【導(dǎo)讀】在高爐生產(chǎn)中，料倉上下所設(shè)置的設(shè)備，是為高爐上料服務(wù)的。的設(shè)備稱為供料設(shè)備:包括貯礦槽、過篩、輸送、稱量及上料機等一系列設(shè)備。程構(gòu)成上料系統(tǒng)或供料系統(tǒng)，俗稱為槽下系統(tǒng)。主要作用是保證及時、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地將。合格原料從貯礦槽送上高爐爐頂。系統(tǒng)有60個輸入點，56個輸出點，實現(xiàn)了上料的自動控制。整個上料系統(tǒng)具有能自動?？刂啤⒉僮鞣奖?、稱量準(zhǔn)確、維護簡便、篩分效率高的特點，為高爐穩(wěn)定上料創(chuàng)造條件。

　　

【正文】 都能在相對惡劣的環(huán)境條件中可靠的 工作 ，但是不同的 PLC 都有 自身的環(huán)境性能指標(biāo)，用戶在選用時，應(yīng)對環(huán)境因素予以充分的考慮。 S7200 的介紹 S7200 此 類可編程控制器是德國西門子（ Siemens）公司生產(chǎn) 的具有高性能價格比的微型可編程序控制器。由于它具有結(jié)構(gòu)小 巧、緊湊，運行速度高，價格低廉及多功能多 用途等特點，因此在工業(yè)企業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。結(jié)合各方面的因素，此 設(shè)計 系統(tǒng)選擇的可編程控制器為 S7200 系列， 其 CPU 型號是 226，以及三個數(shù)字量擴展模塊EM223，兩個數(shù)字兩擴展模塊 EM231。 一、 CPU226 型 PLC 的結(jié)構(gòu) 小型 PLC 系統(tǒng)有主機箱、 I/O 擴展單元、文本、圖形顯示器、編程器等組成。 CPU226 主機箱外部設(shè)有 RS485 通信接口，用以連接編程器（手持式或 PC 機）、文本、圖形編程器、 PLC 網(wǎng)絡(luò)等外圍設(shè)備、還設(shè)有工作方式開關(guān)，模擬電位器， I/O 擴展接 口，工作狀態(tài)指示燈和用戶程序存儲卡。 1. 基本單元 I/O CPU226 集成 24 輸入 /16 輸出共 40 個數(shù)字量 I/O 點，可連成 7 個擴展模塊，最大擴展至 169 路數(shù)字量 I/O 或 35 路 I/O 點， 13KB 程序和數(shù)據(jù)存儲空間。 CPU226 主機共有 ～ 、 ～ 24 個輸入點和 ～ 、 ～ 16個輸出點， CPU226 上輸出電龍 采用了雙向光耦合器， 24V 直流極性可任意選擇 。在 晶體 管輸出電路中采用了 MOSFET 功率驅(qū)動器件，并將數(shù)字量輸出分為兩組，每組有一個獨立公共端，共有 1L、 2L 兩個公共端，可接入不同的負載電源。 S7200 系列 PLC 的 I/O 接線端子排分為 固定式和拆卸式兩種機構(gòu)?？刹鹦抖俗优拍茉诓桓淖兺獠侩娐酚布泳€的前提下，可以方便的拆卸，為 PLC 的維護提供了方便。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 2. 基本單元及 I/O 擴展 CPU224 PLC 主機的輸入點數(shù)為 24 點，輸出點數(shù)為 16 點，可擴展的模塊數(shù)目為 7。 3 . 存儲系統(tǒng) S7200 CPU 存儲器系統(tǒng)由 RAM 和 EEPROM 兩種存儲器構(gòu)成，用以存儲用戶程序、CPU 配置、程序數(shù)據(jù)等。當(dāng)執(zhí)行程序下載操作時、 CPU 配置、程序數(shù)據(jù)等由編程器送入RAM 存儲區(qū)，并自動 復(fù)制到 EEPROM 區(qū)，永久保存。 該存儲卡可以選擇安裝擴展卡。擴展卡有 EEPROM 存儲卡、電池和時鐘卡等模塊。EEPROM 存儲模塊用于用戶程序的復(fù)制。