鍋爐輔助系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)

1、鍋爐輔助系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)摘要目前，自動(dòng)化技術(shù)日益完善與成熟，在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)發(fā)展扮演了日益重要的角色。生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的程度已成為衡量工業(yè)企業(yè)現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志。本論文主要介紹了以下方面：鍋爐除灰、除渣系統(tǒng)方案;可編程控制器（PLC）的發(fā)展、組成和工作原理;PLC在除灰、除渣系統(tǒng)中的應(yīng)用；組態(tài)軟件的系統(tǒng)組成、強(qiáng)大的組態(tài)功能以及使用方法。本論文的設(shè)計(jì)思想是以氣力除灰為原理構(gòu)建鍋爐除灰、除渣系統(tǒng)，由此把組態(tài)王強(qiáng)大的監(jiān)控和顯示功能與西門(mén)子S7-200系列可編程控制器（PLC）的現(xiàn)場(chǎng)控制完美的結(jié)合在一起。我在設(shè)計(jì)過(guò)程中利用SIEMENS PPI通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的關(guān)聯(lián)，構(gòu)建了完整的工業(yè)過(guò)程

2、組態(tài)模擬控制系統(tǒng)。然后是程序的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件構(gòu)成等組成了本次的主體設(shè)計(jì)思路。關(guān)鍵詞：PLC，除灰，除渣，組態(tài)軟件The Design of PLC in Boiler Assistance System AbstractAt present, with its perfection and maturity,automation technique,gradually plays a more important part in science development and industry production .The degree of automation technique

3、 used in product line has become an important mark of measuring the enterprise modernization level.This paper mainly introduces the project of the boiler removing dusts and residue system with the development and work principle and constitute of the PLC.It also introduces its application in boiler r

4、emoving dusts and residue system, and the constitute and strong function and the concrete operation method of Kingview is also introduced.Design purpose this paper is to establish the boiler removing dusts and residue system with the principle of energy removing dusts.Therefore it can combine the su

5、pervision and manifestation function of Kingview with the spot control of SIEMENES S7200 series PLC perfectly.In the course of my design,I make use of the SIEMENS PPI correspondence agreement to carry out the connection of honor machine and next machine,and establish an integration of the industrial

6、 process Kingview imitation control system. The design of the procedure and the hardware constitution of the system design are what this design is mainly about.Keywords:PLC，Removing dusts，Removing residue，Kingview software目錄緒論11 設(shè)計(jì)系統(tǒng)概述31.1 鍋爐除灰系統(tǒng)概述31.1.1 氣力除灰系統(tǒng)工作原理41.2 除渣系統(tǒng)概述：72 S7200可編程控制器介紹102.1 可

7、編程控制器（PLC）簡(jiǎn)介102.1.1 PLC的由來(lái)及定義102.1.2 PLC分類(lèi)及其發(fā)展概況112.1.3 可編程邏輯控制器的主要功能和特點(diǎn)：122.1.4 可編程邏輯控制器的基本組成和工作原理：142.2 S7-200可編程控制器介紹：182.2.1 S7200PLC的特點(diǎn)182.2.2 S7200PLC的基本指令193 工業(yè)組態(tài)軟件組態(tài)王介紹213.1 組態(tài)軟件介紹213.1.1 組態(tài)軟件的發(fā)展概況213.1.2 組態(tài)王簡(jiǎn)介223.1.3 組態(tài)王的特點(diǎn)：233.2 組態(tài)王6.5版本介紹243.2.1 工程管理器243.2.2 工程瀏覽器253.2.3 信息窗口254 組態(tài)王和PLC在控

8、制系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)274.1 鍋爐除灰系統(tǒng)274.1.1 鍋爐除灰系統(tǒng)I/O分配表274.1.2 鍋爐除灰系統(tǒng)硬件構(gòu)成284.1.3 除灰系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)284.1.4 組態(tài)王下創(chuàng)建除灰系統(tǒng)畫(huà)面324.2 鍋爐除渣系統(tǒng)424.2.1 鍋爐除渣系統(tǒng)I/O分配表424.2.2 鍋爐除渣系統(tǒng)硬件構(gòu)成444.2.3 除渣系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)454.2.4 組態(tài)王下創(chuàng)建除渣系統(tǒng)畫(huà)面484.2.5 除渣系統(tǒng)中所有定義的變量484.3 上下位機(jī)通信連接504.3.1 下裝程序504.3.2 組態(tài)王I/O設(shè)備測(cè)試515 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論53參考文獻(xiàn)54附錄55附錄一 鍋爐除灰系統(tǒng)PLC程序55附錄二 鍋爐除渣系統(tǒng)PLC程序64

9、致謝77緒論社會(huì)的需求是促使技術(shù)不斷更新，產(chǎn)品不斷改朝換代最基本的原動(dòng)力。組態(tài)軟件的出現(xiàn)使得自動(dòng)化領(lǐng)域又發(fā)生了一次深刻的變革。借助控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)，自動(dòng)化控制將更好地融入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、民用生產(chǎn)和第三產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。社會(huì)正朝著自動(dòng)化、智能化、信息化，朝著高效率、高品質(zhì)、綠色無(wú)污染的方向發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)正以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)，它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開(kāi)放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)及開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。PC機(jī)（包括工控機(jī)）相比以前的專(zhuān)用系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢(shì)：首先PC技術(shù)保持了較快的發(fā)展速度，各種

10、相關(guān)技術(shù)已日臻完善成熟；由PC構(gòu)建的工業(yè)控制系統(tǒng)具有相對(duì)較低的擁有成本；PC的軟件資源和硬件資源豐富，軟件之間的互操作性強(qiáng)；基于PC的控制系統(tǒng)易于學(xué)習(xí)和使用，可以容易地得到技術(shù)方面的支持。在PC技術(shù)向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中，監(jiān)控組態(tài)軟件起到了越來(lái)越重要的作用。組態(tài)（Configuration）為模塊化任意組合。通用組態(tài)軟件主要特點(diǎn)有（1）延續(xù)性和可擴(kuò)充性。用通用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶(hù)需求發(fā)生改變時(shí)，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級(jí)；（2）封裝性（易學(xué)易用），通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶(hù)使用的方法包裝起來(lái)，對(duì)于用戶(hù)，不需掌握太多的編程

11、語(yǔ)言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能；（3）通用性，每個(gè)用戶(hù)根據(jù)工程實(shí)際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的I/O Driver、開(kāi)放式的數(shù)據(jù)庫(kù)和畫(huà)面制作工具，就能完成一個(gè)具有動(dòng)畫(huà)效果、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線(xiàn)并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。在PLC（可編程序控制器）問(wèn)世之前，工業(yè)控制領(lǐng)域中以繼電器控制占主導(dǎo)地位。但是隨著PLC的出現(xiàn)，繼電器控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)（體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運(yùn)行速度慢、適應(yīng)性差）就充分顯示了出來(lái)?？删幊绦蚩刂破鳎≒rogrammable Control

