【正文】 1腳為低電位，鎖住F，而3腳由反相器的作用為1，如果得到S=1，使4腳電位也為1, Z輸出狀態(tài)取決于腳5。但由于J的跳變，延時電路得到一個負觸發(fā)脈沖，輸出低電位，使5腳為0，將Z鎖住也無輸出。這時正反補償都不動作，即補償電機停止，表示兩個系統(tǒng)處于同步狀態(tài)。當(dāng)延時結(jié)束后，延時電路輸出高電位，使5腳電位為1，如果包裝材料供送滯后，檢測到色標(biāo)S=1，使3, 4, 5腳都是高電位，Z輸出為1，形成正轉(zhuǎn)補償。 同步控制電路原理如圖313所示。接近開關(guān)的輸入接J端，光電傳感器的輸入接S端。比較電路選用一塊74LS 10集成電路中的二個三輸入與非門構(gòu)成，反相器選用一塊74LS00集成電路。用一塊555時基電路，調(diào)節(jié)電位器R1可調(diào)整電路的延時時間Tlo T1時間越短，同步精度就越高。T1的調(diào)整效果可通過發(fā)光二極管LED1來指示。只要555的2腳得到負脈沖，3腳就輸出高電位。為了能鎖住與非門74LS10的5腳，用一個反相器反相。與非門的比較結(jié)果輸出給由556組成的兩個延時電路，這兩個延時電路的輸出分別控制伺服電機的正反轉(zhuǎn)。R8和C9決定反轉(zhuǎn)補償時間，R7和C7決定正轉(zhuǎn)補償時間，R8與R7值相等而且聯(lián)動，C9和C7容量也相等，所以伺服電機的正反向補償時間是一樣的。BG1和BG2分別驅(qū)動繼電器K1和K2，實現(xiàn)對伺服電機的正反轉(zhuǎn)控制。二極管D2和D3起保護作用，即在正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)補償期間又出現(xiàn)反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)指令時，伺服電機不會出錯。在伺服電機的主電路中也有互鎖保護環(huán)節(jié)。實際上主電路中也可用固體繼電器代替普通有觸點繼電器。正反轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)可通過發(fā)光二極管LED2和LED3指示。產(chǎn)品供送和包裝材料的供送同步精度調(diào)節(jié)要根據(jù)包裝質(zhì)量的要求，生產(chǎn)速度，正反方向的補償情況等因素綜合考慮。調(diào)節(jié)R1可必變精度的大小，如果同步精度要求高，生產(chǎn)速度快，要適當(dāng)調(diào)小R1阻值。另外，調(diào)節(jié)R7和R8，改變伺服電機每次補償?shù)臅r間。如果伺服電機正反向動作交替頻繁，說明補償量超過需要，可適當(dāng)減少補償時間。如果伺服電機單方面動作頻繁，說明該方向的補償不夠，可適當(dāng)增加補償時間。理想情況下的補償伺服電機的動作補償不太頻繁，而且正反向的協(xié)動作交替都有。因此，要將R1, R7和R8配合起來調(diào)節(jié)。 通過實際運行證明，該控制方式的原理和電路是合理，可行的，能夠滿足實際需要，同步控制精度可以在不停機的情況下實現(xiàn)在線調(diào)節(jié)，控制效果大大優(yōu)于常規(guī)的凸輪控制方式。3. 5本章小結(jié) 本章主要對控制系統(tǒng)的供電線路及包裝各工位的電氣圖進行設(shè)計，并根據(jù)放卷分切部分的受力分析，建立模型，然后依據(jù)自適應(yīng)控制原理設(shè)計和實現(xiàn)了張力控制，同時也實現(xiàn)了送料過程中的同步控制并繪出了電路圖。第四章系統(tǒng)的編程和設(shè)置 本系統(tǒng)的程序控制部件共有兩個，一個是PLC，另一個是工控機，因此控制軟件的設(shè)計也就分為PLC的軟件設(shè)計和工控機的軟件設(shè)計兩部分，其軟件分別為Step7, WinCCo PLC的軟件設(shè)計 PLC基于計算機，但不等同于計算機。普通計算機進行入出信息變換，多只考慮信息本身，信息的入出，只要人機界面好就行了。而PLC則還要考慮信息入出的可靠性、實時性以及信息的使用等問題。特別是要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，抗干擾等問題。 ’25]一[3l] 入出信息變換、可靠物理實現(xiàn)，可以說是PLC實現(xiàn)控制的兩個基本要點。入出信息變換靠運行存儲于PLC內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。