畢業(yè)設計----基于plc和組態(tài)軟件的自動配料系統(tǒng)的設計

1、<p>　　基于PLC和組態(tài)軟件的自動配料系統(tǒng)的設計</p><p>　院 系自動化學院</p><p>　專 業(yè)自動化</p><p>　班 級</p><p>　學 號</p><p>　姓 名</p><p>　指導教師</p><

2、;p>　負責教師</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　可編程程序控制器（PLC, Programmable Logic Controller）因其高可靠性和較高的性價比，而在工業(yè)控制中被廣泛應用。組態(tài)軟件由于計算機的普及和其本身價值（實時多任務、開放性、靈活性、通用性和可靠性）的被認知，也在快速的發(fā)展中。</p>&l

3、t;p>　　本文基于可編程序控制器PLC和組態(tài)軟件設計自動配料系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。首先，利用德國Siemens公司的S7-200系列PLC對自動配料系統(tǒng)進行控制。運用與之相配的STEP7編程，通過LAD編程語言編制了下位機的控制程序，從而使該配料系統(tǒng)可以按要求完成自動配料，裝料全過程。其次，自動配料系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)則采用了組態(tài)王組態(tài)軟件對上位機監(jiān)控軟件組態(tài)，實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控。</p><p>　　

4、本文的主要內(nèi)容包括對生產(chǎn)過程控制系統(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)的總體設計，重點描述了包括硬件設計、編程環(huán)境及軟件設計在內(nèi)的西門子PLC在配料系統(tǒng)中應用的一些細節(jié)、組態(tài)王組態(tài)軟件及其在上位機監(jiān)控系統(tǒng)中一些基本設計，以及PLC與上位機之間的通訊。</p><p>　　關鍵詞：可編程序控制器；配料；組態(tài)軟件</p><p><b>　　Abstract</b

5、></p><p>　　Programmable Logic Controller (PLC) is widely used in industry for its high reliability and performance/price ratio. The configuration software also enjoys fast development due to the populariz

6、ation of personal computer, and is recognized of the value originated from the merits such as real-time multitasking, openness, flexibility, versatility, and reliability.</p><p>　　Based on PLC and configurat

7、ion software, the control system and supervisory system of automatic ingredient system are designed in this paper. First, the Siemens PLC S7-200 is used to control automatic proportion system. The proportioning system in

8、cluded the requirements of automatic proportioning, weighing, and loading. Next the ZuTaiWang software is used to build the real-time supervisory system. The system can realize the real-time data-logging, as well as vari

9、ous visual.</p><p>　　Paper’s contents mainly include that the industrial control system development and present situation outline. The ingredient system principle of work and the ingredient control system

10、9;s design, described with emphasis including the hardware design, the programming environment and software design SIMENS PLC in ingredient system's application some details, the configuration software configuration

11、king and in the host computer supervisory system some basic designs, as well as communication between </p><p>　　Keywords: programmable controller; proportioning; configuration software</p><p>&l

12、t;b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章緒論1</b></p><p><b>　　1.1 背景1</b></p><p>　　1.1.1 PLC的發(fā)展趨勢2</p><p>　　1.1.2 組態(tài)軟件的發(fā)展趨勢3</p><p&

13、gt;　　1.2 畢業(yè)設計任務及要求6</p><p>　　1.3 畢業(yè)設計內(nèi)容及安排6</p><p>　　第2章系統(tǒng)硬件設計7</p><p>　　2.1 S7-200系統(tǒng)概述7</p><p>　　2.1.1 系統(tǒng)功能概述7</p><p>　　2.1.2 PLC的基本結構8</p>

14、<p>　　2.1.3 S7-200 CPU和擴展模塊9</p><p>　　2.2 自動配料系統(tǒng)10</p><p>　　2.2.1 控制要求10</p><p>　　2.2.2 自動配料系統(tǒng)控制圖11</p><p>　　2.2.3 I/O地址表13</p><p>　　2.2.4 配料過程分析

15、13</p><p>　　第3章 自動配料系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的設計15</p><p>　　3.1 PLC編程軟件STEP7及其應用15</p><p>　　3.1.1 PLC的工作原理15</p><p>　　3.2 自動配料系統(tǒng)的設計17</p><p>　　3.2.1 啟動程序18</p>

16、<p>　　3.2.2 正常時停止程序20</p><p>　　3.2.3 有故障時停止程序20</p><p>　　3.2.4 有重物時停止程序21</p><p>　　3.2.5 LED數(shù)碼顯示及復位程序21</p><p>　　3.2.6 系統(tǒng)調(diào)試22</p><p>　　3.3 自動配料監(jiān)控

17、系統(tǒng)的設計23</p><p>　　3.3.1 監(jiān)控系統(tǒng)的功能介紹23</p><p>　　3.3.2 監(jiān)控系統(tǒng)界面的設計24</p><p>　　第4章 系統(tǒng)通訊的實現(xiàn)25</p><p>　　4.1 S7-200 PLC與組態(tài)王之間通訊概述25</p><p>　　4.2 S7-200 PLC的通信方式與

18、參數(shù)設置29</p><p>　　4.2.1 通信方式29</p><p>　　4.2.2 計算機使用的通信接口參數(shù)的設置31</p><p>　　4.3 S7-200與組態(tài)王通訊的實現(xiàn)32</p><p><b>　　結論36</b></p><p>　　社會經(jīng)濟效益分析37<

19、/p><p><b>　　參考文獻38</b></p><p><b>　　致 謝39</b></p><p>　　附錄Ⅰ PLC程序40</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　可編程序控制器是用微電腦技術制造的通用自動控制設

20、備，它具有指令存儲和數(shù)字量或模擬量輸入輸出接口，能夠進行位運算，并完成邏輯，順序、定時、計數(shù)和算術運算功能，實現(xiàn)復雜的邏輯控制。一般分為主模板、擴展模板、編程器等，每個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)模轉換，數(shù)據(jù)處理和通訊網(wǎng)絡等功能。它的最大特點是將控制過程以程序方式存放在存儲器中，修改程序也就修改了控制過程，這就給控制過程的設計、調(diào)試、修改，擴展帶來了極大的方便和靈活性；它的另一特點是能夠適應工業(yè)環(huán)境，在電源波動大、

21、溫差大、沖擊震動較大的惡劣條件下仍能長時間，不間斷運行，抗干擾能力強、穩(wěn)定性好、具有很好的可靠性。由于它的種種優(yōu)點，它己經(jīng)成為一種最重要、最普及、應用場合最多的工業(yè)控制器，占據(jù)了電氣控制系統(tǒng)中應用最為廣泛的核心位置。</p><p>　　監(jiān)控組態(tài)軟件是伴隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術的突飛猛進發(fā)展起來的，監(jiān)控組態(tài)軟件是面向生產(chǎn)過程的監(jiān)視、控制與數(shù)據(jù)采集的軟件平臺工具，具有實時多任務操作，設置項目豐富，使用方便、靈活、功

