【正文】 能能夠支持和幫助用戶進行編程、啟動和維護，其主要功能如下：(1) 高速的指令處理，～ us的指令處理時間在中等到較低的性能要求范圍內(nèi)開辟了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。(3) 診斷功能，CPU的智能化的診斷系統(tǒng)可連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常，記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件。 SIMATIC S7300系列PLC系統(tǒng)基本構(gòu)成S7300系列PLC與其它可編程控制器一樣，都采用循環(huán)掃描工作方式。它們的主要性能指標如表21所示。CPU以梯形圖LAD、功能塊FBD或語句表STL進行編程。其系統(tǒng)構(gòu)成如圖22所示。它通過MPI網(wǎng)的接口直接與編程器PG、操作員面板OP和其它S7 PLC相連。與CPU312 IFM和CPU313配套的模塊只能安裝在一個機架上。CPU314/315/3152DP最多可擴展4個機架，IM360/IM361接口模塊將S7300背板總線從一個機架連接到下一個機架。數(shù)字I/O模塊每個槽劃分為4 B（等于32個I/O點）。表22為S7300信號模板的起始地址。模擬量模塊以通道為單位，一個通道占一個字地址。可以用裝載指令和傳送指令訪問模擬量模塊。PLC控制系統(tǒng)中，PLC程序的輸入和執(zhí)行、PLC之間或PLC與上位機之間的通信、接收現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都離不開該模塊。CPU上集成的高速計數(shù)器可計數(shù)速率為30 kHz。CPU上集成有高速脈沖輸出功能。輸出速率可達20kHz。CPU模塊面板布置示意圖如圖23所示[8]。另一種是RUN/TERM/STOP鑰匙開關(guān)，它有RUN、TERM和STOP3種方式。如圖24所示。② BATF（電池故障，紅色）電池電壓低或沒有電池時亮。④ FRCE（強制，黃色）：至少有一個I/O被強制時亮。⑥ STOP（停止方式，黃色）：CPU處于STOP，HOLD狀態(tài)或重新啟動時常亮。⑦ BUSF（總線錯誤，紅色）：PROFIBUSDP接口硬件或軟件故障時亮，集成有DP接口的CPU才有此LED。(3) 存儲器存儲器是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、用戶程序和運行數(shù)據(jù)的單元。根據(jù)存儲器的功能，PLC的存儲器可分為系統(tǒng)程序器和用戶程序存儲器。① 系統(tǒng)程序存儲區(qū) 在系統(tǒng)程序存儲區(qū)中，存放著相當于計算機操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。② 用戶程序存儲區(qū)存放用戶經(jīng)編程設(shè)備輸入的應(yīng)用程序。調(diào)試后不需修改的用戶程序存放在EPROM或EEPROM中，用戶程序存儲區(qū)容量是可編程控制器重要的性能指標。③ 數(shù)據(jù)存儲區(qū)PLC運行過程中需要隨機存取的一些數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)一般不需要長久保留，因此采用隨機存儲器RAM數(shù)據(jù)存儲區(qū)包括輸入，輸出數(shù)據(jù)映像區(qū)，定時器/計數(shù)器預置數(shù)、累加器、變址寄存器和各種隨機參數(shù)等。西門子S7—300提供的是通信端口采用RS—485傳送方式，RS—485采用半雙工的通信方式。另有一個信號地，在RS—485中還有一個“使能”端。當“使能”端起作用時，發(fā)送驅(qū)動器處于高阻狀態(tài)，它是有別于邏輯“1”和“0”的第3態(tài)。