【導讀】文符合學校規(guī)定的格式，寫作的規(guī)范化程度好。設計方案可行，有一。定的創(chuàng)新性，如果再多參考一些外文資料，將會更加完善。評定為，可以提交答辯。PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)。據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)控制領域。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術。的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。自動藥片裝瓶機是PLC在制藥行業(yè)的自動化的一大成功的應用。本文利用SIMATICS7-200系列PLC編程對藥片的裝瓶過程實。行控制，以此提高生產(chǎn)效率。

　　

【正文】 編程器或計算機進行通信，同時中央處理器掃描各個輸入端并讀取輸入信號的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并把它們存入相應的輸入存儲單元。 (2) 執(zhí)行程序階段 在這個階段中， PLC 按照由上到下的次序逐步執(zhí)行程序指令。從相應的輸入存儲單元讀入輸入信號的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，然后根據(jù)程序內部繼電器、定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進行邏輯運算，得到運算結果，并將這些結果存入相應的輸出存儲器單元。這一階段執(zhí)行完后，進入輸出階段。在這個程序執(zhí)行中，輸入信號的狀態(tài)和數(shù)據(jù)保持不變。 (3) 輸出階段 ?？飘厴I(yè)設計說明書（論文） 第 30 頁 共 49 頁 在這個階段中， PLC 將相應的輸出存儲單元的運算結果傳送到輸出模塊上，并通過輸出模塊向外部設備傳送輸出信號，開始控制外部設備。 PLC 的輸入 /輸出響應時間 I/O 響應時間是指某一輸入信號從變化開始到系統(tǒng)相關輸出端信號的改變所需要的時間。因為 PLC 的循環(huán)掃描工作方式，所以收到輸入信號的時刻不同，響應時間的長短也就不同。下面就給出最短和最長響應時間。 最短響應時間：一個掃描周期剛結束就收到輸入信號，即收到這個輸入信號與開始下一個掃描周期同時，這樣的響應時間最短。考慮到輸入電路和輸出電路的延時，所以最短響應時間應大于一個掃描 周期。 最長響應時間：一個掃描剛完成輸入讀取后才接到輸入信號，這樣這個輸入信號在該掃描周期將不會發(fā)生變化，要等到下一個掃描周期才能得到響應，這時的響應時間最長。 S7200 系列可編程控制器 （ 1） S7200 系列 PLC 的硬件構成 S7200 硬件系統(tǒng)的配置方式采用整體式加積木式，即主機中包含一定數(shù)量的 I/O端口，同時還可以擴展各種功能模塊。 一個完整的 PLC 系統(tǒng) 1 基本單元 編程工具 人機界面 擴展模 塊 擴展模 塊 通訊設備 CPU 主機 專科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 31 頁 共 49 頁 基本 單元（ Basic Unit）有時又稱 作 CPU 模塊，也有時稱之為主機或本機。它包括 CPU、 存儲器 、 基本輸入輸出點和電源等，是 PLC 的主要部分。它實際就是一個完整的控制系統(tǒng)，可以單獨完成一定的控制任務。 2 擴展單元 主機 I/O 數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時，用戶可以根據(jù)需要擴展各種 I/O 模塊，所能連接的擴展單元的數(shù)量和實際所能使用的 I/O 點數(shù)是由多種因素共同決定的。 當需要完成某些特殊功能的控制任務時，可與 S7200 主機相連，以完成某種特殊的控制任務而特制的一種裝置。 關設備 相關設備是為了充分和方便地利用 S7200 系統(tǒng)的硬件和軟件資源而開發(fā)和使用的一些設備，主要有編程設備 .人機操作界面和網(wǎng)絡設備等。 工業(yè)軟件是為更好的管理和使用這些設備而開發(fā)的與之相配套的程序，它主 要由標準工具 、 工程工具 、 運行軟件和人機接口等幾大類構成。 （ 2） S7200 系列 PLC 的主機及擴展模塊 S7200 系列 PLC CPU可提供 4個不同的基本型號的 CPU ① CPU 221： 本機集成 6輸入 /4輸出共 10個數(shù)字量 I/O點無 I/O擴展能 力， 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 。 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，非常適合于小點數(shù)控制的微型控制器 。 ② CPU 222： 本機集成 8輸入 /6輸出，共 14個數(shù)字量 I/O點可連接 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 ， 是具有擴展能力的適應性更廣泛的全功能控制器。 ③ CPU 224： 本機集成 14輸入 /10輸出共 24個數(shù)字量 I/O點 。 可連接 7個擴展模塊，最大擴展至 168路數(shù)字量 I/O點或 35路模擬量 I/O點， 13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。 6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?？飘厴I(yè)設計說明書（論文） 第 32 頁 共 49 頁 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 ， 是具有較強控制能力的控制器。 ④ CPU 226： 本機集成 24輸入 /16輸出共 40個數(shù)字量 I/O點?？蛇B接 7個擴展模塊，最大擴展至 248路數(shù)字量 I/O點或 35路模擬量 I/O點。 13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。 6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 2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)。 CPU 226XM： 本機集成 24輸入 /16輸出共 40個數(shù)字量 I/O點?？蛇B接 7個擴展 模塊。最大擴展至 248路數(shù)字量 I/O 點或 35路模擬量 I/O點。 26K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。 6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， 2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)。 從上面的分析可以知道，自動裝瓶機系統(tǒng)所有動作均為開關量控制，共有開關量輸入點 19 個、開關量輸出點 18 個，所以選用 CPU226(24 輸入 /16 輸出 )一臺。另外為滿足輸出點的需要選擇一塊 EM222 輸出（四點）擴展模塊。 （ 3） S7200 系列 PLC 模塊 （一） 數(shù)字量 擴展 模塊 可以選用 8 點、 16 點、和 32 點的數(shù)字量輸入 /輸出模塊來滿足不同的控制需要。除CPU221 外，其他 CPU 模塊均可以配接多個擴展模塊，連接時 CPU 模塊放在最左側 ，擴展模塊用扁平電纜與左側的模塊相連。 （二） 模擬量擴展模塊與熱電阻、熱電偶擴展模塊 ① PLC 對模擬量的處理 在工業(yè)控制中，某些執(zhí)行機構（例如電動調節(jié)閥和變頻器等）要求 PLC 輸出模擬信號，而 PLC 的 CPU 只能處理數(shù)字量。模擬量首先被傳感器和變送器轉換為標準量程的電流或電壓，例如 DC4～ 20mA， 1～ 5V， 0～ 10V， PLC 用 A/D 轉換器將它們轉換成數(shù)字量。帶正負號的電流或電壓在 A/D 轉換后用二進制補碼表示。 D/A 轉換器將 PLC 的數(shù)字量轉換成模擬電壓或電流，然后再去控制執(zhí)行機構。模擬?？飘厴I(yè)設計說明書（論文） 第 33 頁 共 49 頁 量 I/O 模塊的主要任務就是實現(xiàn) A/D 轉換（模擬量輸入）和 D/A 轉換（模擬量輸出）。 A/D 轉換器和 D/A 轉換器的二進制位數(shù)反映了它們的分辨率，位數(shù)越多，分辨率越高。模擬量輸入 /輸出模塊的另一個重要指標是轉換時間。 ② 模擬量輸入模塊 模擬量輸入模塊的量程有 DC 0～ 10 V、 0～ 1 V、 0～ 500mV， 0～ 100 mV、 0～ 50 mV、177。10 V 、 177。5V 、 177。 、 177。250 mV 、 177。 100mV 和 0～ 20 mA 等，量程用模塊上的 DIP 開關來設置。轉換時應考慮變送器的輸入 /輸出量 程和模擬量輸入模塊的量程，找出被測物理量與 A/D 轉換后的數(shù)字之間的比例關系。 ③ 模擬量的輸出模塊 模擬量的輸出模塊的量程有 177。10V 和 0～ 20mA 兩種，對應的數(shù)字量分別為 32020～+32020 和 0～ 32020。滿量程時電壓輸出和電流輸出的分辨率分別為 12 位和 11 位。 25℃時的精度典值 177。% ，電壓輸出和電流輸出的穩(wěn)定時間分別為 100μs 和 2ms 最大驅動能力如下：電壓輸出時負載電阻最小值 5kΩ ；電流輸出時負載電阻最大 500Ω. 熱電偶、熱電阻擴展模塊 EM231 熱電偶、熱電阻擴 展模塊具有冷端溫度補償電路，如果環(huán)境 溫度迅速變化，則會產(chǎn)生額外的誤差，所以熱電阻擴展模塊安裝在環(huán)境溫度穩(wěn)定的地方。 