【正文】 C 控制系統(tǒng)的研究時同樣要求行軟、硬件的劃分， 合 理的劃分能使系統(tǒng)簡單可靠、成本低而且便于維護。總之，一個系統(tǒng)控制效果和性能的好壞不單單取決于硬件或軟件而是兩者共同作用的結(jié)果。 青島理工大學畢業(yè)設計（論文） 17 編程工具軟件與編程語言 PLC 有多種編程語言：梯 形圖、助記符語言、邏輯功能圖、布爾代數(shù)語言和某些高級語言 (如 Basic、 C 語言等 )。由于梯形圖是沿用電氣控制電路的符號所組合而成的圖形語占，具有易學易用、簡單明了、直觀的優(yōu)點被廣大的工程技術(shù)人員所接受。因此它是現(xiàn)在使用最為廣泛的編程語言之一，幾乎所有廠家的 PLC都支持梯形圖編程 (雖然各廠家的梯形圖略有差異，但原理和方法都差不多 )。由于各廠家的 PLC 在功能、結(jié)構(gòu)上存在較大差別，在應用軟件的編譯上也大不相同。因此．沒有適合于各個廠家 PLC 的編程工具軟件。現(xiàn)在世界上各個 PLC 廠家都研制了自己的 PLC 編程支持工具軟 件，用戶可以根據(jù)自己所選的 PLC 來選擇相應的編程支持工具軟件。此次課題研究選的是西門子 S7200PLC，因此在進行應用軟件的編制時使用的是與 S7200PLC 配套的 STEP7Micro/WIN32 編程軟件，該軟件支持三種編程語言輸入即：梯形圖（ LAD）語言、語句表（ STL）語言、功能塊（ FBD）圖，而且這三種語言還可以通過 該編程軟件 進行相互轉(zhuǎn)換。使用梯形圖語言和順序功能圖語言時只需將所需的編程語言元素拖到 工 作區(qū)便可組成所需的程序，其界面如圖 。 圖 編程工具軟件的界面 混凝土攪 拌站 PLC程序設計 混凝土攪拌站 PLC 程序設計思想 為了使 PLC 完成混凝土攪拌站整個生產(chǎn)過程的現(xiàn)場控制功能， PLC 需要采集各秤的重量信號及其它傳感器和行程開關提供的開關量信號，并對此進行處理青島理工大學畢業(yè)設計（論文） 18 后，輸出對電磁閥、電動機等各執(zhí)行機構(gòu)的控制信號，其具體細節(jié)如下： （ 1） 石料斗秤、沙料斗秤等由稱重傳感器感應的信號分別經(jīng)稱重變送器進入 PLC。由于變送器輸出的是并行 BCD 碼，所以需經(jīng)過程序轉(zhuǎn)換成二進制碼， 儲存 于 PLC 的數(shù)據(jù)寄存器中， 然后經(jīng)過 PLC 程序處理。 （ 2） 各秤斗稱量時，達到設定值時停止給料。 （ 3） 由于秤斗上粘附的原料使稱重產(chǎn)生偏差，所以需要進行去皮處理。去皮時， PLC 記下此時的重量，此重量即為基準零點。在稱量時用總重量減去基準零點值，得到的就是原料的準確重量。 （ 4） 考慮到有可能 因 突然停電造成配料停止，為了不使已經(jīng)配好的原料浪費，己經(jīng)配好的原料的重量需要具有停電保護功能，所以在程序中，把這些重量信號存在可斷電保持的數(shù)據(jù)寄存器中 。 （ 5） 由于攪拌站運行過程中， 送料機及攪拌機等難免不出故障， 因 此，應設計故障報警程序。 [8] 混凝土攪拌站工作原理 攪拌站進行混凝土生產(chǎn)時，首先將骨料分別 裝入各自料倉，然后打開石料和沙 料的給料閥門分別將骨料投入到秤斗進行稱量，秤斗中的骨料不斷增加直到電子秤指示到所要求的重量才控制下料閥門停止投料，然后啟動平皮帶和斜皮帶將骨料卸入集料斗。在骨料配料的同時，攪拌機也開始攪拌，因為同時在利用定時器進行水泥、所需水及添加劑的計量。在混凝土所需的各種材料計量完畢后，控制集料斗和各秤斗開門，以把各種材料裝入攪拌機進行攪拌。在攪拌機運行了規(guī)定的時間后，打開攪拌機的門進行卸料（攪拌站的門先半開，再全開），完成混凝土生產(chǎn)的一個循環(huán)。 混凝土攪拌裝置的工藝流程 攪拌 站在石料、 沙 料的稱重計量時，系統(tǒng)用分別控制兩個門進行快速粗略和慢速精確的計量，以減少稱量時間和稱量精度。同理，對水的計量亦采用水粗稱閥和水精稱閥進行控制，而水泥、粉煤灰和防凍劑等添加劑則由計量螺旋機從各自料倉送入各自秤斗進行計量。 