拌膠機(jī)控制系統(tǒng)PLC設(shè)計(jì)說明

1、 . . . I / 46拌膠機(jī)控制系統(tǒng) PLC 設(shè)計(jì)摘 要隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與國家與地方對高速公路、鐵路、與縣鄉(xiāng)公路、城市建設(shè)的投資力度進(jìn)一步加大，隨著通鄉(xiāng)達(dá)村公路的大規(guī)模修建、小城鎮(zhèn)建設(shè)大規(guī)模改造，各型混凝土攪拌機(jī)必將有廣闊的市場前景，為此作為設(shè)備制造單位如何提供質(zhì)優(yōu)價(jià)廉性能可靠，節(jié)能環(huán)保，維護(hù)方便的混凝土攪拌機(jī)，應(yīng)用了西門子 S7-300 系列 PLC 完成該系統(tǒng)的控制。攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的刨花由螺旋給料機(jī)供給，壓力傳感器檢測刨花量。膠由膠泵抽給，用電磁流量計(jì)檢測膠流量；刨花和膠要按一定的比率送到攪拌機(jī)攪拌，然后將混料供給下一道工序蒸壓成型。刨花量和膠流量恒定，并有一定的比例關(guān)系。雙軸攪拌

2、機(jī)采用雙軸對向攪拌，攪拌機(jī)的噴膠器使膠呈霧狀噴射到刨花中。該系統(tǒng)配備的混膠器可以使固化劑與膠在其中混合，而不是把固化劑加到調(diào)膠罐中。本系統(tǒng)具有攪拌均勻、施膠量低等功能。調(diào)膠系統(tǒng)采用 PLC 集中控制，PLC 根據(jù)各部傳感器得到刨花的重量、含水率，來調(diào)整施膠量的固體含量。使施膠后的刨花含水率控制在理想的狀態(tài)上。這樣的優(yōu)點(diǎn)是在生產(chǎn)線臨時(shí)停機(jī)時(shí)，可以避免膠的浪費(fèi)。因此，為企業(yè)與國家節(jié)省了大量的資金和生產(chǎn)原料。關(guān)鍵詞：PLC；PID；S7-300；變頻器 . . . II / 46Mix the Gum MachineControl System Design Besed on PLCABSTRACT

3、With Chinas infrastructure construction and the national and local to the highway, railway, highway, city and county and township government investment in the construction of the township to increase, with the large-scale construction of village highway construction of small towns, large scale trans

4、formation, each concrete mixer will have broad market prospect, and therefore as equipment manufacturing unit how to provide high quality and reasonable price reliable performance, energy conservation and environmental protection, maintenance convenient the concrete mixer, the Siemens PLC applicatio

5、n series s7-300 series to complete the system control PC. Mixer control system by two-stage spiral feeder supply pressure sensor detection processes, quantity. By glue pumps to glue, glue with electromagnetic flowmeter test flow; Particle and glue to at a certain rate to stir the mixer, and then wil

6、l mixing supply a process under autoclave to shape. Paring quantity and plastic flow, and a certain constant relationship of scale. Dual axle mixer used for mixing, blender to further the spray adhesive glue is an hazy spray into the particle. The rubber mixing system equipped with the machine can m

7、ake curing agent and the rubber in the mix of, rather than the curing agent added to the glue tank. This system has a stir well, glue low quantity function. Adjustable glue system USES PLC centralized control, PLC according to get the weight of each sensor pre-press, moisture content, to adjust the

8、amount of glue solid content. Make glue of moisture content in pre-press after control ideal state. Such advantages in production line is temporary, can avoid glue when stop waste. Therefore, the enterprise and government to save a lot of money . . . III / 46anraw material. key words：PLC；PID；S7-300；

9、Frequency Converter目目 錄錄摘要 IAbstractII1 緒論 12 拌膠機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 42.1控制系統(tǒng)的工藝過程與控制要求42.2系統(tǒng)的控制方案52.3基于 PLC 的拌膠機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)72.3.1施膠機(jī)具有如下主要特點(diǎn)72.3.2拌膠機(jī)對比傳統(tǒng)拌膠系統(tǒng)特點(diǎn)73 PLC 技術(shù)概述 83.1 PLC 的基礎(chǔ)知識83.1.1 可編程控制器 83.1.2PLC 的結(jié)構(gòu) 93.1.3 PLC 的特點(diǎn) 103.1.4 PLC 的基本功能 113.1.5 PLC 軟件系統(tǒng) 123.1.6 PLC 的發(fā)展趨勢 133.2 西門子 S7-300 軟件概述 133.2.1 西門

10、子 S7-300 系列 PLC 的一般特性 133.2.2 西門子 S7-300 系列 PLC 的基本硬件組成 153.2.3 STEP 7- V5.4(西門子 S7-300 編程軟件)17 . . . IV / 464 攪拌機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 194.1 PLC 的選型194.2控制系統(tǒng)的儀表選用215 攪拌控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 235.1 可編程控制器在模擬量閉環(huán)控制中的應(yīng)用235.1.1PIDPID 控制器的數(shù)字化 235.1.2 回路輸入輸出變量的轉(zhuǎn)化與標(biāo)準(zhǔn)化 265.2 攪拌機(jī)系統(tǒng)程序流程圖27總結(jié) 28致 29參考文獻(xiàn) 30附錄:程序 31 . . . 1 / 461 緒論刨花板又稱碎料板

11、，是將木材加工剩余物、小徑木、木屑等物切削成一定規(guī)格的碎片，經(jīng)過干燥，拌以膠料，硬化劑、防水劑等，在一定的溫度、壓力下壓制成的一種人造板。定向刨花板是刨花板新品種之一，刨花鋪裝成型時(shí)，將攪拌刨花板按其纖維方向縱行排列，從而壓制成的刨花板。這種刨花板的形狀要求長寬比較大，而厚度比普通刨花板的刨花略厚。定向鋪將的方法有機(jī)械定向和靜電定向。前者適用于大刨花定向鋪裝，后者適用于細(xì)小刨花定向鋪裝。定向刨花板表面覆以鋸末、碎屑等細(xì)料，芯部充以定向刨花的結(jié)構(gòu)板材。該板為五層結(jié)構(gòu)：上下兩表層細(xì)料，中間兩層縱向定向刨花，芯層橫向定向刨花。板坯可在連續(xù)式多頭成型機(jī)上一次鋪裝?？勺靼迨郊揖叩某休d構(gòu)件（側(cè)主板、擱板等

