【導(dǎo)讀】和界面系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)。動(dòng)控制總體設(shè)計(jì)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(jì)算分析，分別對(duì)其進(jìn)行了硬件選擇和連接。械方向發(fā)展，各茶類的制茶機(jī)械相繼研制與開發(fā)成功，并逐步應(yīng)用于生產(chǎn)。農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)，每年實(shí)施一批項(xiàng)目。引進(jìn)技術(shù)所需用于消化、吸收和推廣的經(jīng)，中央單位承擔(dān)的項(xiàng)目由中央財(cái)政解決，地方單位承擔(dān)的項(xiàng)目由地方財(cái)政配套。最近，國(guó)務(wù)院再次決定，在“十二五”期間，中央財(cái)政每年投。資2億元，繼續(xù)執(zhí)行“948”計(jì)劃。由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所承擔(dān)的農(nóng)業(yè)部?；庸ず妥詣?dòng)化控制的世界進(jìn)水平差距甚遠(yuǎn)。熟技術(shù)成果，力求改善加工設(shè)的自動(dòng)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(shí)加工，就會(huì)因變質(zhì)而失去應(yīng)用價(jià)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(gè)國(guó)家飲茶。國(guó)直接或間接傳去。早在唐代的公元815年，茶樹種植技術(shù)就由我國(guó)傳到日本，

　　

【正文】 動(dòng)化改造 27 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 下位機(jī)軟件指的是 S7200 PLC程序的開發(fā)，主要實(shí)現(xiàn)揉捻過程的自動(dòng)控制、 傳感器數(shù)據(jù)采集、邏輯運(yùn)算以及人機(jī)界面的設(shè)計(jì)開發(fā)。茶葉揉捻控制系統(tǒng)能否按照預(yù)期設(shè)計(jì)的目標(biāo)運(yùn)行，一方面要看硬件設(shè)計(jì)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(yùn)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(duì) SIMATIC 可編程邏輯控制器進(jìn)行組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)軟件包： (1)用于 SIMATIC S7200上應(yīng)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(jìn)行擴(kuò)展 (2)為功能模板和通訊處理器賦值參數(shù) (3)強(qiáng)制和多處理器模式 (4)全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊 (5)使用通訊功能塊的事件驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)傳送組態(tài)連接 茶葉揉捻機(jī)自動(dòng)化改造 28 軟件編譯環(huán)境 編程語(yǔ)言 用于 S7300和 S7400的編程語(yǔ)言梯 形邏輯圖（ Ladder Logic）、語(yǔ)句表（ Statement List）和功能塊圖（ Function Block Diagram）都集成在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)軟件包中。 ? 梯形邏輯圖（或 LAD）是 STEP 7編程語(yǔ)言的圖形表達(dá)方式。它的指令語(yǔ)法與一個(gè)繼電器的梯形邏輯圖相似：當(dāng)電信號(hào)通過各個(gè)觸點(diǎn)、復(fù)合元件以及輸出線圈時(shí)，使用梯形圖，可以追蹤電信號(hào)在電源示意線之間的流動(dòng)。 ? 語(yǔ)句表（或 STL）是 STEP 7編程語(yǔ)言的文本表達(dá)方式，與機(jī)器碼相似。如果一個(gè)程序是用語(yǔ)句表編寫的， CPU執(zhí)行程序時(shí)則按每一條指令一步一步地執(zhí) 行。為使編程更容易，語(yǔ)句表已進(jìn)行擴(kuò)展，還包括一些高層語(yǔ)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(yǔ)言的圖形表達(dá)方式，使用與布爾代數(shù)相類似的邏輯框來表達(dá)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(dá)。 其它編程語(yǔ)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(yǔ)言，整個(gè)程序直觀、可讀性強(qiáng)。 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(jī)自動(dòng)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(biāo) 編程器（ PG）是專門為在工業(yè)環(huán)境中使用而設(shè)計(jì)的緊湊型個(gè)人計(jì)算機(jī)。