基于PLC控制的自動送料裝車系統(tǒng)組態(tài)畫面設計說明

1、 . . . 基于PLC控制的自動送料裝車系統(tǒng)組態(tài)畫面設計自動送料裝車系統(tǒng)是用于物料輸送的流水線設備，主要是用于煤粉、細砂等材料的運輸。自動送料裝車系統(tǒng)一般是由給料器、傳送帶、小車等單體設備組合來完成特定的過程。這類系統(tǒng)的控制需要動作穩(wěn)定，具備連續(xù)可靠工作的能力。通過三臺電機和三個傳送帶、料斗、小車等的配合，才能穩(wěn)定、有效率地進行自動送料裝車過程。本次自動送料裝車系統(tǒng)采用了PLC控制。從送料小車運行的工藝流程來看，其控制系統(tǒng)屬于自動運行的控制系統(tǒng)，因此，此送料小車的電氣控制系統(tǒng)設計采用自動掃描循環(huán)工作方式。而在程序設計上采用整體式設計方法，這樣就可以使讀者一目了然地看懂整個程序，從而在一定程度

2、上省去了使用人員閱讀并分析程序的大量寶貴時間，同時也使得程序的設計、修改和故障查找工作大為簡化。自動送料裝車系統(tǒng)控制系統(tǒng)的軟件部分（信號顯示和故障顯示）均采用經驗設計法，而自動程序則采用順序控制法設計。1.系統(tǒng)硬件設計自動化系統(tǒng)所使用的各種類型PLC中，有的是集中安裝在控制室，有的是安裝在生產現場和各電機設備上，它們大多處在強電電路和強電設備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。PLC控制系統(tǒng)的硬件設計主要是指硬件選型，近十幾年來，國外眾多廠家提供了多種系列、功能各異的PLC產品，已有幾十個系列、幾百種型號。PLC品種繁多，其結構形式、性能、I/O點數、用戶程序存容量、運算速度、指令系統(tǒng)、編程方法和價格各有

3、不同，使用場合也各有側重。因此，PLC的合理選擇，對提高PLC控制系統(tǒng)的技術、經濟指針以與對于控制系統(tǒng)都有著重要作用。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求PLC生產廠家提高設備的抗干擾能力，另一方面要求應用部門在工程設計、安裝施工和使用維護中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強系統(tǒng)的抗干擾性能。1.1系統(tǒng)硬件的設計1.1.1自動送料裝車系統(tǒng)控制工藝要求基于PLC控制的自動送料裝車系統(tǒng)的控制要求如下：初始狀態(tài)：紅燈L2滅，綠燈L1亮，表示允許汽車進來裝料。此時，進料閥門（K1），送料閥門（K2），電動機（M1、M2、M3）皆為OFF狀態(tài)。當汽車到來時，車輛檢測開關S2接通，紅燈L

4、2亮，綠燈L1滅，電動機M3運行，電動機M2在M3接通2秒后運行，電動機M1在M2啟動2秒后運行，依次順序起動整個送料系統(tǒng)。當電動機M3運行后，進料閥門K1打開給料斗進料。當料斗中物料裝滿時，料斗檢測開關S1接通，此時進料閥門K1關閉（設1料斗物料足夠運料小車裝滿一車）。料斗出料閥門K2在電動機M1運行2秒與料斗裝滿后，打開放料，物料通過傳送帶PD1、PD2和PD3的傳送，裝入汽車。當運料小車裝滿后，稱重開關S3動作，送料閥門K2關閉，同時電動機M1延時2秒后停止，電動機M2在M1停止2秒后停止，電動機M3在M2停止2秒后停止。此時綠燈L1亮，紅燈L2滅，表示汽車可以開走。故障操作：在帶式傳輸

5、機傳送物料過程中，若傳送帶PD1超載，則送料閥門K2立即關閉，同時停止電動機M1，電動機M2和M3在電動機M1停止4秒后停止；在帶式傳輸機傳送物料過程中，若傳送帶PD2超載，則同時停止電動機M1和M2并關閉送料閥門K2，延時4S后電動機M3停止；在帶式傳輸機傳送物料過程中，若傳送帶PD2超載，則同時停止電動機M1、M2和M3并關閉送料閥門K2。1.1.2主電路的設計主電路的設計對于本次設計小車自動送料裝車系統(tǒng)設計相當重要,只有在主電路設計正確且簡便的基礎上,系統(tǒng)控制電路與軟件設計才能精簡方便。根據系統(tǒng)的控制工藝要求，我所設計的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖1所示。圖中，M1，M2，M3為三臺皮帶

6、傳輸送料電動機，交流接觸器KM1KM3通過控制三臺電動機的運行來控制三個傳送帶，從而進行對物料的傳輸。FR1，FR2，FR3為起過載保護作用的熱繼電器，用于物料傳輸過程中當傳送帶過載時斷開主電路。FU1為熔斷器，起過電流保護作用。 圖 1-1 自動送料裝車系統(tǒng)主電路原理圖1.1.3I/O地址分配此次設計，系統(tǒng)占用18個PLC的I/O端口，分別是8個輸入端口和10個輸出端口，具體的I/O分配如表1-1所示：表1-1 自動送料裝置系統(tǒng)I/O地址表輸入輸出啟動I0.0電機M3Q0.0稱重開關I0.1電機M2Q0.1裝車開關I0.2電機M1Q0.2緊急停止I0.3送料閥門K2Q0.3料斗已滿I0.4進

