【導讀】和界面系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)的設計和開發(fā)。動控制總體設計方案?？傮w方案以PLC控制為主，分為調(diào)速、壓力控制和上下葉。其次，通過計算分析，分別對其進行了硬件選擇和連接。械方向發(fā)展，各茶類的制茶機械相繼研制與開發(fā)成功，并逐步應用于生產(chǎn)。農(nóng)業(yè)科學技術，每年實施一批項目。引進技術所需用于消化、吸收和推廣的經(jīng)，中央單位承擔的項目由中央財政解決，地方單位承擔的項目由地方財政配套。最近，國務院再次決定，在“十二五”期間，中央財政每年投。資2億元，繼續(xù)執(zhí)行“948”計劃。由中國農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所承擔的農(nóng)業(yè)部。化加工和自動化控制的世界進水平差距甚遠。熟技術成果，力求改善加工設的自動化和智能化程度，提升加工的工藝水平，茶樹收獲所采下的是鮮葉，如不及時加工，就會因變質(zhì)而失去應用價值。頭也日益迅猛，為茶葉加工升值創(chuàng)造了更為良好的條件。茶，160多個國家飲茶。國直接或間接傳去。早在唐代的公元815年，茶樹種植技術就由我國傳到日本，

　　

【正文】 動化改造 27 下位機軟件設計 下位機軟件指的是 S7200 PLC程序的開發(fā)，主要實現(xiàn)揉捻過程的自動控制、 傳感器數(shù)據(jù)采集、邏輯運算以及人機界面的設計開發(fā)。茶葉揉捻控制系統(tǒng)能否按照預期設計的目標運行，一方面要看硬件設計是否具有合理性和可靠性，另一方面要看軟件能否可靠的運行，能否滿足用戶的需要。 軟件開發(fā)的環(huán)境： STEP 7 是用于對 SIMATIC 可編程邏輯控制器進行組態(tài)和編程的標準軟件包。操作環(huán)境下圖所示。它是 SIMATIC 工業(yè)軟件的組成部分?？商峁┫铝?STEP 7 標準軟件包： (1)用于 SIMATIC S7200上應用的 STEP 7 Micro/DOS和 STEP 7 Micro/WIN。 (2)用于使用帶有各種功能的 SIMATIC S7300/S7400、 SIMATIC M7300/M7400和 SIMATIC C 7的 STEP 7： (1)可通過選擇 SIMATIC工業(yè)軟件中的軟件產(chǎn)品進行擴展 (2)為功能模板和通訊處理器賦值參數(shù) (3)強制和多處理器模式 (4)全局數(shù)據(jù)通訊 (5)使用通訊功能塊的事件驅(qū)動數(shù)據(jù)傳送組態(tài)連接 茶葉揉捻機自動化改造 28 軟件編譯環(huán)境 編程語言 用于 S7300和 S7400的編程語言梯 形邏輯圖（ Ladder Logic）、語句表（ Statement List）和功能塊圖（ Function Block Diagram）都集成在一個標準軟件包中。 ? 梯形邏輯圖（或 LAD）是 STEP 7編程語言的圖形表達方式。它的指令語法與一個繼電器的梯形邏輯圖相似：當電信號通過各個觸點、復合元件以及輸出線圈時，使用梯形圖，可以追蹤電信號在電源示意線之間的流動。 ? 語句表（或 STL）是 STEP 7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，語句表已進行擴展，還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)）。 ? 功能塊圖（ FBD）是 STEP 7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。復合功能（如數(shù)學功能）可用邏輯框相連直接表達。 其它編程語言作為可選軟件包使用。 本系統(tǒng) PLC 程序的編寫是采用梯形圖(LAD)語言，整個程序直觀、可讀性強。 安裝要求 ? 操作系統(tǒng)： Windows 2021或 Windows XP， Windows Server 2021。 ? 基本硬件： 茶葉揉捻機自動化改造 29 編程器或 PC： 奔騰處理器 （ 600 MHz） RAM：至少 256 MB Microsoft Windows 支持的彩色顯示器、鍵盤和鼠標 編程器（ PG）是專門為在工業(yè)環(huán)境中使用而設計的緊湊型個人計算機。