【正文】 ，可編程控制器用 A/D轉(zhuǎn)換器將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。這些數(shù)字量可能是二進(jìn)制的，也可能是十進(jìn)制的。D/A 轉(zhuǎn)換器將可編程控制器的數(shù)字輸出量轉(zhuǎn)換為模擬電壓或電流，再去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。模擬量I/O模塊的主要任務(wù)就是實(shí)現(xiàn) A/D轉(zhuǎn)換(模擬量輸入)和 D/A轉(zhuǎn)換(模擬量輸出)。S7200 有 3種模擬量擴(kuò)展模塊:(l)模擬量輸入擴(kuò)展模塊 EM231:它有 4路模擬量輸入。(2)模擬量輸出擴(kuò)展模塊 EM232:它有 2路模擬量輸出。(3)模擬量輸入/輸出擴(kuò)展模塊 EM235:有 4路模擬量輸入和 1路模擬量輸出。轉(zhuǎn)換的時(shí)間小于 250 s，模擬量輸模塊中 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)均為?12位。模擬量輸入輸出有多種量程供用戶選用，如0～10V，0～20mA，0～100mV，177。10V，177。5V，177。100mV 等。A/D 轉(zhuǎn)換的時(shí)間小于 250 s，模擬量輸入的階躍響應(yīng)時(shí)間 (達(dá)到穩(wěn)定值的 95%時(shí))。單?極性全量程輸入范圍對(duì)應(yīng)的數(shù)字量輸出為 0～32022，雙極性全量程輸入范圍對(duì)應(yīng)的數(shù)字量輸出為32022～+32022。輸入阻抗大于等于 10M 。?為了實(shí)現(xiàn)“人—機(jī)”或“機(jī)—機(jī)”之間的對(duì)話，PLC 配有多種通信接口。PLC通過(guò)這些通信接口可以與監(jiān)視器、打印機(jī)和其它的 PLC或計(jì)算機(jī)相連。當(dāng) PLC與打印機(jī)相連時(shí)，可將過(guò)程信息、系統(tǒng)參數(shù)等打印輸出；當(dāng)與監(jiān)視器（CRT）相連時(shí)，可將過(guò)程圖像顯示出來(lái)；當(dāng)與其它 PLC相連時(shí)，可以組成多機(jī)系統(tǒng)或聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的控制；當(dāng)與計(jì)算機(jī)相連時(shí)，可以組成多級(jí)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制與管理相結(jié)合的綜合控制。編程器的作用是供用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 26 頁(yè)編程器有簡(jiǎn)易型和管理型兩類(lèi)。簡(jiǎn)易型的編程器只能聯(lián)機(jī)程序，且往往需要將梯形圖轉(zhuǎn)化為機(jī)器語(yǔ)言助記符（語(yǔ)句表）后，才能輸入。它一般由簡(jiǎn)易鍵盤(pán)和發(fā)光二極管或其他顯示器件組成。智能型的編程器又稱圖形編程器，它可以聯(lián)機(jī)編程，也可以脫機(jī)編程，具有 LCD或 CRT圖形顯示功能，可以直接輸入梯形圖或通過(guò)屏幕對(duì)話。還可以利用 PC作為編程器，PLC 生產(chǎn)廠家配有相應(yīng)的編程軟件，如SIEMENS的 STEP7 – Micro/WIN 32編程軟件。 SIEMENS S7200的工作原理各種 PLC都采用掃描工作方式，具體工作過(guò)程大同小異。第一部分是上電處理。機(jī)器通電后，對(duì) PLC系統(tǒng)進(jìn)行一次初始化工作，包括硬件初始化，I/O 模塊配置檢查和其它初始化處理等。第二部分是掃描過(guò)程。PLC 上電處理完成以后進(jìn)入掃描工作過(guò)程。先完成輸入處理，其次完成與其它外設(shè)的通信處理，再次進(jìn)行時(shí)鐘、特殊寄存器更新。當(dāng) CPU處于 STOP方式時(shí)，轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診斷檢查。當(dāng) CPU處于 RUN方式時(shí)，還要完成用戶程序的執(zhí)行和輸出處理，再轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診斷檢查。