7、料閥門K1Q0.4電動機M3故障I0.5紅燈L2Q0.5電動機M2故障I0.6綠燈L1Q0.6電動機M1故障I0.7電機M3故障顯示Q0.7-電機M2故障顯示Q1.0-電機M1故障顯示Q1.11.1.4PLC外部接線圖的設計該控制系統(tǒng)核心部分是以德國西門子CPU226為主，CPU模塊采用整體式結構，它的體積小、價格低，CPU模塊、I/O模塊和電源裝在一個箱形機殼，前蓋下面有模式選擇開關、模擬量電位器和擴展模塊連接器。I/O模塊中輸入8點，輸出10點，可實現高速輸入輸出響應，部具有高速計數和中斷處理功能。PLC的輸入輸出端子均接到相應的接線端子排，輸入輸出信號通過這些接線端子排可由其它地方直接引

8、入，這些接線端子排的布置與 PLC的輸入輸出端子以與電源端、接地端和公共端的實際位置一一對應。I/O模塊接口將輸入輸出信號引入到控制臺上。PLC外部硬件接線圖如圖1-2所示(PLC外部接線圖)。PC/PPI編程電纜上標有 PC的RS一232端連接電腦的RS一232通信接口，標有PPI的 RS一485端連接到CPU模塊的通信口，并擰緊兩邊接口的螺絲。PC/PPI編程電纜通常在試驗中下載梯形圖程序時使用。圖1-2 PLC自動送料I/O接線圖2.系統(tǒng)軟件設計2.1系統(tǒng)功能的分析與設計PLC軟件功能的分析與設計實際上是PLC控制系統(tǒng)的功能分析與設計中的一個重要組成部分。對于控制系統(tǒng)的整體功能要求，可以

9、通過硬件途徑、軟件途徑或者軟硬件結合途徑來實現。因此，在正式編寫程序之前，首先要站在控制系統(tǒng)的整體角度上，進行系統(tǒng)功能要求的分配，弄清楚哪些功能是要通過軟件的執(zhí)行來實現的，即明確應用軟件所必須具備的功能。對于一個實用軟件，大體上可以從以下兩個方面來考慮：（1）控制功能；（2）自診斷功能。作為PLC控制系統(tǒng)，其最基本的要求就是如何通過PLC對被控對象實現人們所希望的控制，所以對于以上兩方面，控制功能是最基本的，必不可少。對于一些簡單的PLC控制系統(tǒng)或許僅此功能就可以了，但對于本次自動送料裝車系統(tǒng)的設計遠遠不夠。該系統(tǒng)最主要的功能就是實現物料的自動輸送與裝載功能，但怎樣實現呢？這就要靠與時準確地控

10、制檢測開關、閥門、皮帶傳輸送料電動機等元器件來實現。但是針對不同的元器件，我們要根據需要設計出不同的功能。比如用皮帶傳輸送料電動機用于傳輸物料、用閥門打開與閉合控制物料的進出等。在進行功能的分析、分配之后，要進行具體功能的設計，對于不同的PLC控制系統(tǒng)，其主要依據是根據被控對象和生產工藝要求而定。在該系統(tǒng)中，設法搞清被控設備（運料小車、皮帶傳輸送料電動機、稱重檢測裝置、物料檢測裝置等）的動作時序、控制條件、控制精度等等，做出明確具體的規(guī)定，分析這些規(guī)定是否合理、可行。再者就是，要弄清楚，如果電動機出現軸承損壞;發(fā)熱;繞組對地與相間短路等故障時，我們應該對其做出相應的保護。如果經過分析后，認為達

11、不到預期效果（自動傳輸物料和物料自動裝載以與故障報警顯示與處理），則要對其進行修訂，其中也可能包括與之配合的硬件系統(tǒng)，直至所有的控制功能都被證明是合理可行為止。第二部分是自診斷功能。它包括PLC自身工作狀態(tài)的自診斷和系統(tǒng)中被控設備工作狀態(tài)的自診斷兩部分。對于前者可利用PLC自身的一些信息和手段來完成。而對于后者，則可以通過分析被控設備接收到的控制指令與被控工作的反饋信息，來判斷被控設備的工作狀態(tài)。例如在本設計中，我們用三個熱繼電器FR1FR3來實現故障報警與處理。具體表現為當三個傳送帶PD1、PD2和PD3中任意一個或多個發(fā)生過載時，系統(tǒng)通過不同的信號燈的狀態(tài)變化實現自動報警，并通過在程序中控

12、制其它被控對象的運行狀態(tài)來與時準確的處理相應故障。2.2系統(tǒng)結構的分析與設計1.I/O信號的分析與設計PLC的工作環(huán)境是工業(yè)現場，工業(yè)現場的檢測信號（如：料斗檢測信號、車輛檢測信號、稱重和故障信號等）多種多樣，有模擬量（如：運料小車、物料等），也有開關量（如紅燈、綠燈、進/送料閥門等），PLC就以這些現場數據作為對被控對象進行控制的源信息。同時，PLC又將處理的結果送給被控設備或工業(yè)生產過程，驅動各種執(zhí)行機構（進/送料閥門、皮帶傳輸送料電動機）實現控制。因此對I/O信息的分析，就是對后面編程所需要的I/O信號進行詳細的分析和定義，并以I/O信息表的形式提供給編程人員。I/O信號分析的主要容有：

