【正文】 ，將它們一一 匹配；網(wǎng)絡 2 選擇其中一段數(shù)字量 ,通過變頻器轉換輸出這一段數(shù)字量所對應的模擬量 (即這段數(shù)字量所對應的電流 )。緊湊的結構、靈活的配置和強大的指令集使 S7200 成為各種控制應用的理想解決方案。 圖 29 通信參數(shù)設置 PLC 控制部分程序流程圖 控制系統(tǒng)選用 SIEMENS S7200 系列 CPU224CN 型 PLC，它能夠控制各種設備以滿足自動化控制需求。如圖 28 所示。 （ 1）在 STEP7Micro/WIN 運行時單擊通訊圖標，或從“視圖”菜單中選擇選項“通信”，則會出現(xiàn)一個通信對話框（如圖 27 所示）。 （ 4）與布爾助記符程序設計語言有一一對應關系。在工業(yè)過程控制領域，電氣技術人員對繼電器邏輯控制技術較為熟悉，因此，由這種邏輯控制技術發(fā)展而來的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應用。梯形 圖程序設計語言是最常用的一種程序設計語言。每個梯級是一個因果關系。采用梯形圖程序設計語言，程序采用梯形圖的形式描述。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設計稱為編程。 梯形圖是使用得最多的圖形編程語言，被稱為 PLC 的第一編程語言。用的比較多的是梯形圖（ LAD）編程語言。 STEP 7Micro/WIN提供了用于創(chuàng)建程序的三個編輯器：梯形圖（ LAD）、語句表（ STL）和功能塊圖（ FBD）。子程序和中斷程序在程序編輯器窗口的底部均按標簽顯示?？蓪蝹€的指令從指令樹拖放到程序中， 或雙擊某個指令，以便將其插入到程序編輯器中光標的當前位置。瀏覽條給出了多組圖標，用于訪問 STEP 7Micro/WIN的不同編程特性。如圖 26所示， STEP 7Micro/WIN項目窗口將提供用于創(chuàng)建控制程序的便利工作空間。操作主界面如圖 41 所示。接線原理圖如圖 24: CPU224 硬件連接圖 CPU224 硬件連接圖如圖 25: 圖 25分揀機與 PLC的硬件連接圖 編程軟件 STEP7Micro/WIN 簡介 STEP7Micro/WIN 是西門子公司 S7200 系列 PLC 的編程軟件，它的功能常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 16 強大，主要用于開發(fā) S7200 系列 PLC 的用戶程序，以及監(jiān)控系統(tǒng)的狀態(tài)、檢查排除系統(tǒng)故障，管理用戶程序文檔等。變頻器常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 15 有兩路頻率設定通道，開環(huán)控制或電流對應的變頻器輸出設定的最大值。變頻器提供了 3種頻率設定方式：外界電位器設定 0～ 10V 電壓設定和 4～ 20mA 電流設定。點動等控 制操作。例如出廠時設置 DIN1 為正向運行、 DIN2 為反向運行等，根據(jù)需要通 圖 24 變頻器 MM440與 PLC控制系統(tǒng)接線原理圖 過修改參數(shù)可改變其相應的功能。該變頻器共有 20 多個控制端子，分為四類：輸入信號端子、頻率模擬設定輸入端子、監(jiān)視信號輸出端子和通信端子。 西門子公司 M440 是 一種集多種功能于一體的變頻器。10V 電流輸出 0～ 20mA 數(shù)據(jù)字格式 電壓 32020～ +32020 電流 0～ 32020 分辨率電流 電壓 12 位 電流 11 位 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 14 變頻器的選擇 變頻器對電動機進行控制是根據(jù)電動機的特性參數(shù)及電動機運轉要求，對電動機提供電壓、電流、頻率進行控制達到負載的要求，因此，變頻器的主電路一樣，逆變器件也相同，只是控制方式不一樣，其控制效果是不一樣的，所以，控制方式是很重要的，它代表變頻器的水平。 50mV 177。 250mV 177。 1V 177。 5V 177。 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 13 圖 23 EM235 實物圖 EM235 具體技術指標見表 23: 表 23 EM235技術指標 模擬量輸入特性 模擬量輸入點數(shù) 4 輸入范圍 電壓（單極性） 0～ 10V 0～ 5V 0～ 1V 0～ 500mV 0～ 100mV 0～ 50mV 電壓（雙極性）177。輸出量通過變頻器轉化為 0～ 20mV 的電流信號。在這里，本課題選用了西門子 EM233 模擬量輸出模塊。課題中用了 6 個定時器，它們各自的功能如表 23 所示。 CPU224 有 14 個輸入、 10個輸出，具有 PPI， MPI 和自由方式通訊能力，符合控制系統(tǒng)設計要求。 圖 22 S7200系列 PLC實物圖 S7200 系列的 PLC 有 CPU22 CPU22 CPU22 CPU224XP、 CPU226 等類型。它的硬件配置靈活，既可用一個單獨的 S7200 CPU 構成一個簡單的數(shù)字量控制系統(tǒng)，也可通過擴展電纜進行數(shù)字量I/O 模塊、模擬量模塊或智能接口模塊的擴展，構成較復雜的中等規(guī)?？