12、ler,英文速寫(xiě)為PC、后又稱(chēng)為PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用工業(yè)自動(dòng)化控制裝置。它面向控制過(guò)程、面向用戶(hù)、適應(yīng)工業(yè)環(huán)境、操作方便、可靠性高，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機(jī)器人和CAD/CAM）之一。PLC控制技術(shù)代表著當(dāng)前程序控制的先進(jìn)水平，PLC裝置已成為自動(dòng)化系統(tǒng)的基本裝置。近年來(lái)，在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域中，PLC更是得到了廣泛的應(yīng)用，充分展示了高穩(wěn)定性，極強(qiáng)的適應(yīng)性。本次設(shè)計(jì)圍繞組態(tài)軟件技術(shù)和可編程控制器技術(shù)，以組態(tài)王和西門(mén)子S7-200系列可編程控制器為例，實(shí)現(xiàn)PLC在鍋爐輔助系統(tǒng)中控制。1

13、設(shè)計(jì)系統(tǒng)概述本次設(shè)計(jì)以鍋爐輔助系統(tǒng)PLC（包括氣力除灰控制系統(tǒng)和除渣控制系統(tǒng)）為背景，西門(mén)子S7-200CPU226作為控制器，用工業(yè)組態(tài)軟件組態(tài)王6.5軟件進(jìn)行上位機(jī)監(jiān)控。下面簡(jiǎn)要介紹一下設(shè)計(jì)要求：一般來(lái)說(shuō)，鍋爐設(shè)備的組成主要包括兩部分：一部分是鍋爐本體，由鍋筒、爐排減速機(jī)、燃燒室、對(duì)流管束、過(guò)熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器等組成；另一部分是鍋爐的輔助和附屬設(shè)備，主要由通風(fēng)裝置、給水和蒸汽供應(yīng)裝置、運(yùn)煤和除渣裝置、除塵裝置和鍋爐安全附件等組成。任何一種設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)影響鍋爐的“出力”和整體效果。應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的除塵、除渣裝置。1.1 鍋爐除灰系統(tǒng)概述鍋爐煤粉燃燒后將產(chǎn)生大量的煤灰,煤灰

14、若由煙鹵排出,勢(shì)必對(duì)大氣造成污染.為了保護(hù)大氣環(huán)境,早期的電廠(chǎng)一般都采用水除灰的辦法,這不僅浪費(fèi),污染水資源,而且增加了回收煤灰的難度,故推出氣力除灰技術(shù),即將煤灰吸收到灰斗中,再在氣壓的作用下輸送到灰?guī)?從而實(shí)現(xiàn)煤灰回收利用。鍋爐除塵器經(jīng)歷過(guò)從干式旋風(fēng)除塵-多管旋風(fēng)除塵-麻石水膜除塵-靜電除塵的過(guò)程。目前，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視程度和環(huán)境保護(hù)要求的日益提高，以及濾袋的國(guó)產(chǎn)化和使用壽命的延長(zhǎng)，鍋爐尾部除塵又有回到布袋除塵的趨勢(shì)。目前最常用的除灰方法是氣力除灰,氣力除灰是清潔生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它是以密封式輸送管道代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械輸送物料的一種工藝過(guò)程，具有如下特點(diǎn)：布置靈活、輸送距離長(zhǎng)節(jié)能高效

15、集中輸送和回收利用在特殊粉體輸送中更具優(yōu)勢(shì)為無(wú)泄漏輸送、無(wú)二次污染氣力除灰在火力發(fā)電廠(chǎng)、化工廠(chǎng)、水泥廠(chǎng)、制藥廠(chǎng)、糧食加工廠(chǎng)等的一些原材料、粉粒料在輸送生產(chǎn)工程中產(chǎn)生的環(huán)境污染越來(lái)越得到廣泛的重視。氣力除灰技術(shù)于是也得到了逐步的推廣。1.1.1 氣力除灰系統(tǒng)工作原理每臺(tái)鍋爐的氣力除灰系統(tǒng)各有除灰管線(xiàn)3條，一條為復(fù)合斜多管飛灰發(fā)送裝置，另兩條為空預(yù)器飛灰發(fā)送裝置。(1)復(fù)合斜多管飛灰發(fā)送裝置：復(fù)合斜多管飛灰發(fā)送裝置設(shè)有一個(gè)主灰斗和兩個(gè)副灰斗，每個(gè)灰斗均設(shè)有料位檢測(cè)裝置，只要有任意一個(gè)料位計(jì)指示料位高，則進(jìn)行一次氣力除灰過(guò)程。除了料位信號(hào)外，還設(shè)有時(shí)間信號(hào)，當(dāng)時(shí)間信號(hào)到時(shí)也自動(dòng)進(jìn)行一次氣力除灰過(guò)程。

16、(2)空預(yù)器飛灰發(fā)送裝置：每臺(tái)鍋爐空氣預(yù)熱器設(shè)有兩個(gè)灰斗，即兩套飛灰發(fā)送裝置。兩套裝置公用一條輸灰管，任意一臺(tái)發(fā)送器料位高信號(hào)到，則兩臺(tái)發(fā)送器同時(shí)發(fā)送。同時(shí)，每套發(fā)送裝置還設(shè)有時(shí)間信號(hào)，當(dāng)發(fā)送時(shí)間到時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行一次發(fā)送過(guò)程。下圖為只有一條管線(xiàn)的除灰裝置示意圖。圖1.1 除灰裝置示意圖(3)飛灰發(fā)送過(guò)程：復(fù)合斜多管飛灰發(fā)送過(guò)程與空預(yù)器飛灰發(fā)送過(guò)程相同，現(xiàn)以復(fù)合斜多管飛灰發(fā)送過(guò)程為例，作如下說(shuō)明：當(dāng)任意料位高信號(hào)或時(shí)間信號(hào)到時(shí)，該系統(tǒng)將進(jìn)行飛灰發(fā)送過(guò)程。首先對(duì)總的輸送氣源壓力和儀用氣源壓力進(jìn)行判斷，如果在5秒鐘內(nèi)檢測(cè)到兩個(gè)壓力中有任意一個(gè)為低信號(hào)，則停止發(fā)送過(guò)程，并進(jìn)行報(bào)警。壓力信號(hào)滿(mǎn)足時(shí)，

17、同時(shí)關(guān)閉三個(gè)灰斗的進(jìn)料閥，然后給密封圈加壓（密封閥得電）。對(duì)密封壓力信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，如果密封壓力信號(hào)在5秒種之內(nèi)仍然為低信號(hào)時(shí)，則發(fā)送過(guò)程停止，并進(jìn)行密封壓力低報(bào)警。密封壓力信號(hào)滿(mǎn)足后，打開(kāi)出料閥，并對(duì)出料閥開(kāi)到位信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。如果在5秒鐘之內(nèi)到位信號(hào)沒(méi)有到，則停止發(fā)送過(guò)程，并進(jìn)行出料閥未到位報(bào)警。出料閥開(kāi)到位信號(hào)檢測(cè)到以后，應(yīng)依次打開(kāi)進(jìn)氣閥和補(bǔ)氣閥，進(jìn)行除灰過(guò)程。在吹灰過(guò)程40秒完成之后將對(duì)該系統(tǒng)管線(xiàn)壓力進(jìn)行檢測(cè)，如果在5秒鐘之內(nèi)檢測(cè)到的管線(xiàn)壓力仍然為高信號(hào)，則表明灰并沒(méi)有被吹掉或有堵灰情況發(fā)生，此時(shí)應(yīng)停止除灰過(guò)程，并進(jìn)行報(bào)警。當(dāng)灰被吹掉之后，表明除灰的目的已經(jīng)達(dá)到，之后應(yīng)該依次關(guān)掉進(jìn)氣閥、補(bǔ)

