計(jì)算機(jī)本科畢業(yè)論文-simatic方靜瑜熱打印機(jī)程序

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文介紹了熱打印機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程，其開(kāi)發(fā)環(huán)境是Windows，開(kāi)發(fā)工具是SIMATIC，西門(mén)子公司可視化編程工具STEP7 5.0。</p><p>　　論文詳盡論述了從需求分析，可行性研究，PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)，程序設(shè)計(jì)方法詳細(xì)設(shè)計(jì)、硬件組套，以及調(diào)試的整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程，總結(jié)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)以及改進(jìn)

2、方法遵循可編程控制器PLC的編程方法。本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成功后可以對(duì)熱打印機(jī)進(jìn)行處全自動(dòng)操作，改變以往用繼電器對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制，自動(dòng)控制可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)并且故障低，發(fā)生故障后，能夠自動(dòng)報(bào)警，PLC程序有完善的診斷功能和顯示功能，開(kāi)發(fā)的PLC程序可以隨工藝要求的變化而進(jìn)行添加、刪除、修改等維護(hù)操作簡(jiǎn)單易行，在工業(yè)自動(dòng)化中廣泛的使用PLC，通過(guò)PLC編程對(duì)設(shè)備進(jìn)行全自動(dòng)的控制，提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，減少人力資源，采用可視化編程工具，使開(kāi)發(fā)的

3、目標(biāo)程序具有良好的人機(jī)界面，簡(jiǎn)單、易用，方便用戶操作等特點(diǎn)，達(dá)到滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。</p><p>　　論文從軟件工程的角度描述了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程，從計(jì)劃期的問(wèn)題定義一直到開(kāi)發(fā)期原程序代碼都進(jìn)行比較詳細(xì)的介紹，這將為系統(tǒng)今后隨工藝要求進(jìn)行修改，維護(hù)以及進(jìn)一步開(kāi)發(fā)提供重要的參考資料。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 可編程控制器（PLC） 熱打印機(jī) STEP7 <

4、/p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This text introduced the hot printer control system design the development the process, its the environment of development is a Windows, developping th

5、e tool is a SIMATIC, the company of Siemens is considerable to turn to weave the distance tool STEP7 5.0.</p><p>　　The thesis discusses in details to analyze from the need, the possibility studies, the syste

6、m of PLC designs, the procedure design method is detailed to design, hardware a whole the process of development for, and adjusting trying, the summary develops the experience in the process and improves the method follo

7、ws the plait distance method of the programmable controller PLC.This system can proceed a control for full-automatic operation, changing before using after electric appliances to productio</p><p>　　The thesi

8、s described the process of development of the system from the angle of the software engineering, from the problem that plan the period the definition to has been arriving to develop the original procedure in period code

9、to proceed the detailed introduction, this will for system from now on with craft request proceed the modification, support and further develop to provide the important reference.</p><p>　　Keywords: Programm

10、able controller( PLC), hot printer, STEP7 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　緒論 1</p><p>　　第一章 PLC的硬件組成及編程

11、語(yǔ)言概述 3</p><p>　　1．1 PLC的組成與基本結(jié)構(gòu) 3</p><p>　　1.1.1 PLC的基本組成 3</p><p

12、>　　1.1.2 PLC各組成部分 3</p><p>　　1.2 PLC編程語(yǔ)言描述 4</p><p>　　1.2.1 語(yǔ)句表編程概述

13、 5</p><p>　　1.2.2 STEP7語(yǔ)句表指令及其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 5</p><p>　　第二章 問(wèn)題與定義 8</p><p>　　2.1 引言

14、 8</p><p>　　2.1.1 編寫(xiě)目的 8</p><p>　　2.1.2 背景

15、 8</p><p>　　2.2 問(wèn)題的提出 8</p><p>　　2.3 課題名稱及問(wèn)題描述 9</p><p>　　2.4 課題目標(biāo)

16、 9</p><p>　　第三章 可行性研究 10</p><p>　　3.1.1 熱打印機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述及控制原理進(jìn)行可行性研究 10</p><p>　　3.1.2

17、熱打印機(jī)動(dòng)作說(shuō)明 11</p><p>　　3.2 PLC控制熱打印機(jī)不同工作過(guò)程 12</p><p>　　3.3 使用STEP7編程工具編寫(xiě)PLC程序的可行性分析 12</p><

18、p>　　3.4 STEP7編程的開(kāi)發(fā)環(huán)境及目標(biāo) 13</p><p>　　第四章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14</p><p>　　4.1 可編程序控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

19、 14</p><p>　　4.1.1 系統(tǒng)要求和過(guò)程或設(shè)備分解 15</p><p>　　4.1.2 創(chuàng)建功能說(shuō)明書(shū) 15</p><p>　　4.1.3 設(shè)計(jì)安全回路

20、 16</p><p>　　4.1.4 確定操作員站 16</p><p>　　4.1.5 確定PLC系統(tǒng)配置 17</p><

21、p>　　第五章 程序設(shè)計(jì) 19</p><p>　　5.1 引言 19</p><p>　　5.2 程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

22、 19</p><p>　　5.2.1 線性程序結(jié)構(gòu) 19</p><p>　　5.2.2 分部程序結(jié)構(gòu) 20</p><p>　　5.2.3

23、 結(jié)構(gòu)化程序結(jié)構(gòu) 20</p><p>　　5.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20</p><p>　　5.4 編程

24、 21</p><p>　　5.5 程序調(diào)試 22</p><p>　　致謝 23</p><p>　　參考文獻(xiàn)

25、 24</p><p>　　程序源代碼 25 </p><p><b>　　緒 論</b

26、></p><p>　　可編程控制器（Progammable Controller）簡(jiǎn)稱PC，主要應(yīng)用于并關(guān)量的邏輯控制，在辦公自動(dòng)化和工業(yè)自動(dòng)化中廣泛使用個(gè)人計(jì)算機(jī)（Rersonal Computer）也簡(jiǎn)稱PC，為避免混淆，現(xiàn)在一般將可編程邏輯控制器簡(jiǎn)稱為PLC（（Progammable Logic Controller）</p><p>　　在可編程控制器誕生前，繼電器控制系統(tǒng)

27、廣泛用于順序型的設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程控制中，一個(gè)復(fù)雜的電氣控制系統(tǒng)中可能使用成百上千繼電器，如果工藝要求發(fā)生變化，控制柜內(nèi)元件和接線需要作相應(yīng)的變動(dòng)，繼電器控制系統(tǒng)須重新設(shè)計(jì)、安裝，這種變化工期長(zhǎng)、費(fèi)用高，就需要一種新的控制裝置來(lái)取代繼電器控制系統(tǒng)，使其工作更加可靠、經(jīng)濟(jì)、容易維修，適應(yīng)經(jīng)常變動(dòng)的工藝要求。</p><p>　　可編程控制器是一種進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，專為工藝環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，工業(yè)控制器采用可編程序的

28、存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各類機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破鳎≒LC）的微處器為基礎(chǔ)，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)，用面向控制過(guò)程，面向用戶的“自然語(yǔ)言”編程，是一種簡(jiǎn)裝易懂，操作方便，可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。</p><p>　　PLC自問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)20多年發(fā)展成為最受歡迎的工業(yè)控制暢銷產(chǎn)品，用設(shè)計(jì)編寫(xiě)