12、） 。由于定向刨花板在某一方向具有較高強(qiáng)度的特點(diǎn)，可以按照膠合板的構(gòu)成原理，使定向的表層刨花與定向的芯層刨花互相垂直交錯，形成三層以至五層結(jié)構(gòu)定向刨花板。其性能與膠合板相似，常代替膠合板做結(jié)構(gòu)材使用。這是一種新型結(jié)構(gòu)板，在充分利用小徑材、速生材，提高木材利用率等方面，有其廣闊的前景1。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)對自動化程度的要求越來越高，對工業(yè)控制的方便性，高效性與準(zhǔn)確性提出了更高的要求。隨動系統(tǒng)是生產(chǎn)過程中重要的控制環(huán)節(jié)，所謂的隨動系統(tǒng)是指當(dāng)某參數(shù)量的變化規(guī)律為無法預(yù)先確定的時(shí)間函數(shù)時(shí)，其被控量能夠以一定的精度跟隨參量變化的控制系統(tǒng)，它在化工、冶金、輕工等行業(yè)的控制系統(tǒng)中廣泛存在。PC

13、 或 PLC 即可編程序控制器，是在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制設(shè)備，具有功能強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、使用方便以與體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于自動化控制的各個(gè)領(lǐng)域，并成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動化的支柱產(chǎn)品。近年來，國在 PC 技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用方面的發(fā)展也很快，除許多從國外引進(jìn)的設(shè)備、自動化生產(chǎn)線外，國產(chǎn)的機(jī)床設(shè)備已越來越多的采用 PC 控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的繼電器、接觸器控制系統(tǒng)。國產(chǎn)化的小型 PC 性能也基本達(dá)到同類國外產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。目前 PC已廣泛用于冶金、化工、輕工、電力、建筑、交通、運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)行業(yè)。隨著 PLC 功能模塊與控制指令的完善，在隨動控制系統(tǒng)中替代了常規(guī)的

14、繼電器件與儀表控制，使隨動系統(tǒng)更加準(zhǔn)確，靈活，且故障率低，因此以 PLC 為核心的隨動系統(tǒng)到了越來越廣泛的應(yīng)用。 . . . 2 / 46工剩余物、小徑木、木屑等切削成一定規(guī)格的碎片，經(jīng)過干燥、拌以膠料、硬化劑、防水劑，在一定的溫度下壓制而成的一種人造板材。論文在簡單介紹 PLC 的基礎(chǔ)上，通過分析控制系統(tǒng)的要求，采用了 PLC 的功能模塊，設(shè)計(jì)了以 PLC 為核心的隨動控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的控制均采用可編程序控制器實(shí)現(xiàn)。本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的 PLC 控制的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)2。 普通刨花板的強(qiáng)度沒有同規(guī)格的膠合板強(qiáng)度高，但制造膠合板所使用的原木質(zhì)量要求較高，并且木材利用率較低。因此，在刨花板生產(chǎn)中開辟了

15、一個(gè)新的分支，這就是采用特殊的加工工藝，用細(xì)徑劣質(zhì)材制造出具有定向結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)度新型刨花板，即定向刨花板。定向刨花板（Oriented Strand Board,縮寫 OSB）是 20 世紀(jì) 70 年代在歐美發(fā)展起來的一種新型木質(zhì)人造板材，它以小徑材、間伐材、木芯等為原料，通過專用設(shè)備加工成長 40mm100mm、寬 5mm20mm、厚 0.3mm0.7mm 的長條刨花，再經(jīng)干燥、施膠、鋪裝、熱壓成型的一種人造板。定向刨花板在我國生產(chǎn)和銷售約有十年時(shí)間，但發(fā)展速度比較緩慢，而在歐洲、北美、國、日本等地發(fā)展迅速，具有較大的市場。OSB 的生產(chǎn)工藝過程為：小徑木運(yùn)入工廠貯存于楞場圓筒式剝皮機(jī)金屬探測

16、沖洗刨片濕刨花料倉氣流式圓筒干燥機(jī)圓綱篩選機(jī)面層和芯層干料倉定量秤滾筒式攪拌機(jī)定向鋪裝線（截?cái)啵z測熱壓（截?cái)啵?(鋸邊) 冷卻 (砂光) 檢驗(yàn)包裝入庫。定向刨花板的特點(diǎn)：1、原料來源廣，價(jià)格低定向刨花板的原料主要為軟質(zhì)針葉材、闊葉材的小徑木、撫育間伐材等，如桉樹、杉木、木間伐材等，來源廣泛，價(jià)格一般在每立方米 250-350 元。在天然林資源日益匱乏、大徑材減少的情況下，人造板的原料將逐漸轉(zhuǎn)向依靠人工速生林以與對小徑材的充分利用，定向刨花板符合這種趨勢。2、產(chǎn)品性能優(yōu)良定向刨花板保持了木材縱向強(qiáng)度大、尺寸穩(wěn)定性高的天然優(yōu)越性，同時(shí)克服了木材的某些先天不足，如幅面小、有節(jié)疤缺陷等。定向結(jié)構(gòu)刨花

17、板線膨脹系數(shù)小，穩(wěn)定 . . . 3 / 46性好，握釘力較高，縱向抗彎強(qiáng)度比橫向抗彎強(qiáng)度高得多，可用作結(jié)構(gòu)材料。3、產(chǎn)品用途廣泛從加工性能、加工質(zhì)量、使用壽命、經(jīng)濟(jì)效益等方面衡量，定向結(jié)構(gòu)刨花板是家具制造、室裝修的理想材料；在車船制造等方面，定向刨花板也能得到很好的使用，可用于車廂壁板、地板、隔板等；定向刨花板還可用于包裝板、音箱、箱包的襯板、工藝品等3。 . . . 4 / 462 攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案2.1 控制系統(tǒng)的工藝過程與控制要求定向刨花板生產(chǎn)工藝：普通刨花板是以小徑木、枝椏材、木材加工剩余物、非木質(zhì)農(nóng)作物剩余物等為原料，經(jīng)刨花制備、干燥、鋪裝成型熱壓等工段而制成的一種人造板。