PLC程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序，又有用戶自行開發(fā)的應(yīng)用程序。系統(tǒng)程序提供運行平臺，同時，還為PLC程序的可靠運行及信號與信息轉(zhuǎn)換進行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計。 可靠物理實現(xiàn)主要靠輸入(input)及輸出(output)電路。PLC的I/O電路，都是專門設(shè)計的。輸入電路要對輸入信號進行濾波，以去掉高頻干擾。而且與內(nèi)部計算機電路在電上是隔離的，靠光禍合元件建立聯(lián)系。輸出電路內(nèi)外也是電隔離的，靠光禍合元件或輸出繼電器建立聯(lián)系。輸出電路還要進行功率放大，以足以帶動一般的工業(yè)控制元器件，如電磁閥、接觸器等。1/O電路是很多的，每一輸入點或輸出點都要有一個I或O電路。PLC有多少1/O點，一般也就有多少I/O電路。但由于它們都是由高度集成化的電路所組成的，所以所占體積不大。 輸入電路時刻監(jiān)視著輸入狀況，并將其暫存到輸入寄存器中。每一輸入點都有一個對應(yīng)的存儲信息的寄存器。輸出電路要把輸出鎖存器的信息傳送給輸出點，輸出鎖存器與輸入點也是一一對應(yīng)的。這里的輸入鎖存器及輸出鎖存器實際就是PLC處理器1/O口的寄存器。它們通過總線與內(nèi)存交換信息，并主要由運行系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)。把輸入暫存器的信息讀到PLC的內(nèi)存中，稱輸入刷新。PLC內(nèi)存有專門開辟的存放輸入信息的映射區(qū)。這個區(qū)的每一對應(yīng)位(bit )稱之為輸入繼電器，或稱軟接點。這些位置成“1，表示接點通，置成“0”為接點斷。由于它的狀態(tài)是由輸入刷新得到的，所以，它反映的就是輸入狀態(tài)。輸出鎖存器與PLC內(nèi)存中的輸出映射區(qū)也是對應(yīng)的。一個輸出鎖存器也有一個內(nèi)存位(bit )與其對應(yīng)，這個位稱為輸出繼電器，或稱輸出線圈。依靠運行系統(tǒng)程序，輸出繼電器的狀態(tài)映射到輸出鎖存器，這個映射也稱輸出刷新。這樣，用戶所要編的程序只是，內(nèi)存中輸入映射區(qū)到輸出映射區(qū)的的變換，特別是怎么按輸入的時序變換成輸出的時序。圖41對以上敘述做出了說明。其中框圖代表信息存儲的地點，箭頭代表信息流向及實現(xiàn)信息流動的手段。這個圖既反映了PLC實現(xiàn)控制的兩個基本要點，同時也反映了PLC中信息的空間關(guān)系。，PLC實現(xiàn)控制的過程【‘一般是:輸入刷新一運行用戶程序一輸出刷新一再輸入刷新一再運行用戶程序一再輸出刷新……永不停止地循環(huán)反復(fù)進行著。 有了上述過程，用PLC實現(xiàn)控制顯然是可能的。因為:有了輸入刷新，可把輸入電路監(jiān)控得到的輸入信息存入PLC的輸入映射區(qū):經(jīng)運行用戶程序，輸出映射區(qū)將得到變換后的信息。再經(jīng)輸出刷新，輸出鎖存器將反映輸出映射區(qū)的狀態(tài)，并通過輸出電路產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。又由于這個過程是永不停止的循環(huán)反復(fù)地進行著，所以，輸出總是反映輸入的變化，只是在時間的響應(yīng)上略有滯后。當(dāng)然這個滯后不宜太大，否則所實現(xiàn)的控制不那么及時，也就失去了控制上的意義。為此，PLC的工作速度要快，速度快、執(zhí)行指令時間短，是PLC實現(xiàn)控制的基礎(chǔ)。 用以上這種不斷重復(fù)運行程序?qū)崿F(xiàn)控制稱掃描方式。是用計算機進行控制的一種方式。此外，計算機用于控制還有中斷方式。在這種方式下，需處理的控制先申請中斷，被響應(yīng)后正在運行的程序中止，轉(zhuǎn)而去處理中斷工作(運行有關(guān)中斷服務(wù)程序)。待處理完中斷，又返回運行原來程序。哪個控制需要處理，哪個就去申請中斷。顯然，中斷方式和掃描方式是不同的。 PLC程序的總體結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)采用的PLC軟件是西門子公司的Step7, Step?編程軟件可對硬件和網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)組態(tài)，具有簡單、直觀、便于修改等特點。