29、PLC程序控制機(jī)械設(shè)備運(yùn)行，成為自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展一個(gè)方向和潮流，現(xiàn)代PLC發(fā)展有兩個(gè)主要趨勢(shì)，其一向體積更小、速度更快，功能更強(qiáng)、微小型發(fā)展；其二是向大型網(wǎng)絡(luò)化、高可靠性好的兼容性、多功能方面發(fā)展。</p><p>　　PLC編程語(yǔ)言向高層次發(fā)展，西門(mén)子SIMATIC S7-300 PLC的編程語(yǔ)言STEP7，可運(yùn)行在個(gè)人計(jì)算機(jī)Windows環(huán)境下,界面極為友好,提供強(qiáng)勁的梯形圖和語(yǔ)句表,功能塊圖的三種形成編程,

30、調(diào)試診斷等功能并備用豐富的隨機(jī)幫助信息,可支持位、字節(jié)、字、雙字、字符串、整數(shù)、雙整數(shù)、實(shí)數(shù)、日期、數(shù)組和結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)類型。SIMATIC M7則使用C/C++等高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行編程。</p><p>　　可編程控制器應(yīng)用主要有以下幾類：1、位置控制用于機(jī)床、裝配、機(jī)械、機(jī)器人和電梯過(guò)程控制，對(duì)溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的摸擬量閉環(huán)控制；2、數(shù)據(jù)處理具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)位置、轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作，數(shù)據(jù)采集、分析、處理

31、；3、通信聯(lián)網(wǎng)，PLC之間通信PLC與上位工控機(jī)，PLC與其它智能設(shè)備間的通信；4、開(kāi)關(guān)量的邏輯控制，這是PLC最基本最廣泛應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)邏輯控制，順序控制，用于單機(jī)控制，多機(jī)群控，自動(dòng)化生產(chǎn)線控制如注塑機(jī)、印刷機(jī)、組合機(jī)床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線，而本論文主要敘述了通過(guò)PLC編程控制使熱打印機(jī)對(duì)生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)打印其日期、型號(hào)的自動(dòng)控制過(guò)程。</p><p>　　第一章 PLC的硬件組成及編程語(yǔ)言概述</

32、p><p>　　1.1 PLC的組成與基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　PLC的基本組成[6]</p><p>　　PLC是一種以微處理器為核心的用作控制的特殊計(jì)算機(jī)，組成部分與一般微機(jī)裝置類似，它主要由中央處理單元，輸入接口、輸出接口，通信接口等部分組成，其中CPU是PLC核心，I/O部件連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與CPU之間接口電路，通信接口用于與編程器和上位機(jī)連接整體式PLC，所有

33、部件裝在同一機(jī)殼內(nèi)，而模塊式PLC，各功能部件獨(dú)立封裝，稱為模塊，各模塊通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線連接，安排在機(jī)架或?qū)к壣?，整體式PLC邏輯框圖：如圖1.1所示</p><p>　　接收現(xiàn)場(chǎng)信號(hào) 驅(qū)動(dòng)受控元件</p><p>　　圖1.1plc邏輯框圖</p><p>　　模塊式PLC邏輯框圖：如圖1.2所示&l

34、t;/p><p><b>　　現(xiàn)場(chǎng)總線</b></p><p>　　------------------------------------------------------------------------</p><p>　　圖1.2 PLC邏輯框圖</p><p>　　1.2 PLC各組成部分</p>

35、;<p>　　1、中央處理單元CPU[6]</p><p>　　中央處理單元是PLC主要部分，系統(tǒng)的核心，它通過(guò)輸入裝置讀入外設(shè)狀態(tài)，由用戶程序去處理，根據(jù)處理結(jié)果通過(guò)輸出裝置去控制外設(shè)。</p><p>　　一般中型可編程序器為雙微處理器系統(tǒng)，一個(gè)是字處理器，另一個(gè)是位處理器。字處理器處理字節(jié)操作指令，控制系統(tǒng)總線內(nèi)部計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、監(jiān)視掃描時(shí)間，位處理器主要作用處理位操作

36、指令和在機(jī)器操作系統(tǒng)的管理下實(shí)現(xiàn)PLC編程語(yǔ)言向機(jī)器語(yǔ)言轉(zhuǎn)換。</p><p><b>　　2、存儲(chǔ)器</b></p><p>　　存儲(chǔ)器主要存放系統(tǒng)程序，用戶程序及工作數(shù)據(jù)。</p><p>　　3、輸入輸出部件（I/O）模塊</p><p>　　PLC通過(guò)I/O模塊與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)系，通過(guò)I/O接口檢測(cè)被控對(duì)象或

37、被控生產(chǎn)過(guò)程各種數(shù)據(jù)，這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)作為PLC對(duì)被挖對(duì)象進(jìn)行控制信息依據(jù)。同時(shí)，PLC又通過(guò)I/O接口將處理結(jié)果送給被控設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制。</p><p>　　4、編程裝置和編程軟件</p><p><b>　?。?）專用編程器</b></p><p>　?。?）PLC編程軟件包</p><p>　　PL

38、C開(kāi)發(fā)系統(tǒng)軟件包括編程軟件、數(shù)據(jù)采集和分析軟件，實(shí)時(shí)操作接口軟件、仿真軟件。</p><p><b>　　5、外部設(shè)備</b></p><p>　　（1）人/機(jī)接口裝置（2）外存儲(chǔ)器（3）EPROM寫(xiě)入器</p><p><b>　　6、智能接口模塊</b></p><p>　　智能接口模塊種類有高

39、速計(jì)數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊，運(yùn)動(dòng)控制模塊，閥門(mén)控制模塊，通信模塊</p><p><b>　　7、電源部件</b></p><p>　　PLC配有開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源，供內(nèi)部電路使用，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，還向外提供24V DC的穩(wěn)壓電源，用于對(duì)外部傳感器供電</p><p>　　1.2 PLC編程語(yǔ)言概述</p><p>

40、　　PLC編程語(yǔ)言一般有三種方式：1、梯形圖其表達(dá)式與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)形象，直觀實(shí)用，為廣大電氣技術(shù)人員熟知，是PLC主要編程語(yǔ)言之一；2、功能塊圖編程，是一種類似于數(shù)字邏輯電路結(jié)構(gòu)的編程語(yǔ)言，有數(shù)字電路基礎(chǔ)的人很容易掌握。3、語(yǔ)句表編程是一種與匯編語(yǔ)言類似的助記符編程表達(dá)方式，用一系列PLC操作命令組成語(yǔ)句表將梯形圖控制邏輯描述出來(lái)，并通過(guò)編程器輸入到PLC的硬件中，不同的廠家PLC采用不同的語(yǔ)句表符號(hào)集。</p>

41、<p>　　1.2.1 語(yǔ)句表編程的概述[2]</p><p>　　語(yǔ)句是用戶程序的基礎(chǔ)單元，每個(gè)控制功能由一條或多條語(yǔ)句組成的用戶程序來(lái)完成，每條語(yǔ)句是規(guī)定CPU如何動(dòng)作的指令，它的作用和微機(jī)的指令一樣而且PLC的語(yǔ)句也由操作碼和操作數(shù)組成，使其表達(dá)指令的方式：</p><p>　　PLC的語(yǔ)句：操作碼+操作數(shù)</p><p>　　操作碼用來(lái)指定要執(zhí)行

