【導(dǎo)讀】PLC的應(yīng)用領(lǐng)域在迅速擴(kuò)大。尤其是近幾年來(lái)，PLC的成本下降，功能又不。段增強(qiáng)，所以，目前PLC在國(guó)內(nèi)外已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。了實(shí)現(xiàn)送料小車的手動(dòng)和自動(dòng)化的轉(zhuǎn)化，改變以往小車的單純手動(dòng)送料，減少了勞動(dòng)力，提高了生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)。設(shè)計(jì)是由于工作環(huán)境惡劣，不允許人進(jìn)入工作環(huán)境的情況下而產(chǎn)生的。先，用PLC編程實(shí)現(xiàn)送料系統(tǒng)的基本功能。其次，畫(huà)出組態(tài)仿真畫(huà)面，定。義組態(tài)變量，對(duì)組態(tài)中的一些基本量如進(jìn)行仿真。PLC程序及組態(tài)仿真程序，實(shí)現(xiàn)組態(tài)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控。組態(tài)王軟件運(yùn)行仿真過(guò)程。

　　

【正文】 因?yàn)橹挥袛?shù)據(jù)庫(kù)中的變量才是與現(xiàn)場(chǎng)狀況同步變化的。數(shù)據(jù)庫(kù)變量的變化又如何導(dǎo)致畫(huà)面的動(dòng)畫(huà)效果呢？通過(guò)“動(dòng)畫(huà)連接” —— 所謂“動(dòng)畫(huà)連接”就是建立畫(huà)面的圖素與數(shù)據(jù)庫(kù)變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這樣，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，比如溫度、液面高度等，當(dāng)它們發(fā)生變化時(shí)，通過(guò) I/O 接口，將引起實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中變量的變化，如果設(shè)計(jì)者曾經(jīng)定義了一個(gè)畫(huà)面圖素 —— 比如指針 —— 與這個(gè)變量相關(guān)，我們將會(huì)看到指針在同步偏轉(zhuǎn)。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 應(yīng)用程序 命令語(yǔ)言 動(dòng)畫(huà)連接的引入是設(shè)計(jì)人機(jī)接口的一次突破，為工程人員提供了標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制圖形界面，并且由可編程的命令語(yǔ)言連接來(lái)增強(qiáng)圖形界面的功能。圖形對(duì)象與變量之間有豐富的連接類型，給工程人員設(shè)計(jì)圖形界面提供了極大的方便?！敖M態(tài)王”系統(tǒng)還為部分動(dòng)畫(huà)連接的圖形對(duì)象設(shè)置了訪問(wèn)權(quán)限，這對(duì)于保障系統(tǒng)的安全具有重要的意義 。 動(dòng)畫(huà)的連接是靠應(yīng)用程序命令語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 在 如 圖 37 的畫(huà)面里輸入 控制畫(huà)面動(dòng)畫(huà)的命令語(yǔ)言。 圖 37 命令語(yǔ)言 整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序命令語(yǔ)言如下： if(\\本站點(diǎn) \輸送機(jī) M1==1) {\\本站點(diǎn) \M1 皮帶 =\\本站點(diǎn) \M1 皮帶 +10。} if(\\本站點(diǎn) \M1 皮帶 49) {\\本站點(diǎn) \M1 皮帶 =0。} 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 if(\\本站點(diǎn) \輸送機(jī) M2==1) {\\本站點(diǎn) \M2 皮帶 =\\本站點(diǎn) \M2 皮帶 +10。} if(\\本站點(diǎn) \M2 皮帶 49) {\\本站點(diǎn) \M2 皮帶 =0。} if(\\本站點(diǎn) \輸送機(jī) M3==1) {\\本站點(diǎn) \M3 皮帶 =\\本站 點(diǎn) \M3 皮帶 +10。