【文章內(nèi)容簡介】 計：高效率的 組態(tài)和編程，基于世界標(biāo)準(zhǔn)的 STEP 可視化操作輕松易用的入門級軟件 STEP7 新的編程軟件包含基本的功能。 圖 33 PLC 的工作過程圖 新疆大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 19 (3).亮點 I/O： I/O 模板具有全面廣泛的適用性、相同的 I/O 模板用于集中式配置分布式配置 (ET 200M)。 (4).亮點 – 模塊化可擴展系統(tǒng)：節(jié)省空間，模塊化設(shè)計，沒有槽位規(guī)則，適用于緊湊型的機械控制，無風(fēng)扇 運行，沒有可旋轉(zhuǎn)部件 ， 減少維護(hù)費用降低安裝成本。 (5).亮點 – 性能：高效的處理速度可極大的縮短設(shè)備的循環(huán)時間 181。s / 位指令；分級的 CPU 性能 從入門級的 CPU 到高性能的 CPU；通過集成的接口進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊 MPIPROFIBUSDP。 通過以上的亮點我們可以看到 SIMATIC S7300 這款 PLC 卓越的性能，這也使它在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 S7300 是 各領(lǐng)域的最佳解決方案例如：交通運輸、鐵路和公路、運輸車輛交通控制、系統(tǒng)起重機，升降平臺 ； 過程控制供水系 統(tǒng)、污水處理和石油化工、玻璃工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、礦山設(shè)備、食品與飲料工業(yè)等。 S7300 模塊，任您選擇 對于各種不同的應(yīng)用提供最優(yōu)化的組合 電源模塊 提供不同容量等級的 24V 直流電源 信號模板 開關(guān)量、模擬量，甚至用于防爆區(qū)的 I/O模塊 點到點通訊處理器 RS232(C), 20mA, RS422/485 功能模塊 高速計數(shù)、定位、電子凸輪及閉環(huán)控制模塊 網(wǎng)絡(luò)通訊模塊 連接 PROFIBUS、工業(yè)以太網(wǎng)，甚至 INTERNET 圖 34 西門子 S7300PLC 及相關(guān)組件 新疆大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 20 模塊化的系統(tǒng)，緊 湊的設(shè)計 中央處理單元 (CPU) ： 緊湊型 CPU 標(biāo)準(zhǔn)型 CPU 革新型 CPU 戶外型 CPU 故障安全型 CPU 特種型 CPU 電源單元 (PS)： PS307 標(biāo)準(zhǔn)電源模塊 信號模板 (SM)： 用于數(shù)字量輸入輸出及模擬量輸入輸出 接口模板 (IM)： 雙機架接口模塊 IM365 多機架接口模塊 IM361 IM360 功能模板 (FM)： FM 355 PID 模板 FM 3525 高速布爾運算處理器等 通訊模板 (CP)： 點到點、 PROFIBUS、工業(yè)以太網(wǎng)通信。 特殊模板 (FM)： 計數(shù) 、定位、閉環(huán)控制 S7300 型 PLC 一般結(jié)構(gòu)如圖 35，它由電源模塊（ PS）， CPU 模塊，信號接口模塊，數(shù)字量輸入輸出模塊（ DI/DO） 和模擬量輸入輸出模塊（ AI/AO） ,功能模塊 FM，通信模塊 CP?？筛鶕?jù)系統(tǒng)需要靈活配置模塊，極大地提高了適應(yīng)不同工藝要求的條件。 在本系統(tǒng)中由于是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)需要用到 CP341 模塊， CP341 模塊是西門子S7300/400系列 PLC中的串行通訊模塊。 CP 341 通訊處理器可以與各種 Siemens 模塊和非 Siemens 產(chǎn)品點對點連接：該模塊具有 1 個串行通訊口 (RS232C或 TTY 或 RS485/422)， RS422/485 的通訊最大距離位 1200m。支持以下協(xié)議ASCII， ModbusRTU 遠(yuǎn)程終端， Data Highway(DF1 協(xié)議 )，電氣接口為 15 針 D 型孔接頭?？梢允褂眠@種通訊模塊實現(xiàn) S7300/400 與其它串行通訊設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。例如打印機、掃描儀、儀表、 Modbus 主從站、 Data Highway 站、變頻器。USS 站等。 圖 35 西門子 S7300PLC 基本的硬件組態(tài)結(jié)構(gòu) 新疆大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 21 程序設(shè)計 Step7 簡介 西門子 STEP7 是用于 SIMATIC S7300/400 站創(chuàng)建可編程邏輯控制程序的標(biāo)準(zhǔn) 軟件 ，可使用梯形圖邏輯、功能塊圖和語句表進(jìn)行編程操作。 STEP7軟件包擴硬件配置和參數(shù)設(shè)置、定義系統(tǒng)通信、編程、測試、啟動和維護(hù)系統(tǒng)、文件歸檔和操作 /診斷等基本功能，并未控制工程提供了各種不同的應(yīng)用工具。