18、產(chǎn)品可用于家具、建筑、包裝、車輛和船舶部裝修，以與經(jīng)二次加工可制作飾面刨花板等等。以下是各工段工藝流程的簡單說明：1、備料工段刨花板生產(chǎn)線原料經(jīng)削片、篩選后送到木片料倉進(jìn)行過渡儲存。木片經(jīng)運(yùn)輸機(jī)送到刨片機(jī)中進(jìn)行刨花制備，制備后的刨花經(jīng)運(yùn)輸機(jī)送到濕刨花料倉中進(jìn)行過渡儲存。2、干燥分選打磨工段濕刨花經(jīng)運(yùn)輸機(jī)送到轉(zhuǎn)子式刨花干燥機(jī)進(jìn)行干燥，經(jīng)過干燥的刨花通過刨花分選（篩選）合格的芯層干刨花經(jīng)運(yùn)輸機(jī)被送往芯層干刨花料倉過渡儲存。過大的刨花經(jīng)打磨機(jī)打磨后被送往表層干刨花料倉過渡儲存。3、調(diào)膠樹膠施膠工段合格的表芯層干刨花經(jīng)運(yùn)輸機(jī)、刨花計(jì)量料倉分別計(jì)量后送到拌膠機(jī)中，同時(shí)調(diào)供膠工段將工藝所要求的膠液送到拌膠

19、機(jī)中，刨花和膠液在表芯層拌膠機(jī)的充分?jǐn)嚢柘拢?達(dá)到均勻混合充分施膠的效果。4、鋪裝熱壓成型工段(年產(chǎn) 3 萬以上生產(chǎn)線）施膠后的刨花經(jīng)皮帶運(yùn)輸機(jī)送至機(jī)械分級鋪裝機(jī)，由機(jī)械分級鋪裝機(jī)組鋪裝出均勻平整的板坯。板坯經(jīng)永磁除 鐵器、預(yù)壓機(jī)、縱向鋸邊機(jī)、橫截鋸、加速運(yùn)輸機(jī)、稱重運(yùn)輸機(jī)和儲存運(yùn)輸機(jī)、裝板運(yùn)輸機(jī)等工序送到裝板機(jī)的裝 機(jī)吊籠中，由裝機(jī)吊籠將板坯送到多層熱壓機(jī)中進(jìn)行熱壓 成型，經(jīng)多層熱壓機(jī)熱壓成型的毛板同時(shí)由裝板小車托盤推到卸板機(jī)中。5、后處理工段停留在卸板機(jī)中的毛板經(jīng)卸板運(yùn)輸機(jī)送至冷卻進(jìn)板運(yùn)輸機(jī)，由冷卻進(jìn)板運(yùn)輸機(jī)送到?jīng)霭鍣C(jī)中進(jìn)行冷卻。在涼板機(jī)中停留（冷卻）后的毛板由冷卻出板運(yùn)輸機(jī)送到縱橫 .

20、. . 5 / 46裁邊截?cái)鄼C(jī)進(jìn)行裁邊分割，最后經(jīng)干板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)至升降臺堆垛。6、后期加工主要包括對從熱壓機(jī)中取出的板材進(jìn)行冷卻、裁邊、砂光、檢驗(yàn)、分等、修補(bǔ)等加工。冷卻處理可在封閉的裝置采用強(qiáng)制通風(fēng)的方法，也可用自然通風(fēng)冷卻。目前常用的冷卻設(shè)備是星形冷卻器。裁邊就是將毛邊板鋸成符合尺寸要求的成品，使用的設(shè)備多為縱橫聯(lián)合鋸邊機(jī)。砂光能夠減少板的厚度公差，消除板面缺陷，使板面光潔，便于使用和進(jìn)行表面裝飾。目前多用寬帶式砂光機(jī)進(jìn)行砂光處理。砂光后的板材經(jīng)過分等、檢驗(yàn)，對裂縫、鼓泡等缺陷進(jìn)行修補(bǔ)后，就可送入成品倉庫。刨花由螺旋給料機(jī)供給，壓力傳感器檢測刨花量。膠由膠泵抽給，用電磁流量計(jì)檢測膠流量；刨花

21、和膠要按一定的比率送到攪拌機(jī)攪拌，然后將混料供給下一道工序蒸壓成型。其工藝流程如圖 2.1 所示。 圖圖 2.12.1 工藝流程圖工藝流程圖系統(tǒng)要求刨花量和膠量恒定，并有一定的比例關(guān)系，即膠量隨刨花量的變化而變化，精度要求小于 3%4。2.2 系統(tǒng)的控制方案根據(jù)控制要求，刨花系統(tǒng)的特點(diǎn)是刨花形態(tài)的質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，刨削體積刨花的單位能耗低，自動化程度高，操作維修方便，安全可靠性高，是理想的高品質(zhì)刨花制備設(shè)備。在 PID 控制中，積分控制的特點(diǎn)是：只要還有余差（即殘余的控制偏差）傳傳傳傳傳傳傳M傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳M傳傳傳傳傳 . . . 6 / 46存在，積分控制就按部就班地逐漸增加控

22、制作用，直到余差消失。所以積分的效果比較緩慢，除特殊情況外，作為基本控制作用，緩不救急。微分控制的特點(diǎn)是：盡管實(shí)際測量值還比設(shè)定值低，但其快速上揚(yáng)的沖勢需要與早加以抑制，否則，等到實(shí)際值超過設(shè)定值再作反應(yīng)就晚了，這就是微分控制施展身手的地方了。作為基本控制使用，微分控制只看趨勢，不看具體數(shù)值所在，所以最理想的情況也就是把實(shí)際值穩(wěn)定下來，但穩(wěn)定在什么地方就要看你的運(yùn)氣了，所以微分控制也不能作為基本控制作用。比例控制沒有這些問題，比例控制的反應(yīng)快，穩(wěn)定性好，是最基本的控制作用，積分、微分控制是對比例控制起增強(qiáng)作用的，極少單獨(dú)使用。在實(shí)際使用中比例和積分一般一起使用，比例承擔(dān)主要的控制作用，積分幫助

23、消除余差。微分只有在被控對象反應(yīng)遲緩，需要在開始有所反應(yīng)時(shí)，與早補(bǔ)償，才予以采用。只用比例和微分的情況很少見。刨花回路采用比例控制，膠回路采用 PI 控制，其控制原理框圖如圖 2.2 所示。選擇開關(guān) SA 用于隨動方式/膠設(shè)定方式的轉(zhuǎn)換。圖圖 2.22.2 控制原理框圖控制原理框圖本文設(shè)計(jì)的攪拌控制系統(tǒng)采用的是電磁流量計(jì)、壓力傳感器和智能電動執(zhí)行器。電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電性液體的儀表。電磁流量計(jì)有一系列優(yōu)良特性,可以解決其它流量計(jì)不易應(yīng)用的問題,如臟污流、腐蝕流的測量。傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳-傳傳傳傳傳傳傳傳傳SA+-PI傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳 . .

24、. 7 / 46優(yōu)點(diǎn):1、測量通道是段光滑直管,不會阻塞,適用于測量含固體顆粒的液固二相流體，如紙漿、泥漿、污水等；2、不產(chǎn)生流量檢測所造成的壓力損失,節(jié)能效果好；3、所測得體積流量實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的明顯影響；4、流量圍大，口徑圍寬；5、可應(yīng)用腐蝕性流體。缺點(diǎn):1、不能測量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品；2、不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體；3、不能用于較高溫度5。2.3基于 PLC 的拌膠機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)2.3.1 施膠機(jī)具有如下主要特點(diǎn)施膠機(jī)具有如下主要特點(diǎn)1、采用螺旋進(jìn)料，保證先進(jìn)料先施膠，后進(jìn)料后施膠，避免有些刨花重復(fù)施膠；2、改進(jìn)了冷卻系統(tǒng)，上、下

25、殼體和中軸無不流動死角，冷卻均勻；3、低速攪拌，不使刨花破損；4、改進(jìn)了注膠位置和方式，保證施膠均勻； 設(shè)備特別適用于施膠量少的麥秸桿生產(chǎn)線和保證刨花形態(tài)的定向刨花板生產(chǎn)線，對原刨花生產(chǎn)線也可以做到在保證同等物理力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，施膠量降低 8%2.3.2 拌膠機(jī)對比傳統(tǒng)拌膠系統(tǒng)特點(diǎn)1、樹脂消耗量減少 58%；2、對比前一代攪拌機(jī)有更好的板子技術(shù)性能；3、穩(wěn)定的技術(shù)指標(biāo)；4、一周清理一次攪拌機(jī)；5、減小邊緣速度使得機(jī)器磨損減少 50%；6、幾乎不因?yàn)榛旌隙茐呐倩ㄐ螒B(tài)6。 . . . 8 / 463PLC 技術(shù)概述3.1 PLC 的基礎(chǔ)知識3.1.1 可編程控制器可編程控制器簡稱 PC（英文全

26、稱：Programmable Controller） ，是計(jì)算機(jī)家族中的一員。于上個(gè)世紀(jì)中后葉被發(fā)明后，在機(jī)床、各種流水線的輸送機(jī)械、發(fā)電、化工、電子等行業(yè)工藝設(shè)備的電氣控制方面得到了廣泛的應(yīng)用。它經(jīng)歷了可編程序矩陣控制器 PMC、可編程序順序控制器 PSC、可編程序邏輯控制器 PLC（英文全稱：Programmable Logic Controller）和可編程序控制器 PC 幾個(gè)不同時(shí)期。為與個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）相區(qū)別，現(xiàn)在仍然沿用可編程邏輯控制器這個(gè)老名字。 1987 年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對 PL

27、C 做了如下定義： “PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC 與其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 ”它具有功能強(qiáng)大、使用可靠、維修簡便等許多優(yōu)點(diǎn)。但對于傳統(tǒng)的繼電器電路來說，它難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜邏輯功能和數(shù)字式控制，而且要實(shí)現(xiàn)一定規(guī)模的邏輯控制功能不僅設(shè)計(jì)繁瑣，難以實(shí)現(xiàn)升級，而且易發(fā)故障，維修復(fù)雜，現(xiàn)在已被大中型設(shè)備的控制系統(tǒng)所拋棄。隨著科學(xué)技術(shù)的飛

28、躍發(fā)展，PLC 也不斷得到完善和強(qiáng)大，同時(shí)它的功能也大大超過了邏輯控制的圍，如聯(lián)網(wǎng)通信功能和自診斷功能等。因此今天這種裝置被我們稱作可編程控制器，不過我們還是習(xí)慣簡稱這種裝置為 PLC。國際電工委員會(IEC) 在 1987 年 2 月通過了對它的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用一類可編程的存儲器，用于其部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破髋c其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 ” . . . 9

29、 / 463.1.2PLCPLC 的結(jié)構(gòu)1、中央處理單元(CPU)PLC 的 CPU 與通用微機(jī)的 CPU 一樣，是 PLC 的核心部分，它按 PLC 中系統(tǒng)程序賦予的功能，接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；用掃描方式查詢現(xiàn)場輸入裝置的各種信號狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入過程狀態(tài)寄存器或數(shù)據(jù)寄存器中；診斷電源與PLC 部電路工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等；在 PLC 進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲器逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去啟閉有關(guān)的控制電路；分時(shí)、分渠道地去執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取、傳送、組合、比較和變換等動作，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯運(yùn)算或算術(shù)運(yùn)算等任務(wù)；根據(jù)

30、運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器的容，再由輸出狀態(tài)寄存器的位狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的有關(guān)容實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印、數(shù)據(jù)通信等功能。以上這些都是在 CPU 的控制下完成的。PLC 常用的 CPU 主要采用通用微處理器、單片機(jī)或雙極型位片式微處理器。2、存儲器存儲器（簡稱存） ，用來存儲數(shù)據(jù)或程序。它包括隨機(jī)存取存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM） 。一般在產(chǎn)品樣本中所列的存儲器型號和容量，均是指用戶程序存儲器。PLC 配有系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器，分別用以存儲系統(tǒng)程序和用戶程序。系統(tǒng)程序存儲器用來存儲監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序和各種系統(tǒng)參數(shù)等，一般使用 EPROM；用戶程序存

31、儲器用作存放用戶編制的梯形圖等程序，一般使用 RAM，若程序不經(jīng)常修改，也可寫入到 EPROM 中；存儲器的容量以字節(jié)為單位。系統(tǒng)程序存儲器的容不能由用戶直接存取。因此一般在產(chǎn)品樣本中所列的存儲器型號和容量，均是指用戶程序存儲器。3、PLC 電源PLC 電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。無論是小型的 PLC，還是中、大型的PLC 其電源的性能都是一樣的，均能對 PLC 部的所有器件提供一個(gè)穩(wěn)定可靠的直流電源。一般交流電壓波動在正負(fù) 10%(15%)之間，因此可以直接將 PLC 接入到交流電網(wǎng)上去。4、輸入/輸出（I/O）模塊I/O 模塊是 CPU 與現(xiàn)場 I/O 設(shè)備或其他外部設(shè)備之間的連接

