【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 復(fù)雜控制功能。 S7200 系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)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(shí)時(shí)特性；強(qiáng)勁的通訊能力；豐富的擴(kuò)展模塊等。 S7200 系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)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(jì)在個(gè)人計(jì)算機(jī) Windows 操作系統(tǒng)下運(yùn)行的編程軟件，它的功能強(qiáng)大，使用方便，簡(jiǎn)單易學(xué)，可用梯形圖（ LAD）、語(yǔ)句表（ STL）和功能塊圖三種編程語(yǔ)言編制程序，不同的編程語(yǔ)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)指令集（ IEC11313方式）。程序編制完成之后，利用 PLC 與計(jì)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(shí)驗(yàn)教學(xué)模型一臺(tái) ? 安裝了 STEP 7 MicroWIN 編程軟件的計(jì)算機(jī)一臺(tái) ? PC/PPI 編程電纜一根 ? PLC 主機(jī)一臺(tái)（西門子自配），應(yīng)選用 40 點(diǎn)機(jī)型（輸入口大于 20點(diǎn)、輸出口大于 14 點(diǎn)）。 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(jì) 四層電梯梯形圖 PLC 的編程語(yǔ)言 PLC 程序是 PLC 指令的有序集合， PLC 運(yùn)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(dòng)作的文 字代碼或圖形符號(hào)。使用的編程語(yǔ)言不同，這些文字代碼和圖形符號(hào)就不相同。但從本質(zhì)上來(lái)講，指令的實(shí)質(zhì)都是二進(jìn)制機(jī)器碼。同普通的計(jì)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(yǔ)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(yǔ)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(jì)和改變繼電器控制的硬件接線，也就是所謂的“可編程序”。 國(guó)際電工委員會(huì) (IEC）制定了一個(gè)關(guān)于 PLC 的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IEC61131，其中在IEC611313中提供了 5 種 PLC 的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ) 言，其中有三種圖形語(yǔ)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(yǔ)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(yǔ)言，也是現(xiàn)在最常用的編程語(yǔ)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(lái)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(hào)和表達(dá)方式上有一定的區(qū)別。它最大的特點(diǎn)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(yǔ)言，編程軟件為 STEP 7。該軟件能夠完成制作程序、對(duì)可編程控制器 CPU 的寫入 /讀出、監(jiān)控程序運(yùn)行、調(diào)試程序、PLC 錯(cuò)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(yǔ)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(jiǎn)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(qiáng)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(dòng)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(gè)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(duì)單個(gè)的程序部分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化程序組織簡(jiǎn)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(dòng)程序的執(zhí)行，以及可編程控制器如何啟動(dòng)。它們還處理對(duì)錯(cuò)誤的響應(yīng)組織塊決定各個(gè)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(jí)最高。操作系統(tǒng)循環(huán)調(diào)用 OB1 并用這個(gè)調(diào)用啟動(dòng)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(wú)存儲(chǔ)區(qū)”的邏輯塊 FC 的臨時(shí)變量存儲(chǔ)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(chǔ)功能”的塊，用數(shù)據(jù)塊作為功能塊的存儲(chǔ)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(shí)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(cè)試集成在 CPU中的功能程序庫(kù) 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(chǔ)能力的塊，它需要一個(gè)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(jì)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(jì)出不同的 PLC 控制程序，而程序設(shè)計(jì)的方法根據(jù)設(shè)計(jì)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(jì)方法有： 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(duì)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(shí)需增加一些輔助 22 觸點(diǎn)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(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系，所以稱之為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。 