13、 （1）定義每一個輸入信號并確定它的地址。該設計中以I/O地址表和PLC外部接線圖的形式給出，圖中也包含對每一個輸入點所做的簡潔說明，使其一目了然。（2）定義每一個輸出信號并確定它的地址。該設計中以I/O地址表和PLC外部接線圖的形式給出，圖中也包含對每一個輸出入點所做的簡潔說明，使其一目了然。（3）審核上述分析設計是否能滿足系統(tǒng)規(guī)定的功能要求。若不滿足，則需修改，直至滿足為止。2.數據結構的分析與設計數據結構設計的任務，就是對程序中所用到的數據結構進行具體的規(guī)劃和設計，合理地對存進行估算，提高存的利用率。PLC應用程序所需的存儲空間，與存利用率、I/O點數、程序編寫水平有關。通常把系統(tǒng)中I/

14、O點數和存放用戶機器語言所占存數之比成為存利用率。高的存利用率，占用整個系統(tǒng)的存比較少，可以大大縮短掃描周期時間，從而提到系統(tǒng)的相應速度。同樣，用戶編寫程序的優(yōu)劣對程序的長短和運行時間都有很大的影響，而數據結構的設計必將直接關系到編程質量。數據結構設計的主要容有：（1）按照軟件設計要求，將PLC的數據空間做進一步的劃分，分為若干個子空間，并對每一個子空間進行具體的定義。當然，這要以功能算法、硬件設備要求、預計的程序結構和占有量為依據，綜合考慮來決定。（2）應為每一子空間留出適當的裕量，以備以后使用。該設計中，實驗室提供的CPU型號為CPU 226 CN，它有40個I/O點數，但是我們只需要8個

15、輸入點和10個輸出點共18個I/O點數，剩下的I/O點數就可以作為裕量使用。 I/O信號和數據結構的分析與設計為PLC編程人員提供了重要的依據。2.3程序設計的常用方法在工程中，對PLC應用程序的設計有多種方法，這些方法的使用，也因各個設計人員的技術水平和喜好有較大的差異?，F將常用的幾種應用程序的設計方法簡要介紹如下。1.經驗設計法經驗設計法也叫湊試法。在掌握一些典型控制環(huán)節(jié)和電路設計的基礎上，根據被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，憑經驗進行選擇、組合。這種方法對于一些簡單的控制系統(tǒng)的設計是比較湊效的，可以收到快速、簡單的效果。但是它沒有一個普遍的規(guī)律可遵循，具有一定的試探性和隨意性，最后得到的結

16、果也不是唯一的，設計所用的時間、設計的質量與設計者的經驗的多少有關。經驗設計法的具體步驟如下：（1）確定輸入/輸出電器；（2）確定輸入和輸出點的個數、選擇PLC機型、進行I/O分配；（3）做出系統(tǒng)動作工程流程圖；（4）選擇PLC指令并編寫程序； （5）編寫其它控制控制要求的程序；（6）將各個環(huán)節(jié)編寫的程序合理地聯系起來，即得到一個滿足控制要求的程序。2.邏輯設計法工業(yè)電氣控制線路中，有很多是通過繼電器等電器組件來實現的。而繼電器、交流接觸器的觸點都只有兩種狀態(tài)即：斷開和閉合，因此用“0”和“1”兩種取值的邏輯代數設計電氣控制線路是完全可以的。該方法法是根據數字電子技術中的邏輯設計法進行PLC程

17、序的設計，它使用邏輯表達式描述問題。在得出邏輯表達式后，根據邏輯表達式畫出梯形圖。因此用邏輯設計法也可以適用于PLC應用程序的設計。3.順序控制法對那些按動作的先后順序進行控制的系統(tǒng)，非常適合使用順序控制設計法進行編程。順序控制法規(guī)律性很強，雖然編程相當長，但程序結構清晰、可讀性。在用順序控制設計法編程時，功能圖是很重要的工具。功能圖能夠清楚地表現出系統(tǒng)各工作步的功能、步與步之間的轉換順序與其轉換條件。功能圖由流程步、有向線段、轉移和動作組成，在使用時它有一些使用規(guī)則，具體如下：（1）步與步之間必須用轉移隔開；（2）轉移與轉移之間必須用步隔開；（3）轉移和步之間用有向線段連接，正常畫順序功能圖

18、的方向是從上向下或則從左向右。按照正常順序畫圖時，有向線段可以不加箭頭，否則必須加箭頭。（4）一個順序功能圖中至少有一個出初始步。2.4PLC程序設計根據可編過程控制器系統(tǒng)硬件結構和生產工藝要求，在軟件規(guī)格說明書的基礎上，用相應的編程語言指令，編制實際應用程序并形成程序說明書的過程就是程序設計。程序設計要對做一些必要的準備工作，首先要了解系統(tǒng)的概況形成整體概念。其次熟悉被控對象、編出高質量的程序。再次，充分利用已有的硬件和軟件工具。如果是利用計算機編程，可以大大提高編程的效率和質量。2.4.1PLC程序流程圖 PLC采用計算機控制技術，其程序設計同樣可遵循軟件工程設計方法，程序工作過程可用流程

