【正文】 的模擬量(即這段數(shù)字量所對(duì)應(yīng)的電流)。緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強(qiáng)大的指令集使S7200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。圖29 通信參數(shù)設(shè)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(shè)備以滿足自動(dòng)化控制需求。如圖28所示。（1）在STEP7Micro/WIN運(yùn)行時(shí)單擊通訊圖標(biāo)，或從“視圖”菜單中選擇選項(xiàng)“通信”，則會(huì)出現(xiàn)一個(gè)通信對(duì)話框（如圖27所示）。（4）與布爾助記符程序設(shè)計(jì)語言有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。在工業(yè)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對(duì)繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉，因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應(yīng)用。梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語言。每個(gè)梯級(jí)是一個(gè)因果關(guān)系。采用梯形圖程序設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(gè)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(biāo)簽顯示。可將單個(gè)的指令從指令樹拖放到程序中，或雙擊某個(gè)指令，以便將其插入到程序編輯器中光標(biāo)的當(dāng)前位置。瀏覽條給出了多組圖標(biāo)，用于訪問STEP 7Micro/WIN的不同編程特性。如圖26所示，STEP 7Micro/WIN項(xiàng)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(jī)與PLC的硬件連接圖 編程軟件STEP7Micro/WIN簡(jiǎn)介STEP7Micro/WIN是西門子公司S7200系列PLC的編程軟件，它的功能強(qiáng)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。變頻器有兩路頻率設(shè)定通道，開環(huán)控制或電流對(duì)應(yīng)的變頻器輸出設(shè)定的最大值。變頻器提供了3種頻率設(shè)定方式：外界電位器設(shè)定0～10V電壓設(shè)定和4～20mA電流設(shè)定。點(diǎn)動(dòng)等控制操作。例如出廠時(shí)設(shè)置DIN1為正向運(yùn)行、DIN2為反向運(yùn)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(yīng)的功能。該變頻器共有20多個(gè)控制端子，分為四類：輸入信號(hào)端子、頻率模擬設(shè)定輸入端子、監(jiān)視信號(hào)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32000～+32000電流0～32000分辨率電流電壓12位電流11位 變頻器的選擇變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制是根據(jù)電動(dòng)機(jī)的特性參數(shù)及電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)要求，對(duì)電動(dòng)機(jī)提供電壓、電流、頻率進(jìn)行控制達(dá)到負(fù)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。 圖23 EM235實(shí)物圖EM235具體技術(shù)指標(biāo)見表23:表23 EM235技術(shù)指標(biāo)模擬量輸入特性模擬量輸入點(diǎn)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(zhuǎn)化為0～20mV的電流信號(hào)。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(gè)定時(shí)器，它們各自的功能如表23所示。CPU224有14個(gè)輸入、10個(gè)輸出，具有PPI，MPI和自由方式通訊能力，符合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。圖22 S7200系列PLC實(shí)物圖S7200系列的PLC有CPU22CPU22CPU22CPU224XP、CPU226等類型。它的硬件配置靈活，既可用一個(gè)單獨(dú)的S7200 CPU構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字量控制系統(tǒng)，也可通過擴(kuò)展電纜進(jìn)行數(shù)字量I/O模塊、模擬量模塊或智能接口模塊的擴(kuò)展，構(gòu)成較復(fù)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。 輸入輸出的確定可編程控制器系統(tǒng)I/O點(diǎn)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(yīng)時(shí)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(shí)間小于掃描周期的輸入信號(hào)；但是在本系統(tǒng)中，郵件的輸入速度是相對(duì)比較慢的，不可能比掃描周期短，所以，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)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(diǎn)較少，因此內(nèi)存容量要求比較低。 機(jī)型的選擇及輸入輸出的確定 內(nèi)存估計(jì)用戶程序所需的內(nèi)存容量受以下幾個(gè)因素的影響：開關(guān)量輸入，輸出點(diǎn)數(shù)；用戶的程序水平。按下停止按鈕SP，系統(tǒng)停止運(yùn)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(cuò)，主電機(jī)M5停止。5秒后光電開關(guān)M4亮，則將郵件送入郵箱4內(nèi)。表示可以繼續(xù)進(jìn)郵件。4秒后光電開關(guān)M3亮，則將郵件送入郵箱3內(nèi)。表示可以繼續(xù)進(jìn)郵件。3秒后光電開關(guān)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(jìn)郵件。然后按下郵碼B1，郵件檢測(cè)燈L2亮，主電機(jī)M5運(yùn)行。硬件部分的分揀機(jī)是將軟件識(shí)別出的郵政編碼的編碼信息隨傳送帶分揀入各個(gè)代表唯一地址的郵箱中，如編碼信息代表一號(hào)郵件的就揀入第一組的郵箱。2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(dòng)準(zhǔn)確識(shí)別郵政編碼。（9）避免畫面設(shè)計(jì)的不一致性無論色彩或字體來表示某項(xiàng)含義，一定要前后一致，紅色代表危險(xiǎn)，粗體代表強(qiáng)調(diào)，決不可隨意應(yīng)用，否則會(huì)造成使用者混亂。