如果對(duì)遠(yuǎn)程 I/O特殊模塊和其它通信服務(wù)暫不考慮，這樣掃描過(guò)程就只剩“輸入采樣” 、 “程序執(zhí)行”和“輸出刷新”三個(gè)階段:中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 27 頁(yè)CPU運(yùn)行方式 STOP電源 ON內(nèi)部處理輸入處理（輸入傳送、遠(yuǎn)程 I/O）通信服務(wù)（外設(shè)、總線服務(wù)、CPU）更新時(shí)鐘、特殊寄存器執(zhí)行程序輸出處理執(zhí)行自診斷PLC是否正常致命錯(cuò)誤CPU強(qiáng)制為 STOPYNYRUNN存放自診斷結(jié)果圖 PLC運(yùn)行框圖在 PLC的存儲(chǔ)器中，設(shè)置了一片區(qū)域來(lái)存放輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的狀態(tài)，它們分別稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器。在輸入采樣階段，PLC把所有的外部輸入電路的 ON/OFF狀態(tài)讀入到輸入映像寄存器，此時(shí)，輸入映像寄存器被刷新。外部的輸入電路閉合時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為“1”狀態(tài)，反之，外部的輸入電路斷開(kāi)時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為“0”狀態(tài)。接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段，輸入映像寄存器與外界隔離，即使輸入狀態(tài)發(fā)生變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容也不變，直到下一掃描周期的輸入采樣階段才讀入這些變化。PLC的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲(chǔ)器中按順序排列。根據(jù)梯形圖程序掃描原則，PLC 按先左后右、先上后下的順序逐句掃描。程序執(zhí)行時(shí)，若沒(méi)有跳轉(zhuǎn)和中斷指令，CPU 從第一條開(kāi)始，逐條順序的執(zhí)行，直到遇到結(jié)束指令。CPU在執(zhí)行完用戶程序后，將輸出映像寄存器的 0/1狀態(tài)傳送到輸出鎖存器中，通過(guò)一定的方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。為“1”狀態(tài)時(shí)，對(duì)應(yīng)的線中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 28 頁(yè)圈通電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。為“0”狀態(tài)時(shí)，對(duì)應(yīng)的線圈斷電，其常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)閉合。第三部分是出錯(cuò)處理。PLC 每掃描一次，執(zhí)行一次自診斷檢查，PLC 內(nèi)部設(shè)置了一個(gè)監(jiān)視定時(shí)器 WDT，其定時(shí)時(shí)間可由用戶設(shè)置為大于用戶程序的掃描周期，PLC 在每個(gè)掃描周期的公共處理階段將監(jiān)視定時(shí)器復(fù)位。正常情況下，監(jiān)視定時(shí)器不會(huì)動(dòng)作，當(dāng)檢查出異常時(shí)，監(jiān)視定時(shí)器動(dòng)作，運(yùn)行停止，并顯示出來(lái)。當(dāng)出現(xiàn)致命錯(cuò)誤時(shí)，CPU 被強(qiáng)制為 STOP方式，所有的掃描停止。PLC的掃描工作過(guò)程如圖圖 輸入端子輸出鎖存器元件影像寄存器輸入影像寄存器輸出端子掃描周期輸入采樣階段 程序執(zhí)行階段 輸出刷新階段I 0 . 0Q 0 . 0Q 0 . 0I 0 . 1I 0 . 0 M 0 . 1圖 PLC的掃描工作過(guò)程 PLC編程語(yǔ)言和程序結(jié)構(gòu)PLC為用戶提供了完整的編程語(yǔ)言，以適應(yīng)編制用戶程序的需要。PLC提供的編程語(yǔ)言通常有以下幾鐘：梯形圖，語(yǔ)句表，功能圖和功能圖。1．梯形圖（LAD）梯形圖（LADDER）編程語(yǔ)言是從繼續(xù)電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的。PLC 的梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，只中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 29 頁(yè)是在使用符號(hào)和表達(dá)方式上有一定區(qū)別。下圖 。左右兩條垂直的線稱為母線。母線之間是觸點(diǎn)的邏輯連接和線圈的輸出。 母線A B CDEFMQ圖 (限于繪圖工具影響，輸出（）符號(hào)用 0號(hào)代替，下同)梯形圖的一個(gè)關(guān)鍵概念是“能流” （Power Flow）,這只是概念上的“能流” 。圖中，把左邊的母線假想為電源“火線” 。而把右邊的母線（省略未畫(huà)） 。假想為電源“零線” 。如果有“能流”從左至右流向線圈，則線圈被激勵(lì)。