19、圖2-1表示。由于PLC的程序執(zhí)行為循環(huán)掃描工作方式，因而與計算機程序框圖不同點是，PLC程序框圖在進行輸出刷新后，再重新開始輸入掃描，循環(huán)執(zhí)行。 圖2-1 PLC程序流程圖2.4.2PLC梯形圖設計圖2-2 PLC程序梯形圖（一）圖2-3 PLC程序梯形圖（二）圖2-4 PLC程序梯形圖（三）初始狀態(tài)：Q0.6接通，其它都處于斷開狀態(tài)。表示小車可以進入。小車到達：I0.0閉合，Q0.0接通同時Q0.4接通，延時2秒Q0.1接通，延時2秒，Q0.2接通。Q0.5接通，Q0.6斷開。表示小車已經到達。開始裝料：I0.2閉合，Q0.4斷開，Q0.3接通，表示裝料中。裝料完畢：I0.1閉合，Q0.3

20、斷開同時Q0.0斷開，延時2秒Q0.1斷開，在延時2秒Q0.2斷開，Q0.5斷開，Q0.6閉合。表示小車已經裝滿并且可以離開。2.5組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設計2.5.1監(jiān)控系統(tǒng)的形成背景組態(tài)王是一個操作平臺，它能與時的反映現場的實際情況，有利于工作人員與時的對現場出現的情況做出相應的操作。組態(tài)王6.5(KingView 6.5) 是目前國比較流行的一種國產工業(yè)自動化通用組態(tài)軟件,適用于中小規(guī)模工業(yè)監(jiān)控機,價格低廉。組態(tài)王配有加密鎖,支持工程加密；驅動程序較為豐富,如支持DDE、板卡、OPC 服務器、PLC、智能儀表、智能模塊等；支持ActiveX 控件、配方管理、數據庫訪問、網絡功能、冗余功能。其擴展性

21、強,可與管理計算機或控制計算機聯網通信。組態(tài)王6.5是亞控科技在組態(tài)王6.0x系列版本成功應用后，廣泛征詢數千家用戶的需求和使用經驗，采取先進軟件開發(fā)模式和流程，由十多位資深軟件開發(fā)工程師歷時一年多的開發(fā)，與四十多位用戶一年多的實際現場考驗。使用更方便，功能更強大，性能更優(yōu)異，軟件更穩(wěn)定，質量更可靠。組態(tài)王6.5的推出再次驗證了亞控科技“以客為尊、務實創(chuàng)新、勤奮正值、協(xié)作成長” 的經營理念。亞控科技是一個永遠都會將用戶利益放在首位的、值得用戶信賴的專業(yè)自動化軟件服務商。隨著Internet科技日益滲透到生產、生活的各個領域，自動化軟件的e趨勢已發(fā)展成為整合IT與工廠自動化的關鍵。亞控科技一直是

22、這個領域的開拓者，組態(tài)王6.5的Internet版本立足于門戶概念，采用最新的JAVA 2核心技術，功能更豐富，操作更簡單。整個企業(yè)的自動化監(jiān)控將以一個門戶的形式呈現給使用者，并且不同工作職責的使用者使用各自的授權口令完成各自的操作，這包括現場的操作者可以完成設備的起停、中控室的工程師可以完成工藝參數的整定、辦公室的決策者可以實時掌握生產成本、設備利用率與產量等數據。組態(tài)王6.5的Internet功能逼真再現現場畫面，使您在任何時間任何地點均可實時掌控企業(yè)每一個生產細節(jié)得以實現，現場的流程畫面、過程數據、趨勢曲線、生產報表(支持報表打印和數據下載)、操作記錄和報警等均輕松瀏覽。當然您必須要有授

23、權口令才能完成這些。用戶還可以自己編輯發(fā)布的首頁信息和圖標，成為真正企業(yè)信息化的Internet門戶。對于自動送料裝車系統(tǒng)，組態(tài)監(jiān)控是重要的一步，也是必要的一步。我們知道自動送料裝置一般都是在環(huán)境比較惡劣，不利于工作人員現場操作，這樣就不能準確的判斷現場的實際情況，就不能與時的做出相應的操作。2.5.2組態(tài)王工程的建立組態(tài)王6.5為我們支持大畫面、導航圖，用戶可以制作任意大小的畫面，利用滾動條和導航圖控制畫面顯示容。繪制、移動、選擇圖素時，畫面自動跟蹤滾動。方便的變量替換，可以單獨替換某個畫面中的變量，也可以在畫面中任意選中的圖素圍進行變量替換。自定義菜單，支持二級子菜單。豐富的提示文本，系統(tǒng)