（8）使用簡(jiǎn)明扼要的詞句和精簡(jiǎn)圖像操作界面中按鈕、圖標(biāo)以及其他功能鍵的設(shè)計(jì)要符合用戶的習(xí)慣。特別是在需要較長時(shí)間的等待時(shí)，必須讓用戶了解工作進(jìn)展情況，如已經(jīng)完成了百分之幾等。因此，設(shè)計(jì)人機(jī)界面時(shí)，務(wù)必要考慮到內(nèi)容的設(shè)置和空間裕度的保留，適當(dāng)?shù)牧舭讓⑹拐麄€(gè)界面看起來清楚而美觀。（6）減少顯示器的視覺密度一般機(jī)器、設(shè)備和器材所需表達(dá)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(gè)界面中，最好不要有太多的字型，更不宜選用字型太復(fù)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(qiáng)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(dāng)重要，尤其在垂直軸的兩側(cè)，輕重感一致性對(duì)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(biāo)題上放置顯著而有意義的標(biāo)題，如“幫助”、“查詢”、“設(shè)定”、“回到主界面”等簡(jiǎn)單易懂的語句；可以將查詢內(nèi)容編頁；搜尋控件或選項(xiàng)應(yīng)該放置在明顯且固定的位置上，以便操作者需要時(shí)可以很快找到所需工具，同時(shí)減少測(cè)試時(shí)間，并降低使用失誤率。圖12 人機(jī)界面的通訊交互模式人機(jī)界面設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)每一個(gè)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(jī)界面的通訊功能。一方面，人向機(jī)器輸入時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量采取自然的方式；另一方面，機(jī)器向人傳遞的信息必須準(zhǔn)確，不致引起誤解或混亂。人機(jī)界面的基本功能是：（1）設(shè)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(chǔ)，設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄；（4）簡(jiǎn)單的邏輯和數(shù)值運(yùn)算；（5）連接多種工業(yè)控制設(shè)備組網(wǎng)。人機(jī)界面是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介，它實(shí)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(zhuǎn)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(shí)排除。又由于用軟件編程取代了硬接線實(shí)現(xiàn)控制功能，使安裝接線工作量大大減小，設(shè)計(jì)人員只要有一臺(tái)PLC就可進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試，而繼電接觸器系統(tǒng)需在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，工作量大且繁瑣。(5)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、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(jī)雖然有很強(qiáng)的功能但抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾、電源波動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)、溫度和濕度的變化，都可能使一般通用微機(jī)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(jī)械觸頭，使設(shè)備連線復(fù)雜，由于器件的老化、脫焊、觸頭的抖動(dòng)及觸頭在開閉時(shí)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(shí)間大大延長。PLC還具有通訊聯(lián)絡(luò)功能，可與上位干擾信號(hào)有良好的抑制作用?，F(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，而且還具有A/D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)值運(yùn)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(dāng)控制對(duì)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(yīng)工藝條件的變化。這就是PLC。而在20世紀(jì)6070年代，社會(huì)的進(jìn)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(chǎng)需要，不斷地提出改善生產(chǎn)機(jī)械功能的要求。只要有一個(gè)繼電器、一根導(dǎo)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(dòng)化程度的不斷提高，使用繼電器電路構(gòu)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(shí)現(xiàn)一定的控制邏輯，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的各種操作控制。用于主回路，控制較大電流的觸點(diǎn)是主觸點(diǎn)。當(dāng)勵(lì)磁線圈通電，銜鐵在磁力作用下被鐵心吸合時(shí)，常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)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(diǎn)，呈接通狀態(tài)的為常閉觸點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)是由勵(lì)磁線圈、鐵心磁路、觸點(diǎn)等部件組成。 PLC的產(chǎn)生背景在PLC誕生之前，工業(yè)控制設(shè)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(guān)設(shè)備，都是按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)的。PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，是在20世紀(jì)60年代末面向工業(yè)環(huán)境由美國科學(xué)家首先研制成功的。所以說，對(duì)我國PLC生產(chǎn)廠家來說．如何生產(chǎn)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)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(gè)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(jī)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