該軟件提供了在線和離線編程的功能，可以對PLC在線上載或下載。利用Step?可以方便地創(chuàng)建一個自動化解決方案。 圖42為創(chuàng)建一個自動化項目的基本步驟 項目可用來存儲為自動化任務(wù)解決方案而生成的數(shù)據(jù)和程序。這些數(shù)據(jù)包括:硬件結(jié)構(gòu)的組態(tài)數(shù)據(jù)及模板參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)通訊的組態(tài)數(shù)據(jù)。以及為可編程模板編制的程序。它們都被收集在一個項目下。生成一個項目的主要任務(wù)就是為編程準(zhǔn)備這些數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在一個項目中以對象的形式存儲。 在生成一項目后，先插入站，然后可以組態(tài)硬件。在組態(tài)硬件時，可經(jīng)借助于模板樣本對可編程控制器中的CPU及各模板進行定義，通過雙擊站來啟動硬件組態(tài)的應(yīng)用程序。一旦存儲并退出硬件組態(tài)，對于在組態(tài)中生成的每一個可編程模板，都會自動生成S7瓜7程序及空的連接表。連接表可用來定義網(wǎng)絡(luò)中可編程模板之間的通訊連接。硬件組態(tài)完成后就可為編程模板生成軟件。為可編程模板編制的軟件存儲在對象文件夾中。對SIMATIC S7模板而言，該對象文件夾稱作“S7Program。在子菜單中，可以選擇要生成的塊的類型(如:數(shù)據(jù)塊DB，功能FC,功能塊FCB，組織塊OB或變量表VAT)。打開一個空的塊，然后用語句表，梯形圖或功能圖輸入程序。 要下裝S7用戶程序塊，或S7可編程控制器上裝程序到編程器和其它操作，需在編程設(shè)備和可編程控制器之間建立連接。為建立在線連接，編程設(shè)備和可編程控制器必須通過合適的接口相連(如，多點接口MPI)。然后，可通過一個在線的項目窗口或“Accessible Nodes(可訪問站點)”窗口訪問可編程控制器。如果在編程設(shè)備中沒有關(guān)于可編程控制器的項目數(shù)據(jù)，則可選擇通過“Accessible Nodes窗口來建立在線連接。這種訪問方式可快速訪問可編程控制器，可用于測試目的。如果在編程設(shè)備PG/PC的項目中有組態(tài)的可編程控制器，可通過選擇在線的項目窗口建立連接。該窗口顯示可編程控制器中的項目數(shù)據(jù)。可編程控制器中的S7程序或M7程序都可以在在線窗口中顯示。 在完成組態(tài)，參數(shù)賦值，程序創(chuàng)建和建立在線連接后，可以下載整個用戶程序或個別塊到一個可編程控制器。在下載完整的或部分用戶程序到CPU之前，把工作方式從RUN模式置到STOP模式。可以通過在線連接下載各個塊或整個用戶程序到RAM。在可編程控制器中，如果掉電且RAM沒有被備份則數(shù)據(jù)丟失。也可以下載整個用戶程序到EPROM存儲卡中。當(dāng)電源關(guān)斷后和CPU復(fù)位時，保存在他們上面的數(shù)據(jù)將被保留。另外，可以從可編程控制器中上載一個工作站，或從一個S7CPU中上載塊到PG/PC。這樣，當(dāng)出現(xiàn)故障而不能訪問到程序文檔的符號或注釋時，就可以在PG/PC中編輯它。 PLC編程軟件Step?簡介 Step?編程軟件是基于Windows95/98或WindowsNT的S7300/400PLC配置和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包。通過Step?，用戶可以進行系統(tǒng)配置和程序的編寫、調(diào)試，在線診斷PLC硬件配置狀態(tài)、控制PLC的運行狀態(tài)和I/0通道的狀態(tài)等。 SIEMENS S7300系列PLC編程語言有三種:語句表編程語言(STL)、梯形邏輯編程語言(LAD)和功能塊圖編程語言(FBD)，其它編程語言作為可選軟件包使用。通過編程器在WindowsNT的環(huán)境下對系統(tǒng)進行配置、程序編制、調(diào)試和監(jiān)視，用戶界面方便友好。(LAD)是STEP?編程語言的圖形表達方式。它的指令語法與一個繼電器梯形邏輯圖相似:當(dāng)電信號通過各個觸點、復(fù)合元件以及輸出線圈時，梯形圖可以讓你追蹤電信號在電源示意線之間的流動。 (STL)是STEP7編程語言的文本表達方式。與機器碼相似，如果一個程序是用語句表編寫的，CPU執(zhí)行程序時則按每一條指令一步一步地執(zhí)行。