【正文】 3) 通訊處理器（ CP） 用于連接網(wǎng)絡和點對點連接。 1) 中央處理單元（ CPU） 各種 CPU 有各種不同的性能，上面已經(jīng)提到過。也 可以使用 S7200資源 管理 器 將 普 通文 件保 留 在 存儲卡 中 (復制、 刪 除 、 創(chuàng)建 目錄和 放 置 文 件 )。 存儲卡 可 拆卸 的 非易 失 性存儲器 ，用 來儲存 程 序 塊、 數(shù)南京工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 25 據(jù) 塊、系統(tǒng)塊、 配 方、 數(shù)據(jù)歸檔 和強制 值 。在所有 存儲區(qū) 中，只有 V、 M、定 時器 和 計數(shù)器存儲區(qū) 能被 組 態(tài)為保 持存儲區(qū) 。南京工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 24 表 S7200提供 了多種安全措施 來 確保用 戶 程 序 、程 序數(shù)據(jù) 和 組 態(tài)數(shù)據(jù) 不 丟 失。您可以 利 用這些擴展模塊完 善 CPU的功能。表 中對 CPU的一些 特性 作了 簡 單 比較 。在下 載 了程 序之 后， S7200將保 留 所 需 的邏輯 ，用于 監(jiān) 控應用程 序 中的輸入輸出設備。緊湊的結(jié)構(gòu)、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 CPU 性能簡介 S7200 CPU將微 處 理 器 、集成電 源 、輸入電路和輸出電路集成在一個緊湊的 外 殼 中， 從 而 形成了一個功能強大的 Micro PLC。 它能夠控制各種設備以 滿足 自動化控制 需求 。 、輸出狀態(tài)（數(shù)據(jù)），由輸入映像寄存器和輸出映像寄存器讀出。 ，由上一個工作周期的輸出刷新階段存入到輸出鎖存電路中的數(shù)據(jù)來確定。對應于圖中的數(shù)字標號說明如下： 寄存器的數(shù)據(jù)，取決于輸入端子在上一個工作周期的輸入采樣階段所刷新的狀態(tài)。這就保證 PLC 在執(zhí)行程序階段，輸入映像寄存器和輸出鎖存電路的內(nèi)容或數(shù)據(jù)保持不變。工作周期的長短與程序的長短有關。此時，將 元素映像寄南京工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 21 存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)轉(zhuǎn)存到輸出鎖存電路，再去驅(qū)動用戶輸出設備，這就是 PLC 的實際輸出。這就是說，對于每個元素來說，元素映像寄存器中寄存的內(nèi)容，會隨程序執(zhí)行的進程而變化。如果程序用梯形圖表示，則總是按先上后下、先左后右的順序進行掃描。輸入狀態(tài)的變化只能在下一個工作周期的輸入采樣階段才被重新讀入。 在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式按順序?qū)⑺休斎攵说妮斎胄盘枲顟B(tài)讀入到輸入映象寄存器中寄存起來，稱為對輸入信號的采樣，或稱輸入刷新。 程序執(zhí)行過程 PLC 的工作過程就是程序執(zhí)行過程。一方面，所掃描到的指令被執(zhí)行后，其結(jié)果馬上就可以被將要掃描到的指令所利用。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個掃描周期，然后再從頭開始掃描，并周而復始地重復。掃描 是一種形象化的術(shù)語，用作描述CPU 是如何完成分配給它的各種任務的方式。 CPU 的運算處理速度極高，使得外部出現(xiàn)的結(jié)果從宏觀來看似乎是同時完成的。 PLC 的控制作用就是通過用戶程序來實現(xiàn)的。 PLC 就是實現(xiàn) EIC 綜合控制系統(tǒng) 的整機設備，由此可見， PLC 在現(xiàn)代工業(yè)中的地位是十分重要的。 6) 在計算機集成制造系統(tǒng)中的應用 近年來，計算機集成制造系統(tǒng) CIMS 廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)過程中，一般的 CIMS 系統(tǒng)可劃分為六級子系統(tǒng)：現(xiàn)場級，包括各種設備；設備控制級，接受各種參數(shù)的檢測信號，按照要求的控制規(guī)律實現(xiàn)各種操作控制；過程控 制級，完成各種數(shù)學模型的建立，過程數(shù)據(jù)的采集處理；以上三級屬于生產(chǎn)控制級，也稱為 EIC 綜合控制系統(tǒng)，由此向上的四、五、六級分別為在線作業(yè)管理、計算和業(yè)務管理及長期經(jīng)營規(guī)劃管理，通稱為管理信息系統(tǒng)。 4) 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代的 PLC 具有數(shù)學運算、數(shù)據(jù)傳遞、轉(zhuǎn)換、排序和查表、位操作等功能，也能完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，這些數(shù)據(jù)可通過通信接口傳送到其它智能裝置，進行處理。 3) 過程控 制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。 