刂葡到y(tǒng)。西門子的 S7200就已經(jīng)符合郵件分揀控制要求。 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 11 輸入輸出的確定 可編程控制器系統(tǒng) I/O 點數(shù)估算。另外，控制程序也比較固定，不需要在線編程，選用整體式 PLC 就可以滿足工藝的要求了。 響應時間 可編程控制器順序掃描的工作方式使它不能可靠地接受持續(xù)時間小于掃描周期的輸入信號；但是在本系統(tǒng)中，郵件的輸入速度是相對比較慢的，不可能比掃描周期短，所以，系統(tǒng)響應時間沒特殊要求，不需要考慮這方面的問題。該系統(tǒng)控制程序比較小，而且輸入輸出點較少，因此內(nèi)存容量要求比較低。 機型的選擇及輸入輸出的確定 內(nèi)存估計 用戶程序所需的內(nèi)存容量受以下幾個因素的影響：開關量輸入，輸出點數(shù)；用戶的程序水平。按下停止按鈕 SP，系統(tǒng)停止運行。若按下郵碼 B5，則說明被檢郵件不是上述要求的 4 種郵件，則紅燈 L2閃爍，表示出錯，主電機 M5 停止。 5 秒后光電開關 M4 亮，則將郵件送入郵箱 4 內(nèi)。表示可以繼續(xù)進郵件。 4 秒后光電開關 M3 亮，則將郵件送入郵箱 3 內(nèi)。表示可以繼續(xù)進郵件。 3 秒后光電開關 M2 亮，則將郵件送入郵箱 2 內(nèi)。之后 L2 燈滅，L1 燈亮，表示可以繼續(xù)進郵件。然后按下郵碼 B1，郵件檢測燈 L2 亮，主常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 10 電機 M5 運行。硬件部分的分揀機是將軟件識別出的郵政編碼的編碼信息隨傳送帶分揀入各個代表唯一地址的郵箱中，如編碼信息代表一號郵件的就揀入第一組的郵箱。 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 9 2 PLC 控制系統(tǒng)設計 郵件分揀系統(tǒng) PLC 控制硬件部分 PLC 控制范圍及要求： (1)自動準確識別郵政編碼。 （ 9）避免畫面設計的不一致性 無論色彩或字體來表示某項含義，一定要前后一致，紅色代表危險，粗體代表強調(diào)，決不可隨意應用，否則會造成使用者混亂。 （ 8）使用簡明扼要的詞句和精簡圖像 操作界面中按鈕、圖標以及其他功能鍵的設計要符合用戶的習慣。特別是在需要較長時間的等常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 8 待時，必須讓用戶了解工作進展情況，如已經(jīng)完成了百分之幾等。因此，設計人機界面時，務必要考慮到內(nèi)容的設置和空間裕度的保留，適當?shù)牧舭讓⑹拐麄€界面看起來清楚而美觀。 （ 6）減少顯示器的視覺密度 一般機器、設備和器材所需表達的信息很多，易造成顯示和操作界面看起來非常擁擠。同樣，一個界面中，最好不要有太多的字型，更不宜選用字型太復雜或軟弱無力的字體，如斜體字等。增加平衡感的方法有： 注重空白區(qū)間與文字區(qū)塊的使用比例；減少過度花哨的強調(diào)方式，如過多的花底線、粗體、 3D 圖形；將所有內(nèi)容塊置于一完整方塊中，使之有整體感。 （ 4）增加視覺平衡感 顯示界面的平衡性相當重要，尤其在垂直軸的兩側，輕重感一致性對操作者而言，心理感受影響更大。 （ 2）提供操作者幫助菜單和搜尋工具 在主菜單、次菜單或標題上放置顯著而有意義的標題，如“幫助”、“查詢”、“設定”、“回到主界面”等簡單易懂的語句；可以將查詢內(nèi)容編頁；搜尋控件或選項應 該放置在明顯且固定的位置上，以便操作者需要時可以很快找到所需工具，同時減少測試時間，并降低使用失誤率。 情 感 界 面情 感 界 面情 感 界 面人機界面硬 界 面軟 界 面顯示界面控制界面通 訊 過 程用戶 圖 12 人機界面的通訊交互模式 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 7 人機界面設計時，針對每一個功能，都要按照輸入 — 處理 — 輸出的模塊化思想，使輸入、處理與輸出分明，充分體現(xiàn)人機界面的通訊功能。一方面，人向機器輸入時應當盡量采取自然的方式；另一方面，機器向人傳遞的信息必須準確，不致引起誤解或混亂。 人機界面的基本功能是：（ 1）設備工作狀態(tài)顯示，如指示燈、按鈕、文字、圖形、曲線等；（ 2）數(shù)據(jù)、文字輸入操作，打印輸出；（ 3）生產(chǎn)配方存儲，設備生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄；（ 4）簡單的邏輯和數(shù)值運算；（ 5）連接多種工業(yè)控制設備組網(wǎng)。 人機界面簡介 人機界面是系統(tǒng)和用戶之間進行交互和信息交換的媒介，它實現(xiàn)了生產(chǎn)或生活信息的內(nèi)部形式與操作人員之間的可以接受的形式轉換。工作人員通過它可以檢查出故障原因，工作人員通過它可以查出故障原因，便于迅速處理，及時排除。