32、部件。PLC 提供了各種 . . . 10 / 46操作電平和輸出驅(qū)動能力的 I/O 模塊供用戶選用。I/O 模塊要求具有抗干擾性能，并與外界絕緣因此，多數(shù)都采用光電隔離回路、消抖動回路、多級濾波等措施。5、編程器 編程器用作用戶程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視，還可以通過其鍵盤去調(diào)用和顯示 PLC 的一些部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。它經(jīng)過接口與 CPU 聯(lián)系，完成人機(jī)對話。編程器分簡易型和智能型兩種。簡易型編程器只能在線編程，它通過一個(gè)專用接口與 PLC 連接。智能型編程器即可在線編程又可離線編程，還以遠(yuǎn)離 PLC 插到現(xiàn)場控制站的相應(yīng)接口進(jìn)行編程。智能型編程器有許多不同的應(yīng)用程序軟件包，功能齊全，適應(yīng)的

33、編程語言和方法也較多。圖圖 3.13.1 PLCPLC 結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖3.1.3 PLCPLC 的特點(diǎn)1、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) PLC 用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的 1/101/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。 2、硬件配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC 的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC 有較強(qiáng)的

34、帶負(fù)載能力，可直接驅(qū)動一般的電磁閥和交流接觸器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來 PLC 滲透 . . . 11 / 46到了位置控制、溫度控制、CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強(qiáng)與人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 3、易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。4、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維

35、護(hù)方便，容易改造 PLC 的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法。PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 5、體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的 1/21/10。它的重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備4。3.1.4PLCPLC 的基本功能1、邏輯控制功能邏輯控制功

36、能實(shí)際上就是位處理功能，是 PLC 的最基本功能之一。PLC 設(shè)置有“與”（AND） 、 “或” （OR） 、 “非” （NOT）等邏輯指令，利用這些指令，根據(jù)外部現(xiàn)場（開關(guān)、按扭或其他傳感器）的狀態(tài)，按照指定的邏輯進(jìn)行運(yùn)算處理后，將結(jié)果輸出到現(xiàn)場的被控對象（電磁閥、電機(jī)等） 。2、定時(shí)控制功能定時(shí)控制功能是 PLC 的最基本的功能之一。PLC 中有許多可供用戶使用的定時(shí)器，其功能類似于繼電器線路中的時(shí)間繼電器。3、計(jì)數(shù)控制功能計(jì)數(shù)控制功能是 PLC 的最基本功能之一。PLC 為用戶提供了許多計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到某一數(shù)值時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)狀態(tài)信號（計(jì)數(shù)值到） ，利用該狀態(tài)信號實(shí)現(xiàn)對某個(gè)操作的計(jì)數(shù)控制

37、。4、數(shù)據(jù)處理功能 . . . 12 / 46PLC 大部分都具有數(shù)據(jù)處理功能，可以實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、譯碼編碼等操作。5、回路控制功能有些 PLC 具有 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換功能，可以方便地完成對模擬量的控制和調(diào)節(jié)。6、監(jiān)控功能PLC 設(shè)置了較強(qiáng)的監(jiān)控功能。利用編程器或監(jiān)視器，操作人員可對 PLC 有關(guān)部分的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。利用編程器，可以調(diào)整定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的設(shè)定值和當(dāng)前值，并可以根據(jù)需要改變 PLC 部邏輯信號的狀態(tài)與數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)容，為調(diào)試和維護(hù)提供了極大的方便。7、停電記憶功能PLC 部的部分存儲器所使用的 RAM 設(shè)置了停電保持器件（如備用電池等）

38、，以保證斷電后這部分存儲器中的信息能夠長期保存。利用某些記憶指令，可以對工作狀態(tài)進(jìn)行記憶，以保持 PLC 斷電后的數(shù)據(jù)容不變。PLC 電源恢復(fù)后，可以在原工作基礎(chǔ)上繼續(xù)工作。8、故障診斷功能PLC 可以對系統(tǒng)構(gòu)成、某些硬件狀態(tài)、指令的合法性等進(jìn)行自診斷，發(fā)現(xiàn)異常情況，發(fā)出報(bào)警并顯示錯誤類型，如屬嚴(yán)重錯誤則自動中止運(yùn)行。PLC 的故障自診斷功能，大大提高了 PLC 控制系統(tǒng)的安全性和可維護(hù)性。3.1.5 PLCPLC 軟件系統(tǒng)PLC 的軟件系統(tǒng)是指 PLC 所使用的各種程序的集合。它包括系統(tǒng)程序和用戶程序。 1、系統(tǒng)程序 系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、編譯程序與診斷程序等。監(jiān)控程序又稱為管理程序，主要用

39、于管理全機(jī)。編譯程序用來把程序語言翻譯成機(jī)器語言。診斷程序用來診斷機(jī)器故障。系統(tǒng)程序由 PLC 生產(chǎn)廠家提供，并固化在 EPROM 中，用戶不能直接存取，故也不需要用戶干預(yù)。 2、用戶程序 用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場控制的需要，用 PLC 的程序語言編制的應(yīng)用程序，用以實(shí)現(xiàn)各種控制要求。用戶程序由用戶用編程器鍵入到 PLC 存。小型 PLC 的用戶程序比較簡單，不需要分段，而是順序編制的。大中型 PLC 的用戶程序很長，也比較復(fù)雜， . . . 13 / 46為使用戶程序編制簡單清晰，可按功能結(jié)構(gòu)或使用目的將用戶程序劃分成各個(gè)程序模塊。按模塊結(jié)構(gòu)組成的用戶程序，每個(gè)模塊用來解決一個(gè)確定的技術(shù)功能，

40、能使很長的程序編制得易于理解，還使得程序的調(diào)試和修改變得很容易。 3.1.6PLCPLC 的發(fā)展趨勢由于工業(yè)生產(chǎn)對自動控制系統(tǒng)需求的多樣性，PLC 的發(fā)展方向如下： 1、產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展 大：I/O 點(diǎn)數(shù)達(dá) 14336 點(diǎn)、32 位為微處理器、多 CPU 并行工作、大容量存儲器、掃描速度高速化。 ?。河烧w結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。 2、PLC 在閉環(huán)過程控制中應(yīng)用日益廣泛 。3、不斷加強(qiáng)通訊功能 。4、新器件和模塊不斷推出高檔的 PLC 除了主要采用 CPU 以提高處理速度外，還有帶處理器的 EPROM 或 RAM 的智能 I/O 模塊、高速計(jì)數(shù)模