42、的功能、告訴CPU該進(jìn)行什么操作。操作數(shù)內(nèi)包含為執(zhí)行該操作所有必須的信息，告訴CPU用什么地方的數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行引操作。</p><p>　　操作數(shù)應(yīng)該給CPU指明為執(zhí)行某一操作所需信息的所在地，所以操作數(shù)的分配原則通過(guò)是：</p><p>　?。?）為了讓CPU區(qū)別不同的編程元素每個(gè)獨(dú)立的元素應(yīng)指定一個(gè)互不重復(fù)的地址</p><p>　?。?）所指定的地址民用工業(yè)須在該

43、型機(jī)器允許的范圍之內(nèi) ，超出機(jī)器允許的操作參數(shù)，PLC不予響應(yīng)并以出錯(cuò)處理。</p><p>　　命令語(yǔ)句編程有鍵入方便，編程靈活的優(yōu)點(diǎn)，在編程支路中元素?cái)?shù)量一般受限制。</p><p>　　S7的編程語(yǔ)言中，語(yǔ)句表是一個(gè)完備的指令系統(tǒng)，支持結(jié)構(gòu)化編程方法指令系統(tǒng)包括位邏輯操作（二進(jìn)制操作），數(shù)字運(yùn)算，組織功能和功能塊編程。</p><p>　　1.2.2 STE

44、P7語(yǔ)句表指令及其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介[4]</p><p>　　1、語(yǔ)句指令內(nèi)一個(gè)操作碼和一個(gè)操作數(shù)組成如A I 1.0 該指令是一條位邏輯操作指令，其中“A”是操作碼表示執(zhí)行與“操作”?！癐1.0”是操作數(shù)，指出對(duì)輸入信號(hào)I1.0進(jìn)行操作</p><p>　　NOT指令取反指令，不帶操作數(shù)對(duì)邏輯操作結(jié)果（RLO）取反</p><p>　　最基本的指令表：如表1.1所示<

45、;/p><p>　　表1.1 基本指令表</p><p>　　比較指令的含義：如表1.2所示</p><p>　　表1.2 比較指令</p><p>　　在語(yǔ)句表中有整數(shù)、差整數(shù)、實(shí)數(shù)的比較</p><p>　　程序控制指令含義:如表1.3所示</p><p>　　表1.3程序控制指令</

46、p><p>　　以上指令是STEP7語(yǔ)句表中最基本，也是比較重要的指令，通過(guò)以上指令才能完成對(duì)程序編寫(xiě)及修改。</p><p><b>　　第二章 問(wèn)題定義</b></p><p><b>　　2.1 引言</b></p><p>　　隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè)控制的廣泛運(yùn)用，我國(guó)工

47、業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展步伐也在加快，可編程控制器（PLC）技術(shù)也迅速發(fā)展起來(lái)，逐漸代替繼電器接觸器控制系統(tǒng)，利用可編程控制器技術(shù)大大提高企業(yè)的生產(chǎn)效率廣泛的應(yīng)用在自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制領(lǐng)域。</p><p>　　問(wèn)題定義階段必須回答的問(wèn)題是“需解決的問(wèn)題是什么”</p><p>　　2.1.1 編寫(xiě)目的</p><p>　　在此部分中，主要是弄清本課題解決的根本問(wèn)題，

48、以及設(shè)計(jì)所需要的資源等，這也是每個(gè)程序設(shè)計(jì)的第一步，是有了解每個(gè)項(xiàng)目所必需要做的事，才能把項(xiàng)目繼續(xù)下去，為此我們要對(duì)所做的課題進(jìn)行一下基本的了解，要了解本課題真正要“做什么”</p><p>　　2.1.2 編寫(xiě)背景</p><p>　　為了提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)熱打印機(jī)對(duì)生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)打印其日期，規(guī)格型號(hào)的控制程序系統(tǒng)。</p><p><b>

49、;　　2.2 問(wèn)題的提出</b></p><p>　　在當(dāng)今的社會(huì),企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，如何降低產(chǎn)品的成本，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，顯得越來(lái)越重要，而在用電磁繼電器控制的設(shè)備和生產(chǎn)，復(fù)雜的系統(tǒng)使用成百上千個(gè)各式各樣繼電器，由密如蛛網(wǎng)的成千上萬(wàn)根導(dǎo)線用復(fù)雜的方式連接起來(lái)，執(zhí)行相當(dāng)復(fù)雜的控制任務(wù)。出現(xiàn)故障后的查找和排除故障非常困難，要花費(fèi)大量時(shí)間、人力，如果工藝的變化，控制柜內(nèi)元件和接線需要作相應(yīng)的變動(dòng)，改

50、造工期長(zhǎng)，費(fèi)用高，顯然需要尋求一種新控制裝置來(lái)取代老式繼電器控制系統(tǒng)，使電氣控制系統(tǒng)的工作更加可靠，更容易維修，更能適應(yīng)經(jīng)常變動(dòng)的工藝要求，而計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展給自動(dòng)控制系統(tǒng)廣泛的發(fā)展空間，可編程控制器是進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，能直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境下的計(jì)算機(jī)，以微處理為基礎(chǔ)，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)，用面向控制過(guò)程，面向用戶“自然語(yǔ)言”編程是一種簡(jiǎn)單易懂，操作方便，可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。</p>&

51、lt;p>　　2.3 課題名稱及問(wèn)題的描述</p><p>　　1.課題名稱：運(yùn)用可編程控制器控制熱打印系統(tǒng)</p><p><b>　　2問(wèn)題描述</b></p><p>　　使用西門(mén)子SIMATIC S7-300PLC的編程語(yǔ)言STEP7作為開(kāi)發(fā)工具，開(kāi)發(fā)PLC控制熱打印機(jī)系統(tǒng)，要求具有如下功能</p><p>

52、;<b>　　工作方式：</b></p><p>　　要求熱打印機(jī)作為整條生產(chǎn)線中的一個(gè)工作環(huán)節(jié)，有三種工作方式：手動(dòng)方式、半自動(dòng)方式和全自動(dòng)方式。</p><p><b>　　觸摸屏的作用：</b></p><p>　　要求熱打印機(jī)配有SIEMENS TP/70A觸摸屏一個(gè)，主要用以設(shè)置熱打印機(jī)所需要的各個(gè)參數(shù)</

53、p><p>　　熱打印機(jī)的打印方式設(shè)定：</p><p>　　熱打印機(jī)對(duì)產(chǎn)品的打印方式可以運(yùn)用壓力設(shè)定方式和行程設(shè)定方式</p><p><b>　　2.4 問(wèn)題目標(biāo)</b></p><p>　　利用PLC編程對(duì)熱打印機(jī)自動(dòng)控制，自動(dòng)操作，改變以繼電器控制系統(tǒng)同時(shí)做到對(duì)液壓系統(tǒng)的監(jiān)控和對(duì)設(shè)備保障進(jìn)行的自動(dòng)報(bào)警。適應(yīng)工藝變動(dòng)要