} if(\\本站點(diǎn) \M3 皮帶 19) {\\本站點(diǎn) \M3 皮帶 =0。} if(\\本站點(diǎn) \輸送機(jī) M1==1) {\\本站點(diǎn) \皮帶 1 貨物 =\\本站點(diǎn) \皮帶 1 貨物 +5。} if(\\本站點(diǎn) \皮帶 1 貨物 20) {\\本站點(diǎn) \M1 皮帶 =0。} if(\\本站點(diǎn) \輸送機(jī) M2==1) {\\本站點(diǎn) \皮帶 2 貨物 =\\本站點(diǎn) \皮帶 2 貨物 +5。} if(\\本站點(diǎn) \皮帶 2 貨物 20) {\\本站點(diǎn) \皮帶 2 貨物 =0。} if(\\本站點(diǎn) \輸送機(jī) M3==1) {\\本站點(diǎn) \皮帶 3 貨物 =\\本站點(diǎn) \皮帶 3 貨物 +5。} if(\\本站點(diǎn) \皮帶 3 貨物 20) {\\本站點(diǎn) \皮帶 3 貨物 =0。} if(\\本站點(diǎn) \綠燈 HG==1) {\\本站點(diǎn) \貨車 1=\\本站點(diǎn) \貨車 1+50。} if(\\本站點(diǎn) \貨車 1500) {\\本站點(diǎn) \貨車 1=500。} if(\\本站點(diǎn) \紅燈 HR==1) 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 {\\本站點(diǎn) \貨車 1=0。} if(\\本站點(diǎn) \綠燈 HG==1) {\\本站點(diǎn) \貨車 2=\\本站點(diǎn) \貨車 2+50。} if(\\本站點(diǎn) \貨車 1480) {\\本站點(diǎn) \貨車 1=480。} if(\\本站點(diǎn) \紅燈 HR==1) {\\本站點(diǎn) \貨車 2=0。} if(\\本站點(diǎn) \紅燈 HR==1) {\\本站點(diǎn) \貨物 =\\本站點(diǎn) \貨物 +3。} if(\\本站點(diǎn) \貨物 100) {\\本站點(diǎn) \貨物 =100。} if(\\本站點(diǎn) \貨車 1==500) {\\本站點(diǎn) \貨物 =0。} if(\\本站點(diǎn) \出料閥 ==1) {\\本站點(diǎn) \漏斗料 =\\本站點(diǎn) \漏斗料 +10。} if(\\本站點(diǎn) \漏斗料 55) {\\本站點(diǎn) \漏斗料 =0。} 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 第 4 章 系統(tǒng) 軟 硬 件 調(diào)試 軟件調(diào)試概述 調(diào)試是軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中最艱巨的腦力勞動(dòng)，調(diào)試 開(kāi)始時(shí)，軟件開(kāi)發(fā)者僅僅面對(duì)著錯(cuò)誤的征兆，然而在問(wèn)題的外部現(xiàn)象和內(nèi)在原因之間往往并沒(méi)有明顯的聯(lián)系，在組成程序的密密麻麻的元素中，每一個(gè)都可能是錯(cuò)誤的根源。如何能在浩如煙海的程序元素中找到有錯(cuò)誤的那個(gè)（或幾個(gè)）元素，這是調(diào)試過(guò)程中最關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題。本設(shè)計(jì)中調(diào)試的方法主要是設(shè)置斷點(diǎn)跟蹤。使用斷點(diǎn)跟蹤可以找到程序的出錯(cuò)位置，縮小查找錯(cuò)誤的范圍，提高調(diào)試的效率。調(diào)試的任務(wù)是及時(shí)改正測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的軟件錯(cuò)誤。具體地說(shuō)，調(diào)試過(guò)程由兩個(gè)步驟組成，它從表示程序中存在錯(cuò)誤的某跡象開(kāi)始，首先確定錯(cuò)誤的準(zhǔn)確位置，也就是找出哪個(gè)模塊 或哪個(gè)語(yǔ)句引起的錯(cuò)誤。然后仔細(xì)研究推斷代碼以確定問(wèn)題的原因，并設(shè)法改正。當(dāng)然更重要的還是調(diào)試的策略。調(diào)試的策略主要有以下幾種方法： 調(diào)試人員分析錯(cuò)誤征兆，猜想故障的大致位置，然后使用調(diào)試的技術(shù)獲取程序中被懷疑的地方附近的信息。