可編程序控制器的結構 由于自動裝瓶機控制系統(tǒng)控制設備相對較少，因此 PLC 采用的是德國西門子公司的專科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 34 頁 共 49 頁 可編程序控制器 S7200 系列。 S7200 系列的 PLC 結構緊湊，價格低廉，具有較高的性能 /價格比，廣泛適用于一些中小型控制系統(tǒng)。西門子公司的 PLC 具有可靠性高，可擴展性好，又有較豐富的通信指令，且通信協(xié)議簡單等優(yōu)點； PLC 可以接工控計算機，對自動控制系統(tǒng)進行監(jiān)測控制， PLC 和上位機的 通信采用 PC/PPI 電纜，支持點對點接口(PPI)協(xié)議， PC/PPI 電纜可以方便實現(xiàn) PLC 的通信接口 RS485 到 PC 機的通信接口 RS232的轉換，通信傳輸速率為 或 。 PLC編程采用 STEP7Micro/WIN軟件，它是 SIMATIC PLC的視窗軟件支持工具，提供完整的編程環(huán)境，可進行離線編程和在線連接和調試，并能實現(xiàn)梯形圖與語句表的相互轉換。 可編程控制器的主要特點： ，抗干擾能力強。這往往是用戶選擇控制裝置的首要條件。 PLC 生產(chǎn)廠家在硬件和軟件上采取了一 系列抗干擾措施，使它直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場而穩(wěn)定可靠的工作。目前各廠家生產(chǎn)的 PLC，其平均無故障時間都大大超過了 IEC 規(guī)定的 10 萬小時。而且為了適應特殊場合的需要，有的 PLC 生產(chǎn)商還采用了冗余設計和差異設計 (如德國Pilz 公司的 PLC），進一步提高了可靠性。 ，應用靈活。由于 PLC 產(chǎn)品均成系列化生產(chǎn)，品種齊全，多數(shù)采用模塊式硬件結構，組合和擴展方便，用戶可根據(jù)自己的需要靈活選用，以滿足系統(tǒng)大小不同及功能繁簡各異的控制系統(tǒng)要求。 ，易于使用。 PLC 的編程可采用與繼電器電路極為相似的梯形圖語 言，直觀易懂，深受現(xiàn)場電氣技術人員的歡迎。近年來又發(fā)展了面向對象的順序流程圖語言（ Sequential Function Chart），也稱功能圖，使編程更簡單方便。 、安裝、調試方便。 PLC 中含有大量的相當于中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等的“軟元件”。又用程序（軟接線）代替硬接線，安裝接線工作量少。設計人員只要有 PLC 就可以進行控制系統(tǒng)的設計并可在實驗室進行模擬調試。 ，維修工作量小。 PLC 有完善的自診斷、履歷情報存儲及監(jiān)視功能。 PLC對其內部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、異常狀態(tài)和 I/O 點的狀態(tài)均有顯示。工作人員通過它可以查出故障原因，便于迅速處理。 。除了基本的邏輯控制、定時、計數(shù)、算術運算等功能外，配合特殊功?？飘厴I(yè)設計說明書（論文） 第 35 頁 共 49 頁 能模塊還可以實現(xiàn)點位控制、 PID 運算、過程控制、數(shù)字控制等功能，為方便工廠管理又可與上位機通信，通過遠程模塊還可以控制遠方設備。 由于具有以上特點，使得 PLC 的應用范圍極為廣泛，可以說只要有工廠，有控制要求，就會有 PLC 的應用。 同樣，可編程控制器控制也有其不足的地方，在性價比上要高于繼電器控制和單片機控制 ,其開發(fā)潛力要差于單片機，通用性不好，不同廠家的可編程控制器 以及其附屬單元都是固定專用等等。 控制系統(tǒng) I/O 地址分配 控制系統(tǒng)的輸入 /輸出信號的地址編號、代碼及名稱如表 所列。 表 1 I/O 地址分配表如下： 序號 地址編號 代碼 名稱 輸入點： 1 OFF 系統(tǒng)停止 2 ON 系統(tǒng)啟動 3 SB11 每瓶裝 3 片按鈕 4 SB12 每瓶裝 5 片按鈕 5 SB13 每瓶裝 7 片按鈕 6 SB14 每瓶裝 9 片按鈕 7 B1 光電傳感器 1 信號 8 B2 光電傳感器 2 信號 9 SL1 藥倉容量正常信號 10 SL2 藥倉容量低信號 11 SL3 藥倉容量空信號 ?？飘厴I(yè)設計說明書（論文） 第 36 頁 共 49 頁 12 SL4 蓋倉容量正常信號 13 SL5 蓋倉容量低信號 14 SL6 蓋倉容量空信號 15 SB15 報警器復位按鈕 16 SQ1 光電接近開關 1 信號 17 SQ2 光電接近開關 2 信號 18 SQ3 光電接近開關 3 信號 19 SQ4 光電接近開關 4 信號 輸出點 : 1 HL1 系統(tǒng)啟動指示燈 2 HL2 系統(tǒng)停止指示燈 3 KM1 傳送電機接觸器 4 KM2 旋蓋電機接觸器