18、氣閥以及密封閥，最后打開(kāi)三個(gè)灰斗的進(jìn)料閥，除灰過(guò)程結(jié)束。若系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障報(bào)警，則所有打開(kāi)的閥門(mén)立刻關(guān)閉，待故障排除后按動(dòng)復(fù)位按鈕即可消除報(bào)警信號(hào)，系統(tǒng)才可以再次啟動(dòng)。以下為此次除灰系統(tǒng)流程圖：圖1.2 除灰系統(tǒng)流程圖1.2 除渣系統(tǒng)概述：除渣控制系統(tǒng)的任務(wù)是在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中排出的渣后能及時(shí)、高效、清潔地將灰渣從鍋爐底部的灰渣輸送到灰渣庫(kù)。鍋爐的排渣系統(tǒng)由底渣冷卻、底渣輸送、渣倉(cāng)及配套卸渣設(shè)備組成。冷渣系統(tǒng)的主要設(shè)備有高溫排渣閥和冷渣器等組成，底渣輸送系統(tǒng)的主要設(shè)備有埋刮板除渣機(jī)（或皮帶輸送機(jī)）、斗式提升機(jī)等組成，渣倉(cāng)及配套卸渣設(shè)備主要有脈沖布袋除塵器、干渣散裝機(jī)、雙軸攪拌加濕機(jī)、真空壓

19、力釋放閥等組成。此次設(shè)計(jì)由于時(shí)間和條件的限制只完成其之一部分的控制，主要是灰渣輸送過(guò)程，其除渣系統(tǒng)示意圖如下：圖1.3 除渣系統(tǒng)示意圖使系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)，然后按動(dòng)“系統(tǒng)選擇”按鈕對(duì)A、B系統(tǒng)進(jìn)行選擇，按動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始啟動(dòng)，啟動(dòng)順序如下：按照A、B系統(tǒng)的選擇，從M6埋刮板輸送機(jī)開(kāi)始，間隔8秒鐘按下列順序進(jìn)行啟動(dòng)：M6M5M4G1。若啟動(dòng)過(guò)程無(wú)故障，當(dāng)G1電動(dòng)給料機(jī)正常運(yùn)行5秒鐘后，“系統(tǒng)運(yùn)行”燈亮，表明系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程已經(jīng)結(jié)束，進(jìn)入正常工作狀態(tài)。正常工作時(shí)運(yùn)行的設(shè)備顯示為紅色。在啟動(dòng)過(guò)程中如果某設(shè)備有故障發(fā)生,選擇A系統(tǒng)為例，則按啟動(dòng)順序，除進(jìn)行報(bào)警外，其對(duì)應(yīng)的B系統(tǒng)的設(shè)備將自動(dòng)啟動(dòng)，而在

20、其之后的設(shè)備仍按照原來(lái)的A系統(tǒng)進(jìn)行啟動(dòng)。例如M6A啟動(dòng)時(shí)發(fā)生故障，則M6B將自動(dòng)啟動(dòng)。要求電動(dòng)給料機(jī)G1A只有在M4A運(yùn)行時(shí)才運(yùn)行，G1B只有在M4B運(yùn)行時(shí)才運(yùn)行。三通分料器S1（S2），只有在M5B（M6B）運(yùn)行時(shí)才打向B側(cè)，其余時(shí)刻均打向A側(cè)。只有在M6A運(yùn)行且S2已A側(cè)到位，或M6B運(yùn)行且S2已B側(cè)到位時(shí)才能啟動(dòng)5#埋刮板；同理，只有在M5A運(yùn)行且S1已A側(cè)到位，或者M(jìn)5B運(yùn)行且S1已B側(cè)到位時(shí)才能啟動(dòng)4#埋刮板。系統(tǒng)正常啟動(dòng)后，“系統(tǒng)運(yùn)行”燈將亮。如果在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中某設(shè)備由于故障而停止時(shí)，則其備用系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)，即可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換；正常運(yùn)行時(shí)若按動(dòng)“系統(tǒng)停止”按鈕，系統(tǒng)將按與啟動(dòng)順序

21、相反的順序停止；當(dāng)AB兩系統(tǒng)都發(fā)生故障時(shí)，或者G1A與M4B、G1B與M4A都發(fā)生事故，此時(shí)系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，系統(tǒng)總報(bào)警燈將成紅色閃爍狀態(tài)，同時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)停止，其停止規(guī)則為：當(dāng)任意設(shè)備AB兩側(cè)都發(fā)生事故，則在其之前正常工作的設(shè)備將立刻停止，而在其之后正常工作的設(shè)備將按照與啟動(dòng)順序相反的順序延時(shí)5秒自動(dòng)停止；系統(tǒng)中還設(shè)有“復(fù)位”按鈕，當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)（相應(yīng)的設(shè)備呈紅色閃爍狀態(tài)），應(yīng)對(duì)其進(jìn)行記錄，待故障被排除后，按動(dòng)“復(fù)位”按鈕，即可消除故障狀態(tài)。系統(tǒng)才可以再次啟動(dòng)。同時(shí)系統(tǒng)中還設(shè)有急停按鈕，如果系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生人為事故或是需要所有設(shè)備立刻停止時(shí)，按動(dòng)此按鈕即可讓所有設(shè)備立刻停止。以下為除渣系統(tǒng)的

22、部分流程圖：圖1.4部分除渣系統(tǒng)流程圖以上為此次設(shè)計(jì)的控制要求，從系統(tǒng)的可行性和難易程度以及經(jīng)濟(jì)方面考慮，我采用德國(guó)西門(mén)子公司出品的小型可編程控制器S7200來(lái)編程控制，同時(shí)使用北京亞控公司產(chǎn)品組態(tài)王6.5來(lái)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)控！其中可編程控制器S7200將在第二章中作詳細(xì)介紹，組態(tài)王6.5將在第三章中作詳細(xì)介紹。2 S7200可編程控制器介紹2.1 可編程控制器（PLC）簡(jiǎn)介2.1.1 PLC的由來(lái)及定義在20世紀(jì)60年代，汽車(chē)生產(chǎn)流水線(xiàn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的。當(dāng)時(shí)汽車(chē)的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計(jì)和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車(chē)型號(hào)更新的周期越來(lái)越短，這樣，繼

23、電器控制裝置就經(jīng)常的需要重新設(shè)計(jì)和安裝，十分費(fèi)時(shí)，費(fèi)工，費(fèi)料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一狀況，美國(guó)通用汽車(chē)公司在1968年公開(kāi)招標(biāo)，要求用新的控制裝置來(lái)取代繼電器控制裝置，并提出十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)：(1)編程方便，可隨時(shí)修改程序。(2)維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)。(3)可靠性高于繼電器控制裝置。(4)體積小于繼電器控制裝置。(5)數(shù)據(jù)可直接輸入管理計(jì)算機(jī)。(6)成本可于繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)。(7)輸入可以是交流115v。(8)輸出為交流115v,2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，接觸器等。(9)在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小的變更。(10)用戶(hù)程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4k。1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司

