基于可編程序控制器PLC和組態(tài)軟件設(shè)計(jì)自動(dòng)配料系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙共28頁(yè) 第 頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙共28頁(yè) 第 頁(yè)摘要本文基于可編程序控制器 PLC和組態(tài)軟件設(shè)計(jì)自動(dòng)配料系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。運(yùn)用與之相配的STEP7編程，通過(guò)梯形圖編程語(yǔ)言編制了下機(jī)位的控制程序，從而使該配料系統(tǒng)可以按要求 完成自動(dòng)配料，裝配全過(guò)程。本文的主要內(nèi)容包括對(duì)生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)發(fā)展和現(xiàn)狀的概述、配料系統(tǒng)工作原理和配料控制系 統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，重點(diǎn)描述了包括S7 200編程及MCGS嵌入式組態(tài)軟件設(shè)計(jì)在內(nèi)的西門子PLC在配料系統(tǒng)中應(yīng)用的一些細(xì)節(jié)及其在上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中一些基本設(shè)計(jì)，以及PLC與上位機(jī)之間的通訊。關(guān)鍵詞：PLC，配料控制，MCGS嵌入式組態(tài)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)通訊Abstra

2、ctThis paper based on programmable logic con troller (PLC and con figuratio n software desig n automatic batchi ng system con trol system and mon itori ng system. Using the match ing STEP7 program ming, through the ladder-diagram programming Ianguage under the seat of the control procedures to make

3、this burden system could be asked to complete automatic batch ing, assembly process.The main content of this article in cludi ng product ion process con trol system developme nt and curre nt situati on of the overview, mixing system work ing prin ciple and in gredie nts of the overall desig n con tr

4、ol system, the authors describe the in clud ing S7-200 program ming and MCGS con figurati on software desig n, embedded in the Siemens PLC ingredients of the application of some details of the system and the PC mon itori ng system in some basic desig n, and PLC and the upper mach ine of the com muni

5、 cati on.Keywords: PLC， ingredients， MCGS configuration design of embedded control ， system and com mun icati on目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 第一章緒論3. HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1.1自動(dòng)配料系統(tǒng)的背景 3. HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 第2章 可編程序控制器的基礎(chǔ)知識(shí) 4 HYPE

6、RLINK l bookmark14 o Current Document PLC的概述4. HYPERLINK l bookmark16 o Current Document PLC的基本組成 5. HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 第3章PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 5. HYPERLINK l bookmark20 o Current Document PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)原則 5. HYPERLINK l bookmark22 o Current Document PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 6. HYPERLINK l bookmark2

7、8 o Current Document 第4章 自動(dòng)配料系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 4.1自動(dòng)配料系統(tǒng)8. HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 4.2監(jiān)控系統(tǒng)10 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 第5章通訊系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).1.1 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document S7-200 PLC與MCGS嵌入式組態(tài)之間通訊概述 1 1 HYPERLINK l bookmark48

8、 o Current Document S7-200 PLC的通信方式與參數(shù)設(shè)置 1.2 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document S7-200與MCGS嵌入式組態(tài)通訊的實(shí)現(xiàn) 1 3 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 第六章總結(jié)14 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 參考文獻(xiàn).15 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 附錄PLC程序16 HYPERLINK l bookmark72 o Current Do

9、cument 致謝25第一章緒論可編程序控制器是用微電腦技術(shù)制造的通用自動(dòng)控制設(shè)備，它具有指令存儲(chǔ)和數(shù)字量或模擬量 輸入輸出接口，能夠進(jìn)行位運(yùn)算，并完成邏輯，順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算功能，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏 輯控制。一般分為主模板、擴(kuò)展模板、編程器等，每個(gè)模板的體積都比較小，相互連接方便。有的 還有模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)處理和通訊網(wǎng)絡(luò)等功能。它的最大特點(diǎn)是將控制過(guò)程以程序方式存放在 存儲(chǔ)器中，修改程序也就修改了控制過(guò)程，這就給控制過(guò)程的設(shè)計(jì)、調(diào)試、修改，擴(kuò)展帶來(lái)了極大 的方便和靈活性；它的另一特點(diǎn)是能夠適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，在電源波動(dòng)大、溫差大、沖擊震動(dòng)較大的惡 劣條件下仍能長(zhǎng)時(shí)間，不間斷運(yùn)行，抗干擾能力強(qiáng)