通過 STEP7 創(chuàng)建項目并且進(jìn)行硬件組態(tài) : 設(shè)計流程 圖 36 STEP7 項目創(chuàng)建方式 項目創(chuàng)建一般步驟： STEP 7項目 STEP 7 項目 S7300 工作站 5. 硬件組態(tài) 輯符號表 STEP 7 編程語言 STEP 7 是 S7300/400 系列 PLC 應(yīng)用設(shè)計軟件包，所支持的 PLC 編程語言非常豐富。該軟件的標(biāo)準(zhǔn)版支持 STL（語句表）、 LAD（梯形圖）及 FBD（功能塊圖） 3 種基本編程語言，并且在 STEP 7 中可以相互轉(zhuǎn)換。專業(yè)版附加 設(shè)計自動化任務(wù)解決方案 創(chuàng)建一個項目 硬件組態(tài) 創(chuàng)建程序 創(chuàng)建程序 硬件組態(tài) 下載程序到 C P U 并調(diào)試 選項 2 選項 1 新疆大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 22 對 GRAPH（順序功能圖）、 SCL（結(jié)構(gòu)化控制語言）、 HiGraph（圖形編程語言）、CFC（連續(xù)功能圖）等編程語言的支持。不同的編程語言可供不同知識背景的人員采用 [6]。 創(chuàng)建項目 （ 1） SIMATIC Manager 集中管理系統(tǒng)所有的工具軟件和數(shù)據(jù)。 （ 2）符號編輯器 定義符號名稱、數(shù)據(jù)類型和全局變量的注釋。 （ 3）硬件配置 配置系統(tǒng)和對各種模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。 (4) 通信 配置連接及定義經(jīng) MPI 連接的組件及周期性數(shù)據(jù)傳送；定義用 MPI、 PROFIBUS、或者工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的連接及數(shù)據(jù)傳送。 （ 5）信息功能 快速瀏覽 CPU 數(shù)據(jù)和控制程序在運行中的故障原因。 SIMATIC Manager 界面窗口如下圖所示 項目窗口 2 工具欄 菜單欄 項目窗口 1 項目結(jié)構(gòu) 視圖 項目 對象 視圖 選擇過濾器 設(shè)置 過濾器 網(wǎng)絡(luò)配置工具 仿真 調(diào)試 工具 （ S7 P L C SIM ） 窗口 排列 工具 在線幫助 可訪問 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點 S7 存儲卡 下載 工具 （ D o w n lo a d ） 離線 工具 （ O f f lin e ） 在線 工具 （ O n lin e ） 查看工具 圖 37 SIMATIC Manager 界面窗口 新疆大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 23 點擊硬件 目錄工具 ，顯示硬件目錄 展開 SI M A T I C 3 0 0 硬件目錄 ，雙擊R ac k 300 子目錄下 的 R ai l 插入一個導(dǎo)軌 硬件目錄 所選模塊 簡要 信息 硬件組態(tài)窗口 根據(jù)工藝需求統(tǒng)計輸入輸出量包括開關(guān)量模擬量，并選擇合適的模塊組態(tài)。建立符號表并為相應(yīng)的變量分配地址。為了簡化系統(tǒng)將原本設(shè)計要求的六種餾分簡化到兩種，這樣儲罐就減少到四個，其它的儲罐動作程序與這兩個類似。一號槽為電源模塊將市電 220V 轉(zhuǎn)換為PLC 需要的 24V 直流電，并驅(qū)動外部負(fù)載。 CPU 模塊提供數(shù)字量輸入輸出和模擬量輸入輸出模塊。位于機架最右端的是西門子 S7300 用于串行通信的 CP341 模塊，在本系統(tǒng)中主要完成異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與現(xiàn)場設(shè)備的通信。 圖 38 硬件組態(tài)窗口 新疆大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 24 圖 39 變量符號表 新疆大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 25 圖 311 PLC程序執(zhí)行過程 圖 310 程序結(jié)構(gòu)圖 新疆大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 26 PLC I/O 電氣接線圖 圖 312 PLC I/O 電氣接線圖 將輸入設(shè)備，傳感器連接到 PLC 的輸入端子。將輸出設(shè)備，閥，泵，電機等連接到輸出端子。 ： 在程序中需要用到 FB41 PID 控制模塊，該模塊是進(jìn)行模擬量控制的模塊，可以完成恒壓、恒溫等控制功能。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中 FC1， FC2 中對于管道流量和鍋爐溫度的控制采用 FB41 模塊完成。 FB41 相當(dāng)于一個子程序，它是用來實現(xiàn) PID運算的，我們只需要每隔一段時間去調(diào)用這一“子程序”就可以實現(xiàn) PID 控制。