24、（DEC）研制出第一臺(tái)PLC，在美國(guó)通用汽車(chē)自動(dòng)裝配線(xiàn)上試用，并取得了滿(mǎn)意的效果，可編程控制器至此誕生。PLC問(wèn)世以來(lái)，盡管時(shí)間不長(zhǎng)，但是它的發(fā)展十分迅速。為了使這一新型工業(yè)控制裝置的生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)(NEMA)經(jīng)過(guò)四年的調(diào)查工作，于1980年首先將其正式命名PC(Programmable Controller)，并給出了其定義。以后國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)又先后頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿、第二稿，在1987年2月通過(guò)了對(duì)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(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、

25、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(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)?！笨傊?，可編程控制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它是專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)，它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件則需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。2.1.2 PLC分類(lèi)及其發(fā)展概況隨著工業(yè)可編程控制器的迅猛發(fā)展，PLC發(fā)展呈現(xiàn)出多元化，其種類(lèi)繁多且各有特點(diǎn)。PLC按照信息點(diǎn)數(shù)來(lái)分可分為小型PLC，中型P

26、LC和大型PLC。(1)小型PLC小型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)一般在128點(diǎn)以下，其特點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，整個(gè)硬件融為一體，除了開(kāi)關(guān)量I/O以外，還可以連接模擬量I/O以及其他各種特殊功能模塊。它能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊聯(lián)網(wǎng)以及各種應(yīng)用指令。(2)中型PLC中型PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，其I/O點(diǎn)數(shù)一般在2561024點(diǎn)之間。I/O的處理方式除了采用一般PLC通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式，即在掃描用戶(hù)程序的過(guò)程中，直接讀輸入，刷新輸出。它能聯(lián)接各種特殊功能模塊，通訊聯(lián)網(wǎng)功能更強(qiáng)，指令系統(tǒng)更豐富，內(nèi)存容量更大，掃描速度更快。(3)大型PLC一般I/O點(diǎn)

27、數(shù)在1024點(diǎn)以上的稱(chēng)為大型PLC。大型PLC的軟、硬件功能極強(qiáng)。具有極強(qiáng)的自診斷功能。通訊聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng)，有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊，可以構(gòu)成三級(jí)通訊網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)工廠(chǎng)生產(chǎn)管理自動(dòng)化。大型PLC還可以采用三CPU構(gòu)成表決式系統(tǒng)，使機(jī)器的可靠性更高。PLC按結(jié)構(gòu)形式還可以分為整體式，模塊式和疊裝式三種。(1)整體式PLC：整體式PLC是將電源、CPU、I/O部件都集中在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)。其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低。一般小型PLC采用這種結(jié)構(gòu)。整體式PLC由于不同I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元和擴(kuò)展單元組成?；締卧獌?nèi)有CPU、I/O和電源。擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/O和電源。整體式PLC一般配備有特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制

28、單元等，使PLC的功能得以擴(kuò)展。(2)模塊式PLC：模塊式結(jié)構(gòu)式將PLC各部分分成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如電源模塊、CPU模塊、I/O模塊合格功能模塊。模塊式PLC配置靈活，裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。一般大、中型PLC宜采用模塊式結(jié)構(gòu)。(3)疊裝式PLC：將整體適和模塊式結(jié)合起來(lái)，稱(chēng)為疊裝式PLC。它除了基本單元外還有擴(kuò)展模塊和特殊功能模塊，配置比較方便。疊裝式PLC集整體式PLC與模塊式PLC有點(diǎn)于一身，它結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、配置靈活、安裝方便。隨著PLC功能的不斷完善，性能價(jià)格比的不斷提高，PLC的應(yīng)用面也越來(lái)越廣。目前PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電子、機(jī)械制造、汽車(chē)

29、、船舶、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保、娛樂(lè)等各行各業(yè)?？删幊炭刂破鞯陌l(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，這些高新技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了可編程邏輯控制器的發(fā)展。而可編程邏輯控制器的發(fā)展又對(duì)這些高新技術(shù)提出了更高、更新的要求，促進(jìn)了它們的發(fā)展。今后，可編程邏輯控制器主要在下面幾個(gè)方面發(fā)展：（1）小型化、專(zhuān)業(yè)化、低成本方向發(fā)展。（2）系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化方向發(fā)展。（3）高速大容量、高性能方面發(fā)展。（4）網(wǎng)絡(luò)化方面發(fā)展。2.1.3 可編程邏輯控制器的主要功能和特點(diǎn)：隨著PLC的不斷發(fā)展，可編程邏輯控制器已從小規(guī)模的單機(jī)順序控制發(fā)展到包括過(guò)程控制、位置控制等場(chǎng)合

30、的所有控制領(lǐng)域，能組成工廠(chǎng)自動(dòng)化的可編程邏輯控制器綜合控制系統(tǒng)。PLC的功能來(lái)看，它的應(yīng)用范圍大致包括以下幾個(gè)方面：(1)邏輯控制：PLC具有邏輯運(yùn)算功能，可以實(shí)現(xiàn)各種通斷控制。(2)定時(shí)控制：PLC具有定時(shí)控制功能。它為用戶(hù)提供幾十個(gè)甚至上千個(gè)計(jì)時(shí)器，其計(jì)時(shí)時(shí)間設(shè)定值既可以由用戶(hù)在編制用戶(hù)程序時(shí)設(shè)定，也可以由操作人員在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)人一機(jī)對(duì)話(huà)裝置實(shí)時(shí)地設(shè)定，完成定時(shí)或延時(shí)控制。計(jì)時(shí)器的實(shí)際計(jì)時(shí)值也可以通過(guò)人一機(jī)對(duì)話(huà)裝置實(shí)時(shí)地讀出或修改。(3)計(jì)數(shù)控制：PLC具有計(jì)數(shù)控制功能。它為用戶(hù)提供幾十個(gè)甚至上千個(gè)計(jì)數(shù)器，其計(jì)數(shù)設(shè)定值的設(shè)定方式同計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間設(shè)定值的一樣。一般計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)頻率較低，如需對(duì)

31、頻率較高的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，則需要選用高速計(jì)數(shù)器模塊，其最高計(jì)數(shù)頻率可達(dá)5OkHz;或者選用具有內(nèi)部高速計(jì)數(shù)器的PLC，例如日本三菱公司的FX系列PLC可以提供計(jì)數(shù)頻率最高達(dá)1OkHz的內(nèi)部高速計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器的實(shí)際計(jì)數(shù)值也可以通過(guò)人一機(jī)對(duì)話(huà)裝置實(shí)時(shí)地讀出或修改。(4)步進(jìn)(順序)控制：PLC具有步進(jìn)(順序)控制功能。在新一代的PLC中，還可以采用IEC規(guī)定的用于順序控制的標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言順序功能圖編制用戶(hù)程序，使得PLC在實(shí)現(xiàn)按照事件或輸入狀態(tài)的順序控制相應(yīng)輸出的場(chǎng)合顯得更簡(jiǎn)便。(5)PID控制：PLC具有PID控制功能。PLC可以接模擬量輸入和輸出模擬量信號(hào)。為了既能完成對(duì)模擬量的PID控制，又不加重