24、提供豐富的圖素提示條文本，包括簡單圖素和組合圖素。任意選擇畫面中的圖素，在畫面中使用鍵盤和鼠標結合可以任意選擇多個圖素進行組合、排列等操作。1.組態(tài)主畫面的建立建立新的組態(tài)王工程，請首先為工程指定工作目錄（或稱“工程路徑”）?！敖M態(tài)王6.5”用工作目錄標識工程，不同的工程應置于不同的目錄。工作目錄下的文件由“組態(tài)王6.5”自動管理我們打開組態(tài)王6.5軟件，首先要求我們新建組態(tài)王工程所在的目錄，啟動“組態(tài)王6.5”工程管理器，選擇菜單“文件新建工程”或單擊“新建”按鈕，彈出的圖框如圖2-5所示。圖2-5 新建工程向導之一在彈出圖框中單擊“下一步”繼續(xù)，彈出“新建工程向導之二對話框”如圖2-6所示

25、,我們首先確定文件存放的目錄，然后選擇工程所在的目錄的路徑，點“瀏覽”選擇你所要存放工程的目錄，然后點下一步，進入工程向導之三，要求我們?yōu)樾鹿こ堂?，在工程名稱文本框中輸入工程的名稱，該工程名稱同時將被作為當前工程的路徑名稱。在工程描述文本框中輸入對該工程的描述文字。工程名稱長度應小于32個字節(jié)，工程描述長度應小于40個字節(jié)。圖2-6 新建工程向導之二完成工程的新建如圖2-6，單擊“完成”完成工程的新建。系統(tǒng)會彈出對話框，詢問用戶是否將新建工程設為當前工程，在彈出圖框中單擊“否”按鈕，則新建工程不是工程管理器的當前工程，如果要將該工程設為新建工程，還要執(zhí)行“文件設為當前工程”命令；單擊“是”按

26、鈕，則將新建的工程設為組態(tài)王的當前工程。定義的工程信息會出現在工程管理器的信息表格中。圖2-7 新建工程向導之三2.5.3組態(tài)畫面的建立打開“組態(tài)王工程管理器”，在“組態(tài)王工程管理器”，中找到我們已經建立好的工程名，點擊這個工程名，會彈出來一個提示對話框，我們不用管它直接點“忽略”。然后進入“工程瀏覽器”。進入組態(tài)王6.5開發(fā)系統(tǒng)后，就可以為每個工程建立數目不限的畫面，在每個畫面上生成互相關聯的靜態(tài)或動態(tài)圖形對象。系統(tǒng)為用戶提供了矩形（圓角矩形）、直線、橢圓（圓）、扇形（圓弧）、點位圖、多邊形（多邊線）、文本等基本圖形對象，與按鈕、趨勢曲線窗口、報警窗口、報表等復雜的圖形對象。提供了對圖形對象

27、在窗口任意移動、縮放、改變形狀、復制、刪除、對齊等編輯操作，全面支持鍵盤、鼠標繪圖，并可提供對圖形對象的顏色、線型、填充屬性進行改變的操作工具。1.定義新畫面進入新建的組態(tài)王工程，選擇工程瀏覽器左側大綱項“文件畫面”，在工程瀏覽器右側用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標。在“畫面名稱”處輸入新的畫面名稱，如自動送料裝車系統(tǒng)，其它屬性目前不用更改。點擊“確定”按鈕進入嵌的組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)。分別如圖2-8、圖2-9所示。圖2-8 工程瀏覽器界面圖 2-9 組態(tài)畫面2.編輯畫面當我們建立畫面后，接下來就是對畫面進行編輯，我們首先找到“工具箱”，如圖2-10所示，一般都在我們的新畫面的右邊欄上，如果不小心關閉

28、了我們可以在主菜單中找到，在菜單“工具/顯示工具箱”的左端有“b”號，表示選中菜單；沒有“b”號，屏幕上的工具箱也同時消失，再一次選擇此菜單，“b”號出現，工具箱又顯示出來。圖 2-10 工具箱工具箱提供了許多常用的菜單命令，也提供了菜單中沒有的一些操作。當鼠標放在工具箱任一按鈕上時，立刻出現一個提示條標明此工具按鈕的功能，用戶在每次修改工具箱的位置后，組態(tài)王會自動記憶工具箱的位置，當用戶下次進入組態(tài)王時，工具箱返回上次用戶使用時的位置。2.5.4定義I/O設備組態(tài)王6.5把那些需要與之交換數據的設備或程序都作為外部設備。外部設備包括：下位機（PLC、儀表、模塊、板卡、變頻器等），它們一般通過

29、串行口和上位機交換數據；其他Windows應用程序，它們之間一般通過DDE交換數據；外部設備還包括網絡上的其他計算機。本文設計中使用西門子S7-200PLC和組態(tài)王6.5進行通信。S7-200 PLC可以通過PLC為組態(tài)王提供數據。假設西門子S7-200 PLC連接在計算機的COM1口。定義I/O設備的具體步驟如下：繼續(xù)上面的工程。選擇工程瀏覽器左側大綱項“設備COM1”，在工程瀏覽器右側用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，運行“設備配置向導”。在彈出圖框中選擇“西門子PLC”的“S7-200系列”的“PPI”項，單擊“下一步”，彈出“設備配置向導”。如圖2-11所示。為外部設備取一個名稱，輸入新IO