這種方法對(duì)于一些簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是比較湊效的，可以收到快速、簡(jiǎn)單的效果。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(diǎn)的個(gè)數(shù)、選擇 PLC機(jī)型、進(jìn)行 I/O 分配； （ 3） 做出系統(tǒng)動(dòng)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(gè)環(huán)節(jié)編寫的程序合理地聯(lián)系起來(lái)，即得到一個(gè)滿足控制要求的程序。 ： 順序控制設(shè)計(jì)法根據(jù)功能流 程圖，從起始開始一步一步地設(shè)計(jì)下去。 對(duì)那些按動(dòng)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(jì)法進(jìn)行編程。順序控制法規(guī)律性很強(qiáng)，雖然編程相當(dāng)長(zhǎng)，但程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性。在用順序控制設(shè)計(jì)法編程時(shí)，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(dòng)作組成，在使用時(shí)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(shí)，有向線段可以不加箭頭，否則必須加箭頭。 （ 4）一個(gè)順序功能圖中至少有一個(gè)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(hào)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(hào)登記及消除 點(diǎn)動(dòng)內(nèi)呼按鈕，信號(hào)登記顯示。到層信號(hào)取消。 24 本系統(tǒng)設(shè)一樓為基站，兩分鐘內(nèi)無(wú)任何操作，電梯自動(dòng)返回一樓。 電梯的平層信號(hào)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(hào)的保持 轎廂的內(nèi)呼指令與外召喚指令保持信號(hào)，用于在有乘坐需要的樓層停車，并自動(dòng)或手動(dòng)執(zhí)行開關(guān)門操作。開關(guān)門執(zhí)行一次之后，信號(hào)取消。使電梯能夠繼續(xù)響應(yīng)其他乘坐信號(hào)。 各樓層停車信號(hào) 自動(dòng)開關(guān)門 如梯形圖所示，電梯到層停車后，延時(shí) 2s 開門， 5s 后自動(dòng)關(guān)門。并設(shè)有手動(dòng)開門按扭和關(guān)門按鈕?？蓪?shí)現(xiàn)即時(shí)開關(guān)門 。 四層電梯 STL 語(yǔ)句表 25 第 四 章 軟硬件的調(diào)試 組態(tài)王 的簡(jiǎn)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(gè)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(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，面向高端自動(dòng)化市場(chǎng)及應(yīng)用，以實(shí)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(tái)為目標(biāo)，集成了對(duì)亞控科技自主研發(fā)的工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)（ KingHistorian）的支持，可以為企業(yè)提供一個(gè)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行數(shù)據(jù)總匯、分析及管理的有效平臺(tái)，使企業(yè)能夠及時(shí)有效的獲取信息，及時(shí)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(yùn)行穩(wěn)定、使用方便的特點(diǎn)。并根據(jù)國(guó)內(nèi)眾多用戶的反饋及意見，對(duì)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(dòng)條和導(dǎo)航圖控制畫面顯示內(nèi)容；繪制、移動(dòng)、選擇圖素時(shí)，畫面自動(dòng)跟蹤滾動(dòng)。 ：可以單獨(dú)替換某個(gè)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(jí)子菜單。 ：系統(tǒng)提供豐富的圖素提示條文本，包括簡(jiǎn)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(gè)圖素進(jìn)行組合、排列等操作。 變量 ，例如變量屬性、報(bào)警屬性和記錄屬性等。 。 。 。 。 主要技術(shù)亮點(diǎn) 。 26 。 。 。 。 。 。 。 9組態(tài)王集成的報(bào)表系統(tǒng)。 組態(tài)王的基本操作 制作一個(gè)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(dòng)“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?duì)話框” 在工程路徑文本框中輸入一個(gè)有效的工程路徑，或單擊“瀏覽 ? ”按鈕，在彈出的路徑選擇對(duì)話框中選擇一個(gè)有效的路徑。單擊“下一步”繼續(xù)。 彈出“新建工程向?qū)е龑?duì)話框” 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(xiàng)“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(qǐng)參見“第四章 組態(tài)王開發(fā)環(huán)境 —— 工程瀏覽器”）。點(diǎn)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(gè)矩形對(duì)象和一個(gè)文本對(duì)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(xiàng)“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(yùn)行 “ 設(shè)備配置向?qū)?” ， 選擇 “ 仿真 PLC” 的 “ 串 行 ” 項(xiàng)，單擊 “ 下一步 ” ，彈出 “ 設(shè)備配置向?qū)?” ， 為外部設(shè)備取一個(gè)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(qǐng)檢查各項(xiàng)設(shè)置是否正確，確認(rèn)無(wú)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(kù)變量時(shí)，只要把 IO 變量連結(jié)到這臺(tái)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(kù) 繼續(xù)上節(jié)的工程。選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“數(shù)據(jù)庫(kù) \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”