【文章內(nèi)容簡介】 復(fù)雜控制功能。 S7200 系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面：極高的可靠性；極豐富的指令集；易于掌握；便捷的操作；豐富的內(nèi)置集成功能；實時特性；強勁的通訊能力；豐富的擴(kuò)展模塊等。 S7200 系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。 STEP 7Micro/WIN 32 是西門子公司專門為 S7200 系列 PLC 設(shè)計在個人計算機(jī) Windows 操作系統(tǒng)下運行的編程軟件，它的功能強大，使用方便，簡單易學(xué)，可用梯形圖（ LAD）、語句表（ STL）和功能塊圖三種編程語言編制程序，不同的編程語言編制的程序可以相互轉(zhuǎn)換。 STEP 7Micro/WIN 32 提供兩套指令集，即SIMATIC 指令集（ S7200 方式）和國際標(biāo)準(zhǔn)指令集（ IEC11313方式）。程序編制完成之后，利用 PLC 與計算機(jī)專用的 PC/PPI 電纜傳送程序至 PLC。 編碼器與 PLC 的連接 ? THPLCDT 型四層電梯實驗教學(xué)模型一臺 ? 安裝了 STEP 7 MicroWIN 編程軟件的計算機(jī)一臺 ? PC/PPI 編程電纜一根 ? PLC 主機(jī)一臺（西門子自配），應(yīng)選用 40 點機(jī)型（輸入口大于 20點、輸出口大于 14 點）。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 18 圖 2— 5 電梯開關(guān)門流程圖 19 圖 2— 6 電梯上升下降流程圖 20 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 四層電梯梯形圖 PLC 的編程語言 PLC 程序是 PLC 指令的有序集合， PLC 運行程序就是按一定的順序，執(zhí)行這集合中的一條條指令。指令是指示 PLC 動作的文 字代碼或圖形符號。使用的編程語言不同，這些文字代碼和圖形符號就不相同。但從本質(zhì)上來講，指令的實質(zhì)都是二進(jìn)制機(jī)器碼。同普通的計算機(jī)一樣， PLC 的編程軟件通過編譯系統(tǒng)把 PLC程序編譯成機(jī)器代碼。 PLC 提供了功能較為完整的編程語言，以適應(yīng) PLC在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用。利用 PLC 的編程語言，按照不同的控制要求編制不同的控制程序，這相當(dāng)于設(shè)計和改變繼電器控制的硬件接線，也就是所謂的“可編程序”。 國際電工委員會 (IEC）制定了一個關(guān)于 PLC 的國際標(biāo)準(zhǔn) IEC61131，其中在IEC611313中提供了 5 種 PLC 的標(biāo)準(zhǔn)語 言，其中有三種圖形語言，即梯形圖（ LD，Ladder Diagram）、功能塊圖（ FBD， Function Block Diagram）和順序功能圖（ SFC，Sequential Function Chart）；兩種文本語言，即結(jié)構(gòu)化文本（ ST， Structured Text）和指令表（ IL， Instruction List）。 其中梯形圖（ LD）是最早使用的一種 PLC的編程語言，也是現(xiàn)在最常用的編程語言。它是從繼電器控制系統(tǒng)的原理圖的基礎(chǔ)上演變而來的，它繼承了繼電器控制系統(tǒng)中的基本工作原理和電氣邏輯關(guān)系的 表示方法，梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號和表達(dá)方式上有一定的區(qū)別。它最大的特點就是直觀、清晰， 比較易于掌握、程序表達(dá)清楚。 本系統(tǒng) PLC 程序的編制采用梯形圖語言，編程軟件為 STEP 7。該軟件能夠完成制作程序、對可編程控制器 CPU 的寫入 /讀出、監(jiān)控程序運行、調(diào)試程序、PLC 錯誤診斷等一系列功能。 STEP 7 概述 西門子 STEP 7是用于 SIMATIC可編程邏輯控制器組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包，可使用梯形圖邏輯、功能塊圖和語句表進(jìn)行編程操作。它是 SIMATIC 工業(yè)軟件的組成部分。 有下列版本的 STEP 7 標(biāo)準(zhǔn)軟件包： 用于 SIMATIC S7200 上簡單單站應(yīng)用的 STEP 7 Micro/DOS 和 STEP 7 Micro/WIN。 用 于 使 用 帶有 各 種 功 能 的 SIMATIC S7300/ST400 、 SIMATIC M7300/M7400 和 SIMATIC C 7 的 STEP 7： 可通過選擇 SIMATIC 工業(yè)軟件中的軟件產(chǎn)品進(jìn)行擴(kuò)展 21 為功能模板和通訊處理器賦值參數(shù) 強制和多處理器模式 全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊 使用通訊功能塊的事件驅(qū)動數(shù)據(jù)傳送 組態(tài)連接 STEP7 編程軟件允許結(jié)構(gòu)化用戶程序，可以將程序分解為單個的自成體系的程序部分從而使大規(guī)模的程序更容易理解，可以對單個的程序部分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化程序組織簡化，修改更容易系統(tǒng)的調(diào)試也容易了許多在 7s 用戶程序中可以使用如下幾種不同類型的塊 : 組織塊 (OB)是操作系統(tǒng)和用戶程序的接口它們由操作系統(tǒng)調(diào)用，并控制循環(huán)和中斷驅(qū)動程序的執(zhí)行，以及可編程控制器如何啟動。