22、能強大，監(jiān)控組態(tài)軟件通用性強，解決了人機圖形界面的問題，通過監(jiān)控組態(tài)軟件對控制系統(tǒng)進行組態(tài)，可以把生產(chǎn)工藝上的參數(shù)在流程圖上顯示出來、處理數(shù)據(jù)報警和系統(tǒng)報警、存儲歷史趨勢曲線、各種報表的生成和打印輸出，在PC機的屏幕上進行整個生產(chǎn)過程的操作，接口開放，方便數(shù)據(jù)共享，支持多種硬件設備。因此監(jiān)控組態(tài)軟件得到了廣泛的應用。PLC與監(jiān)控組態(tài)軟件的完美結合，通過監(jiān)控組態(tài)軟件對PLC及其它智能設備的I/O數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，應用越來越廣泛。</p&

23、gt;<p><b>　　背景</b></p><p>　　自動配料系統(tǒng)在冶金、建材、化工及食品等行業(yè)應用非常廣泛，近幾年來隨著計算機技術和PLC技術的飛速發(fā)展，國內(nèi)外的組態(tài)軟件不斷完善，自動配料系統(tǒng)控制方案也在不斷改進。由于PLC的迅猛發(fā)展，實現(xiàn)了工業(yè)控制領域的飛躍，其功能從弱到強，實現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進步；其應用領域從小到大，實現(xiàn)了單體設備簡單控制到勝任運動控制、過程

24、控制及集散控制等各種任務的跨越。今天的PLC正在成為工業(yè)控制領域的主流控制設備，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合，在各個領域發(fā)揮著越來越大的作用。除了邏輯處理功能以外，近年來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)過程控制、運動控制等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變的非常容易。</p><p>　　本畢業(yè)設計是西門子可編程序控制器和組態(tài)王組態(tài)軟件在配料控制系統(tǒng)中

25、的應用和研究，采用的是德國Siemens公司的S7-200系列PLC，運用與之相配的STEP7編程軟件，通過LAD編程語言編制了下位機的控制程序，從而使配料系統(tǒng)可以按要求自動完成配料和裝料全過程，并且在發(fā)生故障時可以自動停機。采用了組態(tài)王組態(tài)軟件對上位機監(jiān)控軟件組態(tài)，實現(xiàn)了現(xiàn)場的實時監(jiān)控，實時模擬等具有Windows風格的動態(tài)操作畫面。通過PLC和組態(tài)軟件的有效結合使配料系統(tǒng)大幅度提高其方便性、可靠性。</p><p

26、><b>　　PLC的發(fā)展趨勢</b></p><p>　　可編程序控制器，英文稱Programmable Logic Controller，簡稱PC。但由于PC容易和個人計算機（Personal Computer）混淆，故人們習慣地用PLC作為可編程序控制器的縮寫。它是一個以微處理器為核心的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應用而設計，它采用可編程序的存儲器，用以在其內(nèi)部存儲

27、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時/計數(shù)和算術運算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC是微機技術與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術相結合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機械觸點的接線復雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優(yōu)點，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計算機編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎的簡單指令形式

28、，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學；調(diào)試與查錯也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序的編制工作，就可靈活方便地將PLC應用于生產(chǎn)實踐。</p><p>　　可編程控制器對用戶來說，是一種無觸點設備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝，因此可在初步設計階段選用可編程控制器，在實施階段再確定工藝過程。另一方面，從制造生產(chǎn)可編程控制器的廠商角度看，在制造階段不需要根據(jù)用戶的要求專

29、門設計控制器，適合批量生產(chǎn)。由于這些特點，可編程控制器問世以后很快受到工業(yè)控制界的歡迎，并得到迅速的發(fā)展。</p><p>　　PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強及編程簡單等特點?？梢灶A料，在工業(yè)控制領域中，PLC控制技術的應用必將形成世界潮流。</p><p>　　現(xiàn)代可編程序控制器有兩個方面的發(fā)展趨勢。</p><p><b&g

30、t;　　微小型PLC</b></p><p>　　發(fā)展微小型PLC，使其體積更小、速度更快、功能更強、價格更低、配置更加靈活。由于自動控制系統(tǒng)規(guī)模的不同，小型化、低成本的PLC將廣泛應用于各行各業(yè)，其組成由整體結構向小型模塊化結構發(fā)展，增加了配置的靈活性，例如SIEMENS公司的S7-200的最小配置為CPU221，主機有6DI/4DO（數(shù)字量輸入/數(shù)字量輸出），而CPU224主機可擴展7個模塊，最大

31、達94DI/74DO，16AI/16AO（模擬量輸入/模擬量輸出），可滿足比較復雜的控制系統(tǒng)的要求。</p><p><b>　　大型PLC</b></p><p>　　發(fā)展大型PLC，使其具有大型網(wǎng)絡化、高可靠性、多性能、良好的兼容性等特點。網(wǎng)絡化和強化通信能力是PLC發(fā)展的一個重要方面，向上與以太網(wǎng)、MAP網(wǎng)等相連，向下通過現(xiàn)場總線（如PROFIBUS）將多個PL

32、C與遠程I/O等相連，構成整個工廠的自動化控制系統(tǒng)。近年來各公司陸續(xù)推出各種智能模塊，大大增強了PLC的控制功能。智能模塊是以微處理器為基礎的功能部件，其CPU與PLC的CPU并行工作，能夠獨立完成某些控制功能，如通信控制、高速計數(shù)、模擬量輸入輸出等，使系統(tǒng)設計和調(diào)試時間減少，控制精度提高。好的兼容性是PLC深層次應用的重要保證，SIEMENS公司的S7系列PLC與通用微機兼容，可運行DOS/Windows程序，PLC的編程語言STEP

33、7可運行在Windows環(huán)境下，提供了很強的梯形圖、語句表的編程、調(diào)試和診斷等功能，體現(xiàn)了現(xiàn)代PLC的特點。</p><p><b>　　組態(tài)軟件的發(fā)展趨勢</b></p><p><b>　　組態(tài)王概述</b></p><p>　　在使用工控軟件中，人們經(jīng)常提到組態(tài)一詞，組態(tài)的英文是“Configuration”，簡單地