如沒(méi)有“能流” ，則線圈未被激勵(lì)?！澳芰鳌笨梢酝ㄟ^(guò)激勵(lì)（ON）的常開(kāi)接點(diǎn)和未被激勵(lì)（OFF）的常閉接點(diǎn)自左向右流。 “能流”在任何時(shí)候都不會(huì)通過(guò)接點(diǎn)自右向左流。如圖中，當(dāng) A、B、C 接點(diǎn)都接通后，線圈 M才能接通（被激勵(lì)） 。只要其中一個(gè)接點(diǎn)不接通，線圈就不會(huì)接通；而 D、E、F 接點(diǎn)中任何一個(gè)接通，線圈 Q就被激勵(lì)。要強(qiáng)調(diào)指出的是，引入“能流“的概念，僅僅是為了和繼電接觸器控制系統(tǒng)相比較，來(lái)對(duì)梯形圖有一個(gè)深入的認(rèn)識(shí)，其實(shí)“能流”在梯形圖中是不存在的。有的 PLC的梯形圖有兩根母線，但大部分 PLC現(xiàn)在只保留左邊的母線了， 在梯形圖中，觸點(diǎn)代表邏輯“輸入”條件，如開(kāi)關(guān)、按鈕和內(nèi)部條件等；線圈通常代表邏輯“輸出”結(jié)果，如燈、電機(jī)接觸器、中間繼電器等。梯形圖語(yǔ)言簡(jiǎn)單明了，易于理解，是所有編程語(yǔ)言的首選。（STL）中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 30 頁(yè)語(yǔ)句表（Statements List）類(lèi)似于計(jì)算機(jī)中的助記符語(yǔ)言。它是 PLC最基礎(chǔ)的編程語(yǔ)言。所謂語(yǔ)句表編程，是用一個(gè)或幾個(gè)容易記憶的字符來(lái)代表 PLC的某種操作功能。下圖 PLC程序，圖（A）是梯形圖程序，圖（B）是相應(yīng)的語(yǔ)句表。一般來(lái)說(shuō)，語(yǔ)句表編程適合于熟悉 PLC和有經(jīng)驗(yàn)的程序員使用。I 0 . 0 I 0 . 1 Q 0 . 0Q 0 . 1I 0 . 2I 0 . 3M 0 . 1Q 0 . 0 (A)梯形圖 LD O A = LD A = (B) 指令表圖 LAD和 STL應(yīng)用舉例 控制一個(gè)任務(wù)或過(guò)程，是通過(guò)在 RUN方式下，使主機(jī)循環(huán)掃描并連續(xù)執(zhí)行用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，用戶程序決定了一個(gè)控制系統(tǒng)的功能。程序的編制可以使用編程軟件在計(jì)算機(jī)或其他專用編程設(shè)備中進(jìn)行（如圖形輸入設(shè)備） ，也可以使用手編器。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 31 頁(yè)廣義上的 PLC程序由三部分構(gòu)成：用戶程序、數(shù)據(jù)塊和參數(shù)。用戶程序是必選項(xiàng)，用戶程序在存儲(chǔ)器空間中也稱為組織塊，它處于最高層次，可以管理其他塊，它是用各種語(yǔ)言編寫(xiě)的用戶程序。不同機(jī)型的 CPU其程序空間容量也不同。用戶程序的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，一個(gè)完整的用戶控制程序應(yīng)當(dāng)包括一個(gè)主程序、若干子程序和若干中斷程序三大部分。不同編程設(shè)備，對(duì)各程序塊的安排方法也不同。數(shù)據(jù)塊為可選部分，它主要存放控制程序運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)。參數(shù)塊也是可選部分，它存放的是 CPU組態(tài)數(shù)據(jù)，如果在編程軟件或其他編程工具上未進(jìn)行 CPU的組態(tài)，則系統(tǒng)以默認(rèn)值進(jìn)行自動(dòng)配置。 本例中基于 S7200 PLC 的設(shè)計(jì)（1）控制功能操作人員能在CRT上對(duì)輸送方式和控制方式進(jìn)行選擇，以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行控制，并用動(dòng)畫(huà)顯示整個(gè)連鎖流程，以箭頭的方式指示連鎖操作順序。系統(tǒng)的控制方式分為集中自動(dòng)、連鎖手動(dòng)、解鎖手動(dòng)及現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作4種方式，通過(guò)各種方式選擇啟停系統(tǒng)。（2）保護(hù)功能系統(tǒng)能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)膠帶機(jī)控制的多種要求外，還可以實(shí)現(xiàn)地面集中控制，程序流程控制，井下集中控制和就地控制。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制時(shí)，計(jì)算機(jī)首先完成內(nèi)部自檢，沿線預(yù)警信號(hào)，執(zhí)行開(kāi)/停機(jī)及各種保護(hù)和信號(hào)的處理，系統(tǒng)具備故障狀態(tài)下緊急停車(chē)功能。