當在接受端有大于+200mV的電平時，輸出正邏輯電平，小于－200mV時，輸出負邏輯電平。PPI通訊協(xié)議是西門子專為S7200系列PLC開發(fā)的一個通訊協(xié)議。S7200系列CPU上集成的編程口同時就是PPI通訊聯(lián)網(wǎng)接口。PPI通訊網(wǎng)絡(luò)是一個令牌傳遞網(wǎng)，在不加中繼器的情況下，最多可以由31個S7200系列PLC，TD200，OP/TP面板或上位機（插MPI卡）為站點，構(gòu)成PPI網(wǎng)[2]。該系統(tǒng)需要1個攪拌電機，進料泵及出料泵總共4個，電磁閥5個。圖31 系統(tǒng)工業(yè)流程圖 液位變送器的選擇液位變送器的選擇首先要根據(jù)其輸出信號類型及大小來選擇，以保證其能與PLC模擬量輸入模塊相匹配，然后再根據(jù)設(shè)計需要選擇量程、工作電壓以及精度等性能適合的液位變送器[9]。性能指標如表31所示。載精 (歐姆)與介質(zhì)接觸材料 片：不銹鋼 316L：丁腈橡膠 %FS\年儀表接線二線制 不分正負三線制 電磁閥的介紹電磁閥是指氣體或液體流動的管路中受電磁力控制開閉的閥體。電磁鐵是利用電磁吸力使銜鐵產(chǎn)生直線運動的，而電磁閥是利用電磁吸力開關(guān)閥門對空氣、油或水等流體進行控制的器件。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機械運動。電磁閥從原理上主要分為三大類。特點：在真空、負壓、零壓時能正常工作，但通徑一般不超過25mm。當入口與出口達到啟動壓差時，通電后，電磁力先導小閥，主閥下腔壓力上升，上腔壓力下降，從而利用壓差把主閥向上推開；斷電時，先導閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力推動關(guān)閉件，向下移動，使閥門關(guān)閉。(3) 先導式電磁閥：原理：通電時，電磁力把先導孔打開，上腔室壓力迅速下降，在關(guān)閉件周圍形成上低下高的壓差，流體壓力推動關(guān)閉件向上移動，閥門打開；斷電時，彈簧力把先導孔關(guān)閉，入口壓力通過旁通孔迅速腔室在關(guān)閥件周圍形成下低上高的壓差，流體壓力推動關(guān)閉件向下移動，關(guān)閉閥門。 電磁閥的選擇電磁閥選型首先應(yīng)該依次遵循安全性，可靠性，適用性，經(jīng)濟性四大原則，其次是根據(jù)六個方面的現(xiàn)場工況（即管道參數(shù)、流體參數(shù)、壓力參數(shù)、電氣參數(shù)、動作方式、特殊要求進行選擇）。10%左右，必須注意交流起動時VA值較高。(3) 安全性 電磁閥的最高標定公稱壓力一定要超過管路內(nèi)的最高壓力，否則使用壽命會縮短或產(chǎn)生其它意外情況；有腐蝕性液體的應(yīng)選用全不銹鋼型，強腐蝕性流體宜選用塑料王（SLF）電磁閥；爆炸性環(huán)境必須選用相應(yīng)的防爆產(chǎn)品。 二位二通電磁閥是指電磁閥有兩個位置（開啟、關(guān)閉），兩個通道（進油通道、出油通道）。在未通電時球閥處于開啟狀態(tài)，即電磁閥的進液口和出液口相通，則為常開二位二通電磁閥；在未通電時球閥處于關(guān)閉狀態(tài)，即電磁閥的進液口和出液口關(guān)閉，則為常閉二位二通電磁閥。DF 2型電磁閥是利用直流或交流電磁鐵操作的二位二通（常閉）電磁閥，它為導閥動作式常閉型電磁閥。其適應(yīng)性強，壓力損失小，口徑較大。與同類產(chǎn)品相比，有耗電量小、體積小、使用范圍大等特點。表32 DF2型電磁閥性能和尺寸工作介質(zhì)水、油及其他液體工作壓力1~8Kg/cm2工作介質(zhì)溫度0~60℃工作環(huán)境溫度0~60 濕度85%工作電壓直流24V 交流220V安裝方式管式連接 接觸器及選用接觸器是利用電磁吸力及彈簧反作用力配合使觸頭閉合與斷開的一種電磁開關(guān)。具有低電壓保護釋放功能，控制容量大，可以遠距離控制。但也存在噪聲大、壽命短等缺點。 