由于整臺設備生產(chǎn)的連續(xù)性較強，控制系統(tǒng)中，每 一個動作的前后時序性都有嚴格的要求，且到達某個狀態(tài)時，必須保證 與這一狀態(tài)有關的動作全部完成，才可以進入下一個狀態(tài)，因此必須通過設備上安裝的限位開關和傳感器對各執(zhí)行機構(gòu)的狀態(tài)進行監(jiān)控。 青島理工大學畢業(yè)設計（論文） 19 系統(tǒng)初始化程序及主程序設計 根據(jù)工作流 程的要求， PLC控制程序執(zhí)行輸出動作時，計算機必須己經(jīng)處于數(shù)據(jù)的采集與處理狀態(tài)，因此，需要設定內(nèi)部輔助繼電器標志。只有當計算機復位該標志時， PLC才能確認計算機已處于所要求的狀態(tài)， 否則必須關斷所有輸出負載，進入等待。同理，結(jié)束時，判斷停止條件， 所有門、所有閥均 已 關閉， 集料斗和秤斗均為空 ， 本批攪拌結(jié)束且 PLC無輸出動作等，主程序流程圖見圖 。 3攪 拌 機 上 升上 升 到 上 限位 ？一 次 循 環(huán) 結(jié) 束 指 示 燈 亮 ，1 0 S 后 自 動 滅4 3翻 斗 機 停 止 ， 開 始 計 時 2 分 鐘下 翻 到 下 限位 ？2 分 鐘 時 間到 ？2YNNYNN 圖 主程序流程 青島理工大學畢業(yè)設計（論文） 20 啟 動循 環(huán) 開 始 指 示 燈 亮 ？手 動 開 始攪 拌 機 在 上 限 位 且 石 料 箱 和 沙 料 箱放 料 閘 門 開 關添加劑螺旋輸料機開攪拌機開水泥螺旋輸料機開水泵電機開沙料輸送機開石料輸送機開開 始 計 時0 . 5 分 鐘開 始 計 時3 分 鐘開 始 計 時5 分 鐘沙 料 稱 量完 畢 ？石 料 稱 量完 畢 ？0 . 5 分 鐘到 ？3 分 鐘 到 ？ 5 分 鐘 到 ？閘 門 打 開 ，傳 送 帶 啟 動閘 門 打 開 ，傳 送 帶 啟 動沙 料 箱 放料 完 畢 ？石 料 放 料完 畢 ？所 有 配 料 都 放 入 攪 拌 機 ？閘 門 關 閉 閘 門 關 閉開 始 記 錄 攪 拌 時 間 5 分 鐘 ， 配 料完 畢 指 示 燈 亮 ， 1 0 秒 后 自 動 滅傳 送 帶 上 沒 有 物 料 ？攪 拌 時 間 到 ？傳 送 帶 關 閉攪 拌 機 停 ， 翻 斗機 下 翻 缷 混 凝 土45112NYYNNNY YY YYNNNNNYYYYNNNY 續(xù)圖 主程序流 程圖 青島理工大學畢業(yè)設計（論文） 21 報警電路的設計 由于條件有限，報警電路的設計較為簡單，利用 ～ 作為各電動機故障信號。程序運行流程圖如圖 所示。 故 障 產(chǎn) 生按 下 試 燈 、試 鈴 按 鈕故 障 指 示 燈 亮 、報 警 電 鈴按 消 鈴 按 鈕 關 閉 電 鈴 ，報 警 指 示 燈 變 為 常 亮消 除 故 障報 警 燈 熄 滅圖 報警程序運行流程圖 斷電保護程序設計 由于整個設備的工作流程是連續(xù)循環(huán)進行的，因此斷電之后 再 起動必須仍然恢復斷電前的狀態(tài)。程序設計選擇具有斷電保護的內(nèi)部輔助保持繼電器和數(shù)據(jù)，將氣缸、電磁閥或電機的運行狀態(tài)和參數(shù)進行保存，實現(xiàn)斷電保護，如圖 。 系 統(tǒng) 初 始 化原 始 配 方 及 控 制 參 數(shù) 初 始 化調(diào) 入 斷 電 時 的 狀 態(tài)接 斷 電 時 的 狀 態(tài) 運 行是 否 執(zhí) 行 斷 電 恢 復 ？一 次 循 環(huán) 結(jié) 束44YN 圖 斷電保護程序流程圖 青島理工大學畢業(yè)設計（論文） 22 I/0 分配表和模擬量輸入地址 表 數(shù)字量輸入 /輸出地址表 I/O 分配表 輸 入 輸 出 啟動 循環(huán)開始信號燈 手動開始 攪拌機 執(zhí)行完本次循環(huán)后停止 石料輸送機 緊急停止 沙料輸送機 攪拌機下限位 水泥螺旋輸送機 攪拌機上限位 水泵 石料箱閘門狀態(tài) 添加劑螺旋輸送機 沙料箱閘門狀態(tài) 翻斗機下翻 石料箱放料完成 翻斗機上翻 沙料箱放料完成 傳送帶 報警電路試燈、試鈴 