電池模塊，用于長時間保存數(shù)據(jù)，使用 CPU226內(nèi)部存儲電容數(shù)據(jù)存儲時間達 190h,而使用電池模塊數(shù)據(jù)存儲時間可達 200 天。 S7— 200 系列 PLC 的基本指令 基本指令包括基本邏輯指令，算術(shù)、邏輯運算指令，數(shù)據(jù)處理指令，程序控制指令等。基本指令已經(jīng)能滿足一般的程序設(shè)計要求。 一、 基本位操作指令 基本邏輯指令是指構(gòu)成基本邏輯運算功能指令的 集合，包括基本指令、置位 /復(fù)位指令、邊沿觸發(fā)指令、定時器 /計數(shù)器指令、比較等邏輯指令。 位操作指令是 PLC 常用的基本指令，梯形圖指令有觸點和線圈兩大類，觸點又分為常開和常閉兩種形式；語句表指令有與、或以及輸出等邏輯關(guān)系，位操作指令能夠?qū)崿F(xiàn)基本的位邏輯運算和控制。 （一） 指令格式 梯形圖指令有 觸點或線圈符號和直接位地址兩部分組成，含有直接位地址的指令又稱為 操作指令，基本位操作指令操作數(shù)尋址范圍： I， Q， M， SM， T， C， V， S， L 等。 梯形圖的觸點代表 CPU 對存儲器的讀操作，由于計算機系統(tǒng)讀操作的次數(shù)不受限內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 制，所以 用戶程序中，常開，常閉觸電點使用的次數(shù)不受限制。梯形圖的線圈符號代表CPU 對存儲器的 讀 寫操作，由于 PLC 采用自上而下的掃描方式工作，在用戶程序中，每個線圈只能使用一次 ，使用次數(shù)多于一次時，其狀態(tài)以最后一次為準(zhǔn)。 語句表的基本邏輯指令由 指令助記符和操作兩部分組成，操作數(shù)由可以進行位操作的寄存器 元件及地址組成，如 LD 。常用指令助記符的定義如下所述： 1） LD（ Load）：裝載指令，用于常開觸點與左母線連接，每一個以常開觸點開始的邏輯行都要使用這一指令。 2） LDN（ Load Not）：裝載指令，用于常閉觸點與 左母線連接，每一個以常閉觸點開始的邏輯行都要使用這一指令。 3） A（ And）：與操作指令，用于常開觸點的串聯(lián)。 4） AN（ And Not）：與操作指令，用于常閉觸點的串聯(lián)。 5） O（ Or）：或操作指令，用于常開觸點的并聯(lián)。 6） ON（ Or Not）：或操作指令，用于常閉觸點的并聯(lián)。 二、 STL 指令對較復(fù)雜梯形圖的描述方法 在較復(fù)雜梯形圖中，觸點的串、并聯(lián)關(guān)系不能全部用簡單的與、或、非邏輯關(guān)系描述。在語句表占領(lǐng)系統(tǒng)中設(shè)計了串聯(lián)電路塊的并聯(lián)指令 OLD 和并聯(lián)電路塊的串聯(lián)電路ALD，以及置位 /復(fù)位指令 S/R。 1） 串聯(lián)電路塊的并聯(lián)指令 OLD OLD（ Or Load），用于串聯(lián)電路塊的并聯(lián)指令。 OLD 指令使用說明： ①幾個串聯(lián)支路并聯(lián)時，其支路的起點以 LD、 LDN 開始，支路終點用 OLD 指令。 ②如需要將多個支路并聯(lián)，從第二條支路開始，在每一支路后面加 OLD 指令。用這種方法編程，對并聯(lián)支路的個數(shù)沒有限制。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） ③ OLD 指令無操作數(shù) 2） 并聯(lián)電路塊的串聯(lián)指令 ALD ALD（ And Load），用于并聯(lián)電路塊的串聯(lián)連接。 ALD 指令使用說明： ①分支電路（并聯(lián)電路塊）與前面電路竄連連接時，使用 ALD 指令。分支的起始點用 LD、 LDN 指令，并聯(lián)電路塊結(jié)束后 ，使用 ALD 指令與前面電路串聯(lián)。 ②如果有多個并聯(lián)電路塊串聯(lián)，順次以 ALD 指令與前面支路連接，支路數(shù)量沒有限制。 