這種策略通常是緩慢而低效的。一般不被采用。 回溯法是調(diào)試人員檢查錯(cuò)誤征兆，確定最先發(fā)現(xiàn) “ 癥狀 ” 的地方，然后人工沿程序的控制流往回追蹤源程序代碼，直到找出錯(cuò)誤根源或確定故障范圍為止?；厮莘▽?duì)小程序而言是一種比較好的調(diào)試策略，但是對(duì)于一些大規(guī)模的程序來(lái)說(shuō)，就不適合用 此方法了。 如果知道每個(gè)變量在程序內(nèi)若干個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的正確值，則可以用賦值語(yǔ)句或輸入語(yǔ)句在程序中點(diǎn)附近 “ 注入 ” 這些變量的正確值，然后檢查程序的輸出。如果輸出結(jié)果是正確的，則故障在程序的前半部分；反之，在后半部分。對(duì)于程序中有故障的那部分再重復(fù)使用這個(gè)方法，直到把故障范洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 圍縮小到容易診斷的程度為止。 4. 歸納法 所謂歸納法就是從個(gè)別推斷一般的方法，這種方法從線索出發(fā)，通過(guò)分析這些線索之間的關(guān)系而找到故障。 是從一般原理或前提出發(fā)，經(jīng)過(guò)刪除和精化的過(guò)程推導(dǎo)出結(jié)論。用演繹法調(diào)試開(kāi)始時(shí)先列出 可能成立的原因或假設(shè)，然后依次地排除列舉出的原因。最后，證明剩下的原因是錯(cuò)誤的根源。 以上是一些調(diào)試策略的介紹，在這些策略中較普遍的調(diào)試策略是歸納法和演繹法。 通信協(xié)議 PPI 協(xié)議是 SIEMENS 公司專門為 S7 系列 PLC 開(kāi)發(fā)的通信協(xié)議、主 /從協(xié)議，可利用 PC/PPI電纜，將 S7— 200系列的 PLC與裝有 STEP7Micro/Win32編程軟件的計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，組成 PC/PPI（單主站）的主 /從網(wǎng)絡(luò)連接。 PPI 協(xié)議是 S7200CPU 最基本的通信方式，通過(guò) PPI 協(xié)議自身的端口（ PORT 或 PORT1）就可以實(shí)現(xiàn)通信， PPI 通信是 S7— 200CPU 默認(rèn)的通信方式。 PPI 是一種主 /從協(xié)議通信，主 /從站在一個(gè)令牌環(huán)網(wǎng)中，在 CPU 內(nèi)用戶程序調(diào)用網(wǎng)絡(luò)讀（ NETR） ,寫(xiě)（ NETW）指令即可。也就是說(shuō)網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指令是運(yùn)行在 PPI 協(xié)議上的，因此 PPI 網(wǎng)絡(luò)只在主站側(cè)寫(xiě)程序就可以了，從站的讀寫(xiě)網(wǎng)絡(luò)指令沒(méi)有什么意義。 NETR 網(wǎng)絡(luò)讀取指令是啟動(dòng)一項(xiàng) PPI 通信操作，通過(guò)指定的端口 (PORT)從遠(yuǎn)程設(shè)備讀取數(shù)據(jù)到本地表格（ TBL）網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指令可以向遠(yuǎn)程站發(fā)送或接收 16 個(gè)字節(jié)的信息，在 CPU 內(nèi)同一時(shí)間最多可以有 8 條指令 被激活。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 PLC 軟件測(cè)試 PLC 程序的模擬調(diào)試 將設(shè)計(jì)好的程序?qū)懭?PLC 后，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫(xiě)入時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。用戶程序一般先在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，實(shí)際的輸入信號(hào)可以用鈕子開(kāi)關(guān)和按鈕來(lái)模擬，各輸出量的通 /斷狀態(tài)用 PLC 上有關(guān)的發(fā)光二極管來(lái)顯示，一般不用接 PLC 實(shí)際的負(fù)載 (如接觸器、電磁閥等 )。