【正文】 STEP7 是用于 SIMATIC 可編程邏輯控制器組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包，也就是用戶程序，我們就是使用STEP7 來進(jìn)行硬件組態(tài)和邏輯程序編制，以及邏輯程序執(zhí)行結(jié)果的在線監(jiān)視。系統(tǒng)軟件由 PLC 廠家提供并已固化在 EPROM 中，不能直接存取和干預(yù)。 PLC 軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序和用戶程序兩部分組成。 S7— 200 PLC 的編程軟件為 STEP7 Micro／ wIN32，是一種基于 windows 平臺的應(yīng)用軟件，它可以使用通 用的個人計(jì)算機(jī)作為圖形編輯器，用于在線或離線開發(fā)用戶程序，用于在線對 PLC 進(jìn)行各種操作，并且可以在線實(shí)時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。 PLC 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定時、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)通信等功能，并且具有處理分支、中斷、自診斷能力。 流程圖是流經(jīng)一個系統(tǒng)的信息流、觀點(diǎn)流或部件流的圖形代表。 28 29 30 圖 系統(tǒng)梯形圖 Trapezoidal chart of system 小 結(jié) 本章主要介紹了軟件開發(fā)平臺和編程語言的選擇，畫出了系統(tǒng)的流程圖，并根據(jù)流程圖編出了系統(tǒng)的編程語言，由于梯形圖語言易學(xué)易懂，所以系統(tǒng)的編程語言選擇了梯形圖編程語言。 10S 后，且 大盅關(guān)動合觸點(diǎn) 閉合時， 大盅 關(guān)閉電機(jī)啟動， T44開始計(jì)時。 T42 開始計(jì)時。 10S 后，且小盅關(guān)動合觸點(diǎn)閉合時，小盅關(guān)閉電機(jī)啟動。 當(dāng)小車到達(dá)下限位置時，鐵礦皮帶開啟電機(jī)啟動。 5S 后，當(dāng)焦炭料斗關(guān)動合觸點(diǎn)閉合時，焦炭料斗關(guān)閉電機(jī)啟動，同時計(jì)時器 T40 開始計(jì)時。 當(dāng) 焦炭皮帶開動合觸點(diǎn) 閉合時， 焦炭皮帶開啟 電機(jī)啟動， 同時計(jì)時器 T46 開始 計(jì)時。 5S 后，當(dāng) 焦炭皮帶開動合觸點(diǎn) 閉合， 鐵礦料斗關(guān)閉 電機(jī)啟動，同時計(jì)時器 T38 開始計(jì)時。 3S 后 鐵礦料斗開動合觸點(diǎn) 閉合， 鐵礦料斗開啟 電機(jī)啟動。 秤斗閘門關(guān)動合觸點(diǎn) 閉合時閘門閉合電機(jī)啟動， 鐵礦皮帶開動合觸點(diǎn) 閉合時 鐵礦皮帶開啟 電機(jī)啟動。 系統(tǒng)的梯形圖如圖 所示。 25 26 圖 系統(tǒng)流程圖 Flow chart of system 27 高爐上料自動監(jiān)控系統(tǒng)的梯形圖 設(shè)計(jì) 梯形圖是使用最多的可編程序控制器的編程語言，其電路符號和表達(dá)式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電器技術(shù)人員只要花幾天時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。 5S 后，且布料器關(guān)動合觸點(diǎn)閉合時，布料器關(guān)閉，小車下行。 10S 后，且大盅開動合觸點(diǎn)閉合時，大盅開啟電機(jī)啟動， T43 開始計(jì)時。 布料器開動合觸點(diǎn)閉合時，布料器啟動。 當(dāng)小車到達(dá)上限位置時，且小盅開動合觸點(diǎn)閉合時，小盅開啟電機(jī)啟動，同時計(jì)時器 T41開始計(jì)時。 5S 過 后，當(dāng)焦炭皮帶關(guān)動合觸點(diǎn)閉合時，焦炭皮帶關(guān)閉電機(jī)啟動。 當(dāng)焦炭皮帶開動合觸點(diǎn)閉合時，焦炭皮帶開啟電機(jī)啟動，同時計(jì)時器 T46 開始計(jì)時 3S 過 后，當(dāng)焦炭料斗開動合觸點(diǎn)閉合時，焦炭料斗開啟電機(jī)啟動，同時計(jì)時器 T39 開始計(jì)時。 在過 5S 后，當(dāng)焦炭皮帶開動合觸點(diǎn)閉合，鐵礦料斗關(guān)閉電機(jī)啟動，同時計(jì)時器 T38 開始計(jì)時。 3S 后鐵礦料斗開動合觸點(diǎn)閉合，鐵礦料斗開啟電機(jī)啟動。 秤斗閘門關(guān)動合觸點(diǎn)閉合時閘門閉合電機(jī)啟動，鐵礦皮帶開動合觸點(diǎn)閉合時鐵礦皮帶開啟電機(jī)啟動。 