41、塊、遠(yuǎn)程 I/O 模塊等專用化模塊。5、編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化，有各種簡單或復(fù)雜的編程器與軟件，用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的 PLC 指令系統(tǒng) 。6、發(fā)展容錯技術(shù)采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。 7、追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。3.2 西門子 S7-300 軟件概述3.2.1 西門子 S7-300S7-300 系列 PLCPLC 的一般特性S7-300 由多種模塊部件組成，各種模塊能以不同方式組合在一起，從而可使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加靈活，滿足不同的應(yīng)用需求。S7-300 有各種不同性能檔次的 CPU 可供使用。S7-300 的指令集包含 350 多條

42、指令，包括了位指令，比較指令，定時(shí)指令，計(jì)數(shù)指令，整點(diǎn)和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算指令等。S7-300 是模塊化小型 PLC 系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。1、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)繼電.接觸器控制系統(tǒng)使用大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連接線路比較繁雜，且觸點(diǎn)通斷時(shí)有可能產(chǎn)生電弧和機(jī)械磨損，影響其壽命，可靠性差。PLC 中采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路， . . . 14 / 46比機(jī)械觸點(diǎn)繼電器的可靠性要高。在硬件和軟件設(shè)計(jì)中都采用了先進(jìn)技術(shù)以提高可靠性和抗干擾能力。比如，用軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電.接觸器控制系統(tǒng)中的中間繼電器和時(shí)間繼電器，只剩下少量的 IO 硬件，將觸點(diǎn)因接觸不良造成的故障大大減小，提高了可靠性；所有礬）接口電路都

43、采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 PLC 部電路進(jìn)行電氣隔離；增加自診斷、糾錯等功能，使其在惡劣工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的可靠性、抗干擾能力提高了。 2、靈活性好，擴(kuò)展性強(qiáng)繼電-接觸器控制系統(tǒng)由繼電器等低壓電器采用硬件接線實(shí)現(xiàn)，連接線路比較繁雜，而且每個(gè)繼電器的觸點(diǎn)數(shù)目有限，當(dāng)控制系統(tǒng)功能改變時(shí)，需改變線路的連接，所以繼電.接觸器控制系統(tǒng)的靈活性、擴(kuò)展性差；而由 PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng)，只需在 PLC 的端子上接入相應(yīng)的控制線即可，減少了接線，當(dāng)控制系統(tǒng)功能改變時(shí)，有時(shí)只需編程器在線或離線修改程序，就能實(shí)現(xiàn)其控制要求。PLC 部有現(xiàn)成大量的編程元件，能進(jìn)行邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理、PID 調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能，

44、可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能，若元件不夠時(shí)，只需加上相應(yīng)的擴(kuò)展單元即可，因此 PLC 控制系統(tǒng)的靈活性好，擴(kuò)展性強(qiáng)。 3、控制速度快，穩(wěn)定性強(qiáng)繼電-接觸器控制系統(tǒng)是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動作來實(shí)現(xiàn)控制的，其觸點(diǎn)的動斷速度一般在幾十毫秒，影響控制速度，有時(shí)還會出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。PLC 控制系統(tǒng)由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)，響應(yīng)速度快，一般執(zhí)行一條用戶指令只需幾微秒，PLC 部有嚴(yán)格的同步，不會出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。4、延時(shí)調(diào)整方便，精度較高繼電-接觸器控制系統(tǒng)的延時(shí)控制是通過時(shí)間繼電器來完成的，而時(shí)間繼電器的延時(shí)調(diào)整不方便，且易受環(huán)境溫度和濕度的影響，延時(shí)精度不高。PLC 控制系統(tǒng)的延時(shí)是通過部時(shí)間元件來完成的，不

45、受環(huán)境溫度和濕度的影響，定時(shí)元件的延時(shí)時(shí)間只需改變定時(shí)參數(shù)即可調(diào)整，因此其定時(shí)精度較高。 5、系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝快，維修方便繼電-接觸器實(shí)現(xiàn)一項(xiàng)控制工程，其設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試必須依次進(jìn)行，周期長，維修比較麻煩。PLC 使用軟件編程取代繼電.接觸器中的硬件接線而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，使安裝接線工作量減小，現(xiàn)場施工與控制程序的設(shè)計(jì)還可同時(shí)進(jìn)行，周期短、調(diào)試快。PLC . . . 15 / 46具有完善的自診斷、數(shù)據(jù)存儲與監(jiān)視功能，對于其部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、異常狀態(tài)和 I/O 點(diǎn)的狀態(tài)均有顯示，若控制系統(tǒng)有故障時(shí)，工作人員通過它即可迅速查出故障原因，與時(shí)排除故障7。 3.2.2 西門子西門子 S7-300S7-3

46、00 系列 PLCPLC 的基本硬件組成1、S7-300 系統(tǒng)硬件主要包括以下幾個(gè)部分： （1） 、信號處理模塊； （2） 、接口模塊； （3） 、功能模塊； （4） 、CPU 中央處理器； （5） 、通訊處理器 ；（6） 、通訊網(wǎng)卡 ；（7） 、工程師、操作員站和操作屏 。2、硬件詳細(xì)介紹（1）信號處理模塊 信號處理模塊主要分為四類：開關(guān)量輸入 DI、開關(guān)量輸出 DO、模擬量輸入 AI、模擬量輸出 AO （2）接口模塊 接口模塊主要用于連接多機(jī)架的 PLC 系統(tǒng)，即一個(gè) S7-300 PLC 系統(tǒng)的信號模塊如果超過 8 塊，就必須配置接口模塊進(jìn)行擴(kuò)展。 經(jīng)常使用的接口模塊名稱和性能 IM36