10、、穩(wěn)定性好、具有很好的可靠性。由于它的種種 優(yōu)點(diǎn)，它己經(jīng)成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場(chǎng)合最多的工業(yè)控制器，占據(jù)了電氣控制系統(tǒng)中應(yīng)用 最為廣泛的核心位置。監(jiān)控組態(tài)軟件是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的突飛猛進(jìn)發(fā)展起來(lái)的，監(jiān)控組態(tài)軟件是面向生 產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)視、控制與數(shù)據(jù)采集的軟件平臺(tái)工具，具有實(shí)時(shí)多任務(wù)操作，設(shè)置項(xiàng)目豐富，使用方便、 靈活、功能強(qiáng)大，監(jiān)控組態(tài)軟件通用性強(qiáng)，解決了人機(jī)圖形界面的問(wèn)題，通過(guò)監(jiān)控組態(tài)軟件對(duì)控制 系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)，可以把生產(chǎn)工藝上的參數(shù)在流程圖上顯示出來(lái)、處理數(shù)據(jù)報(bào)警和系統(tǒng)報(bào)警、存儲(chǔ)歷 史趨勢(shì)曲線、各種報(bào)表的生成和打印輸出，在PC機(jī)的屏幕上進(jìn)行整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的操作，接口開放，方便數(shù)據(jù)共

11、享，支持多種硬件設(shè)備。因此監(jiān)控組態(tài)軟件得到了廣泛的應(yīng)用。PLC與監(jiān)控組態(tài)軟件的完美結(jié)合，通過(guò)監(jiān)控組態(tài)軟件對(duì)PLC及其它智能設(shè)備的I/O數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。1.1自動(dòng)配料系統(tǒng)的背景自動(dòng)配料系統(tǒng)在冶金、建材、化工及食品等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，近幾年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和 PLC技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外的組態(tài)軟件不斷完善，自動(dòng)配料系統(tǒng)控制方案也在不斷改進(jìn)。由于PLC的迅猛發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域的飛躍，其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；其 應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡(jiǎn)單控制到勝任運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制及集散控制等各種任務(wù)的 跨越。今天的PLC正在成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，可以用

12、于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合，在 各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。除了邏輯處理功能以外， 近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC從邏輯控制滲透到了生產(chǎn)過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變的非常容易。本畢業(yè)設(shè)計(jì)是西門子可編程序控制器和MCGS嵌入式組態(tài)軟件在配料控制系統(tǒng)中的應(yīng)用和研究，采用的是德國(guó) Siemens公司的S7-200系列PLC，運(yùn)用與之相配的 STEP7編程軟件，通過(guò) LAD 編程語(yǔ)言編制了下位機(jī)的控制程序，從而使配料系統(tǒng)可以按要求自動(dòng)完成配料和裝料全過(guò)程，并且 在發(fā)生故障時(shí)可以自動(dòng)停機(jī)。采用了MCGS嵌入式組態(tài)軟件對(duì)上位機(jī)監(jiān)控軟件

13、組態(tài)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙共28頁(yè) 第 頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙共28頁(yè) 第 頁(yè)常更鏗匚議；陸榔賤應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)模擬等具有Windows風(fēng)格的動(dòng)態(tài)操作畫面。通過(guò)PLC和組態(tài)軟件的有效結(jié)合使配料 系統(tǒng)大幅度提高其方便性、可靠性。第2章可編程序控制器的基礎(chǔ)知識(shí)2.1 PLC的概述PLC的定義可編程邏輯控制器 (Programmable Logic Controller，PLC)，它采用一類可編程的存儲(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、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)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(guò)程。它是電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā) 出來(lái)的，并逐步發(fā)

14、展成為以微機(jī)處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的 新型工業(yè)控制裝置。目前，PLC已被廣泛用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制中，成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場(chǎng)合最多的工業(yè)控制裝置，被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱(PLC、機(jī)器人、CAD/CAM )之一。PLC的主要功能1邏輯控制功能邏輯控制功能實(shí)際上就是位處理功能，是可編程控制器的最基本的功能之一。PLC設(shè)置有與”、或”、非”等邏輯指令。2定時(shí)控制功能PLC中有許多可供用戶使用的定時(shí)器，功能類似于繼電器線路中的時(shí)間繼電器。3數(shù)據(jù)處理功能 大部分PLC都有數(shù)據(jù)處理功能，可實(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