34、講，組態(tài)就是用應用軟件中提供的工具、方法，完成工程中某一具體任務的過程。與硬件生產(chǎn)相對照，組態(tài)與組裝相似。如要組裝一臺電腦，事先提供了各種型號的主板、機箱、電源、CPU、顯示器、硬盤及光驅等，我們的工作就是用這些部件拼成自己需要的電腦。當然軟件中的組態(tài)要比硬件的組裝有更大的發(fā)揮空間，因為它一般要比硬件中的“部件”更多，而且每個“部件”都很靈活，因為軟件都有內(nèi)部屬性，通過改變屬性可以改變其規(guī)格（如大小、形狀、顏色等）。</p>

35、<p>　　“組態(tài)”的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng)（Distributed Control System，簡稱DCS）的出現(xiàn)才開始被廣大的生產(chǎn)過程自動化技術人員所熟知的。在工業(yè)控制技術的不斷發(fā)展和應用過程中，PC（包括工控機）相比以前的專用系統(tǒng)具有的優(yōu)勢日趨明顯。這些優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：PC技術保持了較快的發(fā)展速度，各種相關技術成熟；由PC構建的工業(yè)控制系統(tǒng)具有相對較低的成本；PC的軟件資源和硬件資源豐富，軟件之間的額互操作性強

36、；基于PC的控制系統(tǒng)易于學習和使用，可以容易地得到技術方面的支持。在PC技術向工業(yè)控制領域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特殊而且重要的地位。</p><p>　　對應于原有的HMI的概念，組態(tài)軟件應該是一個使用戶能快速建立自己的HMI的軟件工具或開發(fā)環(huán)境。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領域的用戶通過手工或委托第三方編寫HMI應用，開發(fā)時間長、效率低、可靠性差；或者購買專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能

37、滿足需求，很難與外界進行數(shù)據(jù)交互，升級和增加功能都受到嚴重的限制。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，把用戶從這些困境中解脫出來，用戶可以利用組態(tài)軟件的功能，構建一套適合自己的應用系統(tǒng)。隨著它的快速發(fā)展，實時數(shù)據(jù)庫、實時控制、SCADA、通信及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對I/O設備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容，隨著技術的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會被不斷賦予新的內(nèi)容。</p><p>　　需求是推動組態(tài)軟件發(fā)展的第一動力。組態(tài)軟件市場的崛起一

38、方面為最終擁護節(jié)省了系統(tǒng)投資，另外也為擁護解決了實際問題?，F(xiàn)在用戶購買組態(tài)軟件雖然也需要一定的投資，但是和以前相比，投資額得到了大大降低。使用組態(tài)軟件，用戶可以做到“花了少量的錢，辦成了大事情”。</p><p>　　社會信息化的加速是組態(tài)軟件市場增長的強大推動力。隨著經(jīng)濟發(fā)展水平的提升，信息化社會將為組態(tài)軟件帶來更多的市場機會。</p><p>　　專用系統(tǒng)對組態(tài)軟件的需求所站比例日益提

39、高。組態(tài)軟件的靈活程度和使用效率是一隊矛盾，雖然組態(tài)軟件提供了很多靈活的技術手段，但是在大多數(shù)情況下，用戶只使用其中的一小部分，在有些應用領域，自動監(jiān)控的目標及其特性比較單一（或可枚舉，或可通過某種模板自主定義、添加、刪除、編輯）且數(shù)量較多，用戶希望自動生成大部分自動監(jiān)控系統(tǒng)，例如在電梯自動監(jiān)控、動力設備監(jiān)控、鐵路信號監(jiān)控等應用系統(tǒng)。這種應用系統(tǒng)具有一些“傻瓜”型軟件的特征，用戶只需要用組態(tài)軟件做一些系統(tǒng)硬件及其參數(shù)的配置，就可以自動生

40、成某種特定模式的自動監(jiān)控系統(tǒng)，如果用戶對自動生成的監(jiān)控系統(tǒng)圖形界面不滿儀，還可以進行任意修改和編輯，這樣既滿足了用戶對簡便性的要求，同時又配備了比較完整的編輯工具。</p><p><b>　　組態(tài)王概述</b></p><p>　　1） Internet時代的杰作</p><p>　　隨著Internet科技日益滲透到生產(chǎn)、生活的各個領域，自

41、動化軟件的e趨勢已發(fā)展成為整合IT與工廠自動化的關鍵。組態(tài)王6.51的Internet版本立足于門戶概念，采用最新的JAVA 2核心技術，功能更豐富，操作更簡單。整個自動化監(jiān)控將以一個門戶網(wǎng)站的形式呈現(xiàn)給使用者，并且不同工作職責的使用者使用各自的授權口令完成各自的操作，這包括現(xiàn)場的操作者可以完成設備的起停、中控室的工程師可以完成工藝參數(shù)的整定、辦公室的決策者可以實時掌握生產(chǎn)成本、設備利用率及產(chǎn)量等數(shù)據(jù)。組態(tài)王6.51的Internet功

42、能逼真現(xiàn)場畫面，使您在任何時間任何地點均可實時對企業(yè)每一個生產(chǎn)細節(jié)、現(xiàn)場的流程畫面、過程數(shù)據(jù)、趨勢曲線、生產(chǎn)報表(支持報表打印和數(shù)據(jù)下載)、操作記錄和報警等均輕松瀏覽。當然您必須要有授權口令才能完成這些。用戶還可以自己編輯發(fā)布的網(wǎng)站首頁信息和圖標，成為真正企業(yè)信息化的Internet門戶。</p><p>　　2） 性能卓越的分布式高速歷史庫</p><p>　　過程數(shù)據(jù)的存儲功能對于任何

43、一個工業(yè)自動化系統(tǒng)來說都是至關重要的，隨著自動化程度的進一步普及和提高，用戶對重要數(shù)據(jù)的存儲和使用的要求也越來越高。面對大批量實時數(shù)據(jù)的存儲，必須解決同步存儲速度響應慢、數(shù)據(jù)易丟失、存儲時間短、存儲占用空間大、數(shù)據(jù)讀取訪問速度慢等用戶最關心的問題。因為用戶需要一個實時的、記錄準確地、高效的、可節(jié)約用戶硬件成本的工業(yè)過程數(shù)據(jù)存儲方案。組態(tài)王6.51順應這種用戶的期望，提供支持毫秒級高速歷史數(shù)據(jù)的存儲和查詢功能的工業(yè)過程數(shù)據(jù)庫。真正的企業(yè)級

44、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)倉庫。采用最新數(shù)據(jù)壓縮和搜索引擎技術，數(shù)據(jù)壓縮比優(yōu)于20%，節(jié)約用戶硬件成本；一個月內(nèi)數(shù)據(jù)(單點，記錄間隔10秒)按照每小時間隔，在百毫秒內(nèi)即可完成查詢。真正實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)追記、數(shù)據(jù)合并。可以將特殊設備中存儲的歷史數(shù)據(jù)片段通過組態(tài)王驅動程序完整的合并到歷史數(shù)據(jù)服務器中；也可以將遠程站點上的組態(tài)王歷史數(shù)據(jù)片段合并到歷史數(shù)據(jù)服務器上。</p><p><b>　　畢業(yè)設計任務及要求</