PLC 的應用 目前， PLC 在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化 工、電南京工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 16 力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保以及文化娛樂等各行各業(yè)， PLC 性價比的不斷提高，其應用范圍不斷擴大，大致可歸納為如下幾類： 1) 開關量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，可用于單機控制、多機群控、自動化和平線的控制等，例如注塑機、印刷機械、訂書機械、切紙機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等等。為調(diào)試和維護提供了方便。它能記憶某些異常情況，或在發(fā)生異常情況時自動中止運行。 PLC 與上位機鏈接對計算機的要求是： 1) 具有 RS232 接口； 2) 使用 ASCⅡ碼字符。 7. 通訊聯(lián)網(wǎng) 有些 PLC 采用了通訊技術(shù)，可以進行遠程的 I/O 控制，多臺 PLC 之間可以進行同位鏈接， PLC 還可以與上位機進行鏈接，接受計算機命令，并將執(zhí)行結(jié)果告訴計算機。 5. A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換 有些 PLC 還具有 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換功能， 完成對模擬量的控制和調(diào)節(jié)。 4. 步進控制 PLC 為用戶提供了若干個移位寄存器，可以用于步進控制，即在一道工序完成以后，再進行下一步工序。計數(shù)器的計數(shù)值可以在運行中被讀出，也可以在運行中被修改，使用靈活，操作方便。 3. 計數(shù)控制 PLC 為用戶提供了若干個計數(shù)器，并設置了計數(shù)指令。計時器的計時值可以在運行中被讀出，也可以在運行中被修改，使用靈活，操作方便。 2. 定時控制 PLC 為用戶提供了若干個計時器（定時器），并設置了計時南京工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 14 指令。它能完成以下功能 ： 1. 條件控制（邏輯控制） PLC 設置了與（ AND）、或（ OR）、非 （ NOT）等邏輯指令，能處理繼電器接點的串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)、并串聯(lián)等各種連接。程序投入運行后， PLC 就在現(xiàn)場輸入信號（按鈕、行程開關、光電開關或其它傳感器）的作用下，按照預先送入的程序控制現(xiàn)場的執(zhí)行機構(gòu)（電機、電磁閥等）按一定規(guī)律動作。 PLC 的功能和應用 PLC 功能介紹 PLC 可用于單臺機電設備的控制，也可用于生產(chǎn)流水線的控制。 南京工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 12 南京工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 13 第二章 PLC 介紹 可編程序控制器是在繼電器控制和計算機控制的基礎上開發(fā)出來的并逐漸發(fā)展成以微處理器為核心，把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。 混合材、石膏、熟料喂料量累計回路。 由磨音、提升機功率、粗粉入磨量控制磨機負荷。 料位檢測、指示、報警回路。 南京工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 11 磨機主要檢測參數(shù)及控制回路 水泥磨機磨頭、磨尾的軸溫度檢測、 報警回路。 石膏倉、熟料倉、混合材倉倉位由雷達 料位計檢測，并傳入上位機，上位機根據(jù)其倉位設定值發(fā)出信號，由操作工根據(jù)需要控制相對應的閘門的打開或關閉自動控制。 水泥配料秤的荷重傳感器，經(jīng)過變送器送出 420mA 電流信號，接入 PLC， PLC 根據(jù)計算機送來的設定流量來控制變頻器，調(diào)節(jié)配料秤的速度，使配料秤物料流量符合設定要求，且具有去皮及重量參數(shù)校正等各種功能。 [1] 系統(tǒng)主要功能 南京工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 10 機電設備啟停、儲庫料位信息采集顯示 機電 設備啟停均通過計算機，由 PLC 控制實現(xiàn)；儲庫料位使用雷達料位計，輸出 420mA 電流信號 ,并通過 PLC 接入計算機動態(tài)顯示其料位信息。STEP7 軟件與硬件同樣出色， 它 與硬件一樣簡潔、方便、易用。所有傳感器最后輸入到 PLC 的信號都必須是 420mA。由于現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，因此，上位機與現(xiàn)場控制柜室的距離有 80 米左右 ，以保證計算機的壽命。 現(xiàn)場控制柜室內(nèi)放置了 4 個機柜，兩個低壓柜和 PLC 柜、變頻柜。高壓柜內(nèi)有三個變壓器，一只是 35KV 變 6KV 的，用來給磨機供電并手動控制磨機的起停；另外兩只是 6KV 變 380V 的，用來給兩個低壓柜供電。 