47、0/IM361 接口模塊是最為理想的擴(kuò)展方案； IM360 插入到 CR（中央機(jī)架，CPU 所在的機(jī)架） ； IM361 插入到 ER（擴(kuò)展機(jī)架，擴(kuò)展信號模塊所在的機(jī)架） ； 使用 IM360/IM361 接口模塊最多可以擴(kuò)展 3 個(gè)機(jī)架，既一個(gè)傳統(tǒng)的 PLC 系統(tǒng)最多處理 32 個(gè)信號模塊；（3）功能模塊 計(jì)數(shù)器模塊：可直接連接增量編碼器，實(shí)現(xiàn)連續(xù)、單向和循環(huán)記數(shù)；步進(jìn)電機(jī)控制模塊：和步進(jìn)電機(jī)配套使用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的定位任務(wù)；PID 控制模塊:實(shí)現(xiàn)溫度、壓力和流量等的死循環(huán)控制。 . . . 16 / 46（4）CPU 中央處理器 S7-300 總共有多種不同的 CPU； CPU312 IFM

48、，帶集成的數(shù)字輸入/輸出的緊湊型；CPU，用于帶或不帶模擬量的小系統(tǒng)，最多 8 個(gè)模塊； CPU313 用于有更多程序設(shè)計(jì)要求的小型設(shè)備； CPU314IFM，帶有集成的數(shù)字和模擬輸入/輸出的緊湊型 CPU； CPU 314 用于安裝中等規(guī)模的程序以與中等指令執(zhí)行速度的程序；CPU 315/315-2DP 用于要求中到大規(guī)模的程序和通過 PROFIBUS-DP 進(jìn)行分布式配置的設(shè)備； CPU316 用于有大量程序設(shè)計(jì)要求的設(shè)備； CPU318-2 用于有要求極大規(guī)模的程序和通過 PROFIBUS-DP 進(jìn)行分布式配置的設(shè)備最新推出的 313C 等。 （5）通訊處理器 常用的通訊處理器包括：PR

49、OFIBUS-DP 處理器、PROFIBUS-FMS 處理器和工業(yè)以太網(wǎng)處理器；PROFIBUS-DP 處理器名稱：CP342-5；用于連接 SIEMENS S7-300 和 PROFIBUS-DP 的主/從的接口模塊；通過 PROFIBUS 簡單的進(jìn)行配置和編程；支持的通訊協(xié)議：PROFIBUS-DP、S7 通訊功能、PGOP 通訊；傳輸率：9 .612Mbit/s 自由選擇；主要用于和 ET200 子站配合,組成分布式 I/O 系統(tǒng)；PROFIBUS-FMS 處理器名稱：CP343-5；用于連接 SIEMENS S7-300 和 PROFIBUS-FMS 的接口模塊； 通過 PROFIBU

50、S 簡單的進(jìn)行配置和編程； 支持的通訊協(xié)議：PROFIBUS-FMS、S7 通訊功能、PGOP 通訊；傳輸率：9 .61.5Mbit/s 自由選擇；主要用于和操作員站的連接；工業(yè)以太網(wǎng)處理器名稱：CP343-1；用于連接 SIEMENS S7-300 和工業(yè)以太網(wǎng)接口模塊； . . . 17 / 4610/100M bit/s 全雙工,自動切換 。接口連接:RJ45、AUI 。支持的通訊協(xié)議：ISO、TCP/IP 通訊協(xié)議;和 S7 通訊、PGOP 通訊，主要用于和操作員站的連接。 （6）通訊網(wǎng)卡 PC-ADAPTER 用于 PC 的串口和 PLC 的 MPI 口直接連接；CP5611 通訊卡

51、,支持 MPI 協(xié)議、PROFIBUS-DP 協(xié)議、S7 connections；用于工程師站；操作員站和 PLC 的多點(diǎn)連接；CP5613 通訊卡,支持 MPI 協(xié)議、PROFIBUS-DP 協(xié)議、S7 connections；用于工程師站；操作員站和 PLC 的多點(diǎn)連接；CP1613 通訊卡，支持 ISO 協(xié)議、TCP/IP 協(xié)議、S7 connections；用于工程師站操作；員站和 PLC 的多點(diǎn)連接；CP5412 A2 通訊卡，支持 PROFIBUS FMS 協(xié)議；用于工程師站操作員站和 PLC 的多點(diǎn)連接；（7）工程師站、操作員站和操作屏 一臺裝有 STEP 7 軟件的 PC 我們

52、就稱之為工程師站，其主要完成系統(tǒng)硬件和組態(tài)、符；號編輯以與程序編程等任務(wù)； 硬件配置：用于對自動化系統(tǒng)和模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置； 網(wǎng)絡(luò)通訊：用于配置 MPI、PROFIBUS 或工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸； 符號編輯：用于定義符號名稱、數(shù)據(jù)類型和注釋，將物理地址名稱化； 程序編程：三種編程語言可供選用；語句表（STL） 、梯形圖（LAD） 、功能塊圖 （FBD） ；一臺裝有 WINCC 軟件的 PC 我們就稱之為操作員站，其主要完成操作員站畫面組態(tài)、變量連接、系統(tǒng)報(bào)警、變量曲線生成等功能8。 . . . 18 / 463.2.3STEPSTEP 7-7- V5.4V5.4(西門子 S7-300S7-3

53、00 編程軟件)使用 STEP7 軟件可對 S7-300 進(jìn)行編程。而且，能簡單方便地將 S7-300 全部功能加以利用。STEP7 包含了自動化項(xiàng)目中從項(xiàng)目的啟動，實(shí)施到測試以與服務(wù)，每一階段所需的全部功能。1、硬件要求能夠運(yùn)行所需操作系統(tǒng)的編程器（PG）或者 PC。PG 是專門為在工業(yè)環(huán)境中使用而設(shè)計(jì)的 PC 機(jī)。它已經(jīng)預(yù)裝了包括 STEP7 在的，用于 SIMATIC PLC 組態(tài)，編程所需的軟件。CPU:主頻 600MHz 以上。RAM：256MB 存（推薦 512MB） 。剩余硬盤空間：300-600MB（視安裝選項(xiàng)不同而定） 。顯示設(shè)備：XGA，支持 1024*768 分辨率，16

54、bit 以上彩色深度。2、軟件要求STEP 7 -V5.4 可以安裝在下列操作系統(tǒng)平臺上；Microsoft Windows 2000（至少需 SP3）Microsoft Windows XP（至少需 SP1）上訴操作系統(tǒng)需要安裝 Microsoft Internet Explorer 6.0（或以上）版本。3、STEP 7- V5.4 軟件界面 . . . 19 / 46圖圖 3.2STEP3.2STEP 7-V5.47-V5.44 攪拌機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 PLC 的選型由于整個(gè)系統(tǒng)涉與的基本上是開關(guān)量，并且數(shù)量不多, 攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的按扭輸入信號有 3 個(gè)，其中用于啟動、停止、隨動選擇的