15、、譯 碼編碼等操作。過(guò)程控制功能有些PLC具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能，可以方便地完成對(duì)模擬量的控制和調(diào)節(jié)。5通信聯(lián)網(wǎng)功能有些PLC采用通信技術(shù)，可以多臺(tái) PLC之間的同位鏈接、PLC與計(jì)算機(jī)之間的通信等。6監(jiān)控功能PLC設(shè)置了較強(qiáng)的監(jiān)控功能。操作人員利用編程器或監(jiān)視器可對(duì)PLC的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。2.2 PLC的基本組成221 PLC的硬件組成主機(jī)人 羊FLU1W口丐4等- rrp m- 人tn異血-洛*咖口口咨 *9# 1=11中央處理器(CPU)一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個(gè)芯片內(nèi)。CPU通過(guò)數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入/輸出接口電路相連接。2存儲(chǔ)器

16、PLC系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序和工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。PLC的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。3輸入/輸出接口輸入/輸出接口是PLC與現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備或其它外部設(shè)備之間的連接部件。電源部分PLC內(nèi)部配有一個(gè)專用開關(guān)型穩(wěn)壓電源，它將交流/直流供電電源變換成系統(tǒng)內(nèi)部各單元所需的 電源，即為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。編程器編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件。它是PLC的外部設(shè)備，是人機(jī)交互的窗口。第3章PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1 PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)原則軟件就是編寫滿足生產(chǎn)控制要求的PLC用戶程序，即繪制梯形圖或編寫語(yǔ)句表。軟件設(shè)計(jì)的原則：(1)邏輯

17、關(guān)系要簡(jiǎn)單明了，易于編程。畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙共28頁(yè) 第 頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙共28頁(yè) 第 頁(yè)如繼電器的觸點(diǎn)可使用無(wú)數(shù)次，只要在實(shí)現(xiàn)某個(gè)邏輯功能所需要的地方，可隨時(shí)使用，使編制 的程序具有可讀性，但要避免使用不必要的觸點(diǎn)。（2 ）保證程序功能的前提下盡量減少指令和程序的運(yùn)行時(shí)間。3.2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法和步驟：1分析生產(chǎn)過(guò)程、明確控制要選擇PLC機(jī)型選擇I/O設(shè)備，列出I/O地址分配表繪制系統(tǒng)的流程圖程序設(shè)計(jì)與調(diào)試PLC與組態(tài)軟件進(jìn)行聯(lián)機(jī)3.2.1 PLC機(jī)型的選擇PLC機(jī)型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護(hù)使用最方便以及性能價(jià)格比的最優(yōu)化機(jī)型。選擇

18、是主考慮以下幾點(diǎn)。機(jī)型的選擇依據(jù)：1控制對(duì)象的輸入量、輸出量2.工作電壓3輸出功率4.現(xiàn)場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)速度要求5控制室與現(xiàn)場(chǎng)的距離等系統(tǒng)可靠性要求：對(duì)于一般系統(tǒng) PLC的可靠性均能滿足。對(duì)可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用余系統(tǒng)或熱 備用系統(tǒng)。3.2.2選擇I/O設(shè)備，列出I/O地址分配圖輸出設(shè)備：控制按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)等輸出設(shè)備：接觸器、電磁閥、信號(hào)燈等1）確定輸入、輸出設(shè)備的型號(hào)和數(shù)量2）列寫輸入/輸出設(shè)備與PLC的I/O地址對(duì)照表3）繪制接線圖及編程分配I/O地址時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1） 把所有按鈕、行程開關(guān)等集中配置，按順序分配I/O地址2）每個(gè)I/O設(shè)備占用1個(gè)I/O地址3）同