接觸器的分類和結(jié)構(gòu)(1) 分類接觸器重分類的劃分有幾種，按其主觸頭控制的電流種類可分為交流接觸器和直流接觸器，機床上應(yīng)用最多的是交流接觸器；按其主觸頭的數(shù)目可分為單極、二極、三極、四極和五極，直流接觸器通常為前兩種，交流接觸器通常為后三種[10]。① 交流接觸器電磁機構(gòu)：它由線圈、動鐵心和靜鐵心組成。主觸頭有三對、四對或五對，構(gòu)成常開觸頭，用于通斷主電路；輔助觸頭一般有常開和常閉各兩對，用在控制電路中起自鎖或互鎖作用。其他部件：包括反作用彈簧、觸頭壓力彈簧、緩沖彈簧、傳動機構(gòu)及外殼等。不同的而地方有：其鐵心由整塊軟剛制成，不存在發(fā)熱問題；其線圈用細的漆包線繞制成匝多且長而薄的圓筒形，與鐵心直接接觸，易于散熱；小功率直流接觸器的觸頭沒有主、輔之分。若此時加在線圈上的電壓顯著下降，由于電磁力的減小且小于彈簧的反力，動鐵心在這個反力的作用下，自動返回原位且使主觸頭也分斷，被控電路斷開停止工作，這也是欠電壓保護作用；當線圈斷電后，動鐵心在反力彈簧的作用下返回原位且使主觸頭也分斷，被控電路斷開停止工作。(2) 選用接觸器的選用主要考慮其類型、主觸頭的額定電壓和額定電流、輔助觸頭的數(shù)量與種類、線圈的電壓等級、操作頻率等[10]。② 接觸器的額定電壓是指其主觸頭的額定電壓，選用時應(yīng)大于或等于被控電路的工作電壓。對于電動機負載還應(yīng)根據(jù)其運行方式做適當調(diào)整。⑤ 接觸器的觸頭數(shù)量和種類應(yīng)滿足被控主電路和控制電路的需求。由于目前交流電路的使用場合比直流廣泛，交流電動機在工廠中使用的比重也大，所以交流接觸器的品種和規(guī)格更為繁多，常用的有CJ0、CJCJ12和CJ20等系列交流接觸器。CJ0系列是專門為機床配套的產(chǎn)品，全系列分為10A、20A、40A和75A四個等級。全系列有5A、10A、20A、40A、60A、100A、及150A七個等級。主、輔接點均采用橋式觸點，且由銜鐵直接帶動作直線運動。主觸點的滅弧裝置因電路等級而異，10A及其以下的采用半封閉式滅弧罩或相同間隔弧板，20A、40A的則采用半封閉式窄縫陶土滅弧罩。這是一種平面布置式結(jié)構(gòu)，電磁機構(gòu)居右，主觸點及滅弧系統(tǒng)居左。當銜鐵作拍合動作時，經(jīng)過杠桿的傳動使主觸點實現(xiàn)直線運動，與此同時，也帶動輔助觸點動作。CJ10系列交流接觸器的主觸點均做成三極的，輔助觸點則做成二常開二常閉方式。 中間繼電器中間繼電器一般用來控制各種電器的線圈使信號得到放大；將信號同時傳給幾個控制元件；當其他繼電器的觸頭數(shù)或觸頭容量不夠用時，可借助其來擴大它們的觸頭數(shù)或觸頭容量，起到信號的中繼作用。其主要區(qū)別有：觸頭系統(tǒng)中沒有主、輔之分，且各觸頭所允許通過的電流大小是相等的，即額定電流為5A；對于額定電流小于5A的電器控制電路，可用其代替接觸器使用；其觸頭較多，有4對常開、4對常閉等形式。其線圈電壓與所用電源電壓必須相同。JZ14型為交直兩用中間繼電器。JZ14型的具體參數(shù)如下：額定工作電壓：DC 220V、110V、48V、24V、12V；AC 380V、220V、127V、110V。動作值：繼電器的吸合線圈應(yīng)能在額定電壓的85105％的范圍內(nèi)可靠工作。功率消耗：交流為10VA；。(2) CPU模板：CPU31424K字節(jié)RAM/8K語句，最大擴展512個DI/DO，64個AI/AO，帶擴展內(nèi)存卡槽，鋰電池槽和MPI接口，24V電源供電，可同時與S7300內(nèi)部總線上的遠程站、編程器、PC機、操作面板或其他S7300、S7400、M7300、M7400PLC等可編程控制器中的4種站建立聯(lián)系。(4) DI模板：16路光隔邏輯輸入SM321(5) DO模板：16路光隔邏輯輸出SM322 系統(tǒng)主電路工作原理如圖32所示，LLL3為三相三線電源進線，經(jīng)電源開關(guān)QS，熔斷器FU1分八條支路供給電機和電磁閥工作。熱繼電器FR1對M1液壓泵進行過載保護。