HMI 硬件需要經(jīng)過軟件（如 PROTEL）組態(tài)才能配合 PLC 使用 [12]。 人機(jī)界面（ HMI）硬件 ： HMI 硬件配合 PLC 使用，為用戶提供數(shù)據(jù)、圖形和事件顯示，主要有文本操作面板 TD200（可顯示中文）， OP3， OP7， OP17 等；圖形 /文本操作面板 OP27，OP37 等，觸摸屏操作面板 TP7， TP27/37， TP170A/B 等； SIMATIC 面板型 PC670 等。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或升級時，只要 適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０?，便能使系統(tǒng)升級和充分滿足需要 [11]。 23 SIMATIC S7400 PLC： S7400 PLC 是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。具備強(qiáng)大的通信功能， S7300 PLC 可通過編程軟件 Step 7 的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組 態(tài)非常容易、簡單。SIMATIC 人機(jī)界面（ HMI）從 S7300 中取得數(shù)據(jù)， S7300 按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。 S7200PLC 可提供 4 個不同的基本型號與 8 種 CPU可供選擇使用。 SIMATIC S7200 PLC： S7200 PLC 是超小型化的 PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。 西 門子 S7 系列 PLC 體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。 軟件開發(fā)平臺 德國西門子（ SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。與梯形圖相比，它實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，編寫的程序非常簡潔和緊湊。功能塊圖用類似于與門、或門的框圖來表示邏輯運(yùn)算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運(yùn)算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量，輸入、輸出端的小圓圈表示 “ 非 ” 運(yùn)算，方框用 “ 導(dǎo)線 ” 連在一起，信號自左向右。語言表適合于經(jīng)驗(yàn)豐富的程序員使用 ，可以實(shí)現(xiàn)某些梯形圖不能實(shí)現(xiàn)的功能。不適合于編寫大型控制程序。指令框用來表示定時器、計(jì)數(shù)器或數(shù)學(xué)運(yùn)算等附加指令。梯形圖由觸點(diǎn)、線圈和用方框表示的指令構(gòu)成。 梯形圖（ LAD－ LADDER Diagram） ： 這是使用使用最多的 PLC 編程語言。編寫時，工藝過程被劃分為若干個順序出現(xiàn)的步，每步中包括控制輸出的動作，從一步到另一步的轉(zhuǎn)換由轉(zhuǎn)換條件來控制，特別適合于生產(chǎn)制造過程。下 面，以西門子 PLC 的編程語言為例，說明一下，各種編程語言的異同。由于 PLC 是專門為工業(yè)控制而開發(fā)的裝置，其主要使用者是廣大電氣技術(shù)人員，為了滿足他們的傳統(tǒng)習(xí)慣和掌握能力， PLC 的主要編程語言采用比計(jì)算機(jī)語言相對簡單、易懂、形象的專用語言 [18]。 軟件開發(fā)平臺和編程語言的選擇 PLC 的用戶程序是用戶利用 PLC 的編程語言，根據(jù)控制要求編制的程序。 21 第三章 高爐上料自動監(jiān)控系統(tǒng)的 程序 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序由 PLC 制造廠商設(shè)計(jì)編寫的，并存入 PLC 的系統(tǒng)存儲器中，用戶不能直接讀寫與更改。 PLC 的指令都是針對元器件狀態(tài)而言的，使用是可以將它們看成是由繼電器、定時器、計(jì)數(shù)器等元件構(gòu)成的組合體。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增 加對 CPU 選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。 輸入輸出點(diǎn)數(shù)對價格有直接影響。 S7200 系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。