19、一類型的I/O點(diǎn)應(yīng)盡量安排在同一個(gè)區(qū)4）彼此有關(guān)的輸出器件，如電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，其輸出地址應(yīng)連續(xù)分配3.2.3流程圖設(shè)計(jì)自動(dòng)配料系統(tǒng)的控制是采用PLC實(shí)現(xiàn)的，本小節(jié)主要介紹的是PLC部分程序的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。自動(dòng)配料的流程圖如圖3.1所示。圖3.1自動(dòng)配料流程圖畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙共28頁(yè) 第 頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙共28頁(yè) 第 頁(yè)第4章自動(dòng)配料系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1自動(dòng)配料系統(tǒng)4.1.1控制要求系統(tǒng)啟動(dòng)后，配料裝置能自動(dòng)識(shí)別貨車到位情況及對(duì)貨車進(jìn)行自動(dòng)配料，當(dāng)車裝滿時(shí)，配料系統(tǒng) 自動(dòng)關(guān)閉。本設(shè)計(jì)的突出點(diǎn)是故障檢測(cè)部分的設(shè)計(jì)，首先，當(dāng)某一節(jié)傳送帶發(fā)生故障時(shí)，該節(jié)傳送 帶和其前面的傳送帶會(huì)立即停止，該節(jié)之后的傳送帶會(huì)

20、在一定的延時(shí)后停止。其次，當(dāng)某節(jié)傳送帶 上的物體過(guò)重時(shí)，該節(jié)傳送帶和其前面的傳送帶會(huì)立即停止，并且數(shù)碼顯示電路會(huì)顯示發(fā)生故障的 電機(jī)的號(hào)碼，該節(jié)之后的傳送帶會(huì)在一定的延時(shí)后停止。4.1.2自動(dòng)配料系統(tǒng)控制圖（一）自動(dòng)配料系統(tǒng)圖自動(dòng)配料的模擬面板如圖 2.1所示，從圖中可以看出四節(jié)傳送帶是本次設(shè)計(jì)的核心電路，PLC編程也是圍繞此面板進(jìn)行的。圖4.1自動(dòng)配料系統(tǒng)圖自動(dòng)配料系統(tǒng)的功能是利用四節(jié)傳送帶為小車自動(dòng)配料，重物通過(guò)傳送帶進(jìn)行傳輸，發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)。4.1.3 I/O地址表（一）輸入地址表編號(hào)地址說(shuō)明功能1I0.0按鈕SB1啟動(dòng)編號(hào)地址說(shuō)明功能2I0.1按鈕SB2停止3I0.2信號(hào)S1接

21、入S1料斗滿信號(hào)4I0.3信號(hào)SQ1接入SQ1車未到位信號(hào)5I0.4信號(hào)SQ2接入SQ2車裝滿信號(hào)(二) 輸出地址表編號(hào)地址說(shuō)明功能編號(hào)地址說(shuō)明功能1Q0.0指示燈D1車裝滿D1亮6Q0.5指示燈L2車到位L2亮2Q0.1指示燈D2料斗下口下料D2亮7Q0.6指示燈M1控制電動(dòng)機(jī)M13Q0.2指示燈D3料斗滿D3亮8Q0.7指示燈M2控制電動(dòng)機(jī)M24Q0.3指示燈D4料斗上口下料D4亮9Q1.0指示燈M3控制電動(dòng)機(jī)M35Q0.4指示燈L1車未到位L1亮10Q 1.1指示燈M4控制電動(dòng)機(jī)M44.1.3配料過(guò)程分析初始狀態(tài)系統(tǒng)啟動(dòng)后，紅燈 L2 (Q0.5)滅，綠燈L1 (Q0.4)亮，車未到位，

22、表明允許汽車開進(jìn)裝料。料斗出料口 D2關(guān)閉，若料位傳感器 S1 (10.2)置為0”(料斗中的物料不滿)，進(jìn)料閥開啟進(jìn)料，D4 (Q0.3)亮。當(dāng)S1置為“ 1 ”(料斗中的物料已滿)，則停止進(jìn)料(D4滅)。電動(dòng)機(jī) M1、M2、M3 和M4均為“ 0”。裝車過(guò)程裝車過(guò)程中，當(dāng)汽車開進(jìn)裝車位置時(shí)，限位開 SQ1 ( I0.3)置為“1”，紅燈信號(hào)燈L2 (Q0.5)亮， 綠燈L1 (Q0.4)滅，車到位；同時(shí)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī) M4 (Q1.1)，經(jīng)過(guò)3s后，再啟動(dòng) M3 (Q1.0)，再經(jīng) 3s后啟動(dòng)M2 (Q0.7)，再經(jīng)過(guò)2s最后啟動(dòng) M1 (Q0.6)，再經(jīng)過(guò)3s后才打開出料閥，D2 (Q0.1