54、求，減少人力資源，降低查找和排除故障的時(shí)間，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。</p><p><b>　　第三章 可行性研究</b></p><p>　　3.1.1 熱打印機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述及控制原理可行性研究</p><p>　　熱打印機(jī)結(jié)構(gòu)由主機(jī)、液壓系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)三部分組成PLC控制,主要針對(duì)熱打印機(jī)控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，而我們后面要介紹系統(tǒng)操作方式

55、,及控制原理</p><p>　　一、熱打印機(jī)工作方式設(shè)定為手動(dòng)，半自動(dòng)和自動(dòng)三種工作方式，壓制方式為設(shè)定壓力和設(shè)定行程兩種選擇。</p><p><b>　?。?）半自動(dòng)狀態(tài)</b></p><p>　　調(diào)整好接近開(kāi)關(guān)及滑塊行程位置，工作方式設(shè)在半自動(dòng)位置，首先按下對(duì)中開(kāi)按鈕，被打印件在擺臂和軌道作用下移到打印位置，將對(duì)中結(jié)束燈亮后按下打印開(kāi)

56、始按鈕，滑塊塊下，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)設(shè)定的快轉(zhuǎn)慢位置后，滑塊進(jìn)入壓制狀態(tài)。當(dāng)滑塊達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定壓力或位置時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入保壓狀態(tài)，達(dá)到保壓時(shí)間后，系統(tǒng)卸壓，滑塊塊回，當(dāng)滑塊到達(dá)快回轉(zhuǎn)慢回位置時(shí)，滑塊進(jìn)行慢回動(dòng)作，到達(dá)設(shè)定的上限位時(shí)滑塊停止動(dòng)作，初始原位燈亮，系統(tǒng)單循環(huán)運(yùn)行結(jié)束。</p><p>　　若在打印過(guò)程中按打印停止按鈕，可以使半自動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行滑塊停留在安全限度內(nèi)的任意位置。</p><p>　　按緊

57、急停止按鈕，設(shè)備停止工作，滑塊停止運(yùn)動(dòng)，所有按鈕均失去作用，直到解除緊急停止按鈕。</p><p><b>　?。?）自動(dòng)狀態(tài)</b></p><p>　　按下打印開(kāi)始按鈕，設(shè)備執(zhí)行自動(dòng)對(duì)中和半自動(dòng)狀態(tài)下的動(dòng)作，中間不需要人工參與，打印結(jié)束后，打印機(jī)發(fā)出打印完成信號(hào)。</p><p><b>　　二、觸摸屏的使用</b>&

58、lt;/p><p>　　配有SIEMENS TP/70A觸摸屏，主要用以設(shè)置打印機(jī)所需要參數(shù)如壓力參數(shù)、行程參數(shù)</p><p><b>　?。?）滑塊行程設(shè)定</b></p><p>　　打印機(jī)滑塊原始位置可自由設(shè)定，默認(rèn)零位是工作臺(tái)面，屏上顯示的數(shù)字行程是字頭底部與工作臺(tái)之間距離。</p><p>　　滑塊位置根據(jù)裝在打

59、印機(jī)設(shè)備上接線式行程檢測(cè)位感器所檢測(cè)到模擬量來(lái)確定，兩者之間是線性關(guān)系，線性比例（LINE-K）是根據(jù)拉線式行程檢測(cè)傳感器本身的性能來(lái)確定，而線性關(guān)系偏移量（LINE-B）為設(shè)置提供用來(lái)確定工作零點(diǎn)位置。</p><p>　　（2）滑塊壓力設(shè)定和對(duì)中壓力設(shè)定</p><p>　　熱打印機(jī)的工作壓力在5Mpa—25Mpa之間自由設(shè)定,如果超出這個(gè)范圍,PLC則會(huì)報(bào)警,壓力的檢測(cè)通過(guò)安裝在油路

60、系統(tǒng)上的壓力傳感器檢測(cè)的,壓力傳感器的工作原理和拉線式行程檢測(cè)傳感器是一樣的,線性關(guān)系的比例也是由壓力傳感器本身性能決定。</p><p><b>　　(3)行程設(shè)定</b></p><p>　　熱打印機(jī)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)需要四位置,設(shè)定其為上限停止位(SXW)快下轉(zhuǎn)慢下位(XZW),定程停止位(TZW)和快回轉(zhuǎn)慢回位(HZW)滑塊由SXW快下運(yùn)行到XZW轉(zhuǎn)為慢下,壓機(jī)增壓,

61、當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值或滑塊到達(dá)設(shè)定行程TZW后開(kāi)始按照設(shè)定壓力保壓,保壓時(shí)間結(jié)束后快回到HZW,然后轉(zhuǎn)為慢回,電后停止在SXW,一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束.</p><p>　　3.1.2 熱打印機(jī)動(dòng)作說(shuō)明</p><p>　　熱打印機(jī)有如下動(dòng)作,滑塊塊下,滑塊壓制,滑塊塊回,滑塊慢回,對(duì)中開(kāi)始，對(duì)中結(jié)束。</p><p>　　（一）在手動(dòng)狀態(tài)以上動(dòng)作可由按動(dòng)操作面板上按鈕實(shí)現(xiàn)&

62、lt;/p><p>　?。ǘ┰诎胱詣?dòng)和自動(dòng)狀態(tài)下，對(duì)中動(dòng)作完成后，壓機(jī)開(kāi)始一次打印循環(huán)，由以下動(dòng)作組成：</p><p>　　1、滑塊快下，按打印機(jī)開(kāi)始按鈕，滑塊由上限停止位（SXW）開(kāi)始快下直到滑塊到達(dá)快下轉(zhuǎn)慢下（XZW）位置。</p><p>　　2、滑塊慢下，滑塊快下到快下轉(zhuǎn)慢下位置后轉(zhuǎn)為慢下，直到達(dá)到定程停止位，設(shè)定位置（定程方式）或壓力設(shè)定值（定壓方式 ）。

63、</p><p>　　3、滑塊快回，當(dāng)滑塊到達(dá)定程停止位（定程方式）或壓機(jī)壓力（定壓方式）壓機(jī)開(kāi)始快回直到快回轉(zhuǎn)慢回位置。</p><p>　　4、滑塊慢回，滑快快回到快回轉(zhuǎn)慢回位置后開(kāi)始變?yōu)槁兀Ｖ乖谠O(shè)定的上限停止位置。</p><p>　　3.2 PLC控制熱打印機(jī)不同工作過(guò)程</p><p>　　1、手動(dòng)方式下，操作方式為即按即用式

64、，釋放按鈕則動(dòng)作停止，滑塊上行極限位置是上限位報(bào)警位，下行極限是下限報(bào)警位，即滑塊只可在上、下限位之間運(yùn)行。手動(dòng)方式下，按動(dòng)滑塊快回按鈕時(shí)滑塊只能到達(dá)上限停止位。</p><p>　　2、半自動(dòng)方式下，若熱打印機(jī)初始原位置燈亮，對(duì)中退回到位燈亮，被打印工件到達(dá)可對(duì)中區(qū)域，按鈕開(kāi)始按鈕，此時(shí)對(duì)中臂自動(dòng)對(duì)中動(dòng)作直到對(duì)中壓力到達(dá)設(shè)定值或工件到達(dá)指定位置對(duì)中結(jié)束燈亮，此時(shí)允許打印機(jī)燈亮，然后對(duì)中臂自動(dòng)張開(kāi)直到對(duì)中退回到位