它們還處理對錯誤的響應(yīng)組織塊決定各個程序部分執(zhí)行的順序用于循環(huán)程序處理的組織塊 OB1 的優(yōu)先級最高。操作系統(tǒng)循環(huán)調(diào)用 OB1 并用這個調(diào)用啟動用戶程序的循環(huán)執(zhí)行。 功能（ FC）屬于用戶自己編程的塊功能是“無存儲區(qū)”的邏輯塊 FC 的臨時變量存儲在局域數(shù)據(jù)堆棧中，當(dāng) FC執(zhí)行結(jié)束后，這些數(shù)據(jù)就丟失了。 功能塊（ FB）屬于用戶自己編程的塊功能塊是具有“存儲功能”的塊，用數(shù)據(jù)塊作為功能塊的存儲器 (背景數(shù)據(jù)塊 )傳遞給 FB 的參數(shù)和靜態(tài)變量存在背景數(shù)據(jù)塊中，背景數(shù)據(jù)塊 (背景 DB)在每次功能塊調(diào)用時都要分配一塊給這次調(diào)用，用于傳遞參數(shù)。 系統(tǒng)功能塊 (SFB)和系統(tǒng)功能 (SFC)是 STEP7 為用戶提供的己編程好的程序的塊，經(jīng)過測試集成在 CPU中的功能程序庫 SFB 作為操作系統(tǒng)的一部分并不占用程序空間 ，是具有存儲能力的塊，它需要一個背景數(shù)據(jù)塊，并須將此塊作為程序的一部分安裝到 CPU 中。 PLC 程序設(shè)計常用方法 在工業(yè)控制中根據(jù)不同的系統(tǒng)及控制要求，我們要設(shè)計出不同的 PLC 控制程序，而程序設(shè)計的方法根據(jù)設(shè)計者的習(xí)慣，喜好的不同又分為許多種。而一般常用的幾種 PLC 程序設(shè)計方法有： 經(jīng)驗設(shè)計法即在一些典型的控制電路程序的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控制對象的具體要求，進(jìn)行選擇組合，并進(jìn)行多次反復(fù)調(diào)試和修改梯形圖，有時需增加一些輔助 22 觸點和中間編程環(huán)節(jié)，才能達(dá)到控制要求。這種方法沒有規(guī)律可遵循，與設(shè) 計質(zhì)量和設(shè)計者的經(jīng)驗有很大的關(guān)系，所以稱之為經(jīng)驗設(shè)計法。 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。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(jī)型、進(jìn)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。 ： 順序控制設(shè)計法根據(jù)功能流 程圖，從起始開始一步一步地設(shè)計下去。 對那些按動作的先后順序進(jìn)行控制的系統(tǒng)，非常適合使用順序控制設(shè)計法進(jìn)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。此法的關(guān)鍵是畫出功能流程圖。 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）步于步之間必須用轉(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。 電梯控制主程序流程圖 23 圖 3— 1 電梯控制主程序流程圖 外召喚信號登記及消除 廳外召喚指令具有登記指示，到層取消。 內(nèi)指令信號登記及消除 點動內(nèi)呼按鈕，信號登記顯示。到層信號取消。 24 本系統(tǒng)設(shè)一樓為基站，兩分鐘內(nèi)無任何操作，電梯自動返回一樓。 電梯的平層信號處理 選層定向及反向截梯 轎廂上行 轎廂下行 內(nèi)指令外召喚信號的保持 轎廂的內(nèi)呼指令與外召喚指令保持信號，用于在有乘坐需要的樓層停車，并自動或手動執(zhí)行開關(guān)門操作。開關(guān)門執(zhí)行一次之后，信號取消。使電梯能夠繼續(xù)響應(yīng)其他乘坐信號。 各樓層停車信號 自動開關(guān)門 如梯形圖所示，電梯到層停車后，延時 2s 開門， 5s 后自動關(guān)門。并設(shè)有手動開門按扭和關(guān)門按鈕?？蓪崿F(xiàn)即時開關(guān)門 。 四層電梯 STL 語句表 25 第 四 章 軟硬件的調(diào)試 組態(tài)王 的簡介 組態(tài)王是北京亞控科技發(fā)展有限公司開發(fā)的一個集成人機(jī)界面（ HMI）系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)的工業(yè)上位監(jiān)控軟件，可與可編程控制器（ PLC）、智能模塊、板卡智能儀表、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置（ RTV）等多種外部設(shè)備進(jìn)行通訊。 組態(tài)王 是亞控科技根據(jù)目前的自動化技術(shù)發(fā)展趨勢，面向高端自動化市場及應(yīng)用，以實現(xiàn)企業(yè)一體化為目標(biāo)開發(fā)的一套產(chǎn)品。