符合煤炭安全規(guī)程對(duì)皮帶機(jī)保護(hù)的六項(xiàng)措施。系統(tǒng)具有膠帶機(jī)低速打滑、機(jī)頭堆煤，滿倉(cāng)，超溫灑水，煙霧，滾筒超溫，沿線急停和跑偏保護(hù)。 (3) 顯示功能系統(tǒng)總體運(yùn)行畫(huà)面:通過(guò)系統(tǒng)總體運(yùn)行畫(huà)面,可以顯示每一條輸送機(jī)和輔助設(shè)備的工作狀態(tài)。主控畫(huà)面:通過(guò)主控畫(huà)面動(dòng)態(tài)地顯示整個(gè)連鎖流程及各條輸送機(jī)的狀態(tài),并以箭頭表示連鎖操作順序。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 32 頁(yè)輔助設(shè)備監(jiān)控畫(huà)面:通過(guò)輔助設(shè)備監(jiān)控畫(huà)面顯示輔助設(shè)備的工作狀態(tài)。帶式輸送機(jī)運(yùn)行畫(huà)面:通過(guò)狀態(tài)信息瀏覽畫(huà)面顯示輸送機(jī)的工作狀態(tài)、控制狀態(tài)、運(yùn)行電流參數(shù)等工作狀態(tài)。報(bào)警顯示畫(huà)面:通過(guò)報(bào)警顯示畫(huà)面顯示輸送機(jī)的跑偏、壓煤、堵槽、速度、溫度等狀態(tài),并自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警處理,同時(shí)記錄下來(lái)。(4)語(yǔ)音功能如果出現(xiàn)事故異常，地面主控室通過(guò)語(yǔ)音系統(tǒng)給出語(yǔ)音報(bào)警提示信號(hào)。也可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)車(chē)前預(yù)警提示。(5)通訊功能通過(guò)視頻攝像儀，采集現(xiàn)場(chǎng)圖像信息，采用光纖通訊介質(zhì)，上傳到集控室，配合工況圖可以直觀方便對(duì)皮帶機(jī)和給煤機(jī)進(jìn)行控制，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性。 1. 煤流輸送示意圖圖 原煤從料斗經(jīng)過(guò)皮帶機(jī) 2（PD2） ，皮帶機(jī) 1（PD1）兩臺(tái)帶式運(yùn)輸機(jī)送出，從料斗向皮帶 2供料由電磁閥 YV控制，皮帶 1和皮帶 2分別由電動(dòng)機(jī) 1（M1）和電動(dòng)機(jī) 2（M2）驅(qū)動(dòng)。如圖 。（1）起動(dòng)時(shí)為了避免在前段運(yùn)輸帶式造成物料堆積，要求逆物料流動(dòng)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 33 頁(yè)方向按一定時(shí)間間隔順序起動(dòng)，其起動(dòng)順序?yàn)椋篜D1→ （時(shí)隔 5S）→PD2→（時(shí)隔 5S）→YV。（2）停止：停止時(shí)為了使運(yùn)輸帶上不殘留物料，要求順物料流動(dòng)方向按一定時(shí)間間隔順序停止，其停止順序?yàn)椋篩V→（間隔 10S）→PD2→間隔 10S→PD1（3）緊急停止：緊急情況下無(wú)條件地把 PD1，PD2，YV 全部同時(shí)停止。（4）故障停止：運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng) M1過(guò)載時(shí)，應(yīng)使 PD1，PD2，YV 同時(shí)停止。當(dāng) M2過(guò)載時(shí)，應(yīng)使 PD2，YV 同時(shí)停止；PD1 在 PD2停止后延時(shí) 10S后停止。 I/O地址分配：該系統(tǒng)需要 5個(gè)輸入點(diǎn)和 3個(gè)輸出點(diǎn)，其地址分配如下：輸入設(shè)備 輸入點(diǎn)編號(hào) 輸出設(shè)備 輸出編號(hào)起動(dòng)按扭 M1接觸點(diǎn) 停止按扭 M2接觸點(diǎn) 急停按扭 YV M1熱繼電器動(dòng)斷觸點(diǎn)M2熱繼電器動(dòng)斷觸點(diǎn)T37，T38 分別為 PD2，YV 接通延時(shí)定時(shí)器；T101，T101 分別為 PD2，PD1 斷開(kāi)延時(shí)定時(shí)器。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 34 頁(yè)I 0 . 0PI 0 . 2I 0 . 3 T 1 0 2Q 0 . 0Q 0 . 0I N T O NP TI N T O NP TI NT O FP TI NT O FP TT 3 7M 0 . 0M 0 . 0Q 0 . 1I 0 . 2 I 0 . 3 I 0 . 4 T 1 0 1Q 0 . 1