它安裝了用于 SIMATIC可編程序邏輯控制器編程時所需的一切。 ? MPI接口（可選）：如果用戶需要使用 STEP 7與 PLC進行通訊，則在 PG或 PC與 PLC之間可使用多點接口（ MPI）。 因此，用戶需要： ? 一個 PC USB 適配器連接到設備的通訊口 ? 在計算機中安裝 MPI模塊 (例如 CP 5611)PG中已經(jīng)裝有 MPI接口 。 ? 外部編程設備（可選）：如果用戶希望在 PC上向 EPROM中存儲程序，則還需要一個外部編程設備。 PLC程序的設計：茶葉揉捻控制系統(tǒng)對 2路壓力信號進行實時監(jiān)控，并對步進電機、變頻電機進行控制，以及各種限位信號的輸入。茶葉揉捻控制PLC 系統(tǒng)是整個控制系統(tǒng)的核心，其應用程序由主程序、中斷服務程序和一些功能模塊子程序組成。整個揉捻過程程序結(jié)構(gòu)原理下圖所示 : 主程序 手動控制 自動控制 電機控制 時間設置 步進電機手動塊 主電機手動塊 電機自動塊 步進電機控制 變頻器控制 數(shù)據(jù)采集與顯示 變頻器速度信號采集 傳感器信號采集 揉捻機運行階段信號顯示 茶葉揉捻機自動化改造 30 寄存器地址的分配： S7300 PLC 的用于存放工作數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)空間稱為數(shù)據(jù)存儲器，它包括變量存儲器 (V)、輸入映像寄存器 (I)、輸出映像寄存器 (Q)、內(nèi)部標志位存儲器 (M)、特殊標志位存儲器 ((SM)。所有數(shù)據(jù)存儲器均能以位、字節(jié) (B)、字 (W),雙字 (DW)存取。 PLC 中變量存儲器分為兩個部分，分別為 HMI參數(shù)存儲區(qū)、程序變量存儲區(qū)。 揉捻工藝設定參數(shù) ：揉捻工藝設定參數(shù)主要包括三個揉捻過程的工藝設定參數(shù)，包括揉捻壓力、揉捻時間以及電機轉(zhuǎn)速。該部分的變量由上位機傳輸給 PLC 或由 HMI 設定。具體參數(shù)下表所示： 茶葉揉捻機自動化改造 31 HMI 中工藝參數(shù)變量表 PLC 程序設計 ：茶葉揉捻控制系統(tǒng)對 2 路壓力信號進行實時監(jiān)控，并對步進電機、變頻電機，以及各種限位信號的輸入。茶葉揉捻控制 PLC 系統(tǒng)是整個控制系統(tǒng)的核心，其應用程序由主程序、中斷服務程序和一些功能模塊子程序組成。整個揉捻過程主程序有四個程序模塊 : (1)手動控制模塊 (2)自動控制模塊 (3)電機控制模塊 (4)數(shù)據(jù)采集與顯示模塊 主程序梯形圖如下圖所示： 茶葉揉捻機自動化改造 32 數(shù)據(jù)采集與顯示程序塊：本文在這里只介紹數(shù)據(jù)采集與顯示程序塊的程序說明，其程序梯形圖如下所示 : 茶葉揉捻機自動化改造 33 茶葉揉捻機自動化改造 34 茶葉揉捻機自動化改造 35 茶葉揉捻機自動化改造 36 茶葉揉捻機自動化改造 37 茶葉揉捻機自動化改造 38 為避免雙線圈的主電機和步進電機輸出控制程序塊 茶葉揉捻機自動化改造 39 茶葉揉捻機自動化改造 40 茶葉揉捻機自動化改造 41 茶葉揉捻機自動化改造 42 茶葉揉捻機自動化改造 43 茶葉揉捻機自動化改造 44 WinCC flexible 與 STEP 7 的集成 使用的是 SIMATIC PLC，并且已在系統(tǒng)上安裝了 STEP 7 組態(tài)軟件，可以將WinCC flexible 與 STEP 7 集成。與 STEP 7 集成的優(yōu)點 :在集成組態(tài)期間，可以訪問用 STEP 7 組態(tài) PLC 時所創(chuàng)建的 STEP 7 組態(tài)數(shù)據(jù)。這會給您帶來以下好處： （ 1） 可以使用 SIMATIC 管理器作為中心點來創(chuàng)建、處理以及管理 SIMATIC PLC 和WinCC flexible 項目。 （ 2） 當創(chuàng)建 WinCC flexible 項目時， PLC 的通訊參數(shù)被預分配。 