65、燈亮，工件到件指定位置后，按打印開(kāi)始按鈕，熱打印機(jī)開(kāi)始執(zhí)行一個(gè)自動(dòng)打印循環(huán)。</p><p>　　3、自動(dòng)方式下，若熱打印機(jī)初始原位燈亮，對(duì)中退回到燈亮，工件到達(dá)可對(duì)中區(qū)域，按動(dòng)打印開(kāi)始按鈕，則對(duì)中擺臂自動(dòng)執(zhí)行對(duì)中動(dòng)作直到對(duì)中壓制力到達(dá)設(shè)定值或工件到達(dá)指定位置對(duì)中結(jié)束燈亮，此時(shí)允許打印燈亮，然后擺臂自動(dòng)張開(kāi)，同時(shí)熱打印執(zhí)行一個(gè)自動(dòng)打印循環(huán)。</p><p>　　3.3 使用STEP 7編程

66、工具編寫(xiě)plc程序的可行性分析</p><p>　　通過(guò)上述對(duì)熱打印機(jī)的工藝要求和動(dòng)作特點(diǎn)的分析,從總體上對(duì)plc的編程進(jìn)行研究得出如下結(jié)論</p><p>　　1、進(jìn)行PLC系統(tǒng)功能設(shè)計(jì),根據(jù)受控對(duì)象工藝要求和特點(diǎn)</p><p>　　2、明確PLC系統(tǒng)必需要做的工作和必須具備的功能</p><p>　　3、進(jìn)行PLC系統(tǒng)分析和系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

67、的可能性及實(shí)現(xiàn)基本方法和條件</p><p>　　4、開(kāi)發(fā)環(huán)境Windows XP +STEP7開(kāi)發(fā)工具</p><p>　　首先，對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行分析.目前，大部分用戶的操作系統(tǒng)是Microsoft公司的Windows視窗系統(tǒng),界面友好各種操作比較方便，它完全支持STEP7開(kāi)發(fā)工具。</p><p>　　其次,對(duì)開(kāi)發(fā)工具STEP7進(jìn)行分析,西門(mén)子SIMATIC S

68、7-300 PLC的編程語(yǔ)言STEP7,可以運(yùn)行在個(gè)人計(jì)算機(jī)Windows環(huán)境下,界面極為友好,提供強(qiáng)勁的梯形圖和語(yǔ)句表兩種編程形式,調(diào)試和診斷功能并備有豐富的隨機(jī)幫助信息。</p><p>　　從上面分析,了解到熱打印機(jī)自動(dòng)打印系統(tǒng)完全可以在Windows環(huán)境下STEP7開(kāi)發(fā)工具來(lái)實(shí)現(xiàn), Windows環(huán)境支持STEP7的開(kāi)發(fā),STEP7編程語(yǔ)言語(yǔ)言也適合在Windows環(huán)境下運(yùn)行,在Windows操作系統(tǒng)支持

69、下,通過(guò)STEP7編程,最終的畢來(lái)設(shè)計(jì)應(yīng)該成功.</p><p>　　3.4 STEP 7編程的開(kāi)發(fā)環(huán)境及目標(biāo)</p><p>　　Windows95，98，2000 XP任一操作系統(tǒng)下，利用SIMATIC S7—300 </p><p>　　編程語(yǔ)言STEP7的開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行開(kāi)發(fā)程序</p><p>　　STEP 7開(kāi)發(fā)工具對(duì)PC/PG的要

70、求:</p><p>　　硬件/軟件 要 求</p><p>　　處理器 80 486或更高 推薦pentium</p><p>　　硬盤(pán)（自由空間） 最小300MB（對(duì)Windows,交換文件， STEP7，項(xiàng)目）</p><p>　　RAM

71、 〉=32MB推薦64MB</p><p>　　接口 CP5611或MPI卡或PC—適配器，存儲(chǔ)器卡</p><p><b>　　編程適配器</b></p><p>　　操作系統(tǒng) Windows 95/98/XP</p><p>　　1、界面友好，操作方

72、便</p><p>　　2、可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)操作，半自動(dòng)操作，自動(dòng)操作，達(dá)到準(zhǔn)確無(wú)故障的目的。主要操作界面通過(guò)SIEMENS TP/70A觸摸屏對(duì)熱打印機(jī)設(shè)置所需的各參數(shù)。</p><p>　　3、系統(tǒng)響應(yīng)迅速、準(zhǔn)確。</p><p>　　4、簡(jiǎn)單方便的PLC程序系統(tǒng)，便于理解和修改。</p><p><b>　　第四章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

73、</b></p><p>　　4．1 可編程序控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)[6]</p><p>　　按照規(guī)范的設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以提高工作效率，設(shè)計(jì)PLC系統(tǒng)的方法不是一成不變的，它與設(shè)計(jì)人員習(xí)慣遵守的設(shè)計(jì)規(guī)范及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，但是所有設(shè)計(jì)方法要解決的基本問(wèn)題是相同的：</p><p>　　（1）進(jìn)行PLC系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)，根據(jù)受控對(duì)象的工藝要求和特點(diǎn)，明

74、確PLC系統(tǒng)必須要做的工作和因此必須具備的功能。</p><p>　?。?）進(jìn)行PLC系統(tǒng)的分析，通過(guò)分析系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的可能性及實(shí)現(xiàn)的基本方法和條件，提出PLC系統(tǒng)的基本規(guī)模和布局。</p><p>　　（3）根據(jù)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)和系統(tǒng)分析的結(jié)果，具體地確定PLC機(jī)型和系統(tǒng)的具體配置。</p><p>　　PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本步驟:如圖4.1所示</p>&

75、lt;p>　　圖4.1 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本步驟</p><p>　　在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，即可進(jìn)行應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，然后安裝和調(diào)試階段，調(diào)試階，</p><p>　　PLC系統(tǒng)功能得到驗(yàn)證和完善并進(jìn)行有關(guān)參數(shù)的整定，全部調(diào)試結(jié)束后，PLC系統(tǒng)即可投入運(yùn)行。</p><p>　　4.1.1 系統(tǒng)要求和過(guò)程或設(shè)備分解</p><p>　　

76、PLC系統(tǒng)的功能要求，并不僅僅局限于設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程本身的控制功能，除此之外PLC系統(tǒng)還應(yīng)具有操作人員對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的高水平監(jiān)控與干預(yù)功能，信息處理功能、管理功能、PLC對(duì)設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程的控制功能 是PLC系統(tǒng)主體部分，其它功能是附屬功能。 </p><p>　　一個(gè)復(fù)雜的生產(chǎn)工藝過(guò)程，可以分解為若干個(gè)工序，而每個(gè)工序往往又可分解為若干個(gè)具體步驟，將一個(gè)自動(dòng)化過(guò)程分解為一些分過(guò)程是十分必要的，有以下好處：</p&g