它安裝了用于 SIMATIC可編程序邏輯控制器編程時(shí)所需的一切。 ? MPI接口（可選）：如果用戶需要使用 STEP 7與 PLC進(jìn)行通訊，則在 PG或 PC與 PLC之間可使用多點(diǎn)接口（ MPI）。 因此，用戶需要： ? 一個(gè) PC USB 適配器連接到設(shè)備的通訊口 ? 在計(jì)算機(jī)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(shè)備（可選）：如果用戶希望在 PC上向 EPROM中存儲(chǔ)程序，則還需要一個(gè)外部編程設(shè)備。 PLC程序的設(shè)計(jì)：茶葉揉捻控制系統(tǒng)對(duì) 2路壓力信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)步進(jìn)電機(jī)、變頻電機(jī)進(jìn)行控制，以及各種限位信號(hào)的輸入。茶葉揉捻控制PLC 系統(tǒng)是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，其應(yīng)用程序由主程序、中斷服務(wù)程序和一些功能模塊子程序組成。整個(gè)揉捻過程程序結(jié)構(gòu)原理下圖所示 : 主程序 手動(dòng)控制 自動(dòng)控制 電機(jī)控制 時(shí)間設(shè)置 步進(jìn)電機(jī)手動(dòng)塊 主電機(jī)手動(dòng)塊 電機(jī)自動(dòng)塊 步進(jìn)電機(jī)控制 變頻器控制 數(shù)據(jù)采集與顯示 變頻器速度信號(hào)采集 傳感器信號(hào)采集 揉捻機(jī)運(yùn)行階段信號(hào)顯示 茶葉揉捻機(jī)自動(dòng)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(chǔ)器，它包括變量存儲(chǔ)器 (V)、輸入映像寄存器 (I)、輸出映像寄存器 (Q)、內(nèi)部標(biāo)志位存儲(chǔ)器 (M)、特殊標(biāo)志位存儲(chǔ)器 ((SM)。所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器均能以位、字節(jié) (B)、字 (W),雙字 (DW)存取。 PLC 中變量存儲(chǔ)器分為兩個(gè)部分，分別為 HMI參數(shù)存儲(chǔ)區(qū)、程序變量存儲(chǔ)區(qū)。 揉捻工藝設(shè)定參數(shù) ：揉捻工藝設(shè)定參數(shù)主要包括三個(gè)揉捻過程的工藝設(shè)定參數(shù)，包括揉捻壓力、揉捻時(shí)間以及電機(jī)轉(zhuǎn)速。該部分的變量由上位機(jī)傳輸給 PLC 或由 HMI 設(shè)定。具體參數(shù)下表所示： 茶葉揉捻機(jī)自動(dòng)化改造 31 HMI 中工藝參數(shù)變量表 PLC 程序設(shè)計(jì) ：茶葉揉捻控制系統(tǒng)對(duì) 2 路壓力信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)步進(jìn)電機(jī)、變頻電機(jī)，以及各種限位信號(hào)的輸入。茶葉揉捻控制 PLC 系統(tǒng)是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，其應(yīng)用程序由主程序、中斷服務(wù)程序和一些功能模塊子程序組成。整個(gè)揉捻過程主程序有四個(gè)程序模塊 : (1)手動(dòng)控制模塊 (2)自動(dòng)控制模塊 (3)電機(jī)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(jī)自動(dòng)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(jī)自動(dòng)化改造 33 茶葉揉捻機(jī)自動(dòng)化改造 34 茶葉揉捻機(jī)自動(dòng)化改造 35 茶葉揉捻機(jī)自動(dòng)化改造 36 茶葉揉捻機(jī)自動(dòng)化改造 37 茶葉揉捻機(jī)自動(dòng)化改造 38 為避免雙線圈的主電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)輸出控制程序塊 茶葉揉捻機(jī)自動(dòng)化改造 39 茶葉揉捻機(jī)自動(dòng)化改造 40 茶葉揉捻機(jī)自動(dòng)化改造 41 茶葉揉捻機(jī)自動(dòng)化改造 42 茶葉揉捻機(jī)自動(dòng)化改造 43 茶葉揉捻機(jī)自動(dòng)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(diǎn) :在集成組態(tài)期間，可以訪問用 STEP 7 組態(tài) PLC 時(shí)所創(chuàng)建的 STEP 7 組態(tài)數(shù)據(jù)。這會(huì)給您帶來以下好處： （ 1） 可以使用 SIMATIC 管理器作為中心點(diǎn)來創(chuàng)建、處理以及管理 SIMATIC PLC 和WinCC flexible 項(xiàng)目。 （ 2） 當(dāng)創(chuàng)建 WinCC flexible 項(xiàng)目時(shí)， PLC 的通訊參數(shù)被預(yù)分配。 當(dāng) STEP 7 中發(fā)生更改時(shí)，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(luò)參數(shù)和 HMI 及 PLC 參數(shù)被預(yù)先分配 （ 3） 組態(tài)變量和區(qū)域指針時(shí)，可以直接在 WinCC flexible 中訪問 STEP 7 符號(hào)。 