該產(chǎn)品以搭建戰(zhàn)略性工業(yè)應(yīng)用服務(wù)平臺為目標(biāo)，集成了對亞控科技自主研發(fā)的工業(yè)實時數(shù)據(jù)庫（ KingHistorian）的支持，可以為企業(yè)提供一個對整個生產(chǎn)流程進(jìn)行數(shù)據(jù)總匯、分析及管理的有效平臺，使企業(yè)能夠及時有效的獲取信息，及時的做出反應(yīng)，一伙的最優(yōu)化的結(jié)果。 組態(tài)王 保持了組態(tài)王早期版本運行穩(wěn)定、使用方便的特點。并根據(jù)國內(nèi)眾多用戶的反饋及意見，對一些功能進(jìn)行了完善和擴(kuò)充。該款產(chǎn)品的歷史曲線、溫控曲線以及配方功能進(jìn)行了大幅提升和改進(jìn)，軟件的功能和可用性有了很大的提高。 畫面 、導(dǎo)航圖：用戶可以制作任意大小的畫面，利用滾動條和導(dǎo)航圖控制畫面顯示內(nèi)容；繪制、移動、選擇圖素時，畫面自動跟蹤滾動。 ：可以單獨替換某個畫面中的變量，也可以在畫面中任意選中的圖素范圍內(nèi)進(jìn)行變量替換。 ：支持二級子菜單。 ：系統(tǒng)提供豐富的圖素提示條文本，包括簡單圖素和組合圖素。 ：在畫面中使用鍵盤和鼠標(biāo)結(jié)合可以任意選擇多個圖素進(jìn)行組合、排列等操作。 變量 ，例如變量屬性、報警屬性和記錄屬性等。 。 。 。 。 主要技術(shù)亮點 。 26 。 。 。 。 。 。 。 9組態(tài)王集成的報表系統(tǒng)。 組態(tài)王的基本操作 制作一個工程的一般過程 建立新組態(tài)王工程的一般過程是： 面（定義畫面） （定義變量） 建立組態(tài)王新工程 創(chuàng)建工程路徑 啟動“組態(tài)王”工程管理器（ ProjManager），選擇菜單“文件 \新建工程”或單擊“新建”按鈕 單擊“下一步”繼續(xù)。彈出“新建工程向?qū)еυ捒颉? 在工程路徑文本框中輸入一個有效的工程路徑，或單擊“瀏覽 ? ”按鈕，在彈出的路徑選擇對話框中選擇一個有效的路徑。單擊“下一步”繼續(xù)。 彈出“新建工程向?qū)е龑υ捒颉? 27 圖 41 新建工程 創(chuàng)建組態(tài)畫面 第 一步：定義新畫面 進(jìn)入新建的組態(tài)王工程，選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“文件 \畫面”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo) 在“畫面名稱”處輸入新的畫面名稱，如“ Test”，其它屬性目前不用更改，（關(guān)于其它屬性的設(shè)置請參見“第四章 組態(tài)王開發(fā)環(huán)境 —— 工程瀏覽器”）。點擊“確定”按鈕進(jìn)入內(nèi)嵌的 組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng) 第二步： 在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中從“工具箱”中分別選擇“矩形”和“文本”圖標(biāo)，繪制一個矩形對象和一個文本對象 定義 IO設(shè)備 繼續(xù)上節(jié)的工程。選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“設(shè)備 \COM1”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo) 左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)， 運行 “ 設(shè)備配置向?qū)?” ， 選擇 “ 仿真 PLC” 的 “ 串 行 ” 項，單擊 “ 下一步 ” ，彈出 “ 設(shè)備配置向?qū)?” ， 為外部設(shè)備取一個名稱，輸入 PLC，單擊 “ 下一步 ” ， 彈出 “ 設(shè)備配置向?qū)?” 為設(shè)備選擇連接串口，假設(shè)為 COM1，單擊 “ 下一步 ” ，彈出 “ 設(shè)備配置向 28 導(dǎo) ” ， 填寫設(shè)備地址，假設(shè)為 1，單擊 “ 下一步 ” ，彈出 “ 設(shè)備配置向?qū)?” 設(shè)置通信故障恢復(fù)參數(shù) (一般情況下使用系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置即可 )，單擊 “ 下一步 ” ，彈出 “ 設(shè)備配置向?qū)?” ， 請檢查各項設(shè)置是否正確，確認(rèn)無誤后，單擊 “ 完成 ” 。 設(shè)備定義完成后，可以在工程瀏覽 器的右側(cè)看到新建的外部設(shè)備 “PLC” 。在定義數(shù)據(jù)庫變量時，只要把 IO 變量連結(jié)到這臺設(shè)備上，它就可以和組態(tài)王交換數(shù)據(jù)了。 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫 繼續(xù)上節(jié)的工程。選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“數(shù)據(jù)庫 \數(shù)據(jù)詞典”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”