77、t;<p>　　（1）將復(fù)雜的控制任務(wù)明確化、簡(jiǎn)單化、清晰化。</p><p>　?。?）有助于明確系統(tǒng)中各PLC或PLC中各I/O區(qū)的控制任務(wù)分工及系統(tǒng)軟硬件資源合理分配。</p><p>　?。?）為分解后的自動(dòng)化過(guò)程創(chuàng)建功能說(shuō)明書(shū)變得更簡(jiǎn)單。</p><p>　?。?）在程序設(shè)計(jì)階段，有助于調(diào)試工作分步化、系統(tǒng)化。</p><

78、p>　　STEP7開(kāi)發(fā)軟件包在各個(gè)技術(shù)層次上都支持自動(dòng)化過(guò)程的分解處理，它將控制任務(wù)分為各控制項(xiàng)目，而項(xiàng)目又由一個(gè)或多個(gè)CPU程序組成，每個(gè)CPU程序也是由各種邏輯塊和數(shù)據(jù)塊構(gòu)成，邏輯塊中的功能塊對(duì)應(yīng)于一個(gè)控制分過(guò)程或分過(guò)程中的一個(gè)組成部分</p><p>　　4.1.2 創(chuàng)建功能說(shuō)明書(shū)</p><p>　　創(chuàng)建功能說(shuō)明書(shū)是在自動(dòng)化過(guò)程分解的基礎(chǔ)上對(duì)過(guò)程的各部分進(jìn)行分析，把各部分必

79、須具備功能實(shí)現(xiàn)的方法和所要求的輸入條件及輸出結(jié)果，以書(shū)面形式描述出來(lái)，在有了各部分的功能說(shuō)明書(shū)后，既可歸納設(shè)計(jì)整理出系統(tǒng)的總體技術(shù)要求，功能 說(shuō)明書(shū)是進(jìn)行PLC系統(tǒng)設(shè)備選型、硬件配置、程序設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試的重要依據(jù)，也是PLC系統(tǒng)技術(shù)檔重要組成部分。</p><p>　　1、分過(guò)程功能說(shuō)明書(shū)</p><p>　　編寫(xiě)詳實(shí)準(zhǔn)確的功能說(shuō)明書(shū)不僅必要，而且還是PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟，在對(duì)一個(gè)分過(guò)

80、程進(jìn)行功能描述時(shí)包括以下各項(xiàng)：</p><p><b>　　動(dòng)作功能描述</b></p><p>　?。?）I/O點(diǎn)數(shù)及其電氣特性</p><p>　?。?）I/O邏輯狀態(tài)與物理狀態(tài)（電氣或機(jī)械狀態(tài)）的對(duì)應(yīng)關(guān)系</p><p>　?。?）與處理過(guò)程或設(shè)備的其它部分的連接互鎖與相互依賴的邏輯關(guān)系</p>&l

81、t;p>　?。?）與操作員站的接口關(guān)系</p><p><b>　　2、總體功能說(shuō)明書(shū)</b></p><p>　　根據(jù)以上分步功能要求，歸納出對(duì)PLC系統(tǒng)的總體功能要求，總體功能要求由以下各項(xiàng)組成：</p><p>　?。?）數(shù)字量輸入總點(diǎn)數(shù)及分類點(diǎn)數(shù)</p><p>　?。?）數(shù)字是輸出總點(diǎn)數(shù)及分類點(diǎn)數(shù)<

82、/p><p>　?。?）模擬量輸入通道總數(shù)及分類通道數(shù)</p><p>　?。?）模擬量輸出通道總數(shù)及分類通道數(shù)</p><p>　　（5）特殊功能總數(shù)及類型</p><p>　?。?）系統(tǒng)中各PLC分布與距離</p><p>　　4.1.3 設(shè)計(jì)安全回路</p><p>　　安全回路起保護(hù)人身安

83、全和設(shè)備安全作用，安全回路應(yīng)能獨(dú)立于PLC工作，并采用非半導(dǎo)體的機(jī)電元件以硬接線方式構(gòu)成.</p><p>　　確保系統(tǒng)安全的硬接線邏輯回路，在以下幾種情況下將發(fā)揮安全保護(hù)用用： </p><p>　　(1) PLC或機(jī)電元件檢測(cè)到設(shè)備發(fā)生緊急異常狀態(tài)時(shí) </p><p>　　(2) PLC失控時(shí)</p>

84、<p>　　(3) 操作人員需要緊急干預(yù)時(shí)</p><p>　　安全回路的典型設(shè)計(jì)，是將每個(gè)執(zhí)行器均連接到一特別緊急停止（P-Stop）區(qū)構(gòu)成矩陣結(jié)構(gòu)，該矩陣即為設(shè)計(jì)硬件安全電路的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)安全回路的任務(wù)包括以下內(nèi)容：</p><p>　　(1) 確定控制回路之間邏輯和操作上的互鎖關(guān)系</p><p>　　(2) 設(shè)計(jì)硬回路以提供對(duì)過(guò)程中重要設(shè)備的手動(dòng)

85、安全性干預(yù)手段</p><p>　　(3) 確定其它與安全和完善運(yùn)行有關(guān)的要求</p><p>　　(4) 為PLC定義故障形式和重新啟動(dòng)特性</p><p>　　4.1.4 確定操作員站</p><p>　　操作員站是PLC系統(tǒng)的人機(jī)對(duì)話手段，是PLC系統(tǒng)不可缺少的組成部分，通過(guò)操作員站操作人可對(duì)生產(chǎn)過(guò)程或設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)得

86、到狀態(tài)信息進(jìn)行控制和干預(yù)。</p><p>　　操作員站的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)功能說(shuō)明書(shū)的要求進(jìn)行，包括以下內(nèi)容:</p><p>　?。?）與過(guò)程或設(shè)備相關(guān)的每個(gè)操作員站位置一覽圖</p><p>　　（2）操作臺(tái)器件C顯示器、開(kāi)關(guān)、指示燈、蜂鳴器的機(jī)械布置圖</p><p>　　（3）操作員站其它PLCI/O接口的電氣連接圖</p>

87、<p>　　4.1.5 確定PLC系統(tǒng)配置[5]</p><p><b>　　1．PLC選型</b></p><p>　　在確定PLC 系統(tǒng)配置，首先要選定PLC機(jī)型，PLC選型應(yīng)以前面建立的功能說(shuō)明書(shū)安全回路設(shè)計(jì)和操作員站設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，歸納分析后得到以下對(duì)PLC 造型的技術(shù)依據(jù)</p><p>　　（1）PLC的I/O點(diǎn)數(shù)估算<

88、;/p><p>　　根據(jù)功能說(shuō)明書(shū)，設(shè)計(jì)出PLC系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)及模擬量I/O通道數(shù)，以及開(kāi)關(guān)量和模擬量的信號(hào)類型，在設(shè)計(jì)后得出I/O總點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上，增加10%到15%容量，該估算值是PLC選型的主要技術(shù)依據(jù)。</p><p>　　選定的PLC機(jī)型的I/O能力限值必須大于I/O點(diǎn)數(shù)估算值，避免使PLC能力接近飽和，一般應(yīng)留有30%左右容量。</p><p>　?。?/p>

