【正文】 手想方設(shè)法處理難題的過程中真切的學(xué)到了很多新的知識。 16 結(jié)論 本文的主要 內(nèi)容包括對 生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)發(fā)展和現(xiàn)狀的概述 、 配料系統(tǒng)工作原理和配料控制系統(tǒng)的總體設(shè)計 ， 重點描述了包括硬件設(shè)計、編程環(huán)境及軟件設(shè)計在內(nèi)的西門子 PLC 在配料系統(tǒng)中應(yīng)用 的 一些細(xì)節(jié)及其在上位機監(jiān)控系統(tǒng)中一些基本設(shè)計 ， 以及 PLC與上位機之間的通訊。需要重新開始稱料時，旋起“急?！卑粹o，再按“啟動”按鈕，則重新開始稱料。待檢查確認(rèn)可以放料，按復(fù)位按鈕，再按“放料”按 鈕，則開始進(jìn)行自動放料。通過檢查，認(rèn)為可以放料，按復(fù)位按鈕后，再按“放料”按鈕，則開始放料。出現(xiàn)報警，自動放料不會進(jìn)行，待消除故障或認(rèn)為產(chǎn)生的報警原因不影響放料，按復(fù)位按鈕后，再按“放料”按鈕，則繼續(xù)放料。在可編程序方式下，各種原料的放料順序可根據(jù)配方在人機界面上人為設(shè) 定。自動配料有固定順序和可編程序兩種控制方式。這一控制過程由溫控儀表與 PLC 共同完成。提前量可人為修正或自動修正，使控制儀表控制配料秤每次配料精度達(dá) 到設(shè)定的目標(biāo)值。如果系統(tǒng)檢測到某臺秤配料閥未關(guān)，會發(fā)生報警并進(jìn)入暫停狀態(tài)。 前配料監(jiān)控系統(tǒng)的 控制過程 自動稱料 自動稱料控制單元主要為 l0 臺稱重控制儀表， PLC 作為輔助控制系統(tǒng)，計算機人機界面顯示配比參數(shù)（配方）及監(jiān)控記錄實時數(shù)據(jù)。 實時監(jiān)控： 界面動態(tài)跟隨硬件的運行過程，每一步都可以完整的顯示在組態(tài)王的界面上，并可以實現(xiàn)手動控制。 監(jiān)控系統(tǒng)的功能介紹 運行方式：手動操作 。 表 系統(tǒng)測試結(jié)果 輸入 輸 出現(xiàn)象 按下啟動按鈕 SB1 D4 亮， L1 亮表示系統(tǒng)啟動 按下開關(guān) S1 D4 滅， D3 亮，表示料倉裝滿可以開始裝車 按下開關(guān) SQ1 L M4 同時亮， M M M1 依次啟動最后 D2 亮，開始裝車 按下 M1 有故障按鈕（ A） M1 燈立即滅， LED 顯示 1，之后 M M M4 間隔 5 秒滅 按下 M2 有故障按鈕（ B） M M2 立即滅， LED 顯示 2，之后 M M4 間隔 5 秒滅 續(xù)表 系統(tǒng)測試結(jié)果 輸入 輸出現(xiàn)象 按下 M3 有故障按鈕（ C） M M M3 立即滅， LED 顯示 3，然后間隔 5 秒 M4 滅 按下 M4 有故障按鈕（ D） M M M M4 立即滅， LED 顯示 4 按下 M1 有重物按鈕（ ） M M M M4 每間隔 5 秒滅一個 按下 M2 有故障按鈕（ ） M1 立即滅，之后 M M M4 每間隔 5 秒滅一個 按下 M3 有故障按鈕（ ） M M2 立即滅，之后 M M4 每間隔 5 秒滅一個 按下 M4 有故障按鈕（ ） M M M3 立即滅， 5 秒后 M4 滅 14 按下停止按鈕（ SB2） M M M M4 每隔 5 秒滅一個燈 重復(fù)上步驟觀察 經(jīng)過多次觀察，測試結(jié)果同上 得到的測試結(jié)果達(dá)到了預(yù) 期目的，設(shè)計總體來說比較成功。部分程序如表 、 和 所示： 表 LED數(shù)碼顯示主程序 步序 指令 器件號 說明 步序 指令 器件號 說明 0 LD M2 有故障 4 AN 復(fù)位按鈕 1 AN 互鎖 5 AN 復(fù)位按鈕 2 CALL SBR1 調(diào)用 6 AN 復(fù)位按鈕 續(xù)表 LED數(shù)碼顯示主程序 步序 指令 器件號 說明 步序 指令 器件號 說明 3 LDN 復(fù)位按鈕 7 CALL SBR4 調(diào)用 表 顯示數(shù)字 2子程序 步序 指令 器件號 說明 步序 指令 器件號 說明 13 步序 指令 器件號 說明 步序 指令 器件號 說明 0 LND 4 S ， 1 置 1 1 S ， 1 置 1 5 S ， 1 置 1 2 S ， 1 置 1 6 R ， 1 置 0 3 R ， 1 置 0 7 S ， 1 置 1 表 復(fù)位子程序 步序 指令 器件號 說明 步序 指令 器件號 說明 0 LDN 4 R ， 1 置 0 1 R ， 1 置 0 5 R ， 1 置 0 2 R ， 1 置 0 6 R ， 1 置 0 3 R ， 1 置 0 7 R ， 1 置 0 系統(tǒng)調(diào)試 輸入程序，編譯無誤后，運行程序。 