23、)亮， 物料經(jīng)料斗出料。當(dāng)車裝滿時(shí)，限位開關(guān)SQ2 ( I0.4)為“ 1”，D1 (Q0.0)亮，料斗關(guān)閉(Q0.1復(fù)位)，3s后M1停止，M2在M1停止3s后停止，M3在M2停止3s后停止，M4在M3停止3s后停止，同時(shí)紅燈 L2滅，綠燈L1亮，表明汽車可以開走。故障控制當(dāng)某一節(jié)傳送帶發(fā)生故障時(shí)，該節(jié)傳送帶和其前面的傳送帶會(huì)立即停止，該節(jié)之后的傳送帶會(huì)在一定的延時(shí)后停止。例如，當(dāng)M2發(fā)生故障時(shí)，M2、M1會(huì)立即停止，M3會(huì)在M2和M1停止后5s后停止，M4在M3停止5s后停止。其次，當(dāng)某節(jié)傳送帶上的物體過(guò)重時(shí)，該節(jié)傳送帶和其前面的 傳送帶會(huì)立即停止，該節(jié)之后的傳送帶會(huì)在一定的延時(shí)后停止。例

24、如，當(dāng)M1上有重物時(shí)，M1會(huì)立即停止，同時(shí)數(shù)碼顯示電路會(huì)顯示“1 ”，M2在M1停止5s后停止，M3在M2停止5s后停止，M4在M3停止5s后停止。（四）停機(jī)控制按下停止按鈕SB2，自動(dòng)配料裝車的整個(gè)系統(tǒng)終止運(yùn)行。4.2監(jiān)控系統(tǒng)4.2.1監(jiān)控系統(tǒng)的功能介紹運(yùn)行方式：手動(dòng)操作。用戶界面：界面美觀易于操作。實(shí)時(shí)監(jiān)控：界面動(dòng)態(tài)跟隨硬件的運(yùn)行過(guò)程，每一步都可以完整的顯示在MCGS嵌入式組態(tài)的界面上，并可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。報(bào)警功能：系統(tǒng)有自動(dòng)報(bào)警功能，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控畫面會(huì)跟隨PLC自動(dòng)實(shí)現(xiàn)停機(jī)操作。MCGS嵌入式組態(tài)可讀取 PLC監(jiān)測(cè)到的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、模擬量采樣數(shù)據(jù)等信息，根據(jù)這些實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù)，在屏

25、幕上動(dòng)態(tài)顯示整個(gè)配料裝置的運(yùn)行情況。一旦發(fā)現(xiàn)故障報(bào)警信息，系統(tǒng)即顯示報(bào)警畫面， PLC發(fā)出相應(yīng)動(dòng)作指令，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)操作。4.2.2監(jiān)控系統(tǒng)界面的設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)的界面如圖4.2所示。應(yīng)五幀.算簿權(quán)乍F囲1田歸1 畫冏田I口忸I(lǐng) WPI|.r他估塔邕國(guó)坦宿応na苗離樹宮曰敲?？瞥咭鄁llBr? 詛）HMKEjI RKISI TUQ?曲! jd時(shí)l iqQIBFI后 刊刖屈刷1區(qū)aiyi回ijgji林 .is応圖中的指示燈與自動(dòng)配料面板上圖即為自動(dòng)配料系統(tǒng)的監(jiān)控畫面，該圖是自動(dòng)配料面板的模擬,上的燈一一對(duì)應(yīng)，報(bào)警燈在動(dòng)配料系統(tǒng)發(fā)生故障停機(jī)時(shí)會(huì)自動(dòng)亮起。畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙共28頁(yè) 第 頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙共28頁(yè)