32、PLC的CPU負(fù)擔(dān)，因此，一般選用專(zhuān)門(mén)的(PID)控制模塊實(shí)現(xiàn)PID的控制。(6)數(shù)據(jù)處理：PLC具有數(shù)據(jù)處理能力。它能進(jìn)行這種算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)制轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示和打印、數(shù)據(jù)通信等功能。新一代的大、中型PLC還能進(jìn)行函數(shù)運(yùn)算、浮點(diǎn)運(yùn)算等。(7)通信和聯(lián)網(wǎng)：新一代的各類(lèi)PLC都具有通信功能。它既可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，又能實(shí)現(xiàn)PLC和PLC、PLC和計(jì)算機(jī)之間的通信。因此，使用PLC可以很方便地構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)工廠(chǎng)自動(dòng)化的理想控制器。(8)其它：PLC還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，例如:定位控制模塊，CRT模塊等?？删幊踢壿嬁刂破髦饕?/p>

33、下面幾個(gè)特點(diǎn)：（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。（2）適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活。（3）編程方便，易于使用。（4）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便。（5）維修方便、維修工作量小。（6）網(wǎng)絡(luò)化。2.1.4 可編程邏輯控制器的基本組成和工作原理：PLC實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，只不過(guò)它比一般的計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的工業(yè)過(guò)程相連接的接口和更直接的適應(yīng)于控制要求的編程語(yǔ)言，故可編程邏輯控制器與計(jì)算的組成十分相似。從硬件結(jié)構(gòu)看，它也有中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（I/O）接口、電源等組成?？删幊炭刂破鞯幕窘M成如下圖所示:圖2.1 可編程控制器的基本組成圖PLC各部分的作用（1）中央處理單元中央處理單元是PLC

34、的核心部分，它包括微處理器和控制接口電路。微處理器是PLC的運(yùn)算和控制中心，由它實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、數(shù)字運(yùn)算、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作。它的運(yùn)行是按照系統(tǒng)程序所賦予的任務(wù)進(jìn)行的。其主要任務(wù)有：控制從編程器輸入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)的接收與存儲(chǔ)；用掃描的方式通過(guò)I/O部件接收現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映像寄存器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等；PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，存儲(chǔ)器逐條讀取用戶(hù)指令，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞、邏輯運(yùn)算或數(shù)字運(yùn)算等；根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像寄存器的內(nèi)容，再經(jīng)由輸出部件實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。

35、（2）存儲(chǔ)器PLC系統(tǒng)中的存貯器配有系統(tǒng)程序存貯器和用戶(hù)程序存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用于存放PLC生產(chǎn)廠(chǎng)家編寫(xiě)的系統(tǒng)程序，并固化在PROM或EPROM存儲(chǔ)器中，用戶(hù)不可訪(fǎng)問(wèn)或修改。系統(tǒng)程序相當(dāng)于個(gè)人計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)，它關(guān)系到PLC的性能。系統(tǒng)程序包括系統(tǒng)監(jiān)控程序、用戶(hù)指令解釋程序、標(biāo)準(zhǔn)程序模塊、系統(tǒng)調(diào)用、管理等程序以及各種關(guān)系參數(shù)等。用戶(hù)程序存儲(chǔ)器：用戶(hù)程序存儲(chǔ)器由用戶(hù)程序區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)、參數(shù)區(qū)三部分構(gòu)成。用戶(hù)程序區(qū)用于存放用戶(hù)竟編程器輸入的應(yīng)用程序。為了調(diào)試和修改方便，總是先把用戶(hù)程序存放在隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器RAM中，經(jīng)過(guò)運(yùn)行考核，修改完善，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，再把它固化到EPROM中，替

36、代RAM使用。（3）輸入、輸出單元輸入、輸出單元是可編程序控制器的CPU與現(xiàn)場(chǎng)輸入、輸出裝置或其他外部設(shè)備之間的連接接口部件。輸入單元將現(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)輸入單元接口電路的轉(zhuǎn)換，變換為中央處理器能接受和識(shí)別的低電壓信號(hào)，送給中央處理器進(jìn)行運(yùn)算；輸出單元?jiǎng)t將中央處理器輸出的低電壓信號(hào)變換為控制期間所能接受的電壓、電流信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈、電磁閥、電磁開(kāi)關(guān)等。所有輸入、輸出單元均帶有光耦合電路，其目的是把PLC與外部電路隔離開(kāi)來(lái)，以提高PLC的抗干擾能力。（4）編程器編程器是PLC的重要外部設(shè)備。它的作用是供用戶(hù)進(jìn)行程序的編程、編輯、調(diào)試和監(jiān)視等。編程器有簡(jiǎn)易型和智能型兩類(lèi)。簡(jiǎn)易型編程器只能聯(lián)機(jī)編

37、程，且往往需要將梯形圖轉(zhuǎn)換位語(yǔ)句表格式，才能送入。智能編程器由程圖形編程器，它可以聯(lián)機(jī)，也可以脫機(jī)編程，具有LCD（液晶顯示器）或（CRT）圖形顯示功能，可直接輸入梯形圖和通過(guò)屏幕對(duì)話(huà)。（5）電源單元電源單元是PLC的電源供給部分。它的作用是把外部供應(yīng)的電源變換成系統(tǒng)內(nèi)部各單元所需的電源。有的電源單元還向外提供24V隔離直流電源，可供開(kāi)關(guān)量輸入單元連接的現(xiàn)場(chǎng)無(wú)源開(kāi)關(guān)等使用。（6）外圍接口外圍接口主要包括：擴(kuò)展接口、通信街口、智能I/O接口。PLC除上述五部分外，隨機(jī)型的不同還有多種外部設(shè)備，其作用是幫助編程，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控以及網(wǎng)絡(luò)通訊，常用的外部設(shè)備有編程器，打印機(jī)，盒式磁帶錄音機(jī)，計(jì)算機(jī)等。PLC

38、的工作原理簡(jiǎn)述如下：可編程控制器是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，故他的工作原理是建立在計(jì)算機(jī)工作原理基礎(chǔ)上的，即使通過(guò)執(zhí)行反應(yīng)控制要求的用戶(hù)程序?qū)崿F(xiàn)的。但CPU是以分時(shí)操作方式來(lái)處理各項(xiàng)任務(wù)的，計(jì)算機(jī)在每一瞬間只能最一件事。所以程序的執(zhí)行是按程序順序依次完成相應(yīng)各電器的動(dòng)作，便成為時(shí)間上的串行，由于計(jì)算速度極高。各電器的動(dòng)作似乎是同時(shí)完成的，但實(shí)際輸入輸出響應(yīng)是滯后的。概括而言，PLC的工作方式是一個(gè)不斷循環(huán)的順序掃描方式。每一次掃描所用的時(shí)間稱(chēng)為一個(gè)掃描周期或工作周期。CPU從第一條指令開(kāi)始，按順序逐條的執(zhí)行用戶(hù)程序直道用戶(hù)程序結(jié)束，然后返回第一條指令開(kāi)始新的一輪掃描。PLC工作的全過(guò)程可用圖2.2所