30、設備，單擊“下一步”，彈出“設備配置向導”，為設備選擇連接串口，假設為COM1，單擊“下一步”，彈出“設備配置向導”，填寫設備地址，假設為2，單擊“下一步”，彈出“設備配置向導”。 在彈出圖框中設置通信故障恢復參數(一般情況下使用系統(tǒng)默認設置即可)，單擊“下一步”，彈出“設備配置向導”，請檢查各項設置是否正確，確認無誤后，單擊“完成”。 設備定義完成后，可以在工程瀏覽器的右側看到新建的外部設備“新IO設備”。在定義數據庫變量時，只要把IO變量連結到這臺設備上，它就可以和組態(tài)王6.5交換數據了。圖2-11 定義外部設備2.5.5構造數據庫在工程瀏覽器中左邊的目錄樹中選擇“數據詞典”項，右側的容顯

31、示區(qū)會顯示當前工程中所定義的變量。雙擊“新建”圖標，彈出“定義變量”屬性對話框如圖2-12所示。變量屬性由基本屬性、報警配置、記錄配置三個屬性頁組成。采用這種卡片式管理方式，用戶只要用鼠標單擊卡片頂部的屬性標簽，則該屬性卡片有效，用戶可以定義相應的屬性?！白兞繉傩浴睂υ捒蛉缦滤締螕簟按_定”按鈕，則工作人員定義的變量有效時保存新建的變量名到數據庫的數據詞典中。若變量名不合法，會彈出提示對話框提醒工程人員修改變量名。單擊“取消”按鈕，則工作人員定義的變量無效，并返回“數據詞典”界面。圖2-12 定義變量在工程瀏覽器右側用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，彈出“變量屬性”對話框。在“變量名”處輸入變量名，

32、如：運料小車；在“變量類型”處選擇變量類型如：存實數，其它屬性目前不用更改，單擊“確定”即可。下面繼續(xù)定義一個IO變量。在“變量名”處輸入變量名，如：紅燈；在“變量類型”處選擇變量類型如：IO整數；在“連接設備”中選擇先前定義好的IO設備：新IO變量；在“寄存器”中定義為：Q0.6；在“數據類型”中定義為：Bit類型。其它屬性目前不用更改，單擊“確定”即可。同樣其他連接I/O變量也可以用這樣的方式獲得，如圖2-13經定義好的數據庫：圖 2-13 數據詞典2.5.6建立動畫連接定義動畫連接是指在畫面的圖形對象與數據庫的數據變量之間建立一種關系，當變量的值改變時，在畫面上以圖形對象的動畫效果表示出

33、來；或者由軟件使用者通過圖形對象改變數據變量的值。 表2-1 動畫連接方式屬性變化線屬性變化、填充屬性變化、文本色變化位置與大小變化填充、縮放、旋轉、水平移動、垂直移動值輸出模擬值輸出、離散值輸出、字符串輸出值輸入模擬值輸入、離散值輸入、字符串輸入特殊線屬性變化、填充屬性變化、文本色變化滑動桿輸入填充、縮放、旋轉、水平移動、垂直移動命令語言模擬值輸出、離散值輸出、字符串輸出建立動畫連接的具體步驟如下：繼續(xù)上面的工程。雙擊圖形某對象，可彈出“動畫連接”對話框，用鼠標單擊“填充”按鈕，彈出對話框。單擊“確定”，再單擊“確定”返回組態(tài)王6.5開發(fā)系統(tǒng)。如圖2-14。圖2-14 水平移動連接讓圖形動起

34、來，我們必須對該圖形變量進行相應的語言編輯，在編輯之前我們先了解一下我們可能用到的命令語言，命令語言程序的語法與一般C程序的語法沒有大的區(qū)別，每一程序語句的末尾應該用分號“；”結束，在使用ifelse、while（）等語句時，其程序要用花括號“ ”括起來。用運算符連接變量或常量就可以組成較簡單的命令語言語句，如賦值、比較、數學運算等。命令語言中可使用的運算符以與算符優(yōu)先級與連接表達式一樣。運算符有以下幾種：表2-2 運算指令取補碼，將整型變量變成2的補碼。*乘法/除法模運算加法減法（雙目）&整型量按位與|整型量按位或整型量異或&&邏輯與|邏輯或<小于>大于&

35、lt;=小于或等于>=大于或等于= =等于（判斷）!=不等于=等于（賦值）接下來就是要對圖2-14的水流進行編程了，我們先確定一下水流的方向，這里是讓水流向左流動，我們先把對應的值填好，在移動距離的那一列中，選中向左，然后填入移動距離這里讓他移動40個單位，然后在對應值中填入相應的移動值，這個對應的移動數值是編程語言中所要對應的值，我們一般用10或者100的整數填寫，編程語言如需下：if(本站點進料口=1)水流=水流+1;else水流=0; if(水流>=10)水流=0;如果進料閥門打開，圖中的水流模塊就開始向左移動，當水流模塊移動小于40個單位，對應語言小于10，水流模塊一直向左

36、移動；當水流模塊移動大于等于40個單位時，水流模塊就回零。如果進料閥門關閉，圖中的水流模塊回零，并且停止不動。我們在運行的過程中可能會看到水流的移動很慢，且沒有連貫性，這里我們要把畫面命令語言的運行時間由1000改為550毫秒，如果由于機器的運轉速度很慢我們也可以改為500毫秒如圖2-15所示：需要注意的是我們在編輯的過程中，會出現符號錯誤，我們應該仔細查找，在編輯完成后，點擊“確定”進入調試畫面，如何才能判斷我們的語言是不是達到應有的要求，我們需要對軟件進行調試，這樣才能保證系統(tǒng)按要求運行。圖2-15 命令語言編輯器3.軟件調試3.1軟件調試概述調試是軟件開發(fā)過程中最艱巨的腦力勞動，調試開始