可以根據(jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開(kāi)關(guān)或按鈕來(lái)模擬實(shí)際的反饋信號(hào)，如限位開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的接通和斷開(kāi)。對(duì)于順序控制程序，調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運(yùn)行是否符合功能表圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換條件實(shí)現(xiàn) 時(shí)，是否發(fā)生步的活動(dòng)狀態(tài)的正確變化，即該轉(zhuǎn)換所有的前級(jí)步是否變?yōu)椴换顒?dòng)步，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒?dòng)步，以及各步 ， 被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載是否發(fā)生相應(yīng)的變化。 在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對(duì)系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后應(yīng)及時(shí)修改梯形圖和 PLC 中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求。 如果程序中某些定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的設(shè)定值過(guò)大，為了縮短調(diào)試時(shí)間，可以在調(diào)試時(shí)將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫(xiě)入它們的實(shí)際設(shè)定值 。 PLC 程序下載 程序編譯完之后， STEP 7－ Micro/WIN 32 及 PLC 之間的通信關(guān)系也成功建立，此時(shí)可向 PLC 下載程序，然后收集狀態(tài)監(jiān)控或調(diào)試程序。 STEP 7－ Micro/WIN 32 提 供了一套工具來(lái)調(diào)試和監(jiān)控程序。 1. 選擇工作模式 選擇菜單欄中的“ PLC ”“運(yùn)行”或者“ PLC ”“停止”可進(jìn)入相對(duì)的 PLC 模式；單擊工具欄中的“運(yùn)行”按鈕或“停止”按鈕，也可進(jìn)入相應(yīng)模式；還可以手工改 變位于 PLC 上的開(kāi)關(guān)或在程序內(nèi)插入停止指令。 當(dāng) PLC 處于停止模式時(shí)，可利用圖 狀態(tài)或程序狀態(tài)查看操作數(shù)的當(dāng)前值，也可以利用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)強(qiáng)迫數(shù)值 (此操作只在梯形圖和功能塊圖程序狀態(tài)中使用 )，還可以利用圖狀態(tài)寫(xiě)入數(shù)值或?qū)懭牒蛷?qiáng)迫輸出，執(zhí)行有洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 限數(shù)目的掃描，通過(guò)狀態(tài)圖或程序狀態(tài)查看影響。在停止模式下，雖然能報(bào)告操作數(shù)狀態(tài)，但 PLC 無(wú)法執(zhí)行用戶程序，達(dá)不到預(yù)期的控制效果。如果想觀察程序狀態(tài)的連續(xù)更新，需將 PLC 轉(zhuǎn)回運(yùn)行模式。 選擇“排錯(cuò)”菜單中的“程序狀態(tài)”，打開(kāi)輸出窗口；或單擊調(diào)試工具條中的 “程序狀態(tài)”按鈕，短暫停頓后，程序編輯器窗口開(kāi)始顯示狀態(tài)。如果作 數(shù)值等于 1(位 打開(kāi) )，布爾指令 (觸點(diǎn)、線圈 )將被顯示成彩色塊，非布爾 操作數(shù)則以通信速度允許的最快速度顯示并更新。 3. 執(zhí)行有限次掃描 (1)單次掃描 通過(guò)指定 PLC 運(yùn)行的掃描次數(shù)，可以監(jiān)控程序在改變進(jìn)程變量時(shí)的情況。 PLC 不支持對(duì)運(yùn)行模式執(zhí)行循環(huán)次數(shù)。