39、示的運(yùn)行框圖來(lái)表示。圖2.2 PLC運(yùn)行框圖PLC整個(gè)運(yùn)行過(guò)程可分為三部分：第一部分是上電處理。機(jī)器上電后對(duì)PLC系統(tǒng)進(jìn)行一次初始化工作，包括硬件初始化，I/O模塊配置檢查，停電保持范圍設(shè)定及其他初始化處理。第二部分是掃描過(guò)程。PLC上電處理完成以后進(jìn)入掃描工作過(guò)程。先完成輸入處理，其次完成與其他外設(shè)的通信處理，再次進(jìn)行時(shí)鐘、特殊寄存器更新。當(dāng)CPU處于STOP方式時(shí)，轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診斷檢查。當(dāng)CPU處于RUN方式時(shí)，還要完成用戶(hù)程序的執(zhí)行和輸出處理，在轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診斷檢查。第三部分是出錯(cuò)處理。PLC每掃描一次，執(zhí)行一次自診斷檢查，確定PLC自身的動(dòng)作是否正常，如CPU、電池電壓、程序存儲(chǔ)器、I/O

40、、通信等是否異?；虺鲥e(cuò)，如檢查出現(xiàn)異常時(shí)，CPU面板上的LED及異常繼電器會(huì)接通，在特殊寄存器中會(huì)存入出錯(cuò)代碼。當(dāng)出現(xiàn)致命錯(cuò)誤時(shí)，CPU被強(qiáng)制為STOP方式，所有的掃描停止。2.2 S7-200可編程控制器介紹：2.2.1 S7200 PLC的特點(diǎn)西門(mén)子公司的S7-200可編程控制器是西門(mén)子公司研發(fā)的一種小型可編程序控制器，可用于代替繼電器的簡(jiǎn)單控制場(chǎng)合，也可以用于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。S7-200在下列領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用：機(jī)床電氣、紡織機(jī)械、印刷機(jī)械、塑料機(jī)械、包裝機(jī)械、煙草機(jī)械、沖壓機(jī)械、鑄造機(jī)械、運(yùn)輸岱、食品工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、陶瓷工業(yè)、環(huán)保設(shè)備、電力自動(dòng)化設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、電梯、中央空

41、調(diào)、真空裝置、恒壓供水和換工系統(tǒng)中各種泵和電磁閥的控制等。S7-200系列PLC屬于整體式（單元式）結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是非常緊湊。它將所有的模板都裝入一個(gè)機(jī)體內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)整體。這樣體積小巧，成本低，安裝方便。整體式PLC可以直接裝入機(jī)床火電控柜中，它是機(jī)電一體化特有產(chǎn)品。S7-200的可靠性高，可用梯形圖、語(yǔ)句表（即指令表）和功能塊等3種語(yǔ)言來(lái)編程。它的指令豐富，指令功能強(qiáng)，易于掌握、操作方便。S7-200可編程控制器內(nèi)置有高速計(jì)數(shù)器、高速輸出、PID控制器、RS-485編程接口、PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議和自由方式通信功能，I/O端子排可以很容易地拆卸。最大可擴(kuò)展到248點(diǎn)數(shù)字量I/O或35路

42、模擬量I/O，最多有26KB程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。2.2.2 S7200PLC的基本指令（1）位邏輯指令位邏輯指令依靠?jī)蓚€(gè)數(shù)字1和0進(jìn)行工作，這兩個(gè)數(shù)字組成二進(jìn)制系統(tǒng)，數(shù)字1和0稱(chēng)之為二進(jìn)制數(shù)或間稱(chēng)為位。在觸點(diǎn)與線(xiàn)圈中，1表示啟動(dòng)或通電，0表示沒(méi)有啟動(dòng)或沒(méi)有通電。功能及說(shuō)明：常開(kāi)觸點(diǎn)在其線(xiàn)圈不帶電時(shí)，觸電是斷開(kāi)的，觸電的狀態(tài)為OFF或?yàn)?。當(dāng)線(xiàn)圈帶電時(shí)，其觸電是閉合的觸點(diǎn)的狀態(tài)是ON或是1。該指令用于網(wǎng)絡(luò)塊邏輯運(yùn)算開(kāi)始的常開(kāi)觸點(diǎn)與母線(xiàn)的連接；常閉觸點(diǎn)在其線(xiàn)圈不帶電時(shí)，觸電是閉合的，觸電的狀態(tài)為0或?yàn)?。當(dāng)線(xiàn)圈帶電時(shí)，其觸電是斷開(kāi)的，觸點(diǎn)的狀態(tài)是FFO或是0。該指令用于網(wǎng)絡(luò)塊邏輯運(yùn)算開(kāi)始的常閉觸點(diǎn)

43、與母線(xiàn)的連接。（2）定時(shí)器指令和計(jì)數(shù)器指令S7200 PLC為用戶(hù)提供了三種類(lèi)型的定時(shí)器：接通延時(shí)定時(shí)器TON，記憶接通延時(shí)定時(shí)器TONR，斷電延時(shí)定時(shí)器TOF。S7200 PLC定時(shí)器有3個(gè)精度等級(jí)。1ms、10ms、100ms。定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間T的計(jì)算：T=設(shè)定值精度等級(jí)說(shuō)明：接通延時(shí)定時(shí)器用于單一時(shí)間間隔的定時(shí)。記憶接通延時(shí)定時(shí)器具有記憶功能，它用于對(duì)許多間隔的累計(jì)定時(shí)，而斷電延時(shí)定時(shí)器用于斷電后的單一時(shí)間間隔計(jì)時(shí)。同樣也有三種計(jì)數(shù)器：加計(jì)數(shù)器CTU。減計(jì)數(shù)器CTD，加減計(jì)數(shù)器CTUD。加計(jì)數(shù)器由加計(jì)數(shù)器標(biāo)志符CTU，計(jì)數(shù)脈沖輸入端CU，加計(jì)數(shù)器的復(fù)位信號(hào)輸入端R，加計(jì)數(shù)器的設(shè)定值PV和

44、計(jì)數(shù)器編號(hào)Cn組成。它的最大計(jì)數(shù)值為32767。減計(jì)數(shù)器和加減計(jì)數(shù)器的組成與加計(jì)數(shù)器類(lèi)似。（3）比較指令比較指令是將兩個(gè)操作數(shù)按指定條件進(jìn)行比較。條件成立時(shí)，觸電就閉合，所以比較指令實(shí)際上也是一種位指令。在實(shí)際用于中，使用比較指令為上下限控制以及數(shù)值條件判斷提供了方便。比較指令的類(lèi)型有：字節(jié)比較，整數(shù)比較。雙字整數(shù)比較和實(shí)數(shù)比較。字節(jié)比較時(shí)無(wú)符號(hào)的，其他類(lèi)型為有符號(hào)的。比較指令的關(guān)系符有：等于=、大于、小于、不等、大于等于=、小于等于=等6種。說(shuō)明:當(dāng)比較數(shù)1和比較數(shù)2的關(guān)系符合比較符的條件時(shí)，比較觸電閉合，后面的電路被接通。否則比較觸電斷開(kāi)、后面的電路不接通，比較指令相當(dāng)于一行條件的常開(kāi)觸點(diǎn)