37、時，軟件開發(fā)者僅僅面對著錯誤的征兆，然而在問題的外部現象和在原因之間往往并沒有明顯的聯系，在組成程序的密密麻麻的元素中，每一個都可能是錯誤的根源。調試的策略主要有以下幾種方法：1.試探法調試人員分析錯誤征兆，猜想故障的大致位置，然后使用調試的技術獲取程序中被懷疑的地方附近的信息。這種策略通常是緩慢而低效的。一般不被采用。2.回溯法回溯法是調試人員檢查錯誤征兆，確定最先發(fā)現“癥狀”的地方，然后人工沿程序的控制流往回追蹤源程序代碼，直到找出錯誤根源或確定故障圍為止?；厮莘▽π〕绦蚨允且环N比較好的調試策略，但是對于一些大規(guī)模的程序來說，就不適合用此方法了。3.對分查找法如果知道每個變量在程序若干個

38、關鍵點的正確值，則可以用賦值語句或輸入語句在程序中點附近“注入”這些變量的正確值，然后檢查程序的輸出。如果輸出結果是正確的，則故障在程序的前半部分；反之，在后半部分。對于程序中有故障的那部分再重復使用這個方法，直到把故障圍縮小到容易診斷的程度為止。4. 歸納法所謂歸納法就是從個別推斷一般的方法，這種方法從線索出發(fā)，通過分析這些線索之間的關系而找到故障。5.演繹法是從一般原理或前提出發(fā)，經過刪除和精化的過程推導出結論。用演繹法調試開始時先列出可能成立的原因或假設，然后依次地排除列舉出的原因。最后，證明剩下的原因是錯誤的根源。以上是一些調試策略的介紹，在這些策略中較普遍的調試策略是歸納法和演繹法。

39、3.2通信協(xié)議PPI協(xié)議是SIEMENS公司專門為S7系列PLC開發(fā)的通信協(xié)議、主/從協(xié)議，可利用PC/PPI電纜，將S7200系列的PLC與裝有STEP7Micro/Win32編程軟件的計算機連接起來，組成PC/PPI（單主站）的主/從網絡連接。PPI協(xié)議是S7-200CPU最基本的通信方式，通過PPI協(xié)議自身的端口（PORT或PORT1）就可以實現通信，PPI通信是S7200CPU默認的通信方式。PPI是一種主/從協(xié)議通信，主/從站在一個令牌環(huán)網中，在CPU用戶程序調用網絡讀（NETR）,寫（NETW）指令即可。也就是說網絡讀寫指令是運行在PPI 協(xié)議上的，因此PPI網絡只在主站側寫程序就

40、可以了，從站的讀寫網絡指令沒有什么意義。NETR網絡讀取指令是啟動一項PPI通信操作，通過指定的端口(PORT)從遠程設備讀取數據到本地表格（TBL）網絡讀寫指令可以向遠程站發(fā)送或接收16個字節(jié)的信息，在CPU同一時間最多可以有8條指令被激活。3.3PLC軟件測試3.3.1PLC程序的模擬調試將設計好的程序寫入PLC后，首先逐條仔細檢查，并改正寫入時出現的錯誤。用戶程序一般先在實驗室模擬調試，實際的輸入信號可以用鈕子開關和按鈕來模擬，各輸出量的通/斷狀態(tài)用PLC上有關的發(fā)光二極管來顯示，一般不用接PLC實際的負載(如接觸器、電磁閥等)。在調試時應充分考慮各種可能的情況，對系統(tǒng)各種不同的工作方式

41、、有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進展路線，都應逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現問題后應與時修改梯形圖和PLC中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關系完全符合要求。如果程序中某些定時器或計數器的設定值過大，為了縮短調試時間，可以在調試時將它們減小，模擬調試結束后再寫入它們的實際設定值。3.3.2PLC程序下載程序編譯完之后，STEP 7Micro/WIN 32與PLC之間的通信關系也成功建立，此時可向PLC下載程序，然后收集狀態(tài)監(jiān)控或調試程序。STEP 7Micro/WIN 32提供了一套工具來調試和監(jiān)控程序。1.選擇工作模式選擇菜單欄中的“PLC”“運行”或者“PLC”

42、“停止”可進入相對的PLC模式；單擊工具欄中的“運行”按鈕或“停止”按鈕，也可進入相應模式；還可以手工改變位于PLC上的開關或在程序插入停止指令。當PLC處于停止模式時，可利用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)查看操作數的當前值，也可以利用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)強迫數值(此操作只在梯形圖和功能塊圖程序狀態(tài)中使用)，還可以利用圖狀態(tài)寫入數值或寫入和強迫輸出，執(zhí)行有限數目的掃描，通過狀態(tài)圖或程序狀態(tài)查看影響。在停止模式下，雖然能報告操作數狀態(tài)，但PLC無法執(zhí)行用戶程序，達不到預期的控制效果。如果想觀察程序狀態(tài)的連續(xù)更新，需將PLC轉回運行模式。 2.打開程序狀態(tài)選擇“排錯”菜單中的“程序狀態(tài)”，打開輸出窗口；或單擊調試工