45、b></p><p>　　本次設計的自動配料系統(tǒng)主要是完成給小車的自動配料，系統(tǒng)啟動后，配料裝置能自動識別貨車到位情況及對貨車進行自動配料，當車裝滿時，配料系統(tǒng)自動關閉。本設計的突出點是故障檢測部分的設計，首先，當某一節(jié)傳送帶發(fā)生故障時，該節(jié)傳送帶和其前面的傳送帶會立即停止，該節(jié)之后的傳送帶會在一定的延時后停止。其次，當某節(jié)傳送帶上的物體過重時，該節(jié)傳送帶和其前面的傳送帶會立即停止，并且數(shù)碼顯示電路會顯示發(fā)

46、生故障的電機的號碼，該節(jié)之后的傳送帶會在一定的延時后停止。整個系統(tǒng)是以PLC為核心設計的，利用組態(tài)王進行監(jiān)控，可實現(xiàn)靜態(tài)觀測和動態(tài)模擬。并且通過PLC控制可以實現(xiàn)人為停車和故障時自動停車。</p><p><b>　　畢業(yè)設計內(nèi)容及安排</b></p><p>　　本文對自動配料系統(tǒng)的設計進行了詳細的介紹，共分四章。第1章簡要介紹了整個設計的研究背景、目的、意義及整個

47、任務的要求安排；第2章是主要介紹了PLC的發(fā)展及系統(tǒng)硬件的設計過程；第3章具體介紹系統(tǒng)軟件的設計過程，包括PLC程序的編制和組態(tài)王的設計過程，并針對硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和整機連調(diào)的結果進行了具體的分析和說明。第4章主要闡述了西門子S7-200與組態(tài)王通訊的實現(xiàn)過程。</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件設計</b></p><p>　　本自動配料系統(tǒng)的硬件采用的西門子S

48、7-200，運用與之相配的STEP 7編程軟件，采用LAD編制了下位機的控制程序。以下將對硬件設計的過程進行詳細的介紹。</p><p>　　2.1 S7-200系統(tǒng)概述</p><p>　　西門子公司的SIMATIC S7-200系列屬于小型可編程序控制器，可用于代替繼電器的簡單控制場合，也可以用于復雜的自動化控制系統(tǒng)。S7-200系列PLC共有5種基本型號的CPU模塊，即CPU 221

49、、CPU 222、CPU 224、CPU 226、CPU 226 XM，控制點數(shù)可以從10點擴展到248點。其中，CPU 221無擴展功能，適于用做小點數(shù)的微型控制器，CPU 222有擴展功能，CPU 224是具有較強控制功能的控制器，CPU 226和CPU 226 XM適用于復雜的中小型控制系統(tǒng)。所有型號的CPU在內(nèi)部都集成了1個（CPU 221、CPU 222、CPU 224）或2個（CPU 226、CPU 226 XM）通訊口，該

50、通訊口為標準的RS485口，可在三種方式下工作，即PPI方式、MPI方式和自由通訊口方式。另外，S7-200可通過增加EM277模塊接入Profibus-DP網(wǎng)絡，通過CP243-1通訊模塊連入工業(yè)以太網(wǎng)，通過CP243-2模塊使其成為AS-i主站。</p><p>　　2.1.1 系統(tǒng)功能概述</p><p>　　S7-200 PLC系統(tǒng)是緊湊型可編程控制器。系統(tǒng)的硬件構架由組成系統(tǒng)的C

51、PU模塊和豐富的擴展模塊組成。它能夠滿足各種設備的自動化控制需求。S7-200除具有PLC基本的控制功能外，更在如下方面有獨到之處。</p><p><b>　　功能強大的指令集</b></p><p>　　指令內(nèi)容包括位邏輯指令、計數(shù)器、定時器、復雜數(shù)學運算指令、PID指令、字符串指令、時鐘指令、通訊指令以及和智能模塊配合的指令等。</p><p

52、><b>　　豐富強大的通訊功能</b></p><p>　　S7-200提供了近10種通訊方式以滿足不同的應用需求，從簡單的S7-200之間的通訊到S7-200通過Profibus-DP網(wǎng)絡通訊，甚至到S7-200通過以太網(wǎng)通訊。在互聯(lián)網(wǎng)需求已日益成為必需的今天。強大的通訊無疑會使S7-200為更多的用戶服務?？梢哉f，S7-200的通訊功能已經(jīng)遠遠超出了小型PLC的整體通訊水平。&l

53、t;/p><p><b>　　編程軟件的易用性</b></p><p>　　STEP7-Micro/WIN32編程軟件為用戶提供了開發(fā)、編輯和監(jiān)控的良好編程環(huán)境。全中文的界面、中文的在線幫助信息、Windows的界面風格以及豐富的編程向導，能使用戶快速進入狀態(tài)，得心應手。</p><p>　　2.1.2 PLC的基本結構</p>&l

54、t;p>　　PLC的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結構與工作原理則大同小異，通常由主機、輸入/輸出接口、電源擴展器接口和外部設備接口等幾個主要部分組成。</p><p><b>　　CPU模塊</b></p><p>　　CPU模塊主要由微處理器和存儲器組成。在PLC控制系統(tǒng)中，CPU模塊相當于人的大腦和心臟，它不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)

55、的輸出；存儲器用來儲存程序和數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　I/O模塊</b></p><p>　　輸入模塊和輸出模塊簡稱為I/O模塊，它們是系統(tǒng)的眼、耳、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場設備和CPU模塊的橋梁。</p><p><b>　　（1） 輸入模塊</b></p><p>　　輸入電路中設有RC濾波

56、電路，以防止由于輸入觸點抖動或外部干擾脈沖引起錯誤的輸入信號。S7-200的濾波電路延遲時間可以用編程軟件中的系統(tǒng)塊設置。</p><p><b>　　（2） 輸出模塊</b></p><p>　　S7-200的CPU模塊的數(shù)字量輸出電路的功率元件有驅動直流負載的場效應晶體管和小型繼電器，后者既可以驅動交流負載又可以驅動直流負載，負載電源由外部提供。輸出電流的額定值與