45、，當(dāng)比較關(guān)系成立時(shí)，觸電閉合；不成立時(shí)，觸電斷開(kāi)。此外PLC還有一些其他指令，如：程序控制指令，通信指令，輸入輸出指令，中斷指令，轉(zhuǎn)移指令，表操作指令等。S7200PLC指令豐富，指令功能強(qiáng)，易于掌握、操作方便,且它具有通信和聯(lián)網(wǎng)功能,可以方便的與組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的連接的來(lái)完成整個(gè)工業(yè)過(guò)程組態(tài)模擬控制系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)將采用它來(lái)編寫(xiě)程序來(lái)控制鍋爐除灰、除渣系統(tǒng)。3 工業(yè)組態(tài)軟件組態(tài)王介紹3.1 組態(tài)軟件介紹組態(tài)的概念最早來(lái)自于英文Configuration,它指一些數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專(zhuān)用軟件，它是在自動(dòng)化控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式提供良好的用戶(hù)開(kāi)發(fā)界面和簡(jiǎn)

46、潔的使用方法，其預(yù)置的各種軟件模塊可以非常容易的實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各種功能，并能同時(shí)支持各種廠(chǎng)家的計(jì)算機(jī)和I/O設(shè)備，與高性能的工控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，向控制層和管理層提供軟硬件的接口，進(jìn)行系統(tǒng)集成。組態(tài)軟件的出現(xiàn)是伴隨著當(dāng)今控制界主流產(chǎn)品DCS而出現(xiàn)。由于每一套DCS都是比較通用的控制系統(tǒng)，可以應(yīng)用到很多領(lǐng)域中，為了使用戶(hù)在不需要編代碼程序的情況下便可以生成自己需要的應(yīng)用系統(tǒng)，每個(gè)DCS廠(chǎng)商在DCS中都預(yù)裝了系統(tǒng)軟件及應(yīng)用軟件，而其中的應(yīng)用軟件實(shí)際上就是組態(tài)軟件。3.1.1 組態(tài)軟件的發(fā)展概況目前世界上的組態(tài)軟件有幾十種之多國(guó)際上比較知名的代表產(chǎn)品例如：美國(guó)Wonder Ware公司的In

47、tuch、美國(guó)Intellution 公司的Fix、德國(guó)西門(mén)子公司的WINCC、澳大利亞CITECH公司的Citech、北京亞控科技發(fā)展公司的組態(tài)王（Kingview）、三維科技公司的力控、昆侖軟件公司的MCGS等等。大多數(shù)組態(tài)軟件都可運(yùn)行在Windows98/NT環(huán)境下，比較理想的環(huán)境是Windows2000和Windows NT。組態(tài)軟件的開(kāi)發(fā)工具以C+為主,也有使用Delphi或C+ builder者。從近幾年的調(diào)查結(jié)果來(lái)看國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件大部分市場(chǎng)人被國(guó)外幾家公司占據(jù)如：Fix、Intuch等而這些軟件除了在功能完備、產(chǎn)品包裝市場(chǎng)推廣等方面有一定優(yōu)勢(shì)外并非所有方面盡善盡美。國(guó)產(chǎn)化軟件產(chǎn)品也

48、正成為一支生力軍。近年來(lái)有一定影響力的產(chǎn)品有組態(tài)王，力控，天工，Controlx和虎翼等等，但存在的問(wèn)題是商品化程度還較差主要用在一些小型和不太重要項(xiàng)目中。美國(guó)Intellution公司的Fix系列全，但實(shí)時(shí)性欠缺?？傮w技術(shù)一般.功能較完整.但對(duì)系統(tǒng)資源耗費(fèi)巨大，許多大而全的功能對(duì)中國(guó)用戶(hù)并不實(shí)用；澳大利亞Cit公司的Citech是組態(tài)軟件的后起之秀。它包括16位和32位windows版本。它的計(jì)算機(jī)味道很濃，使用方便性和圖形功能不及原來(lái)Intuch，但控制算法比較好，I/O硬件驅(qū)動(dòng)相對(duì)比較少；德國(guó)西門(mén)子公司的產(chǎn)品新版軟件有很大的進(jìn)步但體系結(jié)構(gòu)還是老思想在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)管理方面比Fix差，對(duì)第

49、三方硬件的支持也不熱衷；北京亞控公司的組態(tài)王是國(guó)內(nèi)較早出現(xiàn)得組態(tài)軟件產(chǎn)品之一至今已有6年左右歷史了。早期的組態(tài)王仿造Intuch只是個(gè)人機(jī)接口，到了5.1版本在數(shù)據(jù)管理和開(kāi)放性方面有了一些改進(jìn)，但體系結(jié)構(gòu)無(wú)實(shí)質(zhì)性突破，并且網(wǎng)絡(luò)功能較薄弱支持不了真正意義上的分布式系統(tǒng)。6.X系列版本在技術(shù)上已經(jīng)大為改觀,目前的6.5已經(jīng)支持無(wú)限點(diǎn)輸入輸出。3.1.2 組態(tài)王簡(jiǎn)介組態(tài)王采用全新中文EXPLORER界面并擁有豐富的繪圖工具，龐組態(tài)王采用全新中文EXPLORER界面并擁有豐富的繪圖工具，龐大的圖形庫(kù)，支持多媒體，支持ODBC數(shù)據(jù)庫(kù)，提供功能強(qiáng)大的控件和控制語(yǔ)言，操作向?qū)?，使用靈活、方便，尤其提供給用戶(hù)

50、方便的開(kāi)發(fā)環(huán)境，它可使開(kāi)發(fā)者迅速地完成應(yīng)用系統(tǒng)，通過(guò)工程瀏覽器查看工程的各個(gè)部分。組態(tài)王與一些常用I/O設(shè)備可以直接進(jìn)行通訊，I/O設(shè)備包括：可編程控制器（PLC），智能模塊，板卡，智能儀表等等。組態(tài)王的驅(qū)動(dòng)程序采用ActiveX技術(shù)，使通訊程序和組態(tài)王能夠構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，保證運(yùn)行系統(tǒng)的高效率。為了方便用戶(hù)使用，組態(tài)王中增加了設(shè)備配置向?qū)?，用?hù)只需要按照安裝向?qū)У奶崾揪涂梢酝瓿蒊/O設(shè)備的配置工作。在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，組態(tài)王采用內(nèi)嵌的設(shè)備管理程序負(fù)責(zé)與I/O設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。已配置的I/O設(shè)備在工程瀏覽器的設(shè)備節(jié)點(diǎn)中分類(lèi)列出，用戶(hù)可以隨時(shí)查尋和修改。組態(tài)王與I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換采用以

51、下五種方式：串行通訊方式，DDE方式，板卡方式，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)方式，人機(jī)接口卡方式。（1）串行通訊方式這是組態(tài)王與I/O設(shè)備之間最常用的一種數(shù)據(jù)交換方式。串行 通訊方式使用組態(tài)王計(jì)算機(jī)的串口，I/O設(shè)備通過(guò)RS232串行通訊電纜連接到組態(tài)王計(jì)算機(jī)的串口。如果您的計(jì)算機(jī)擁有多個(gè)串口，可以同時(shí)與多個(gè)I/O設(shè)備相連。組態(tài)王最多可與32個(gè)設(shè)備相連。（2）DDE方式DDE方式是WINDOWS的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的傳輸協(xié)議。通過(guò)DDE方式任何I/O設(shè)備都可以與組態(tài)王計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在此方式下，DDE服務(wù)程序可以采用自己的方式與I/O設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，DDE服務(wù)程序與組態(tài)王采用標(biāo)準(zhǔn)的DDE協(xié)議進(jìn)行通訊。（3）板卡方式板