3）置位 /復(fù)位指令 S/R 置位 /復(fù)位指令則是 將線圈設(shè)計成置位線圈和復(fù)位線圈兩大部分，將存儲器的置位、復(fù)位功能分離開來。置位線圈受到脈沖前沿觸發(fā)時，線圈通電鎖存（存儲器位置為 1），復(fù)位線圈受到脈沖前沿觸發(fā)時，線圈斷電鎖存（存儲器位置為 0）下次置位、復(fù)位指令將置位和復(fù)位的位數(shù)擴展為 N 位。置位、復(fù)位指令的格式見表 31。 表 31 置位、復(fù)位指令格式 LAD STL 功能 Sbit Sbit — （ S） — （ R） N N S SBIT， N R SBIT， N 從起始位（ SBIT）開始的 N 個元件置 1 從起始位（ SBIT）開始的 N 個元件置 0 執(zhí)行置位（置 1） /復(fù)位（置 0）指令時，從數(shù)的直接位地址（ bit）或輸出狀態(tài)（ OUT）指定的地址參數(shù)的 N 個點（最多 255 個）都被置位 /復(fù)位。當(dāng)置位、復(fù)位輸入同時有效時復(fù)位優(yōu)先。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 編程時，置位、復(fù)位線圈之間間隔的網(wǎng)絡(luò)個數(shù)可以任意。置位、復(fù)位線圈通常成對使用，也可以使用或與指令盒配合使用。 一、 取反和空操作指令 取反和空操作指令格式見表 32 表 32 取反和空操作指令格式 LAD STL 功能 ┫ NOT┠ NOT 取反 N NOP NOP N 空操作指令 1. 取反指令（ NOT） 取反指令，指將它左邊電路的邏輯運算的結(jié)果取反，運算結(jié)果若為 1 則變?yōu)?0，為 0則變?yōu)?1，該指令沒有操作數(shù)。 NOT 指令 將堆棧頂部的值從 0 改為 1，或從 1 改為 0。 2. AENO 指令 梯形圖的指令盒指令右側(cè)輸出連線為使能輸出端 ENO，用于指令盒或輸出線圈的串聯(lián)（與邏輯），不串聯(lián)元件時，作為指令 行的結(jié)束。 AENO 指令（ And ENO）該指令的作用是和前面的指令盒輸出端 ENO 相與。 AENO指令只能在語句表中使用。 STL 指令格式： AENO（無操作數(shù)） 三、 定時器 1） S7200 系列 PLC 按工作方式分 兩大類定時器 TON— 延時通定時器（ On Delay Timer） TONR— 保持延時通定時器（ Retentive On Delay Timer） 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 每個定時器均有一個 16bit 當(dāng)前值寄 存器及一個 1bit 的狀態(tài)位 — T— bit（反映起觸點狀態(tài)）。 2） 當(dāng)前值寄存器為 bit，最大記數(shù)值為 32767，由此可以推算不用分辨率的定時器的設(shè)定時間范圍。按時基脈沖分，則有 1ms、 10ms、 100ms 定時器的刷新方式是不同的。 1ms 定時器由系統(tǒng)每隔 1ms 系統(tǒng)刷新一次，與掃描周期及程序處理無關(guān) ，即采用中斷刷新方式。因而，當(dāng)掃描周期較長時，在一個周期內(nèi)可能被多次刷新，其當(dāng)前值在一個掃描周期內(nèi)不一定保持一致。 10ms 定時器則由系統(tǒng)在每個掃描周期開始時自動刷新。由于是每個掃描周期只刷新一次，故而每次程序處理期間，其當(dāng)前值為常數(shù)。 100ms 定時器則在該定時器指令執(zhí)行時被 刷新。因而要留意，如果該定時器線圈被激勵而該定時器并不是每個掃描周期都執(zhí)行，那么該定時器不能及時刷新，丟失時基脈沖，造成計時失準(zhǔn)。如果同一個 100ms 定時器指令在一個掃描周期中多次被執(zhí)行，則該定時器就會多數(shù)時基脈沖，此時相當(dāng)于時鐘走快了。 