57、負載的性質有關，例如S7—200的繼電器輸出電路可以驅動2A的電阻性負載，但是只能驅動200W的白熾燈。輸出電路一般分為若干組，對每一組的總電流也有限制。</p><p>　　2.1.3 S7-200 CPU和擴展模塊</p><p>　　S7-200 CPU</p><p>　　S7-200 CPU將一個微處理器、一個集成的電源和若干數(shù)字量I/O點集成在一個緊湊的

58、封裝中，組成一個功能強大的PLC。西門子提供多種類型的CPU，以適應各種應用的需求。不同類型的CPU具有不同的數(shù)字量I/O點數(shù)和內(nèi)存容量等規(guī)格參數(shù)。</p><p>　　目前，提供的S7-200 CPU有：CPU 221、CPU 222、CPU 224、CPU 226和CPU 226 XM。</p><p>　　S7-200 CPU提供了一個可選卡插槽，可根據(jù)需要插入三種插卡中的一種。&l

59、t;/p><p>　?。?） MC291：存儲器卡</p><p>　　MC291可提供EEPROM存儲單元。在CPU上插入存儲器卡后，可使用編程軟件STEP7-Micro/WIN32將CPU中的存儲內(nèi)容（系統(tǒng)塊、程序塊和數(shù)據(jù)塊等）復制到卡中；把存儲卡插到其他CPU上，通電時存儲卡的內(nèi)容會自動復制到CPU中。存儲器卡用于傳遞程序，被寫入的CPU必須和提供內(nèi)容來源的CPU相同，或更新切型號更高。

60、</p><p>　　（2） CC292：日期/時鐘電池卡</p><p>　　CC292可用于CPU 221和CPU 222兩種不具備內(nèi)部時鐘的CPU，以提供日期/時鐘功能，同時提供內(nèi)存后備電池。</p><p>　?。?） BC293：電池卡</p><p>　　BC293可為所有類型的CPU提供數(shù)據(jù)保持的后備電池。電池在超級電容放電完畢

61、后起作用。</p><p><b>　　擴展模塊</b></p><p>　　S7-200 CPU為了擴展I/O點和執(zhí)行特殊的功能，可以連接擴展模塊（CPU 221除外）。擴展模塊主要有如下幾類：</p><p><b>　　數(shù)字量I/O模塊。</b></p><p><b>　　模擬量I

62、/O模塊。</b></p><p><b>　　通訊模塊。</b></p><p><b>　　特殊功能模塊。</b></p><p><b>　　電源</b></p><p>　　所有的S7-200 CPU都有內(nèi)部電源，可為CPU自身、擴展模塊和其他用電設備提供5

63、V、24V直流電源。</p><p>　　擴展模塊通過與CPU連接的總線連接電纜取得5V直流電源。</p><p>　　CPU還向外提供一個24V直流電源，從電源輸出點（L+，M）引出。此電源可為CPU和擴展模塊上的I/O點供電，也為一些特殊或智能模塊提供電源。此電源還從S7-200 CPU上的通訊口輸出，提供給PC/PPI編程電纜，或TD200文本顯示操作界面等設備。</p>

64、<p>　　每個擴展模塊都需要5V直流電源，應當檢查所有擴展模塊的5V直流電源需求是否超過CPU的供電能力，如果超出，就必須減少或改變模塊配置。</p><p><b>　　最大I/O配置</b></p><p>　　S7-200按照I/O的類型為其分配不同的地址，共4類。</p><p><b>　　DI：數(shù)字量輸入。

65、</b></p><p><b>　　DO：數(shù)字量輸出。</b></p><p><b>　　AI：模擬量輸入。</b></p><p><b>　　AO：模擬量輸出。</b></p><p>　　S7-200 CPU雖然具有相同的I/O映像區(qū)，但不同CPU的最大I

66、/O，實際上取決于它們所能帶的擴展模塊數(shù)目。</p><p>　　CPU 221：0個擴展模塊。</p><p>　　CPU 222：2個擴展模塊。</p><p>　　CPU 224：7個擴展模塊。</p><p>　　CPU 226/CPU 226XM：7個擴展模塊。</p><p>　　2.2 自動配料系統(tǒng)<

67、;/p><p>　　2.2.1 控制要求</p><p>　　系統(tǒng)啟動后，配料裝置能自動識別貨車到位情況及對貨車進行自動配料，當車裝滿時，配料系統(tǒng)自動關閉。本設計的突出點是故障檢測部分的設計，首先，當某一節(jié)傳送帶發(fā)生故障時，該節(jié)傳送帶和其前面的傳送帶會立即停止，該節(jié)之后的傳送帶會在一定的延時后停止。其次，當某節(jié)傳送帶上的物體過重時，該節(jié)傳送帶和其前面的傳送帶會立即停止，并且數(shù)碼顯示電路會顯示發(fā)

68、生故障的電機的號碼，該節(jié)之后的傳送帶會在一定的延時后停止。</p><p>　　2.2.2 自動配料系統(tǒng)控制圖</p><p><b>　　自動配料系統(tǒng)圖</b></p><p>　　自動配料的模擬面板如圖2.1所示，從圖中可以看出四節(jié)傳送帶是本次設計的核心電路，PLC編程也是圍繞此面板進行的</p><p>　　圖2.

69、1 自動配料系統(tǒng)圖</p><p>　　自動配料系統(tǒng)的功能是利用四節(jié)傳送帶為小車自動配料，重物通過傳送帶進行傳輸，發(fā)生故障時系統(tǒng)自動停機。自動配料實驗面板與PLC接線控制對應關系如表2.1所示。</p><p>　　表2.1 輸入/輸出接線列表</p><p><b>　　數(shù)碼顯示電路</b></p><p>　　LED

70、數(shù)碼顯示電路如圖2.2所示。此電路在整個電路中起輔助性作用，即當四節(jié)傳送帶中的某一節(jié)發(fā)生故障時，LED顯示有故障一節(jié)的編號，用戶可以清楚的看到。</p><p>　　圖2.2 LED數(shù)碼顯示電路</p><p>　　LED數(shù)碼顯示面板與PLC控制端口對應關系如表2.2所示。</p><p>　　表2.2 LED數(shù)碼顯示電路</p><p>　

71、　2.2.3 I/O地址表</p><p>　　輸入地址表（如表2.3所示）</p><p>　　表2.3 輸入地址表</p><p>　　輸出地址表（如表2.4所示）</p><p>　　表2.4 輸出地址表</p><p>　　2.2.4 配料過程分析</p><p><b>　　

72、初始狀態(tài)</b></p><p>　　系統(tǒng)啟動后，紅燈L2（Q0.5）滅，綠燈L1（Q0.4）亮，車未到位，表明允許汽車開進裝料。料斗出料口D2關閉，若料位傳感器S1（I0.2）置為“0”（料斗中的物料不滿），進料閥開啟進料，D4（Q0.3）亮。當S1置為“1”（料斗中的物料已滿），則停止進料（D4滅）。電動機M1、M2、M3和M4均為“0”。</p><p><b>