55、 4 個(gè)比例開關(guān)為開關(guān)量信號，數(shù)字開關(guān)量 12 個(gè)指示燈。6 個(gè)模擬信號,刨花設(shè)定、壓力傳感器、膠設(shè)定、流量計(jì)信號 4 個(gè)為模擬輸入量信號；用于驅(qū)動可控硅調(diào)速裝置與螺旋給料機(jī)驅(qū)動器，均為 2 個(gè)模擬量輸出信號。所以用了西門子 S7-300 系列 PLC CPU-313C(圖 4.1)作為控制器，并配置了數(shù)字量輸入/輸出模塊作為擴(kuò)展模塊。表表 4.14.1 攪拌機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的攪拌機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的 PLCPLC 數(shù)字量輸入數(shù)字量輸入/ /輸出統(tǒng)計(jì)輸出統(tǒng)計(jì) . . . 20 / 46比例 1I0.3輸入BooL比例 1 按扭比例 2I0.4輸入BooL比例 2 按扭比例 3I0.5輸入BooL比例 3 按

56、扭比例 4I0.6輸入BooL比例 4 按扭根據(jù) I/O 信號的數(shù)量、類型以與控制要求，選擇 CPU-313C 主機(jī)，4 通道模擬量輸入/2 通道。這樣共有 8 個(gè)開關(guān)量輸入點(diǎn)，8 個(gè)開關(guān)量輸出點(diǎn)，4 個(gè)模擬量輸入通道，2個(gè)模擬量輸出通道，滿足控制要求。所以用了西門子 S7-300 系列 PLC CPU-313C 作為控制器，并配置了模擬量輸入/輸出模塊作為擴(kuò)展模塊，詳細(xì)的地址定義如 4.2 表。表表 4.24.2 攪拌機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的攪拌機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的 PLCPLC 模擬量輸入模擬量輸入/ /輸出統(tǒng)計(jì)輸出統(tǒng)計(jì)名稱地址輸入/輸出數(shù)據(jù)類型刨花設(shè)定PAIW300輸入INT膠設(shè)定PIW302輸入INT流量

57、計(jì)PIW304輸入INT壓力計(jì)PIW306輸入INT電動執(zhí)行器 1PQW304輸出INT電動執(zhí)行器 2PQW306輸出INTCPU-313C 特點(diǎn)：本機(jī)集成 14 輸入/10 輸出共 24 個(gè)數(shù)字量 I/O 點(diǎn)，2 輸入/1 輸出共 3 個(gè)模擬量 I/O 點(diǎn)，可連接 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展值至 168 路數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或 38 路模擬量 I/O 點(diǎn)。表表 4.34.3 攪拌機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模塊統(tǒng)計(jì)表攪拌機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模塊統(tǒng)計(jì)表 . . . 21 / 464.2 控制系統(tǒng)的儀表選用表表 4.44.4 攪拌機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的表儀表選用攪拌機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的表儀表選用儀表名稱儀表特點(diǎn)EJA110A 差壓變送器用

58、于測量液體、氣體和蒸汽的液位、密度和壓力，然后將其轉(zhuǎn)變成 4-20mADC 的電流信號輸出。 EJA110A 也可以通過BRAIN 手操器或 CENTUM CS/XL 或 HART 275 手操器相互通訊，通過它們進(jìn)行設(shè)定和監(jiān)控等。E-mag 電磁流量計(jì)測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響 低頻或多頻方波勵磁、功耗小、零點(diǎn)穩(wěn)定、低流速特性優(yōu)越 可雙向測量，具有雙向電流，雙向脈沖 多種流量顯示、空管檢測、過程自動診斷 抗干擾性強(qiáng)，EMC（電磁兼容性）指標(biāo)符合 BS6667 與 EN50081-1 標(biāo)準(zhǔn) 使用壽命長，無故障運(yùn)行時(shí)間 20000 小時(shí) 防護(hù)等級可達(dá) IP68，水下沉浸

59、 10 米 多種通訊方式，通訊接口配置有RS232、RS485、HART、Profibus DP 和 Profibus PA1、流量計(jì)在攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的選用流量計(jì)的選用,攪拌機(jī)控制系統(tǒng)主要測量膠的流量。攪拌機(jī)用的膠屬于腐蝕性介質(zhì),屬于粘稠液體。所以選擇了電磁流量計(jì)9。 . . . 22 / 462、壓力傳感器在攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的選用壓力傳感器的選用，攪拌機(jī)控制系統(tǒng)主要測量刨花的重量。用壓力間接的測量刨花的重量。所以選用差壓變送器10。3、變頻器在液體攪拌機(jī)上的應(yīng)用（1） 、攪拌機(jī)的配置與運(yùn)用攪拌機(jī)械在設(shè)計(jì)時(shí)均是按使用工況的要求考慮一定余量的，而攪拌機(jī)在實(shí)際使用過程中，則不一定要在最大轉(zhuǎn)速下工作，

60、有很多時(shí)間都可以工作在非滿載狀態(tài)；傳統(tǒng)的攪拌機(jī)通常不進(jìn)行調(diào)節(jié)或采用機(jī)械方式調(diào)速；機(jī)械方式調(diào)速會增大攪拌機(jī)的損耗，同時(shí)會使攪拌機(jī)工作在波動狀態(tài)，也使攪拌機(jī)設(shè)備工作在“大馬拉小車”的狀態(tài)，很不經(jīng)濟(jì)。 （2） 、攪拌機(jī)變頻方案：根據(jù)攪拌機(jī)配置與運(yùn)行轉(zhuǎn)矩大的特點(diǎn)，通常是在攪拌機(jī)上加裝設(shè)一套用型的變頻器調(diào)速裝置；保留攪拌機(jī)原工頻系統(tǒng)，并與攪拌機(jī)的變頻系統(tǒng)互為備用可相互切換使用，工頻與變頻之間設(shè)聯(lián)鎖。 （3） 、攪拌機(jī)變頻調(diào)速裝置的功能與優(yōu)點(diǎn)：a、攪拌機(jī)變頻節(jié)能裝置為開環(huán)調(diào)節(jié)； b、軟啟動方式可減小啟動沖擊電流； c、變頻器帶有智能保護(hù)，故障時(shí)可自動停機(jī)； d、可根據(jù)不同的工藝采用不同的轉(zhuǎn)速； e、通過變