26、 第 頁(yè)第5章通訊系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)5.1 S7-200 PLC與MCGS嵌入式組態(tài)之間通訊概述隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。而在設(shè)計(jì)開發(fā)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與上位機(jī)軟件的通訊是關(guān)鍵技術(shù)，下面介紹了工控軟件“MCGS嵌入式組態(tài)”與西門子S7-200的通信方式。1. MCGS嵌入式組態(tài)與與 S7 200的通訊方式（1）MCGS嵌入式組態(tài)通訊機(jī)制MCGS嵌入式組態(tài)把每一臺(tái)與之通訊的設(shè)備看作是外部設(shè)備，為實(shí)現(xiàn)和外部設(shè)備的通訊，MCGS嵌入式組態(tài)內(nèi)置有大量的設(shè)備驅(qū)動(dòng)作為外部設(shè)備的通訊接口。（2）MCGS嵌入式組態(tài)與 S7-200的PPI通訊方式PPI（ Point-to-P

27、oint）是西門子專為 S7-200系列開發(fā)的一個(gè)通訊協(xié)議，為主 /從協(xié)議，PC機(jī)為主 站，S7-200為從站。該方式下有兩種硬件連接方法，一種是使用PPI電纜將PC機(jī)串口和S7-200的通訊口相連，采用串行通訊方式。（3）MCGS嵌入式組態(tài)與 S7-200的MPI通訊方式MPI（Multi-Point ）為多主站的通信方式。在西門子公司的可編程控制器、操作員界面和編程器上的集成有 MPI 口，可與PC機(jī)、S7-200建立小型的 MPI網(wǎng)。由于S7-200只能作為 MPI從站，所 以裝有MCGS嵌入式組態(tài)的 PC機(jī)與S7-200仍為主/從協(xié)議。PC機(jī)通過(guò)MPI卡（如 CP5611通訊卡） 接入

28、MPI網(wǎng)中作為主站。其通信設(shè)置和使用與前類同。用戶程序讀寫I/O映像寄存器比讀寫I/O點(diǎn)快的多，這樣可以提高程序的執(zhí)行速度。（4）MCGS嵌入式組態(tài)與 S7-200的自由口通訊方式自由口通訊方式是 S7-200的一個(gè)很有特色的功能。它是一種通訊協(xié)議完全開放的工作方式，不受PPI協(xié)議的限制，是 PPI方式的一個(gè)補(bǔ)充。在該方式下的通訊口的協(xié)議由外設(shè)決定，PLC通過(guò)程序來(lái)適應(yīng)外設(shè)。從而使得 S7-200系列PLC可以與任何具有通訊能力的并且協(xié)議公開的設(shè)備相通訊， 即S7-200可以由用戶自己定義通訊協(xié)議。5.2S7-200 PLC的通信方式與參數(shù)設(shè)置521通信方式1.S7-200的通信方式S7-20

29、0的通信功能強(qiáng)，有多種通信方式可供用戶選擇。在運(yùn)行Windows或Windows NT操作系統(tǒng)的個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）上安裝了 STET 7-Micro/WIN 32 編程軟后，PC可作為通信中的主站。（1）單主站方式單主站與一個(gè)或多個(gè)從站相連，STEP 7-Micro/WIN32每次和一個(gè) S7-200 CPU通信,但是它可以訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)上的所有CPU。（2）多主站方式通信網(wǎng)絡(luò)中有多個(gè)主站，一個(gè)或多個(gè)從站。帶CP通信卡的計(jì)算機(jī)和文本顯示器TD200、操作面板OP15是主站，S7-200 CPU可以是從站或主站。網(wǎng)絡(luò)部件（1）通信口S7-200 CPU上的通信口是與 RS-485兼容的9針D型連接器，

30、符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 50170。（2）網(wǎng)絡(luò)連接器利用西門子提供的兩種網(wǎng)絡(luò)連接器可以把多個(gè)設(shè)備很容易的連到網(wǎng)絡(luò)中。兩種連接器都有兩組螺釘端子，可以連接網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出。一種連接器僅提供連接到CPU的接口，而另一種連接器增加了一個(gè)編程接口。兩種網(wǎng)絡(luò)連接器還有網(wǎng)絡(luò)偏置和終端偏置的選擇開關(guān)，該開關(guān)在ON位置時(shí)的內(nèi)部接線圖，在 OFF位置時(shí)未接終端電阻。接在網(wǎng)絡(luò)端部的連接器上的開關(guān)應(yīng)放在ON位置。5.2.2計(jì)算機(jī)使用的通信接口參數(shù)的設(shè)置打開設(shè)置 PG/PC 接口”對(duì)話框，“ Micro/WIN ”應(yīng)出現(xiàn)在Access Point of the Application（應(yīng)用 的訪問(wèn)接點(diǎn)）”列表框中。PC/P