石料箱放料閘門線圈 消鈴按鈕 沙料箱放料閘門線圈 攪拌機故障 所有配料都放入攪拌機指示 石料輸送機故障 一次循環(huán)結(jié)束指示燈 沙料輸送機故障 報警鈴聲 水泥螺旋輸送機故障 攪拌機故障指示燈 水泵故障 石料輸送機故障指示燈 添加劑螺旋輸送機故障 沙料輸送機故障指示燈 翻斗機故障 水泥螺旋輸送機故障指示 水泵故障指示燈 添加劑螺旋輸送機故障指 翻斗機故障指示燈 青島理工大學畢業(yè)設計（論文） 23 表 模擬量輸入地址 AIW2 AIW4 石料重量（石料重量傳感器輸入） 沙料重量（沙料重量傳感器輸入） 根據(jù) I/0 點數(shù)及其特性，配 置 如表 所示。 表 CPL及模塊配置表 模塊名稱 設備數(shù)量 輸入輸出點數(shù) CPU CPU226x1 24I/16O 擴展模塊 EM222x1 8 點 DC24V輸出 8O EM23lxl 4 路模擬量輸入 4AIW 統(tǒng)計 CPU模塊 l塊 擴展模塊 2塊 數(shù)字量輸入 24路（冗余 5路） 數(shù)字量輸出 24路（ 冗余 2路） 模擬量輸入 4路（冗余 2路） 該配置滿足系統(tǒng)需要配置的 1/0 點。 位存儲區(qū) (M)的使用概況 表 位存儲區(qū) (M)的使用概況 位存儲區(qū) 控制信號 位存儲區(qū) 控制信號 石料箱放料完信號 添加劑輸送完畢信號 沙料箱放料完信號 所有 物料配制完畢信號 關閉傳送帶信號 完成一次循環(huán)指示燈信號 沙料和石料都放入攪拌機信號 閃爍信號 水泥輸送完畢信號 攪拌機故障消鈴信號 水泵停止送水信號 石料輸送機故障消鈴 信號 沙料輸送機故障消鈴信號 水泥螺旋輸送機故障消鈴信號 水泵故障消鈴信號 添加劑螺旋輸送機故障消鈴信號 翻斗機故障消鈴信號 以上表格中列出了程序編寫過程中使用到的主要位存儲區(qū)及其控制的信號 。 青島理工大學畢業(yè)設計（論文） 24 定時器 (T)的使用概況 S7200PLC 的定時器類型有三種：接通延時定時器（ TON）、有記憶接通延時定時器（ TONR）、斷開延時定時器（ TOF）。定時器分辨率（時基）有三種： 1ms、10ms、 100ms。定時器的分辨率由定時器號決定。 本設計選用的是接通延時定時器（ TON），且分辨率均為 100ms。根據(jù)設計要求選用的定時器的使用概況如表 所示。 表 定時器（ T）的使用概況 定時器號 定時器意義 定時時間 T37 添加劑螺旋輸送機開機時間定時器 T38 水泥螺旋輸 料機開機時間定時器 3分鐘 T39 水泵電機開機時間定時器 5分鐘 T40 攪拌機攪拌時間定時器 5分鐘 T41 配料完畢指示燈亮的時間定時器 10秒 T42 卸料時間定時器 2分鐘 T43 一次循環(huán)指示燈亮的時間定時器 10秒 小結(jié) 本章主要進行 混凝土攪拌站 系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)的設計。首先分析和探討了 PLC的軟件構(gòu)成、 PLC 程序掃描過程以及 PLC 應用程序的編制方法和編程工具。然后按照上述方法先進行整個軟件的總體設計，然后分別設計軟件的各個程序模塊，這樣按照從總體到局部的從上而下的設計方法完 成了整個系統(tǒng)的軟件設計。 青島理工大學畢業(yè)設計（論文） 25 第四章 軟件編程 本人使用的是西門子公司開發(fā)的 STEP7Micro/ 編程軟件進行編程的。 主程序及報警子程序語句表 主程序語句表 Network 1 // 啟動 LD O AN AN = Network 2 // 手動開始 LD O A A A A = Network 3 // 攪拌機起停控制 LD O AN T43 = Network 4 LD O AN 青島理工大學畢業(yè)設計（論文） 26 AN = Network 5 // 石料輸送機起?？刂? LD AW= AIW2, +32021 = Network 6 LD O AN T43 AN = Network 7 LD O AN AN = Network 8 // 沙料輸送起?？刂? LD AW= AIW4, +32021 = Network 9 LD