LED 數(shù)碼顯示及復(fù)位程序 當(dāng)四節(jié)傳送帶出現(xiàn)故障時，數(shù)碼電路會顯示出現(xiàn)故障皮帶機的編號，故障排除后顯示消失。部分程序如表 所示： 表 有重物時停止程序 步序 指令 器件號 說明 步序 指令 器件號 說明 0 LD M3 有重物 8 R ， 1 M2 停止 1 LDN 9 T59， +50 定時 5 秒 2 AN 10 LD T59 3 LD T52 11 R ， 1 M3 停止 4 A T56 啟動定時 12 TON T60， 1 定時 5 秒 5 OLD 13 LD T60 6 ALD 14 R ， 1 M4 停止 7 R ， 1 M1 停止 如果存在 幾個皮帶機上都有重物時，則存在優(yōu)先級問題，即前面的優(yōu)先級高于后面的。部分程序如表 所示： 表 有故障停止程序 步序 指令 器件號 說明 步序 指令 器件號 說明 0 LD M1 有故障 8 TON T47， +50 定時 5 秒 1 R ， 1 M1 停止 9 LD T47 2 = 10 R ， 1 M3 停止 3 LD 啟動定時 11 LD T47 啟動定時 4 TON T46， +50 定時 5 秒 12 TON T48， +50 定時 5 秒 5 LD T46 13 LD T48 6 R ， 1 M2 停止 14 R ， 1 M4 停止 7 LD T46 啟動定時 12 有重物時停止程序 當(dāng)某條皮帶機上有重物時，該皮帶機前面的皮帶機停止，該皮帶機運行 5 秒以后的皮帶機待料運完后才停止。程序如表 所示： 表 正常時停止程序 步序 指令 器件號 說明 步序 指令 器件號 說明 0 LD 按下停止按鈕 10 LD T42 1 O 11 R ， 1 M2 停機 2 AN 12 TON T43， +30 延時 3 秒 3 = 13 LD T43 4 LD 14 R ， 1 M3 停止 5 O 15 TON T44， +30 延時 3 秒 6 TON T41， +30 延時 3 秒停機 16 LD T44 7 LD T41 17 R ， 1 M4 停止 8 R ， 1 M1 停止 18 R ， 1 9 TON T42， +30 延時 3 秒 19 = 有故障時停止程序 某條傳送帶發(fā)生故障時，該皮帶機及其前面的傳送帶立即停止，而傳送帶以后的傳送帶待運完后才停止。料斗裝滿后開始啟動傳送帶，首先啟動最末一條皮帶機 (D)，經(jīng) 3 秒延時，再依 次啟動其它皮帶機 ,即 D→ C→ B→ A，最后 D2 亮，表示開始裝車。料斗出料口 D2 關(guān)閉，若料位傳感器 S1 置為 OFF（料斗中的物料不滿），進(jìn)料閥開啟進(jìn)料（ D4）。自動配料的流程圖如圖 所示。 S7— 200 有三種定時器，它們的時基增量分別為 1ms、 10ms、 100ms。 當(dāng) CPU 的工作模式從 RUN 變?yōu)?STOP 時，數(shù)字量輸出被置為系統(tǒng)塊中的輸出表定義的狀態(tài)，或保持當(dāng)時的狀態(tài)。信號經(jīng)輸出模塊隔離和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對應(yīng)的硬件繼電器的線圈通電，其常開觸點閉合，使外部負(fù)載通電工作。 5 改寫輸出 CPU 執(zhí)行完用戶程序后，將輸出過程映像寄存器的 0/1 狀態(tài)傳送到輸出模塊并鎖存起來。 3 通信處理 在通信請求處理階段， CPU 處理從通信接口和智能塊接收 到的信息，例如讀取智能模塊的信息并存放在緩沖區(qū)中，在適當(dāng)?shù)臅r候信息傳送給通信請求方。執(zhí)行程序時，對輸入 /輸出的存取通常是通過映像寄存器，而不是實際的 I/O 點，這樣做有以下好處： （ 1） 程序執(zhí)行階段的輸入值是固定的，程序執(zhí)行完后再用輸出過程映像寄存器的值更新輸出點，使系統(tǒng)的運行穩(wěn)定。 