73、;　　裝車過程</b></p><p>　　裝車過程中，當汽車開進裝車位置時，限位開SQ1（I0.3）置為“1”，紅燈信號燈L2（Q0.5）亮，綠燈L1（Q0.4）滅，車到位；同時啟動電動機M4（Q1.1），經(jīng)過3s后，再啟動M3（Q1.0），再經(jīng)3s后啟動M2（Q0.7），再經(jīng)過2s最后啟動M1（Q0.6），再經(jīng)過3s后才打開出料閥，D2（Q0.1）亮，物料經(jīng)料斗出料。</p><

74、;p>　　當車裝滿時，限位開關SQ2（I0.4）為“1”，D1（Q0.0）亮，料斗關閉（Q0.1復位），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，同時紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明汽車可以開走。</p><p><b>　　故障控制</b></p><p>　　當某一節(jié)傳送帶發(fā)生故障時，該節(jié)傳送帶和其前面的傳送帶

75、會立即停止，該節(jié)之后的傳送帶會在一定的延時后停止。例如，當M2發(fā)生故障時，M2、M1會立即停止，M3會在M2和M1停止后5s后停止，M4在M3停止5s后停止。其次，當某節(jié)傳送帶上的物體過重時，該節(jié)傳送帶和其前面的傳送帶會立即停止，該節(jié)之后的傳送帶會在一定的延時后停止。例如，當M1上有重物時，M1會立即停止，同時數(shù)碼顯示電路會顯示“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。</p>

76、<p><b>　　停機控制</b></p><p>　　按下停止按鈕SB2，自動配料裝車的整個系統(tǒng)終止運行。</p><p>　　第3章 自動配料系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的設計</p><p>　　3.1 PLC編程軟件STEP7及其應用</p><p>　　3.1.1 PLC的工作原理</p><

77、p>　　PLC通電后，需要對硬件和軟件作一些初始化的工作。為了使PLC的輸出及時地響應各種輸入信號，初始化后反復不停地分階段處理各種不同的任務，如圖3.1所示。這種周而復始的循環(huán)工作模式稱為掃描工作模式。</p><p><b>　　圖3.1 掃描過程</b></p><p><b>　　讀取輸入</b></p><p&

78、gt;　　在PLC的存儲器中，設置了一片區(qū)域來存放輸入信號和輸出信號的狀態(tài)，它們分別稱為輸入過程映像寄存器和輸出過程映像寄存器。CPU以字節(jié)為單位來讀取輸入/輸出過程映像寄存器。</p><p>　　在讀取輸入階段，PLC把所有外部數(shù)字量輸入電路的1/0狀態(tài)讀入輸入過程映像寄存器。外接的輸入電路閉合時，對應的輸入過程映像寄存器為1狀態(tài)，梯形圖中對應的輸入點的常開觸點接通，常閉觸點斷開。外接的輸入電路斷開時，對應的

79、輸入過程映像寄存器為0狀態(tài)，梯形圖中對應的輸入點的常開觸點斷開，常閉觸點接通。</p><p><b>　　執(zhí)行用戶程序</b></p><p>　　PLC的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中按順序排列。在RUN工作模式的程序執(zhí)行階段，在沒有跳轉指令時，CPU從第一條指令開始，逐條順序地執(zhí)行用戶程序。</p><p>　　在執(zhí)行指令時，從

80、I/O映像寄存器或別的位元件的映像寄存器讀出其0/1狀態(tài)，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應的邏輯運算，運算的結果寫入到相應的映像寄存器中，因此，各映像寄存器的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化。</p><p>　　在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入過程映像寄存器的狀態(tài)也不會隨之而變，輸入信號變化了的狀態(tài)只能在下一個掃描周期的讀取輸入階段被讀入。執(zhí)行程序時，對輸入/輸出的存取通常是通過映像寄存器，而不是實際的I

81、/O點，這樣做有以下好處：</p><p>　?。?） 程序執(zhí)行階段的輸入值是固定的，程序執(zhí)行完后再用輸出過程映像寄存器的值更新輸出點，使系統(tǒng)的運行穩(wěn)定。</p><p>　?。?）用戶程序讀寫I/O映像寄存器比讀寫I/O點快得多，這樣可以提高程序的執(zhí)行速度。</p><p><b>　　通信處理</b></p><p>

82、;　　在通信請求處理階段，CPU處理從通信接口和智能塊接收到的信息，例如讀取智能模塊的信息并存放在緩沖區(qū)中，在適當?shù)臅r候信息傳送給通信請求方。</p><p><b>　　CPU自診斷測試</b></p><p>　　自診斷測試包括定期檢查CPU模塊的操作和擴展模塊的狀態(tài)是否正常，將監(jiān)控定時器復位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。</p><p>&

83、lt;b>　　改寫輸出</b></p><p>　　CPU執(zhí)行完用戶程序后，將輸出過程映像寄存器的0/1狀態(tài)傳送到輸出模塊并鎖存起來。梯形圖中某一輸出位的線圈“通電”時，對應的輸出過程映像寄存器為1狀態(tài)。信號經(jīng)輸出模塊隔離和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對應的硬件繼電器的線圈通電，其常開觸點閉合，使外部負載通電工作。若梯形圖中輸出點的線圈“斷電”，對應的輸出過程映像寄存器中存放的二進制數(shù)為0，將

84、它送到繼電器型輸出模塊，對應的硬件繼電器的線圈斷電，其常開觸點斷開，外部負載斷電，停止工作。</p><p>　　當CPU的工作模式從RUN變?yōu)镾TOP時，數(shù)字量輸出被置為系統(tǒng)塊中的輸出表定義的狀態(tài)，或保持當時的狀態(tài)。</p><p><b>　　定時器</b></p><p>　　定時器相當于繼電器系統(tǒng)中的時間繼電器。S7—200有三種定時器

85、，它們的時基增量分別為1ms、10ms、100ms。定時器的當前值寄存器是16位有符號整數(shù)，用于存儲定時器累計的時基增量值(1～32767)</p><p>　　3.2 自動配料系統(tǒng)的設計</p><p>　　自動配料系統(tǒng)的控制是采用PLC實現(xiàn)的，本小節(jié)主要介紹的是PLC部分程序的實現(xiàn)過程。自動配料的流程圖如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 自動配料流程