又由于用軟件編程取代了硬接線實現(xiàn)控制功能，使安裝接線工作量大大減小，設計人員只要有一臺 PLC 就可進行控制系統(tǒng)的設計并可在實驗室進行模擬調(diào)試，而繼電接觸器系統(tǒng)需在現(xiàn)場調(diào)試，工作量大且繁瑣。 (5)控制系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試方便。 PLC 配備有易于接受和掌握的梯形圖語言。 微機雖然有很強的功能但抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾、電源波動、機械振動、溫度和濕度的變化，都可能使一般通用微機不能正常工作。繼電器接觸器控制系統(tǒng)雖有較好的抗干擾能力，但使用了大量的機械觸頭，使設備連線復雜，由于器件的老化、脫焊、觸頭的抖動及觸 頭在開閉時受電弧的損害，大大降低了系統(tǒng)的可靠性。采用以上抗干擾措施后， PLC 平均無故障時間大大延長。 PLC 還具有通訊聯(lián)絡功能，可與上位干擾信號有良好的抑制作用。現(xiàn)代 PLC 不僅具有邏輯運算、計時、計數(shù)、順序常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 5 控制等功能，而且還具有 A/D 和 D/A 轉換、數(shù)值運算、數(shù)據(jù)處理等功能。由于 PLC 產(chǎn)品的系列化和模塊化，PLC 配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，當控制對象的硬件配置確定以后，就可通過修改用戶程序，方便快速地適應工藝條件的變化。這就是 PLC。而在 20 世紀 6070 年代，社會的進步要求制造業(yè)生產(chǎn)出小批量、多品種多規(guī)格、低成本、高質(zhì)量的產(chǎn)品以滿足市場需要，不斷地提出改善生產(chǎn)機械功能的要求。只要有一個繼電器、一根導線出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就不能正常工作，這就大大降低了這種接線邏輯系統(tǒng)的可靠性。 隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，使用繼電器電路構成工業(yè)控制系統(tǒng)的缺陷不斷暴露出來。通過繼電器、接觸器及其它控制元件的線路連接，可以實現(xiàn)一定的控制邏輯， 從而實現(xiàn)生產(chǎn)設備的各種操作控制。用于主回路，控制較大電流的觸點是主觸點。當勵磁線圈通電，銜鐵在磁力作用下被鐵心吸合時，常開觸點接通，常閉觸點斷開，以完成電路連接的切換。線圈通電前呈斷開狀態(tài)的為常開觸點，呈接通狀態(tài)的為常閉觸點。 其結構是由勵磁線圈、鐵心磁路、觸點等部件組成。 PLC 的產(chǎn)生背景 在 PLC 誕生之前，工業(yè)控制設備的主流品種是以繼電器、接觸器為主體的控制裝置?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都是按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一體、易于擴充其功能的原則設計的。 PLC 是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，是在 20 世紀 60 年代末面向工業(yè) 環(huán)境由美國科學家首先研制成功的。所以說，對我國 PLC 生產(chǎn)廠家來說．如何生產(chǎn)出擁有自主知識產(chǎn)權的 PLC 產(chǎn)品，并形成規(guī)?；a(chǎn)，打造中國自己的 PLC 品牌是其面臨的一大課題。 圖 11 郵件分揀系統(tǒng)的工作原理圖 PLC 的概述 目前，世界上有 200 多個廠家生產(chǎn) 300 多品種 PLC 產(chǎn)品，而我國 PLC 生產(chǎn)廠有約 30 家，卻并沒有真正形成大規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，其中有一部分 廠家是以仿制、來件組裝或“貼牌”方式生產(chǎn)。 圖 11 為某郵件分揀機的工作原理框圖。供貨廠家有國家郵政局上海研究所、德國 SIEMENS 公司、日本 NEC 公司。 20 多年來，科技人員不斷跟蹤國際分揀技術的發(fā)展狀況，推陳出新。其中，利用機器自動分揀郵件是一個重要的課題。近年來，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，郵政事業(yè)得到了空前發(fā)展。 自動分揀系統(tǒng)的使用，改變了傳統(tǒng)的手工作業(yè)的分揀方式，大大減輕了笨重的體力勞動，而且更為重要的是提高了郵件分揀作業(yè)的準確性。 自動分揀系統(tǒng)最早在我國郵政部門使用。 (3)分揀作業(yè)基本實現(xiàn)無人化：國外建立自動分揀系統(tǒng) 的目的之一就是為了減少勞動力的使用，降低勞動強度，自動分揀系統(tǒng)能最大限度減少人員的使用，基本做到無人作業(yè)。如果采用人工輸入，則誤差率在 3%以上；如果采用條形碼輸入，在條形碼噴碼無誤和無破損的情況