在執(zhí)行指令時，從 I/O 映像寄存器或別的位元件的映像寄存器讀出其 0/1 狀態(tài)，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運算，運算的結(jié)果寫入到相應(yīng)的映像寄存器中，因此，各映像寄存器的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變 化。 2 執(zhí)行用戶程序 PLC 的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中按順序排列。外接的輸入電路閉合時，對應(yīng)的輸入過程映像寄存器為 1 狀態(tài)，梯形圖中對應(yīng) 的輸入點的常開觸點接通，常閉觸點斷開。 CPU 以字節(jié)為單位來讀取輸入 /輸出過程映像寄存器。這種周而復(fù)始的循環(huán)工作模式稱為掃描工作模式。 3 自動配料系統(tǒng)的設(shè)計 PLC 編程軟件 STEP7 及其應(yīng)用 PLC 的工作原理 PLC 通電后，需要對硬件和軟件作一些初始化的 工作。例如，當(dāng) M1 上有重物時， M1 會立即停止，同時數(shù)碼顯示電路會顯示“ 1”， M2 在 M1 停止 5s 后停止， M3 在 M2 停止 5s 后停止， M4 在 M3 停止 5s 后停止。例如，當(dāng) M2 發(fā)生故障時， M M1 會立即停止，M3 會在 M2 和 M1 停止 后 5s 后停止， M4 在 M3 停止 5s 后停止。 當(dāng)車裝滿時，限位開關(guān) SQ2（ ）為“ 1”， D1（ ）亮，料斗關(guān)閉（ 復(fù)位），3s 后 M1 停止， M2 在 M1 停止 3s 后停止， M3 在 M2 停止 3s 后停止， M4 在 M3 停止3s 后停止，同時紅燈 L2 滅，綠燈 L1 亮，表明汽車可以開走。電動機 M M M3 和 M4 均為“ 0”。料斗出料口 D2 關(guān)閉，若料位傳感器 S1（ ）置為“ 0”（料斗中的物料不滿），進(jìn)料閥開啟進(jìn)料， D4（ ）亮。 圖 LED數(shù)碼顯示電路 LED 數(shù)碼顯示面板與 PLC 控制端口對應(yīng)關(guān)系如表 所示。 5 表 輸入 /輸出接線列表 面板 SB1 SB2 S1 SQ1 SQ2 D1 PLC 面板 D2 D3 D4 L1 L2 M1 PLC 面板 M2 M3 M4 A B C PLC 面板 D PLC 1 數(shù)碼顯示電路 LED 數(shù)碼顯示電路如圖 所示。 自動配料系統(tǒng)控制圖 1 自動配料系統(tǒng)圖 自動配料的模擬面板如圖 所示，從圖中可以看出四節(jié)傳送帶是本次設(shè)計的核心電路， PLC 編程也是圍繞此面板進(jìn)行的 圖 自動配料系統(tǒng) 圖 自動配料系統(tǒng)的功能是利用四節(jié)傳送帶為小車自動配料，重物通過傳送帶進(jìn)行傳輸，發(fā)生故障時系統(tǒng)自動停機。本設(shè)計的突出點是故障檢測部分的設(shè)計，首先，當(dāng)某一節(jié)傳送帶發(fā)生故障時，該節(jié)傳送帶和其前面的傳送帶會立即停止，該節(jié)之后的傳送帶會在一定的延時后停止。輸出電路一般分為若干組，對每一組的總4 電流也有限制。 (2)輸出模塊 S7200的 CPU模塊的數(shù)字量輸出電路的功率元件有驅(qū)動直流負(fù)載的場效應(yīng)晶體管和小型繼電器，后者既可以驅(qū)動交流負(fù)載又可以驅(qū)動直流負(fù)載，負(fù)載電源由外部提供。 (1)輸入模塊 輸入電路中設(shè)有 RC 濾波電路，以防止由于輸入觸點抖動或外部干擾脈沖引起錯誤的輸入信號。在 PLC 控制系統(tǒng)中， CPU 模塊相當(dāng)于人的大腦和心臟，它不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲器用來儲存程序和數(shù)據(jù)。 PLC 的基本結(jié)構(gòu) PLC 的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu) 與工作原