實