86、圖</p><p>　　3.2.1 啟動程序</p><p>　　啟動時首先按下啟動開關SB1，進入初使狀態(tài)，表明允許汽車開進裝料。料斗出料口D2關閉，若料位傳感器S1置為OFF（料斗中的物料不滿），進料閥開啟進料（D4）。當S1置為ON（料斗中的物料已滿）則停止進料（D4滅）。料斗裝滿后開始啟動傳送帶，首先啟動最末一條皮帶機(D)，經(jīng)3秒延時，再依次啟動其它皮帶機,即D→C→B→A，最后

87、D2亮，表示開始裝車。程序如表3.1所示：</p><p><b>　　表3.1 啟動程序</b></p><p>　　3.2.2 正常時停止程序</p><p>　　停止時先停止最前一條皮帶機(A)，待料運送完畢后再依次停止其它皮帶機，即A→B→C→D。程序如表3.2所示：</p><p>　　表3.2 正常時停止程序

88、</p><p>　　3.2.3 有故障時停止程序</p><p>　　某條傳送帶發(fā)生故障時，該皮帶機及其前面的傳送帶立即停止，而傳送帶以后的傳送帶待運完后才停止。例如，M1有故障時，M1立即停止，經(jīng)過3秒后，M2停，再過3秒M3停，再過3秒M4停。部分程序如表3.3所示：</p><p>　　表3.3 有故障停止程序</p><p>　　3

89、.2.4 有重物時停止程序</p><p>　　當某條皮帶機上有重物時，該皮帶機前面的皮帶機停止，該皮帶機運行5秒以后的皮帶機待料運完后才停止。例如，M3上有重物，M1、M2立即停，經(jīng)過5秒，M3停，再過5秒，M4停。部分程序如表3.4所示：</p><p>　　表3.4 有重物時停止程序</p><p>　　如果存在幾個皮帶機上都有重物時，則存在優(yōu)先級問題，即前面

90、的優(yōu)先級高于后面的。例如，M2與M3上同時有重物，在停機時應按M2上有重物進行處理。</p><p>　　3.2.5 LED數(shù)碼顯示及復位程序</p><p>　　當四節(jié)傳送帶出現(xiàn)故障時，數(shù)碼電路會顯示出現(xiàn)故障皮帶機的編號，故障排除后顯示消失。例如，當M2出現(xiàn)故障時，數(shù)碼電路會顯示2，故障排除后數(shù)碼2消失。部分程序如表3.5、3.6和3.7所示：</p><p>　

91、　表3.5 LED數(shù)碼顯示主程序</p><p>　　續(xù)表3.5 LED數(shù)碼顯示主程序</p><p>　　表3.6 顯示數(shù)字2子程序</p><p>　　表3.7 復位子程序</p><p>　　3.2.6 系統(tǒng)調(diào)試</p><p>　　輸入程序，編譯無誤后，運行程序。依次按表3.8中的順序按下各按鈕記錄觀察到的現(xiàn)象

92、。</p><p>　　表3.8 系統(tǒng)測試結果</p><p>　　續(xù)表3.8 系統(tǒng)測試結果</p><p>　　3.3 自動配料監(jiān)控系統(tǒng)的設計</p><p>　　3.3.1 監(jiān)控系統(tǒng)的功能介紹</p><p>　　運行方式：手動操作。</p><p>　　用戶界面：界面美觀易于操作。<

93、/p><p>　　實時監(jiān)控：界面動態(tài)跟隨硬件的運行過程，每一步都可以完整的顯示在組態(tài)王的界面上，并可以實現(xiàn)手動控制。</p><p>　　報警功能：系統(tǒng)有自動報警功能，當系統(tǒng)發(fā)生故障時，監(jiān)控畫面會跟隨PLC自動實現(xiàn)停機操作。</p><p>　　組態(tài)王可讀取PLC監(jiān)測到的設備運行狀態(tài)、模擬量采樣數(shù)據(jù)等信息，根據(jù)這些實時數(shù)據(jù)，在屏幕上動態(tài)顯示整個配料裝置的運行情況。一旦發(fā)

94、現(xiàn)故障報警信息，系統(tǒng)即顯示報警畫面，PLC發(fā)出相應動作指令，實現(xiàn)自動停機操作。</p><p>　　3.3.2 監(jiān)控系統(tǒng)界面的設計</p><p>　　監(jiān)控系統(tǒng)的界面如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 監(jiān)控系統(tǒng)的界面</p><p>　　上圖即為自動配料系統(tǒng)的監(jiān)控畫面，該圖是自動配料面板的模擬，圖中的指示燈與自動配料面板上的燈一一

95、對應，報警燈在動配料系統(tǒng)發(fā)生故障停機時會自動亮起。</p><p>　　第4章 系統(tǒng)通訊的實現(xiàn)</p><p>　　4.1 S7-200 PLC與組態(tài)王之間通訊概述</p><p>　　隨著工業(yè)自動化技術的發(fā)展，人們對自動化監(jiān)控系統(tǒng)的要求越來越高。而在設計開發(fā)實時監(jiān)控系統(tǒng)時，現(xiàn)場設備與上位機軟件的通訊是關鍵技術，下面介紹了工控軟件“組態(tài)王”與西門子S7-200的通信

96、方式。</p><p>　　組態(tài)王與S7-200的通信方式</p><p>　?。?） 組態(tài)王通訊機制</p><p>　　組態(tài)王把每一臺與之通訊的設備看作是外部設備，為實現(xiàn)和外部設備的通訊，組態(tài)王內(nèi)置有大量的設備驅動作為外部設備的通訊接口。在開發(fā)過程中，只需根據(jù)工程瀏覽器提供的“設備配置向導”，一步步完成連接過程，即可實現(xiàn)組態(tài)王和相應外部設備驅動的連接。在運行期間

97、，組態(tài)王可以通過驅動接口和外部設備交換數(shù)據(jù)，包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)或指令。組態(tài)王的驅動程序采用ActiveX技術，每一驅動都是一個COM對象，這種方式使驅動和組態(tài)王構成一個完整的系統(tǒng)，從而保證運行系統(tǒng)的高效率。因此，組態(tài)王可以與一些常用I/O設備直接進行通訊，如可編程控制器(PLC)、智能模塊、板卡、智能儀表等。組態(tài)王與I/O設備之間的數(shù)據(jù)交換采用五種方式：串行通訊方式、DDE方式、板卡方式、網(wǎng)絡節(jié)點方式、人機接口卡方式。</p&

98、gt;<p>　?。?） 組態(tài)王與S7-200的PPI通訊方式</p><p>　　PPI（Point-to-Point）是西門子專為S7-200系列開發(fā)的一個通訊協(xié)議，為主/從協(xié)議，PC機為主站，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機串口和S7-200的通訊口相連，采用串行通訊方式。另一種是PC機通過CP5611通訊卡與S7-200相連。在第一種方式下，使用P