31、PI電纜只能選用PPI協(xié)議：選擇好通信協(xié)議后，單擊“設(shè)置 PG/PC接口”對(duì)話框中的“屬 性（Properties） ”按鈕，然后在彈出的窗口中設(shè)置通信參數(shù)。PC/PPI電纜的PPI參數(shù)設(shè)置：如果使用 PC/PPI電纜，在“設(shè)置 PG/PC接口”對(duì)話框中單擊“屬 性”按鈕，就會(huì)出現(xiàn) PC/PPI電纜（PPI）的屬性窗口。進(jìn)行通信時(shí)，STEP 7-Micro/WIN 32的默認(rèn)設(shè)置為多主站 PPI協(xié)議。此協(xié)議允許STEP 7-Micro/WIN 32與其他主站（TD 200與操作員面板）在網(wǎng)絡(luò)中共為主站。選中 PG/PC接口中PC/PPI電纜屬性對(duì)話 框中的“多主站網(wǎng)絡(luò)”，即可以啟動(dòng)該模塊，未選

32、擇時(shí)為單主站協(xié)議。S7-200的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議S7-200支持多種通信協(xié)議，如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口（PPI）、多點(diǎn)接口（MPI）和PROFIBUS。它們都是基于字符的異步通信協(xié)議，帶有起始位、8位數(shù)據(jù)、偶校驗(yàn)和1個(gè)停止位。通信幀是由起始和結(jié)束字符、源和目的站地址、幀長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)和組成。只要波特率相同，三個(gè)協(xié)議可以在網(wǎng)絡(luò)中同時(shí) 運(yùn)行，不會(huì)相互影響。（1）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口協(xié)議（PPI）PPI（Point-to-Point）是主/從協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)上的 S7-200 CPU均為從站，其他CPU、SIMATIC 編程器或 TD200為主站。畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙共28頁(yè) 第 頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙共28頁(yè) 第 頁(yè)（2）多點(diǎn)接口協(xié)議（M

33、PI）MPI是集成在西門子公司的可編程序控制器、操作員界面和編程器上的集成通信接口，用于建立小型的通信網(wǎng)絡(luò)。最多可接 32個(gè)節(jié)點(diǎn)，典型數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為 64字節(jié)，最大距離100m。5.3 S7-200與MCGS嵌入式組態(tài)通訊的實(shí)現(xiàn)完成實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之后，就可以開始進(jìn)行 PLC與MCGS嵌入式組態(tài)的通訊設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)配料系統(tǒng)的控制和實(shí)時(shí)監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)通訊的具體步驟如下：1.串口設(shè)置單擊工程瀏覽器中設(shè)備，出現(xiàn)下拉菜單，雙擊COM1，彈出如圖5.1所示畫面，設(shè)置波特率為9600，數(shù)據(jù)位為8，停止位為1,通信方式為RS232。SMlI Mil fll a山 rAlll =譏耐四RWrwiX-fr

34、tgs1 *a耳 MTi1HM鼻口 口 耳*-IF “P-世*- i*1敘Hi*ir- M V2.組態(tài)PLC設(shè)置（1 ）單擊工程瀏覽器中設(shè)備，選擇COM1。（2）首先選擇“西門子S7-200系列”下的“PPI”通信方式；然后設(shè)置PLC的邏輯名稱為“PLC1 或別的名稱；選擇串口號(hào)“ COM1 ”，與前面的串口選擇相同； 最后設(shè)置PLC的地址為“ 2”或別的 地址，但不能設(shè)置為“ 0”，因?yàn)橹鳈C(jī)地址為“ 0”。變量設(shè)置雙擊左邊數(shù)據(jù)詞典，再雙擊右邊的新建變量，如圖5.2所示界面，輸入變量名“開關(guān)”，輸入變量類型“I/O離散”，單擊“確定”開關(guān)，完成變量“開關(guān)”的設(shè)置。變量“燈”的設(shè)置與變量“開 關(guān)