為使編程更容易，語句表已擴展到包括一些高層語言結(jié)構(gòu)(例如，結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的訪問和塊參數(shù))。 (FBD)是STEP7編程語言的圖形表達方式，使用與布爾代數(shù)相類似的邏輯框來表達邏輯。復(fù)合功能(如數(shù)學(xué)功能)可用邏輯框相連直接表達。 Step?有三種編程方法:A:線性編程。B:分部式編程。C:模塊化編程。模塊化編程就是把程序分成若干程序塊，各程序塊分別含有一些設(shè)備和任務(wù)的程序指令，每個功能區(qū)被分成不同的塊進行編程，這有利于程序的多人同時編程，也利于程序調(diào)試和故障的查找。 廣義的程序塊分為系統(tǒng)程序塊和用戶程序塊[32]，如表41所示。系統(tǒng)程序塊是集成在CPU操作系統(tǒng)中的預(yù)定義的功能和功能塊，不占用用戶存儲空間，并且在整個系統(tǒng)中都具有相同的接口、相同的名稱和相同的編號。用戶程序塊是提供給用戶用于管理用戶程序代碼和數(shù)據(jù)的區(qū)域。 STEP 7將用戶程序指令存放在“塊”中。本控制系統(tǒng)用戶程序，主要有四類程序塊:功能FC (Function)、功能塊FB (Function block)、組織塊OB (Organizationblock)和數(shù)據(jù)塊DB (Data block)。其中FB和FC作為OB的子程序。全局數(shù)據(jù)塊:全局數(shù)據(jù)塊中定義的監(jiān)控量(地址)可被所有邏輯塊使用，因而在全局數(shù)據(jù)塊中定義了包裝傳輸設(shè)備、環(huán)境量、電源等所有監(jiān)控量(地址)，根據(jù)此地址，邏輯塊可訪問、調(diào)用所有的監(jiān)控量。 根據(jù)卷紙包裝機的實際情況，我們在編程時作了如下規(guī)定:DB1定義存儲放卷分切的所有開關(guān)量和模擬量。DB2定義存儲環(huán)境設(shè)備的監(jiān)控量。DB3定義存儲包裝過程的所有開關(guān)量監(jiān)控量:0B5定義了所有電源的監(jiān)控量。具體到各站的定義又根據(jù)設(shè)備和通信的需要稍有不同。根據(jù)PLC設(shè)備對定義變量地址的規(guī)定，數(shù)字量模塊都按4個字節(jié)(32位)分配地址，模塊的起始地址是實際插槽(SLOT)號減1乘4，每個數(shù)字量只占1位地址:模擬量模塊自動按16個字節(jié)的地址寄存器分配地址，模擬量模塊的起始地址是實際插槽(SLOT)號減1乘64，再加上512,每個模擬量占用2個字節(jié)的地址。(OB):提供CPU操作系統(tǒng)與用戶程序的接口。OB1為執(zhí)行用戶程序 的接口。(FB ):有相連存儲器區(qū)的邏輯塊。單個FB塊可以帶不同的即時數(shù)據(jù) 塊，多次調(diào)用。FB塊定義為“可再調(diào)用”塊，用戶程序?qū)γ看蜦B調(diào)用提供 新參數(shù)。(FC):無相關(guān)聯(lián)的存儲器區(qū)的邏輯塊，F(xiàn)C塊定義為“可再調(diào)用”塊。 用戶程序?qū)γ看蜦C調(diào)用提供新參數(shù)，由于FC塊處理數(shù)據(jù)的不同方法，一個FC比FB需要CPU處理開銷較少。 每個S7CPU中常駐內(nèi)存有系統(tǒng)功能塊(SFB和SFC)o STEP7提供存儲程序和數(shù)據(jù)的不同類型塊。根據(jù)過程的要求，可以將程序用不同的邏輯塊(組織塊，功能塊和子功能塊)加以結(jié)構(gòu)化。也可以管理處理程序的數(shù)據(jù)。 組織塊中有兩種模塊對程序的編制和運行十分重要，它們是啟動模塊0B100和主循環(huán)模塊0Bl}39。啟動模塊OB100通過調(diào)用功能FC122實現(xiàn)對PLC設(shè)備的熱啟動。功能FC122必須在每個CPU中調(diào)用，實現(xiàn)啟動DB塊基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(BASIC DATA)中的起始字節(jié)存儲器，并重新設(shè)置相應(yīng)的正在運行的存儲器。 Network1 Call FC 122 主循環(huán)模塊0B1中存放所有用戶程序以待執(zhí)行，也可以將用戶程序存放于不同的功能模塊中，只在0B1中調(diào)用，需要時才執(zhí)行。PLC的CPU中的操作系統(tǒng)在系統(tǒng)啟動后將連續(xù)執(zhí)行0B1，完成