99、LC編程軟件STEP 7-Micro/WIN32安裝通訊硬件，在“SET PG/PC Interface”對話框中配置PC/PPI cable，選擇Interface Parameter Assignment為PPI，并設置PPI參數(shù)默認值，雙擊通訊框中得刷新圖標后建立與S7-200的通信連接。在第二種方式，將CP5611卡安裝在PC機的插槽中，用連接電纜將CP5611卡與S7-200的PORT口相連，安裝STEP7-Micro/WIN

100、32和STEP 7V5.0+ServicePack5（或STEP 7 V5.1+ServicPack 2），運行PG/PC-interface parameterization，將用戶界面配置為CP5611 (PPI)方式。這兩種方式的上位機</p><p>　　在組態(tài)王的“數(shù)據(jù)字典”中定義相關變量，選擇變量類型為I/O型，并選擇連接設備，指定所訪問的寄存器名及寄存器類型。注意，組態(tài)王只支持V寄存器，如果要監(jiān)控Q

101、、Ｉ、M寄存器，可以先在PLC程序中將Q、Ｉ、M寄存器傳至V寄存器，組態(tài)王通過對V寄存器的操作來實現(xiàn)對Q、Ｉ、M寄存器的監(jiān)控。另外，組態(tài)王不支持直接以I/O離散變量的定義，需以字節(jié)(BYTE)形式存取，每一BYTE類型(8個BIT位)對應8個開關量的輸入或輸出狀態(tài)，即BYTE的0~7位分別對應輸入或輸出的0~7開關量通道，如果要顯示或控制某一開關量通道的狀態(tài)，可以使用組態(tài)王提供的BIT()或BITSET()函數(shù)進行取位或置位。在制作好的

102、監(jiān)控畫面中，將畫面的圖素與定義的變量建立“動畫連接”，在TouchVew中運行，即可建立實時通信，得到一個反映工業(yè)現(xiàn)場的監(jiān)控畫面。</p><p>　　（3） 組態(tài)王與S7-200的MPI通訊方式</p><p>　　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、S7-200建立小型的MPI網(wǎng)。由于S7-2

103、00只能作為MPI從站，所以裝有組態(tài)王的PC機與S7-200仍為主/從協(xié)議。PC機通過MPI卡（如CP5611通訊卡）接入MPI網(wǎng)中作為主站。其通信設置和使用與前類同。用戶程序讀寫I/O映像寄存器比讀寫I/O點快的多，這樣可以提高程序的執(zhí)行速度。</p><p>　?。?） 組態(tài)王與S7-200的自由口通訊方式</p><p>　　自由口通訊方式是S7-200的一個很有特色的功能。它是一種

104、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方式的一個補充。在該方式下的通訊口的協(xié)議由外設決定，PLC通過程序來適應外設。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)議公開的設備相通訊，即S7-200可以由用戶自己定義通訊協(xié)議。</p><p>　　在與組態(tài)王采用自由口協(xié)議方式通訊時，為主從的問答方式，裝有組態(tài)王的上位機為主呼方，下位機S7-200為應答方。使用STEP 7 Micr

105、o/WIN編寫的自由口通訊的PLC初始化程序，該梯形圖程序通過接收中斷和發(fā)送中斷以及發(fā)送指令(XMT)控制通信口的操作，其默認的PLC通訊端口為PORT0，地址為2，波特率9600bps。若要更改通訊端口、地址和波特率，可在STEP 7-Micro/WIN編程軟件中將中斷程序6(INT_6)中XMT指令的PORT0口改為所用端口，并在系統(tǒng)塊中進行相應更改；將VW8(存放PLC的地址的寄存器)傳送PLC的實際地址值;波特率設置可通過更改S

106、MB30的值，該寄存器是自由口控制寄存器，用于存放自由口控制字節(jié)。</p><p>　　在使用PLC初始化程序具體操作時，首先用PC/PPI電纜將PC機的串口與S7-200的通訊口相連，當CPU為226時，有兩個通訊口：PORT0和PORT1,應選擇PORT0與組態(tài)王進行通訊，因為此時使用PORT1通訊不上。在PC/PPI電纜上有DIP開關，用于設置通訊的波特率，此處設為9600bps，與SET PG/PC in

107、tererface中的設置一致。使用PLC編程軟件STEP 7-Micro/WIN32安裝和設置PC/PPI電纜，建立計算機與S7-200的連接后將自由口通訊的初始化程序下傳至PLC中去。在組態(tài)王中定義外部設備為西門子S7-200系列編程口通信，并設定如下通信參數(shù)：波特率9600bps，數(shù)據(jù)位8位，停止位1位，無校驗，設定PLC地址為默認地址2。其它操作與前相同，運行TouchVew，則可建立組態(tài)王與S7-200的自由口通信方式。<

108、;/p><p>　?。?） 組態(tài)王與S7-200的Profibus-DP通訊方式</p><p>　　Profibus-DP是用于分布式的I/O設備高速通信的一種協(xié)議，該協(xié)議定義了主站和從站，支持單主站或多主站系統(tǒng)，各主站間為令牌傳遞，主站與從站間為主/從傳送，主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息。</p><p>　　S7-200可通過增加EM277

109、 Profibus-DP擴展模塊的方法支持Profibus-DP網(wǎng)絡協(xié)議，作為DP從站。使用Profibus-DP協(xié)議方式S7-200和組態(tài)王通訊時，需要通過OPC方式來實現(xiàn)，組態(tài)王不再提供直接的DP驅動，其中西門子提供OPC Server，組態(tài)王作為OPC Client進行數(shù)據(jù)通訊。具體配置過程為:</p><p>　　1） 將CP5611通訊卡安裝在PC機中，并根據(jù)硬件安裝向導安裝卡的驅動程序，用Profib

110、us-DP通訊電纜將CP5611卡與EM277通訊口相連，CP5611作為DP主站。</p><p>　　2） 在PC機上安裝Simatic net 6.0軟件，它用于組態(tài)整個Profibus-DP網(wǎng)絡。軟件安裝后，首先選擇SIMATIC NET→Settings→Configuration Console，在PC Station中添加OPC Server程序及CP5611通訊卡；然后使用SIMATIC NET→

111、Settings→Commissioning Wizard→PC Station Wizard創(chuàng)建項目和虛擬PC Station；更改硬件組態(tài)時，在彈出PC Station 的配置圖中添加EM277的GSD文件后，設置CP5611卡的地址和通訊波特率及協(xié)議模式，此處我們將CP5611卡的地址設為1，通訊波特率設為1.5M，協(xié)議選擇DP，并將CP5611卡操作模式選擇設為DP Master，在HW Config窗口的DP Master總線