35、”的設(shè)置相同。5.3所示界面，為記憶寄存器變量的設(shè)置。雙擊左邊數(shù)據(jù)詞典，再雙擊右邊的新建變量，如圖 方便輸入變量名“ M1”，輸入變量類型“ I/O整數(shù)”，連接設(shè)備“ PLC1”，寄存器選“ M1 ”，數(shù)據(jù)類型Hklff.* Sufi jiBYTE ”，單擊“確定”按鈕，完成變量“M1 ”的設(shè)置。其他寄存器變量的設(shè)置與此類似。第六章總結(jié)本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)配料系統(tǒng)是將PLC與組態(tài)軟件相結(jié)合的監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)PLC的控制系統(tǒng)可以完成料斗給料、裝料的全過(guò)程。并且當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障或傳送帶上有重物時(shí)，系統(tǒng)都會(huì)自動(dòng)停機(jī)；利用MCGS嵌入式組態(tài)組態(tài)軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)配料系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。整個(gè)課題的設(shè)計(jì)過(guò)程主要包括了軟

36、件程序設(shè)計(jì)、監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)MCGS嵌入式組態(tài)與PLC之間的通訊。主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配料系統(tǒng)的正常配料、監(jiān)控畫面的實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過(guò)整機(jī)聯(lián)調(diào)驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性，能滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)的指標(biāo)。整個(gè)自動(dòng)配料系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是PLC 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙共28頁(yè) 第 頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙共28頁(yè) 第 # 頁(yè)與MCGS嵌入式組態(tài)的通訊，如果通訊過(guò)程不成功，則監(jiān)控畫面將不能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)某 一節(jié)傳送帶發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)，不需要人為控制停機(jī)，這樣做可以避免人為控制的疏忽和不及時(shí)，減少機(jī)械的磨損，從而提高使用壽命；MCGS嵌入式組態(tài)的監(jiān)控界面設(shè)計(jì)的是具有Windows風(fēng)格的動(dòng)態(tài)畫面，不論系統(tǒng)運(yùn)行

37、到哪一步都可以直觀的顯示在上面，監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)非 常人性化，簡(jiǎn)單美觀且易于操作。通過(guò)以上論述可以發(fā)現(xiàn)，整個(gè)設(shè)計(jì)的實(shí)用性較高，軟件是現(xiàn)在的比較流行的，通過(guò)本次設(shè)計(jì)的 學(xué)習(xí)和應(yīng)用，將會(huì)對(duì)以后的工作有很大的幫助。當(dāng)然，本次設(shè)計(jì)也有不足之處需要繼續(xù)改進(jìn)，例如， 還不能在MCGS嵌入式組態(tài)上實(shí)現(xiàn)對(duì) PLC的反向控制等，希望以后還能有所改進(jìn)，能夠趨于完美。參考文獻(xiàn) TOC o 1-5 h z 嚴(yán)盈富觸摸屏與 PLC入門人民郵電出版社2006嚴(yán)盈富監(jiān)控組態(tài)軟件與PLC入門北京：人民郵電出版社2006王亞民組態(tài)軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)西安 ：西安電子科技大學(xué)出版社，2003馬國(guó)華監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用北京 ：清華大學(xué)出版

38、社2001方承遠(yuǎn)電氣控制原理與設(shè)計(jì)M 北京：機(jī)械工業(yè)出版社2000 崔堅(jiān)西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信指南M 北京：機(jī)械工業(yè)出版社2004徐世國(guó)組態(tài)軟件中串口設(shè)備通信方法設(shè)計(jì)M 微計(jì)算機(jī)信息2004馬國(guó)華監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用北京 ：清華大學(xué)出版社2001共28頁(yè) 第 頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙共28頁(yè) 第 頁(yè)附錄PLC程序程序注釋開其和叩mm.丹卻站冋第2Lima4 Lms)siiio剜皿割 dslqozjD4iao?iornijizT3?INTONPT100 rhsT38INTON+30-PT100 msT39INIDNnrlOOms岡帝7T4317)T44INION+30-PT100 ntsQ1.0冋絡(luò)8MdOQ0 4 $QoeH-pH： B)MQ4j )畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙共28頁(yè) 第 頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙共28頁(yè) 第 頁(yè)T47 1.0140INTONFT100 nw同貉14I延時(shí)5S停止M41.1B1阿