43、具條中的“程序狀態(tài)”按鈕，短暫停頓后，程序編輯器窗口開始顯示狀態(tài)。如果作數值等于1(位打開)，布爾指令(觸點、線圈)將被顯示成彩色塊，非布爾操作數則以通信速度允許的最快速度顯示并更新。3.執(zhí)行有限次掃描(1)單次掃描通過指定PLC運行的掃描次數，可以監(jiān)控程序在改變進程變量時的情況。PLC不支持對運行模式執(zhí)行循環(huán)次數。任何時候PLC從停止模式進入運行模式，該掃描的第一掃描位(SM0.1)將被激活。由于PLC執(zhí)行的速度很快，從程序狀態(tài)很難監(jiān)控到此位的變化，因此可以使用“單次掃描”命令，它使PLC從停止模式轉變成運行模式。執(zhí)行單個掃描，然后再轉回停止模式。由于PLC只執(zhí)行一次掃描，與第一掃描邏輯相關

44、的狀態(tài)信息不會消失，因此可以查看此信息，進而監(jiān)控程序?？稍诔绦蚓庉嬈鞔翱陲@示要監(jiān)控的程序部分，確定打開程序狀態(tài)，將PLC置于停止模式，使用“單次掃描”命令。(2)多次掃描單次掃描并不能完全收集系統(tǒng)連續(xù)執(zhí)行時系統(tǒng)狀態(tài)信息的變化，需要連續(xù)或間斷地收集狀態(tài)信息?？梢灾付≒LC執(zhí)行有限次的程序掃描(從1次掃描至65 355次掃描)。當PLC處于停止模式時，可利用多次掃描特征查看一次或多次掃描。確定PLC為停止模式后，選擇菜單欄中的“排錯”“多次掃描”，出現執(zhí)行掃描對話礦，如圖？所示。在執(zhí)行掃描對話框中輸入所要進行的掃描次數，單擊“確認”按鈕。 (3)程序保存當然，要想使自己所編寫，也可以對其進行設置。

45、選擇“文件”菜單中的“設置密碼” ，打開用密碼保護本窗口，在“密碼”與“驗證”框中輸入相應的密碼和驗證碼即可。當然，若不想對自己的程序進行設置，就在“密碼”與“驗證”框中不輸入任何數值。選擇“文件”菜單中的“保存”選項，之后選擇“退出”選項，在出現的項目保存框中選擇“是”即可。3.4組態(tài)調試3.4.1組態(tài)通訊調試組態(tài)王支持的硬件設備包括：可編程控制器（PLC）、智能模塊、板卡、智能儀表，變頻器等等。工程人員可以把每一臺下位機看作一種設備，他不必關心具體的通訊協(xié)議，只需要在組態(tài)王的設備庫中選擇設備的類型，然后按照“設備配置向導”的提示一步步完成安裝即可，使驅動程序的配置更加方便。單擊“調試”菜單

46、，彈出下拉式菜單，如圖3-1所示。 圖 3-1調試菜單此命令用于給出組態(tài)王與I/O設備通訊時的調試信息，包括通訊信息、讀成功、讀失敗、寫成功、寫失敗。當用戶需要了解通訊信息時，選擇“通訊信息”項，此時該項前面有一個符號“a”，表示該選項有效，則組態(tài)王與I/O設備通訊時會在信息窗口中給出通訊信息，如圖3-2所示。圖3-2 信息窗口通訊信息在組態(tài)王信息窗口中，我們可以看到在系統(tǒng)運行過程中，系統(tǒng)和PLC通訊失敗，這說明組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)和PLC沒有接通?？赡苁荘LC電纜沒有接好，我們主要從這方面入手進行下一步的調試。通訊信息：在組態(tài)王信息窗口中顯示/不顯示組態(tài)王與設備的通訊信息。同樣我們可以用信息窗口獲得

47、其他一些錯誤信息。讀成功：在組態(tài)王信息窗口中顯示/不顯示組態(tài)王讀取設備寄存器數據時成功的信息。讀失?。涸诮M態(tài)王信息窗口中顯示/不顯示組態(tài)王讀取設備寄存器數據時失敗的信息。寫成功：在組態(tài)王信息窗口中顯示/不顯示組態(tài)王向設備寄存器寫數據時成功的信息。寫失?。涸诮M態(tài)王信息窗口中顯示/不顯示組態(tài)王向設備寄存器寫數據時失敗的信息。調試命令語言：該選項目前不起作用。3.4.2組態(tài)監(jiān)控仿真從總體結構上看一般都是由系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境(或稱組態(tài)環(huán)境)與系統(tǒng)運行環(huán)境兩大部分組成。系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境是自動化工程設計者為實施其控制方案，在組態(tài)軟件的支持下進行應用程序的系統(tǒng)生成工作所必須依賴的工作環(huán)境，通過建立一系列用戶數據文件，生成最終的圖形目標應用系統(tǒng)，供系統(tǒng)運行環(huán)境運行時使用。系統(tǒng)運行環(huán)境是將目標應用程序裝入計算機存并投入實時運行時使用的,是直接針對現場操作使用的。系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境和系統(tǒng)運行環(huán)境之間的聯系紐帶是