上位機選用臺灣研華公司生產(chǎn)的工業(yè)控制計算機（具有多媒體語音功能），其配置為： 南京工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 9 CPU:PⅢ 650MHZ/15G/:128M 顯示器 View Sonic19 HPLaser6L 激光打印機。 1） PLC 選用德國西門子公司（ SIEMENS）的 S7200 系列 ，其具有較高的性能價格比，可擴充性好。 自動化控制系統(tǒng)組成 該系統(tǒng)硬件由上位機、控制柜、配電柜、檢測傳感器、現(xiàn)場操作開關等構(gòu)成分布式計算機控制系統(tǒng) (稱為 DCS 系統(tǒng) )。 4) 水泥磨流程操作：實現(xiàn)水泥磨的整個流程操作，如機電設備的啟停、設備就地控制、設備邏輯閉鎖控制、單臺設備啟?？刂?、緊急情況下的急停、水泥磨配料閉環(huán)南京工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 8 控制參數(shù)監(jiān)測與調(diào)整等 ,整個過程控制可由 12 個操作人員通過上位計算機發(fā)出操作指令，也可在觸摸屏上觸摸相應軟鍵實現(xiàn)。 3) 磨機負荷控制：由磨音檢測器（電耳）、提升機功率檢測裝置、回粉計量裝置（沖板 流量計）送出 420mA 電流信號，接入 PLC， PLC 根據(jù)這些信號通過模糊控制算法控制入磨總量，使磨機處于最佳負荷狀態(tài)，達到節(jié)電、提高產(chǎn)品質(zhì)量的效果。原控制熟料、石膏、混合材入倉用的機械閘門改為電動／手動閘門，根據(jù)不同的進倉物料，實現(xiàn)閘門的關閉／打開自動控制?？紤]到生產(chǎn)管理的要求，上位機控制系統(tǒng)可通過以太網(wǎng) (TCP/IP 協(xié)議 )向上傳送南京工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 7 生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括設備運行情況、故障情況、水泥儲存庫情況、產(chǎn)品產(chǎn)量等數(shù)據(jù)。計算機系統(tǒng)在線監(jiān)測磨頭、磨尾軸瓦溫度（設上下限報警）。 水泥磨負荷智能控制與狀態(tài)監(jiān)測 水泥廠水泥磨負荷控制采用檢測磨尾提升機的功率、磨機磨音，以及粗粉回料量這三個重要參數(shù)，應用模糊控制算法實現(xiàn)多變量模糊控制。報警裝置設置在車間內(nèi)。集中聯(lián)鎖邏輯控制為主要控制方式，現(xiàn)場就地手動控制為輔助控制方式。 流程在運行過程中，當系統(tǒng)出現(xiàn)緊急情況時，操作員按下南京工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 6 上位機顯示屏上的急停按鈕后，正在運行的所有設備立即停止，故障情況立即顯示在上位機上。即：上游設備最先停機，依次向下停止各設備 ，設備間停止間隔時間必須按工藝要求及設備運行特性調(diào)整，既可保證設備中的物料走空，又能及時停機，減少能源消耗。若故障無法在短時間內(nèi)排除，則由操作員發(fā)出流程停止命令，對已啟動的設備全部停止，流程需要重新設定后才能啟動。設備間啟動間隔應略大于設備單機啟動時間，避免因兩臺大功率設備同時啟動，對電網(wǎng)產(chǎn)生過大沖擊。 生產(chǎn)流程啟動、停止及預警 啟動時先按起車鍵，再按執(zhí)行鍵，流程方可啟動。整條生產(chǎn)線自動化控制系統(tǒng)具有較高安全性和可靠性，同時具有先進性、完整性、高效性、易操作、可擴充南京工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 性等主要特征。下位機的任務是：接受上位機發(fā)出的各種指令，控制現(xiàn)場設備；對設備的各種狀態(tài)進行循環(huán)掃描及處理，然后傳給上位機；采集工藝參數(shù)供上位機使用。 現(xiàn)場的模擬量 (如溫度、流量等 )信號通過相應的轉(zhuǎn)換，經(jīng)信號變送 器接入 PLC 的模擬量輸入模塊，模擬量輸出模塊用來控制變頻器的頻率輸出信號，以控制電機的轉(zhuǎn)速。在手動狀態(tài)下，南京工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 由啟動按鈕啟動設備，停止按鈕停止設備；在自動狀態(tài)下，由上位機發(fā)指令給 PLC， PLC 通過 DO 模塊相應的通道給中間繼電器 K 的線包一個高電平，繼電器線包即吸合，其常開節(jié)點 K1接通，對應的接觸器 KM 線圈得電，主觸頭吸合，生產(chǎn)設備得電啟動。正常情況下，控制柜的多節(jié)轉(zhuǎn)換開關（ SA）都是打在自動位置，設備都是集中 由機控室的操作人員通過微機來操作的，只有在檢修時才打在停止位。 鑒于以上原因，用戶提出對系統(tǒng)進行改造并有如下控制要求： 1) 系統(tǒng)全部采用微機控制； 2) 保證系統(tǒng)運行可靠，維修、操作方便； 3) 系統(tǒng)設備要有“就地”、“中控”兩級控制，以中控操作為主； 4) 工藝參數(shù)直觀、齊全、準確。 [8] 南京工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 水泥磨改造原因 老式的控制系統(tǒng)由于入磨物料配比不穩(wěn)定和磨機負荷控制力度不夠，設備臺時產(chǎn)量偏低 ,不能有效實現(xiàn)產(chǎn)量質(zhì)量達標。③采用出磨料量或選粉機細粉量等于入磨料量進行控制。