89、2）存儲(chǔ)器容量估算</p><p>　　用戶程序所需存儲(chǔ)容量不僅和PLC系統(tǒng)功能有關(guān)，而且還同功能實(shí)現(xiàn)的方法、程序編寫(xiě)水平有關(guān)，可以在I/O點(diǎn)數(shù)估算的基礎(chǔ)上計(jì)算對(duì)PLC存儲(chǔ)器容量的需求。一般應(yīng)用的一種經(jīng)驗(yàn)公式是：</p><p>　　所需存儲(chǔ)器容量（KB）=（1.1-1.25）×（DI×10+DO×5+AI/0×100）/1024</p>

90、<p>　　其中，DI為數(shù)定量輸入總點(diǎn)數(shù)</p><p>　　DO為數(shù)字量輸出總點(diǎn)數(shù)</p><p>　　AI/O為模擬量I/O通道總數(shù)</p><p><b>　　2、響應(yīng)速度</b></p><p>　　PLC是為工業(yè)自動(dòng)化而設(shè)計(jì)的通用控制器，不同檔次PLC的響應(yīng)速度一般能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要，如果要

91、跨范圍使用PLC，或者應(yīng)用中的某些功能或信號(hào)有特別的速度要求時(shí)，確定PLC的型號(hào)就應(yīng)特別慎重。</p><p>　　PLC的I/O能力，存儲(chǔ)器容量，響應(yīng)速度等是確定PLC具體型號(hào)時(shí)的技術(shù)必要條件</p><p><b>　　3.確定PLC配置</b></p><p>　　在選定PLC型號(hào)后，根據(jù)功能說(shuō)明書(shū)要求可創(chuàng)建PLC配置圖，內(nèi)容包括：<

92、;/p><p>　　（1）每個(gè)PLC及其I/O站與過(guò)程或設(shè)備的相關(guān)位置一覽圖</p><p>　?。?）CPU和I/O模塊的機(jī)械布置圖</p><p>　?。?）每個(gè)CPU和I/O模塊（包括信號(hào)模塊編號(hào)、通信地址和I/O地址）電氣連接圖</p><p><b>　　第五章 程序設(shè)計(jì)</b></p><p&

93、gt;<b>　　5．1 引言</b></p><p>　　可編程序控制器程序設(shè)計(jì)兩大重要內(nèi)容是程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合理的程序結(jié)構(gòu)與PLC內(nèi)存資源合理分配使用，不僅決定著應(yīng)用程序的編程質(zhì)量，而且對(duì)編程周期以及程序調(diào)試都有很大影響，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)過(guò)程或設(shè)備的分解以及創(chuàng)建各項(xiàng)功能說(shuō)明書(shū)，是程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)依據(jù)。</p><p>　　5．2程序

94、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[6]</p><p>　　STEP7不僅從不同層次充分支持合理的程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而且簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜程序。首先，一個(gè)復(fù)雜的自動(dòng)化過(guò)程分解并定義為一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目（Project）,而每個(gè)項(xiàng)目,又可以進(jìn)一步分解并定義給一個(gè)或多個(gè)CPU,每個(gè)CPU有一個(gè)控制程序,這個(gè)樣一個(gè)很復(fù)雜的控制任務(wù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)被簡(jiǎn)化為各個(gè)CPU程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),項(xiàng)目間各個(gè)CPU程序之間,能以某種方式聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)信息共享,如在S7協(xié)議支持下可用

95、MPI網(wǎng)以全局?jǐn)?shù)據(jù)通信方式建立起聯(lián)系,實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目中各CPU共享信息。</p><p>　　很典型情況是一個(gè)過(guò)程控制任務(wù)只有一個(gè)項(xiàng)目,該項(xiàng)目下也僅有一個(gè)CPU程序。</p><p>　　其次,每一個(gè)CPU程序可依據(jù)時(shí)間特性或事件觸發(fā)特性差異分類編入不同的組織塊(OB)中,如固定時(shí)間間隔循環(huán)執(zhí)行的部分程序編入組織塊OB35中,PLC正常運(yùn)行進(jìn)行初始化程序編入組織塊OB100中,硬件觸發(fā)的中斷服務(wù)

96、程序編入組織塊OB40中,程序執(zhí)行產(chǎn)生的同步錯(cuò)誤響應(yīng)處理程序編入OB121中,再者，對(duì)于各組織塊中的程序，可以根據(jù)其復(fù)雜性程序邏輯分別選用線性，分部或模塊化等三種形式中的一種程序結(jié)構(gòu)，由于組織塊OB1（主程序循環(huán)）中程序是應(yīng)用程序的主要的也是最復(fù)雜的部分。因此OB1中程序設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)是十分重要的。</p><p>　　5．2．1 線性程序結(jié)構(gòu)</p><p>　　用“線性”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的程序

97、連續(xù)放置在一個(gè)塊內(nèi)（通常為OB1），塊中的程序按順序執(zhí)行，這一結(jié)構(gòu)是最初的PLC模擬的繼電器梯形邏輯的模型，線性程序具有簡(jiǎn)單直接的特點(diǎn)，編程時(shí)，不必考慮功能塊如何編程及如何調(diào)用，不必考慮如何定義局部變量如何使用背景數(shù)據(jù)塊，由于所有的指令在一個(gè)塊內(nèi)適用編寫(xiě)相對(duì)簡(jiǎn)單的控制程序。</p><p>　　5．2．2 分部程序結(jié)構(gòu)</p><p>　　這是一種部分模塊化的程序結(jié)構(gòu)，也稱為部分結(jié)構(gòu)化，程

98、序被分成各部分放在若干功能塊中，每個(gè)功能塊含有用于一種設(shè)備的一系列控制邏輯，放置在組織塊OB1中的指令決定控制程序的各功能塊的執(zhí)行，一個(gè)分部程序包含以下內(nèi)容：</p><p>　　(1)用于控制設(shè)備每一部分的FC</p><p>　　(2)用于控制設(shè)備每一工作狀態(tài)的FC</p><p>　　(3)用于控制操作員接口的FC</p><p>　　

99、(4)用于進(jìn)行PLC自診斷的FC</p><p>　　在分部程序中既無(wú)數(shù)據(jù)交換也沒(méi)有重復(fù)利用的程序代碼，各功能塊收集并使用自己的數(shù)據(jù)，功能塊不傳遞也不接收參數(shù)，功能塊編程與調(diào)用比較簡(jiǎn)單，由于每個(gè)功能區(qū)分為不同的塊，使得多個(gè)程序能夠 同時(shí)編程而不發(fā)生沖突對(duì)不太復(fù)雜的控制程序要采用這種程序結(jié)構(gòu)。</p><p>　　5．2．3 結(jié)構(gòu)化程序結(jié)構(gòu)</p><p>　　完全結(jié)

100、構(gòu)化（模塊化）的程序結(jié)構(gòu)是PLC程序設(shè)計(jì)和編程的最有效結(jié)構(gòu)形式，它可用于對(duì)復(fù)雜程度高，程序規(guī)模大的控制應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，“結(jié)構(gòu)化”程序可以重復(fù)使用某些功能塊，只需要在使用功能塊時(shí)為其提供不同的環(huán)境變量，就能完成對(duì)不同設(shè)備的控制。</p><p>　　結(jié)構(gòu)化程序有最高編程和程序高度調(diào)試效率，應(yīng)用程序代碼量也最小，結(jié)構(gòu)化程序也支持多個(gè)程序員協(xié)同編程。</p><p><b>　　5．3數(shù)