其工作原理于M1相同。熱繼電器FR3對攪拌電機M3進行過載保護。熱繼電器FR4對M4液壓泵進行過載保護。熱繼電器FR5對M5液壓泵進行過載保護。圖32 系統(tǒng)主電路圖圖33 系統(tǒng)控制電路圖 系統(tǒng)控制電路工作原理如圖33所示，中間繼電器KA0與接觸器KM0相接，用來控制控制原料A液體的注入；中間繼電器KA1與接觸器KM1相接，用來控制原料B液體的注入；中間繼電器KA2與接觸器KM2相接，兩種液體注入混料灌，工作完成后，用來控制攪拌電機；中間繼電器KA3與接觸器KM3相接，用來控制出料泵3；中間繼電器KA4與接觸器KM4相接，用來控制出料泵4；中間繼電器KA5與接觸器KM5相接，當攪拌結(jié)束后用來控制放料閥；中間繼電器KA6與接觸器KM6相接，KA7與接觸器KM7相接，在混料罐進料之前，為保證混料灌和出料罐沒有殘留液體，它們分別控制電磁閥1和電磁閥2。包括項目管理器、符號編輯器、硬件組態(tài)、編程語言及診斷硬件等一系列的應(yīng)用工具。(1) 項目管理器適用與SIMENS的各個可編程控制系統(tǒng)，用來管理一個自動化項目中所有的數(shù)據(jù)。(2) 符號編輯器管理所有的共享符號，可以為過程信號（輸入/輸出）、為存儲或塊建立符號名和注釋。(3) 硬件組態(tài)功能可以為自動化項目的硬件作組態(tài)和參數(shù)賦值，具有以下功能：① 組態(tài)可編程控制器，即從電子目錄中選擇一個機架，并將選中的模板安排在機架中的槽上。③ 在給CPU賦值參數(shù)的過程中可以通過菜單設(shè)置參數(shù)。模板可以相互交換而無需賦值新的參數(shù)。對每一個功能模塊FM和通訊模板CP都有指定的對話框規(guī)則，可以防止不正確的輸入。① 梯形圖是STEP7編程語言的圖形表達方式，它的指令語法與繼電器梯形邏輯圖相似。② 語句表是STEP7編程語言的文本表達方式，與機器碼相似。③ 功能塊圖是STEP7編程語言的圖形表達方式，使用與BOOL代數(shù)相似的邏輯框來表達邏輯。(5) 診斷硬件此功能用于提供可編程控制器的一個概況。雙擊故障模板顯示有關(guān)故障的詳細信息，信息的范圍依據(jù)各個模板而定。② 顯示中央I/O和分布式從站的模板信息。 PLC控制流程(1) 混料罐進料之前,先將放料閥打開，出料泵1和出料泵2同時運行，電磁閥1和電磁閥2同時打開。(2) 進料時，在一種原料液位到達設(shè)定值時，另一種原料才能進入混料罐。攪拌時間可自行設(shè)定。在向出料罐送料時，電磁閥1和電磁閥2禁止工作。(4) 進料或出料時當液位達到設(shè)定值時，泵和電磁閥并沒有停止工作時報警指示燈亮，發(fā)出報警。(2) 在本系統(tǒng)中，PLC程序設(shè)計的主要任務(wù)是接受外部開關(guān)信號(按鈕、繼電器)的輸入，判斷當前的系統(tǒng)狀態(tài)以及輸出信號去控制接觸器、繼電器等器件，以完成相應(yīng)的控制任務(wù)。列出外部I/O信號與PLCI/O端地址編號對照表，如表41所示。圖42 I/O接線圖(4) 根據(jù)程序流程圖及I/O地址分配表設(shè)計出實現(xiàn)液體攪拌過程控制的整個程序。② 定時時間到，注入A液體（泵1和進料閥1工作），當A液面上升到L液面時，L液位指示燈亮關(guān)斷A液；B液開始注入（泵2和進料閥2開始工作），當B液面上升到H液面時，H液位指示燈亮關(guān)斷B液。④ 攪拌結(jié)束后放料閥打開，向出料罐1出料（泵3工作），當液面上升到P液面時，P液位指示燈亮，此時停止向出料罐1進料而向出料罐2進料（泵4工作），當液面上升到S液面時，S液位指示燈亮，此時按下停止按鈕，整個過程結(jié)束。⑥ 進料或出料時當液位達到設(shè)定值時，泵和電磁閥并沒有停止工作時報警指示燈亮，發(fā)出報警，按下停止按鈕，當前工作馬上結(jié)束。大大地減輕了操作工人的勞動強度、縮短了操作時間?？删幊炭刂破鞯氖褂檬拐麄€控制系統(tǒng)的可靠性得到了提高，而且易于操作和維護，簡化了系統(tǒng)的