在 WinCC flexible 中，只需選擇想要鏈接變量的 STEP 7 符號(hào)。 STEP 7 中的符號(hào)改變會(huì)在 WinCC flexible 中更新。 （ 4） 只需在 STEP 7 中分配一次符號(hào)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(bào)警，并可將它們輸出到 HMI 設(shè)備上。 （ 6） 您可以創(chuàng)建一個(gè)沒有集成在 STEP 7 中的 WinCC flexible 項(xiàng)目，并在以后將此項(xiàng)目集成在 STEP 7 中。 （ 7） 您可以從 STEP 7 中移開集成的項(xiàng)目，將之作為單獨(dú)的項(xiàng)目使用。 （ 8） 在 STEP 7 的多重項(xiàng)目中，可以在項(xiàng)目之間組態(tài)通訊連接。 茶葉揉捻機(jī)自動(dòng)化改造 45 結(jié)語(yǔ) 本人分析了茶葉揉捻原理，確定了適用于自動(dòng)控制的揉捻工藝，并制定了自動(dòng)控制總體設(shè)計(jì)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(gè)子系統(tǒng)。其次，通過計(jì)算分析，分別對(duì)其進(jìn)行了硬件選擇和連接。最后，對(duì)該系統(tǒng)的上位機(jī)軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要是利用 WINCC Flexible 解決了人機(jī)界面的問題，在下位機(jī) PLC 軟件的開發(fā)中，主要是對(duì)數(shù)據(jù)的采集與顯示模塊進(jìn)行了編輯。 本課題是一系列茶葉自動(dòng)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(jī)自動(dòng)化改造 46 參考文獻(xiàn) 深入淺出西門子人機(jī)界面 主編：王寧 北京航空航天大學(xué)出版社 S7300/400 PLC 應(yīng)用技術(shù) 主編：廖常初 機(jī)械工業(yè)出版社 深入淺出西門子 S7300PLC 西門子（中國(guó)）有限公司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán) 深入淺出西門子人機(jī)界面 西門子有限公司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán) 編著 變頻器原理及應(yīng)用指南 主編：吳忠智 吳加林 西門子 PLC 與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 主編：高鴻賓 孔美靜 赫孟合 網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)及應(yīng)用 主編：周洪 鄧其軍 孟紅霞 熊勇 PLC 與觸摸屏控制技術(shù) 主編：薛迎成 變頻器調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用 主編：王樹 綠茶加工設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì) 主編：肖宏儒 《中國(guó) 茶葉 》 2021 年 03 期 1 茶葉加工 技術(shù)與設(shè)備 主編： 權(quán)啟愛 杭州 、 浙江攝影出版社， 2021 1 HumanComputer Interface Design 人機(jī)界面設(shè)計(jì) 主編： 科學(xué)出版社 1應(yīng) 用軟件人機(jī)界面的設(shè)計(jì)原則 主編：楊曉波 甘肅高師學(xué)報(bào)， 2021 1可編程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用 (第四版 ) 主編：廖常初 重慶大學(xué) 1 PLC 編程及應(yīng)用 (S7200) 主編：廖常初 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 1可編程控制器應(yīng)用技術(shù) 主編：胡學(xué)林 北京 :高等教育出版社， 2021 茶葉揉捻機(jī)自動(dòng)化改造 47 致謝 此次畢業(yè)設(shè)計(jì) 從選題、設(shè)計(jì) 、到最后的 論文撰寫經(jīng)歷了較長(zhǎng)時(shí)間，在這段時(shí)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(shè)計(jì)指導(dǎo)老 師徐磊老 師，從從選題、設(shè)計(jì) 、到最后的 論文 撰寫，都凝注了 徐 老師的心血。指導(dǎo)老師淵博的知識(shí)、獨(dú)到的見解都令我頗感敬佩，使我受益匪淺。 徐 老師對(duì)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(dǎo)老師的諄諄教誨，我會(huì)永遠(yuǎn)銘記心中！在此，我要再次向指導(dǎo)老師表示深深的敬意和由衷的感謝！ 還要對(duì)所有授課老師表示深深的謝意！正是他們的教導(dǎo)，才能使我的知識(shí)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(guān)心我、幫助我、支持我的人們表示深深的謝意！