任何時(shí)候 PLC 從停止模式進(jìn)入運(yùn)行模式，該掃描的第一掃描位 ()將被激活。由于 PLC 執(zhí)行的速度很快，從程序狀態(tài)很難監(jiān)控到此位的變化，因此可以使用“單次掃描”命令，它使 PLC 從停止模式轉(zhuǎn)變成運(yùn)行模式。執(zhí)行單個(gè)掃描，然后再轉(zhuǎn)回停止模式。由于 PLC 只執(zhí)行一次掃描，與第一掃 描邏輯相關(guān)的狀態(tài)信息不會(huì)消失，因此可以查看此信息，進(jìn)而監(jiān)控程序。 可在程序編輯器窗口顯示要監(jiān) 控的程序部分，確定打開(kāi)程序狀態(tài)，將PLC 置于停止模式，使用“單次掃描”命令。 (2)多次掃描 單次掃描并不能完全收集系統(tǒng)連續(xù)執(zhí)行時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)信息的變化，需要連續(xù)或間斷地收集狀態(tài)信息?？梢灾付?PLC 執(zhí)行有限次的程序掃描 (從 1次掃描至 65 355 次掃描 )。當(dāng) PLC 處于停止模式時(shí)，可利用多次掃描特征查看一次或多次掃描。確定 PLC 為停止模式后，選擇菜單欄中的“排錯(cuò)”“多次掃描”，出現(xiàn)執(zhí)行掃描對(duì)話礦，如圖？所示。在執(zhí)行掃描對(duì)話框 中輸入所要進(jìn)行的掃描次數(shù)，單擊“確認(rèn)”按鈕。 (3)程 序保存 當(dāng)然，要想使自己所編寫(xiě)保密，也可以對(duì)其進(jìn)行保密設(shè)置。選擇“文件”菜單中的“設(shè)置密碼” ，打開(kāi)用密碼保護(hù)本窗口，在“密碼”及“驗(yàn)證”框中輸入相應(yīng)的密碼和驗(yàn)證碼即可。當(dāng)然，若不想對(duì)自己的程序進(jìn)行洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 保密設(shè)置，就在“密碼”及“驗(yàn)證”框中不輸入任何數(shù)值。選擇“文件”菜單中的“保存”選項(xiàng)，之后選擇“退出”選項(xiàng)，在出現(xiàn)的項(xiàng)目保存框中選擇“是”即可。 組態(tài)調(diào)試 組態(tài)通 訊調(diào)試 組態(tài)王軟件系統(tǒng)與最終工程人員使用的具體的 PLC 或現(xiàn)場(chǎng)部件無(wú)關(guān)。對(duì)于不同的硬件設(shè)施，只需為組態(tài)王配置相應(yīng)的通信驅(qū)動(dòng)程序即可。組態(tài)王驅(qū)動(dòng)程序采用最新軟件技術(shù)，使通訊程序和組態(tài)王構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。這種方式既保證了運(yùn)行系統(tǒng)的高效率，也使系統(tǒng)能夠達(dá)到很大的規(guī)模。 組態(tài)王支持的硬件設(shè)備包括：可編程控制器（ PLC）、 智能模塊、板卡、智能儀表，變頻器等等。工程人員可以把每一臺(tái)下位機(jī)看作一種設(shè)備，他不必關(guān)心具體的通訊協(xié)議，只需要在組態(tài)王的設(shè)備庫(kù)中選擇設(shè)備的類型，然后按照“設(shè)備配置向?qū)А钡奶崾疽徊讲酵瓿砂惭b即可，使 驅(qū)動(dòng)程序的配置更加方便。 單擊“調(diào)試”菜單，彈出下拉式菜單，如圖 41 所示。 圖 41 調(diào)試菜單 此命令用于給出組態(tài)王與 I/O 設(shè)備通訊時(shí)的調(diào)試信息，包括通訊信息、讀成功、讀失敗、寫(xiě)成功、寫(xiě)失敗。當(dāng)用戶需要了解通訊信息時(shí)，選擇“通訊信息”項(xiàng)，此時(shí)該項(xiàng)前面有一個(gè)符號(hào)“ ? ”，表示該選項(xiàng)有效，則組態(tài)王與 I/O 設(shè)備通訊時(shí)會(huì)在信息窗口中給出通訊信息，如圖 42 所示。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 圖 42 信息窗口通訊信息 在組態(tài)王信息窗口中，我們可以看到在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)和 PLC通訊失敗，這說(shuō)明組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)和 PL