101、據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　STEP7不僅從不同層次充分支持合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而且，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。首先，STEP7不但提供較多基本數(shù)據(jù)類型，還提供許多復(fù)雜合數(shù)據(jù)類型，如日期，時(shí)間，字符節(jié)，數(shù)組等豐富又實(shí)用數(shù)據(jù)類型靈活組合在一起構(gòu)成用戶自定義數(shù)據(jù)類型。其次，各種數(shù)據(jù)類型組合構(gòu)成數(shù)據(jù)塊。數(shù)據(jù)塊分為共享數(shù)據(jù)塊和專有數(shù)據(jù)塊（背景數(shù)據(jù)塊）數(shù)據(jù)塊的共享特性，使得各功能塊間能夠方便地交換信息

102、。</p><p>　　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在STEP7，實(shí)際以豐富的數(shù)據(jù)類型為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不同特性的數(shù)據(jù)塊的問(wèn)題。這些數(shù)據(jù)塊劃分了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)明確規(guī)定各種數(shù)據(jù)塊的特性、作用、編號(hào)，數(shù)據(jù)的存放格式等內(nèi)容，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也與程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接相關(guān)。</p><p>　　5．4 編程[10]</p><p>　　STEP7應(yīng)用程序的編程在對(duì)程序進(jìn)行程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

103、和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，依據(jù)從底向上的方法進(jìn)行，即被調(diào)用的功能塊或數(shù)據(jù)塊首先建立，然后依次在更高層次上建立邏輯塊，直至所有塊全部建立。</p><p>　　STEP7基本編程的步驟:</p><p>　?。?）創(chuàng)建項(xiàng)目和用戶程序塊</p><p>　　STEP7按項(xiàng)目，程序塊的層次管理用戶程序，由塊構(gòu)成CPU程序，CPU程序又組成一個(gè)項(xiàng)目，這是一個(gè)樹(shù)狀目錄結(jié)構(gòu)，

104、STEP7要求用戶先創(chuàng)建項(xiàng)目名稱，再依次創(chuàng)建CPU程序名，然后創(chuàng)建CPU程序的塊名并確定塊的類型。當(dāng)塊名建立后，就可以輸入塊的內(nèi)容，STEP7是從上至下建立結(jié)構(gòu)，然后從下至上豐富完善內(nèi)容。</p><p><b>　?。?）錄入程序</b></p><p>　　以文本方式輸入程序（對(duì)語(yǔ)句表有效）或以增量方式輸入程序</p><p><b&

105、gt;　　（3）分配符號(hào)地址</b></p><p>　　符號(hào)地址可有效減少程序錯(cuò)誤并使程序易讀易懂，用STEP7的符號(hào)表建立符號(hào)地址，</p><p>　?。?）配置PLC和設(shè)置參數(shù)</p><p>　　STEP7用工具軟件改變模塊的配置參數(shù)</p><p>　　（5）分配項(xiàng)目的全局?jǐn)?shù)據(jù)</p><p>

106、　　為全局?jǐn)?shù)據(jù)交換分配內(nèi)存</p><p>　　（6）下載程序到CPU</p><p>　　寫(xiě)完CPU程序后，將其從編程器下載到PLC的內(nèi)存中</p><p><b>　　（7）測(cè)試程序</b></p><p>　　用STEP7提供的工具，在線測(cè)試程序功能</p><p>　　（8）監(jiān)控CPU運(yùn)行

107、狀態(tài)</p><p>　　STEP7提供檢測(cè)PLC運(yùn)行狀態(tài)的工具</p><p>　　編制PLC程序，不同程序員因?yàn)樗惴ú煌?，編出不同程序，一般要遵循以下指?biāo)：</p><p><b>　　(1)可靠性指標(biāo)；</b></p><p><b>　　(2)簡(jiǎn)潔性指標(biāo)；</b></p>&l

108、t;p><b>　　(3)可讀性指標(biāo)；</b></p><p>　　(4)可測(cè)試性指標(biāo)；</p><p><b>　　(5)可維護(hù)性指標(biāo)</b></p><p>　　5．5 程序調(diào)試[6]</p><p>　　PLC程序的調(diào)試一般經(jīng)過(guò)功能單元測(cè)試，功能總體測(cè)試等前期步驟和現(xiàn)場(chǎng)冷熱整調(diào)試等后期步

109、驟，前期調(diào)試在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行是后期調(diào)試的基礎(chǔ)，由于實(shí)驗(yàn)室不可能為PLC系統(tǒng)誤差接入需要的大量過(guò)程I/O信號(hào)，因此需要采用模擬調(diào)試法。PLC程序調(diào)試時(shí)所需停息分三類：</p><p>　　（1）程序運(yùn)算中產(chǎn)生的信號(hào)</p><p>　?。?）操作人員輸入的信號(hào)</p><p>　?。?）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，狀態(tài)返回信號(hào)</p><p>　　模擬調(diào)試的基本思想

110、是：以方便的形式模擬產(chǎn)生第三類信號(hào)，為程序的運(yùn)行創(chuàng)造必要的環(huán)境條件。依據(jù)信號(hào)產(chǎn)生的方式不同，模擬調(diào)試兩種形式：</p><p>　　（1）硬件模擬法：使用一些硬件設(shè)備，如用另一臺(tái)PLC模擬產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，并將這信號(hào)以硬接線方式連到PLC系統(tǒng)的輸入模塊中去，特點(diǎn)時(shí)效性強(qiáng)</p><p>　?。?）軟件模擬法：在PLC中另外編寫(xiě)一套模擬程序，模擬提供現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)。特點(diǎn)簡(jiǎn)便易行，但時(shí)效性不易保證。&l

111、t;/p><p><b>　　致 謝 </b></p><p>　　在軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，得到了謝婷老師的悉心指導(dǎo)，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)可以順利進(jìn)行。在此，忠心的感謝老師一直以來(lái)對(duì)我的幫助和關(guān)心。在老師和其他同學(xué)的幫助下，設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題都迎刃而解了，感謝你們！在這里我還要感謝評(píng)閱老師，在百忙中抽出時(shí)間來(lái)評(píng)閱我的論文，敬請(qǐng)老師提出寶貴意見(jiàn)！再一次感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我

112、支持和幫助的老師和同學(xué)。謝謝！</p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)</p><p>　　1.SLEMENS SIMATIC S7-300可編程序控制器具. 訂號(hào): E2001-K028-C400-V3-5D00、2001</p><p>　　2.朱善君等編著，可編程控制系統(tǒng)---原理.應(yīng)用維護(hù).北京：清華大學(xué)出版社，1994</p><p&

113、gt;　　3.宋伯生編著，可編程控制器—配置. 編程. 聯(lián)網(wǎng). 北京：中國(guó)勞動(dòng)出版社，1998</p><p>　　4.SLEMENS SLMATIC S7-300語(yǔ)句表編程. 訂號(hào)子: 6ES7 810-4CA04——03——5D001008-902144—08013</p><p>　　5.殷洪義主編, 可編程SLEMENS序控制器選擇設(shè)計(jì)與維護(hù) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2002&l