3） 定時器的工作方式及類型見表 33 表 33 定時器的工作方式及類型 工作方式 分辨率 /ms 當(dāng)前最大值 /s 定時器號 TONR 1 T0， T64 10 T1～ T4， T65～ T68 100 T5～ T31， T69～ T95 TON 1 10 T32， T96 T33 ～ T36 ， T97 ～T100 100 T37～ T63， T101～ 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 四、 計數(shù)器 S7200 系列 PLC 有兩種計數(shù)器： CTU— 加計數(shù)器。 CTUD— 加 /減計數(shù)器。 計數(shù)器的 STL、 LAD 形式如表 34 所示。 表 34 計數(shù)器的 STL、 LAD 形式 STL CTU C ， PV LAD C CTU CU R PV 操 作數(shù) C 0～ 255 PV： VW， T， C， IW， QW， MW， SMW， AC， AIW，K， *VD， *AC， SW 下面從原理、應(yīng)用等方面進行分析加計數(shù)器（ CTU）、加 /減計數(shù)器（ CTUD）的應(yīng)用。 1） 計數(shù)器（ CTU） 加計數(shù)器在 CU端輸入脈沖上升沿，計數(shù)器的當(dāng)前值增 1 計數(shù)。當(dāng)前值大于或等于設(shè)定值（ PV）時，計數(shù)器狀態(tài)位置為 1。當(dāng)前值累加的最大值 32 767 。復(fù)位輸入（ R）有效時，計數(shù)器狀態(tài)復(fù)位（置 0），當(dāng)前計數(shù)值為零。 2） 加 /減計數(shù)器（ CTUD） 加 /減計數(shù)器有兩個脈沖輸入端，其中 CU 端用 于加計數(shù)，CD 端用于減計數(shù)，執(zhí)行加 /減計數(shù)， CU/CD 端的計數(shù)脈沖上升沿加 1/減 1 計數(shù)。當(dāng)前值大于或等于設(shè)定值（ PV）時，計數(shù)器狀態(tài)位置位。復(fù)位輸入（ R）有效或執(zhí)行指令時，計數(shù)器狀態(tài)位復(fù)位，當(dāng)前值清零。達到計數(shù)最大 32 767 后，下一個 CU 輸入上升沿將使計數(shù)值變?yōu)樽钚≈担?32 678）。同樣，達到最小值（ 32 678）后，下一個 CU 輸入上升沿將使計數(shù)值變?yōu)樽畲笾担?32 767） [10]。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第四章 硬件系統(tǒng) 設(shè)計 硬件 系統(tǒng)選型 設(shè)計中為了完成預(yù)訂的任務(wù)，首先根據(jù)工藝要求進行了硬件的選擇。首先對于 PLC的選 擇是根據(jù)工藝特點選取 一套 S7200（ CPU226 EM231 EM223 ，外加一個開關(guān)電源 ）， 6 個西門子 M440 變頻器 ， 15KW 動力電機 12 臺（兩臺 一組，一主一副），以及接觸器、熱繼電器、電磁閥若干 。 S7200 的選擇原理 系統(tǒng)選型原理 根據(jù)系統(tǒng)工藝， 控制要求 ,I/O 點數(shù)以及電壓類型 ,必須選用性能卓越 ,高可靠性 ,配置靈活的 PLC 控制器，考慮供貨和備件情況，以及 系統(tǒng)需要 60 個輸入點 ， 56 個 輸出點，又依據(jù)電壓電流供求關(guān)系選取 CPU226，擴展模塊 EM223（ 3），模擬輸入模塊 EM231（ 2）。根據(jù)硬件的電壓電流供求關(guān)系 CPU226 內(nèi)部供電 電源不能滿足供電 要求，給予外加 24V開關(guān)電源 （外加開關(guān)電源算法見表 41）。 表 41 選擇硬件原理表 硬件型號 輸入點數(shù) 輸出點數(shù) 5V 電壓源 24V 電壓源 供求關(guān)系 CPU226 24 16 1000mA 400mA 提供 EM223 16 16 150mA 9*16Ma 需求 EM223 16 16 150mA 9*16mA 需求 EM223 8 8 80mA 9*8mA