所以我們在 OB35 里調(diào)用 FB41 就可以了，調(diào)用的頻率可以在屬性里面設(shè)置。 所有的輸入?yún)?shù) ： COM_RST: BOOL: 重新啟動 PID： MAN_ON： BOOL：手動值 ON； 新疆大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 27 PEPER_ON： BOOL：過程變量外圍值 ON； P_SEL： BOOL：比例選擇位； I_SEL： BOOL：積分選擇位； INT_HOLD BOOL：積分保持， I_ITL_ON BOOL：積分初值有效， D_SEL ： BOOL：微分選擇位， CYCLE ： TIMEPID 采樣周期一般設(shè)為 200MS； SP_INT： REAL： PID 的給定值； MAN ： REAL：手動值，由 MANON 選擇有效； GAIN ： REAL：比例增益； TI ： TIME：積分時間； TD ： TIME：微分時間； DEADB_W： REAL：死區(qū)寬度； LMN_HLM： REAL： PID 上極限，一般是 100%； LMN_LLM： REAL： PID 下極限；一般為 0%， PVFAC： REAL：過程變量比例因子； PV_OFF： REAL：過程變量偏置值（ OFFSET）； LMN_FAC： REAL： PID 輸出值比例因子； LMN_OFF： REAL： PID 輸出值偏置值（ OFFSET）； I_ITLVAL： REAL： PID 的積分初值；有 IITLON 選擇有效； DISV ： REAL：允許的擾動量，前饋控制加入，一般不設(shè)置； B：部分輸出參數(shù)說明 ： LMN ： REAL： PID 輸出； 程序編寫見附錄 2 。 新疆大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 28 組態(tài)監(jiān)控畫面創(chuàng)建 WinCC 介紹 ： 組態(tài)的基本概念 組態(tài)軟件是數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng) SCADA（ Supervisory Control and DataAcquisition軟件平臺工具，是工業(yè)應(yīng)用軟件的 一個組成部分。它具有豐富的設(shè)置項目，使用方式靈活，功能強大。目前組態(tài)軟件的發(fā)展迅猛，已經(jīng)擴展到企業(yè)信息管理系統(tǒng)，管理和控制一體化，遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)以及在互聯(lián)網(wǎng)上的一系列的數(shù)據(jù)整合。當(dāng)前國內(nèi)流行的組態(tài)軟件主要有組態(tài)王、 MCGS、 InTouch、 WinCC 等。 WinCC 系統(tǒng)概述 WinCC 的特點 SIMATIC WinCC 是第一個使用最新的 32 位技術(shù)的過程監(jiān)視系統(tǒng)，具有良好的開放性和靈活性 WinCC 是在生產(chǎn)和過程自動化中解決可視化和控制任務(wù)的工業(yè)技術(shù)系統(tǒng)。它提供了使用于工業(yè)的圖形顯示、消息、歸檔以及報表 的功能模版。高性能的過程耦合、快速的畫面更新以及可靠的數(shù)據(jù)使其具有高度的使用性。除了這些系統(tǒng)功能外 WinCC 還提供了開放的界面用于用戶解決方案。這使得將 WinCC集成于復(fù)雜、廣泛的自動控制解決方案成為可能?？梢约赏ㄟ^ ODBC 和 SQL 方式的歸檔數(shù)據(jù)訪問，以及通過 和 ActiveX 控件的對象和文檔鏈接。這些機制使 WinCC 成為 Windows 世界中性能卓越、善于溝通的伙伴 [7]。 WinCC 編輯器 圖形編輯器 圖形編輯器是一種用于創(chuàng)建過程畫面的面向矢量的作圖程序。也可以用包含在對象和樣式 選項板中的眾多的圖形對象來創(chuàng)建復(fù)雜的過程畫面?？梢酝ㄟ^動作編程將動態(tài)添加到單個圖形對象上。向?qū)峁┝俗詣由傻膭討B(tài)支持并將它們鏈接到對象。也可以在庫中存儲自己的圖形對象。 報警記錄 提供了顯示和操作選項來獲取和歸檔結(jié)果?？梢匀我獾倪x擇消息塊、消息級別、消息類別、消息顯示以及報表。系統(tǒng)向?qū)Ш徒M態(tài)對話框在組態(tài)期間提供相應(yīng)的支持。為在運行中顯示消息 ,可以使用包含在圖形編輯器的對象選項板中的報警控件。 變量記錄 變量記錄被用來從運行過程中采集數(shù)據(jù)并準(zhǔn)備將它們顯示和歸檔。可以自由的選擇歸檔、采集和歸 檔定時器的數(shù)據(jù)格式?？梢酝ㄟ^ WinCC 在線趨勢和表格控件顯示過程值，并分別在趨勢和表格形式下顯示。 報表編輯器 新疆大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 29 報表編輯器時為消息、操作、歸檔內(nèi)容和當(dāng)前或已歸檔的數(shù)據(jù)的定時器或事件控制文檔的集成的報表系統(tǒng)，可以有選擇用戶報表或項目文檔的形式。提供了舒適的帶工具和圖選項板的用戶界面，同時支持各種報表類型。具有多種標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)布局和打印作業(yè)。