對 CPU224 的 I/O 編址，輸入輸出點(diǎn)的分配，畫出了 I/O 接線圖，對 I/O 接線圖的元器件作了介紹。 開關(guān)在外力（撞塊等）作用下，通過操作件使接觸片壓縮到超過死點(diǎn)時，即使常閉、常開觸頭瞬時換接，當(dāng)外力減少至一定值（小于復(fù)位力）時，觸頭立即自動復(fù)位至原狀。 LXW5 系列微動開關(guān)適用于交流 50Hz、電壓至 380V，直 流電壓至 220V 的控制或輔助電路中，作控制、信號、聯(lián)鎖和限位之用。按鈕有一對常開觸頭、一對常閉觸頭和一副接觸橋。 表 元件明細(xì)表 Part detailed list of specifications 序號 名稱 電氣符號 型號 數(shù)量 1 小車上行按鈕 SB1 LA1911 1 2 下限位置按鈕 SB2 LA1911 1 3 上限位置按鈕 SB3 LA1911 1 20 4 小車下行按 鈕 SB4 LA1911 1 6 位置開關(guān) SQ017 LXW5 18 LA19 系列控制按鈕適用于交流 50Hz 或 60Hz、額定工作電壓 380V 或直流額定工作電壓220V、額定工作電流不大于 5A 的控制電路中，帶信號燈的按鈕，其信號燈用于交、直流電壓為 6V 的信號電路中，作各種燈光信號指示用。因此，決定選用 SIEMENS 公司的 CPU224 和擴(kuò)展 EM223 作為本設(shè)計(jì)的主控制元件 。特別是 S7200的第二代 —— CPU22X 系列具有多種功能模塊和人機(jī)界面可供選擇，具有功能齊全的編程軟件，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更簡單，幾乎可以完成任何功能的控制任務(wù)。但是許多功能卻達(dá)到了原來大、中型 PLC 的水平，而價格確是小型 PLC 的價格。考慮到 SIEMENS 公司的產(chǎn)品在中國的應(yīng)用非常廣泛，其功能比較全面和典型，具有一定的代表性，所以設(shè)計(jì)以西門子公司的 S7系列入手， S7系列 是 該公司 20世紀(jì)末推出的新型 PLC。 表 擴(kuò)展模塊（ EM223） I/O地址分配表 distribution list of expansion modules (EM223) I/O address 輸入點(diǎn) 輸入設(shè)備 輸出點(diǎn) 輸出設(shè)備 上限位置開關(guān) 小車上行繼電器 小車下行開關(guān) 小盅開啟繼電器 焦炭皮帶關(guān)動合觸點(diǎn) 小盅關(guān)閉繼電器 焦炭料斗開動合觸點(diǎn) 布料器開啟繼電器 17 焦炭料斗關(guān)動合觸點(diǎn) 大盅開啟繼電器 續(xù)表 小盅開動合觸點(diǎn) 大盅關(guān)閉繼電器 小盅關(guān)動合觸點(diǎn) 布料器關(guān)閉繼電器 大盅開動合觸點(diǎn) 小車下行繼電器 大盅關(guān)動合觸點(diǎn) 配料繼電器 布料器開動合觸點(diǎn) 布料器關(guān)動合觸點(diǎn) PLC 的輸入 /輸出接線圖 根據(jù)以上的 I/O 編址， I/O 接線圖所示。S7200 系列 PLC 主要有 6 種擴(kuò)展單元，它本身沒有 CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴(kuò)展 I/O 點(diǎn)數(shù)， S7200 系列 PLC 擴(kuò)展單元型號及輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配如表 所示 。 表 I/O點(diǎn)的編址 Digital quantity a I/O address 輸入量 輸出量 16 CPU224 有 14 個輸入和 10 個輸出，根據(jù)設(shè)計(jì)要求 I/O 地址分配如表 所示。位編址。 PLC 的 I/O 編址 編址：就是對輸入 /輸出模塊上的 I/O 點(diǎn)進(jìn)行編碼，以便程序執(zhí)行時可以唯一的識別每個I/O 點(diǎn)。 帶有 RS232 口的非隔離型 PC/PPI 電纜，用 4個 DIP 開關(guān)設(shè)置波特率。 可以利用 PC/PPI 電纜和自由口通訊功能把 S7200 CPU 連接到許多和 RS232 標(biāo)準(zhǔn)兼容的設(shè)備。如果使用 STEP 7Micro/WIN32 編程軟件，則也可以通過 SIMATIC CP 5511 或 CP 5611 編程。 STEP 7Micro/DOS 不能對 CPU 221/222/224/224XP/226 編程。 STEP 7Micro/WIN32 編程軟件可以對所有的CPU 221/222/224/224XP/226 功能進(jìn)行編程。電池模塊插在存儲器模塊的卡槽中。用戶數(shù)據(jù)（如標(biāo)志位狀態(tài)，數(shù)據(jù)塊，定時器，計(jì)數(shù)器）可通過內(nèi)部的