當 STEP 7 中發(fā)生更改時，將在 WinCC flexible 中更新通訊參數(shù)。 STEP 7 集成期間由系統(tǒng)創(chuàng)建的連接參數(shù)： 網(wǎng)絡參數(shù)和 HMI 及 PLC 參數(shù)被預先分配 （ 3） 組態(tài)變量和區(qū)域指針時，可以直接在 WinCC flexible 中訪問 STEP 7 符號。 在 WinCC flexible 中，只需選擇想要鏈接變量的 STEP 7 符號。 STEP 7 中的符號改變會在 WinCC flexible 中更新。 （ 4） 只需在 STEP 7 中分配一次符號名稱，便可以在 STEP 7 和 WinCC flexible 中使用它。 （ 5） WinCC flexible 支持在 STEP 7 中所組態(tài)的 ALARM_S 和 ALARM_D 報警，并可將它們輸出到 HMI 設備上。 （ 6） 您可以創(chuàng)建一個沒有集成在 STEP 7 中的 WinCC flexible 項目，并在以后將此項目集成在 STEP 7 中。 （ 7） 您可以從 STEP 7 中移開集成的項目，將之作為單獨的項目使用。 （ 8） 在 STEP 7 的多重項目中，可以在項目之間組態(tài)通訊連接。 茶葉揉捻機自動化改造 45 結(jié)語 本人分析了茶葉揉捻原理，確定了適用于自動控制的揉捻工藝，并制定了自動控制總體設計方案?？傮w方案以 PLC 控制為主，分為調(diào)速、壓力控制和上下葉控制三個子系統(tǒng)。其次，通過計算分析，分別對其進行了硬件選擇和連接。最后，對該系統(tǒng)的上位機軟件進行了設計，主要是利用 WINCC Flexible 解決了人機界面的問題，在下位機 PLC 軟件的開發(fā)中，主要是對數(shù)據(jù)的采集與顯示模塊進行了編輯。 本課題是一系列茶葉自動控制研究的開始，是開創(chuàng)性的工作，具有非常重要的意義。 茶葉揉捻機自動化改造 46 參考文獻 深入淺出西門子人機界面 主編：王寧 北京航空航天大學出版社 S7300/400 PLC 應用技術 主編：廖常初 機械工業(yè)出版社 深入淺出西門子 S7300PLC 西門子（中國）有限公司自動化與驅(qū)動集團 深入淺出西門子人機界面 西門子有限公司自動化與驅(qū)動集團 編著 變頻器原理及應用指南 主編：吳忠智 吳加林 西門子 PLC 與工業(yè)控制網(wǎng)絡應用 主編：高鴻賓 孔美靜 赫孟合 網(wǎng)絡控制技術及應用 主編：周洪 鄧其軍 孟紅霞 熊勇 PLC 與觸摸屏控制技術 主編：薛迎成 變頻器調(diào)速系統(tǒng)設計與應用 主編：王樹 綠茶加工設備的發(fā)展趨勢 主編：肖宏儒 《中國 茶葉 》 2021 年 03 期 1 茶葉加工 技術與設備 主編： 權啟愛 杭州 、 浙江攝影出版社， 2021 1 HumanComputer Interface Design 人機界面設計 主編： 科學出版社 1應 用軟件人機界面的設計原則 主編：楊曉波 甘肅高師學報， 2021 1可編程序控制器的編程方法與工程應用 (第四版 ) 主編：廖常初 重慶大學 1 PLC 編程及應用 (S7200) 主編：廖常初 北京 :機械工業(yè)出版社， 2021 1可編程控制器應用技術 主編：胡學林 北京 :高等教育出版社， 2021 茶葉揉捻機自動化改造 47 致謝 此次畢業(yè)設計 從選題、設計 、到最后的 論文撰寫經(jīng)歷了較長時間，在這段時間得到了老師 的 幫助和支持，在此 我 深表感謝！ 首先特別感謝我的畢業(yè)設計指導老 師徐磊老 師，從從選題、設計 、到最后的 論文 撰寫，都凝注了 徐 老師的心血。指導老師淵博的知識、獨到的見解都令我頗感敬佩，使我受益匪淺。 徐 老師對事業(yè)的孜孜以求的精神以及高尚的品格，深深影響著我，并為我以后的人生道路，尤其是工作方面，指出了光明的航向！我雖然即將畢業(yè)，但指導老師的諄諄教誨，我會永遠銘記心中！在此，我要再次向指導老師表示深深的敬意和由衷的感謝！ 還要對所有授課老師表示深深的謝意！正是他們的教導，才能使我的知識得以豐富，使我的視野得以拓寬，使我的自身修養(yǎng)得以提高！ 最后，再次向所有關心我、幫助我、支持我的人們表示深深的謝意！