52、卡類(lèi)設(shè)備直接插在組態(tài)王計(jì)算機(jī)的擴(kuò)展槽內(nèi)，組態(tài)王計(jì)算機(jī)通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)板卡的I/O地址直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。（4）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)方式I/O設(shè)備作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與組態(tài)王計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。I/O設(shè)備與組態(tài)王計(jì)算機(jī)之間通過(guò)TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)連接。采用這種方式的I/O設(shè)備多為其它計(jì)算機(jī)。（5）人機(jī)接口卡方式某些廠(chǎng)家的可編程控制器在與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，要求在計(jì)算機(jī)中安裝一個(gè)特殊的人機(jī)接口板卡，板卡與可編程控制器之間采用專(zhuān)門(mén)的通訊協(xié)議進(jìn)行通訊。組態(tài)王計(jì)算機(jī)通過(guò)人機(jī)接口卡可以與一個(gè)PLC連接，也可以與一個(gè)PLC的網(wǎng)絡(luò)連接。3.1.3 組態(tài)王的特點(diǎn)：(1)強(qiáng)大的圖形編輯功能組態(tài)王6.0運(yùn)行于中文Windows環(huán)境下，它提供

53、了包括橢圓，扇形在內(nèi)的多種圖素，并配備調(diào)色板，多種線(xiàn)形和填充物。還有按鈕、報(bào)警、趨勢(shì)曲線(xiàn)等特殊圖素?？衫檬髽?biāo)鍵盤(pán)隨心所欲地繪制各種工業(yè)應(yīng)用畫(huà)面，對(duì)圖素可任意拖動(dòng)縮放復(fù)制修改刪除等。(2)豐富的動(dòng)畫(huà)連接組態(tài)王提供了二十一種動(dòng)畫(huà)連接方式，多種數(shù)值（模擬、離散、字符串）輸入輸出連接，用戶(hù)自定義操作。同一圖素可以有多個(gè)連接，以滿(mǎn)足工業(yè)上千變?nèi)f化的動(dòng)畫(huà)顯示需要。(3)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)它以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，提供了十種數(shù)據(jù)類(lèi)型：模擬型離散型字符串型等，數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)可達(dá)10000點(diǎn)，其中DDE模擬變量具有多達(dá)24個(gè)域，較好地刻劃了變量屬性。(4)易學(xué)易用組態(tài)王提供了一種類(lèi)似C語(yǔ)言的命令語(yǔ)言，使用戶(hù)可以根據(jù)自己的特殊需

54、要編寫(xiě)一段程序（即命令語(yǔ)言連接和應(yīng)用程序命令語(yǔ)言），在運(yùn)行時(shí)定時(shí)或不定時(shí)地執(zhí)行。(5)較高的開(kāi)放性組態(tài)王遵循Windows下標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE）協(xié)議，借助于DDE與其他軟件聯(lián)合工作，數(shù)據(jù)傳輸速度快。(6)網(wǎng)絡(luò)功能組態(tài)王可運(yùn)行在基于EtherNET網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)上?？蓪?shí)現(xiàn)上下位機(jī)以及更高層次的廠(chǎng)級(jí)連網(wǎng)。3.2 組態(tài)王6.5版本介紹“組態(tài)王”軟件包由工程管理器（組態(tài)王）、工程瀏覽器（Touch Explorer）、畫(huà)面運(yùn)行系統(tǒng)（Touch View）、信息窗口等四部分組成。其中，工程管理器用于新建工程、工程管理等。工程瀏覽器內(nèi)嵌畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，即組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。工程瀏覽器（

55、Touch Explorer）和畫(huà)面運(yùn)行系統(tǒng)（Touch View）是各自獨(dú)立的Windows應(yīng)用程序，均可單獨(dú)使用；兩者又相互依存，在工程瀏覽器的畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的畫(huà)面應(yīng)用程序必須在畫(huà)面運(yùn)行系統(tǒng)（Touch View）運(yùn)行環(huán)境中才能運(yùn)行。3.2.1 工程管理器工程管理器主要用于組態(tài)王工程的管理,比如新建工程、搜索工程、工程的備份、工程的恢復(fù)、變量的導(dǎo)入導(dǎo)出、定義工程的屬性等。3.2.2 工程瀏覽器工程瀏覽器使組態(tài)王的核心部分和管理開(kāi)發(fā)系統(tǒng),它將畫(huà)面、命令語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)備、系統(tǒng)配置等進(jìn)行集中管理,在同一個(gè)窗口中按照樹(shù)形結(jié)構(gòu)進(jìn)行排列,方便用戶(hù)使用。(1)畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)：工程瀏覽器內(nèi)嵌畫(huà)面開(kāi)

56、發(fā)系統(tǒng)。在畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中用戶(hù)可以完成圖形畫(huà)面設(shè)計(jì)、動(dòng)畫(huà)連接定義等,畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)具有完善的圖形功能,在畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中用戶(hù)可以定義21種動(dòng)畫(huà)連接方式。(2)命令語(yǔ)言：組態(tài)王允許用戶(hù)定義命令語(yǔ)言來(lái)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用程序,從而可以增強(qiáng)應(yīng)用程序的靈活性。(3)數(shù)據(jù)庫(kù)：組態(tài)王支持多種內(nèi)存變量和I/O變量,另外還支窗口報(bào)警變量、報(bào)警組變量、歷史趨勢(shì)曲線(xiàn)變量和時(shí)間變量。(4)I/O設(shè)備：組態(tài)王支持多種I/O設(shè)備,包括PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)。(5)系統(tǒng)配置：用戶(hù)可以在組態(tài)王中進(jìn)行各種配置,從而適應(yīng)不同的工作環(huán)境。畫(huà)面運(yùn)行系統(tǒng)用于顯示在畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中創(chuàng)建的動(dòng)態(tài)畫(huà)面,并負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)于通訊程序的數(shù)據(jù)交換,把數(shù)據(jù)死亡變化以動(dòng)畫(huà)的形式顯示出來(lái),同時(shí)可以完成報(bào)警、歷史記錄、趨勢(shì)曲線(xiàn)等監(jiān)控功能,還可以生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)文件。3.2.3 信息窗口信息窗口是一個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用程序,用于記錄和顯示組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng),運(yùn)行系統(tǒng)在運(yùn)行工程中的有關(guān)信息。信息窗口中顯示的信息可以以文件的形式存儲(chǔ)在指定目錄中或者用打印機(jī)出來(lái)。在工程瀏覽器、畫(huà)面運(yùn)行系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí),信息窗口會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。和組態(tài)王6.0相比6.5版本又增加了一些新的功能：(1)支持大畫(huà)面和導(dǎo)航圖功能；(2)采用高速歷史庫(kù)；(3)提供專(zhuān)用撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)