基于PLC的梗預處理的電控系統設計基于PLC 的梗預處理的電控系統設計摘 要 本文主要介紹卷煙廠制絲車間梗預處理的電控系統設計,近幾年來，隨著電子與計算機技術的飛速發展，電子電路分析和設計方法有了很大的改進，電子設計自動化也已經成為現代電子系統中不可缺少的工具和手段，而現今PLC技術飛快發展，應用越來越廣，在工業自動化中的地位極為重要，廣泛的應用于各個行業。隨著科技的發展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、價格低、可靠性高，在現代工業中的作用更加突出。同時電控系統更是趨向智能化方向發展。本系統采用PLC 作為控制核心, STEP7-200 軟件進行下位機的軟件程序設計,基于WINNCC 對系統進行模擬仿真,完成S7-200 與WINNCC 間的通訊。WinCC集生產自動化和過程自動化于一體，實現了相互之間的整合，這在大量應用和各種工業領域的應用實例中業已證明，包括：汽車工業、化工和制藥行業、印刷行業、能源供應和分配、貿易和服務行業、塑料和橡膠行業、機械和設備成套工程、金屬加工業、食品、飲料和煙草行業、造紙和紙品加工、鋼鐵行業、運輸行業、水處理和污水凈化。整個系統控制精度高,可靠性好。關鍵詞：關鍵詞: STEP7-200; 控制核心; 通訊 西門子 目錄1 引言22 全控制系統總體控制方案確定32.1 總體控制方案確定32.1.1 控制系統的比較32.2.2 洗衣機的PLC控制系統概述33 全自動洗衣機的基本結構53.1 全自動洗衣機的原理和構造53.2 洗滌脫水系統73.3 排水和進水系統73.4 電動機及傳動系統84 電氣控制系統94.1 控制系統結構94.2 控制系統原理94.3 檢測電路系統105 主要器件的選擇115.1 電動機的選擇115.2 傳感器的選擇115.3 可編程控制器外部設計126 軟件設計146.1 系統的順序功能圖設計146.2 全自動洗衣機的控制要求146.3 控制系統順序功能圖156.4 控制系統的梯形圖設計166.5 程序語句表18設計體會 187 結束語18致謝19參考文獻20 引言煙梗預處理指從打葉風分出來的梗到切梗絲之間各道工藝過程, 煙梗預脹包括潤梗、蒸梗、貯梗過程。在預處理中關鍵工序是預脹, 洗梗工藝是利用恒溫循環水對打后煙梗進行在線處理。設備的波紋狀槽底便于水在一定流速下形成波紋以沖擊煙梗,使煙梗在水槽中連續翻滾而得以充分清洗;同時,一些金屬石塊等雜物沉入槽底。此外,由于煙梗溫度和水份的增加,還可以使其柔軟性、可塑性和耐加工性得到提高, 從而滿足形變(壓梗和切梗絲)的工藝要求,減少煙梗在形變過程中的碎損。由此可見,水洗梗對提高煙絲的質量有著重要的意義。第1章：plc的基礎知識1.1概念 PLC是Programmable Logic Controller的縮寫，即可編程邏輯控制器。它經歷了可編程序矩陣控制器PMC、可編程序順序控制器PSC、可編程序邏輯控制器PLC和可編程序控制器PC幾個不同時期。為與個人計算機（PC）相區別，所以現在仍然將可編程邏輯控制器簡稱plc。它是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。1.2 plc的由來與發展1.21 由來1968年美國汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。1969 年，美國數字設備公司研制出了第一臺可編程控制器 PDP14 ，在美國通用汽車公司的生產線上試用成功，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這是第一代可編程序控制器，稱Programmable，是世界上公認的第一臺PLC。1969年，美國研制出世界第一臺PDP-14;1971年，日本研制出第一臺DCS-8;1973年，德國研制出第一臺PLC;1974年，中國研制出第一臺PLC;1.22 發展(一) 早期的PLC(60年代末70年代中期)早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這時的PLC多少有點繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執行原先由繼電器完成的順序控制，定時等。(二) 中期的PLC(70年代中期80年代中，后期)在70年代，微處理器的出現使PLC發生了巨大的變化。美國，日本，德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元(CPU)。這樣，使PLC得功能大大增強。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數等功能以外，還增加了算術運算、數據處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開關模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴大了存儲器的容量，使各種邏輯線圈的數量增加，還提供了一定數量的數據寄存器，使PLC得應用范圍得以擴大。(三) 近期的PLC(80年代中、后期至今)進入80年代中、后期，由于超大規模集成電路技術的迅速發展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的當次普遍提高。而且，為了進一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開發了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬件功能發生了巨大變化。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、交通，輕工業等領域的應用都得到了長足的發展。 1.3 plc的功能1.31 PLC的功能主要包含以下幾個方面： 1：控制功能邏輯控制，包括（定時，計數，順序，邏輯）控制。 2：數據采集、存儲與處理功能數學運算功能 3：輸入/輸出接口調理功能具有A/D、D/A轉換功能，通過I/O模塊完成對模擬量的控制和調節。位數和精度可以根據用戶要求選擇。 具有溫度測量接口，直接連接各種電阻或電偶。 4：通信、聯網功能現代PLC大多數都采用了通信、網絡技術，有RS232或RS485接口，可進行遠程I/O控制，多臺 PLC可彼此間聯網、通信，外部器件與一臺或多臺可編程控制器的信號處理單元之間，實現程序和數據交換，如程序轉移、數據文檔轉移、監視和診斷。通信接口或通信處理器按標準的硬件接口或專有的通信協議完成程序和數據的轉移。如西門 子S7-200的Profibus現場總線口，其通信速率可以達到12Mbps。 在系統構成時，可由一臺計算機與多臺PLC構成“集中管理、分散控制”的分布式控制網絡，以便完成較大規模的復雜控制。通常所說的SCADA系統，現場端和遠程端也可以采用PLC作現場機。 5：人機界面功能提供操作者以監視機器/過程工作必需的信息。允許操作者和PC系統與其應用程序相互作用，以便作決策和調整。 6：編程、調試等使用復雜程度不同的手持、便攜和桌面式編程器、工作站和操作屏，進行編程、調試、監視 、試驗和記錄，并通過打印機打印出程序文件。1.4 plc的工作原理和結構1.41 PLC的工作原理： 采用循環掃描方式。在PLC處于運行狀態時，從內部處理、通信操作、程序輸入、程序執行、程序輸出，一直循環掃描工作。注意：由于PLC是掃描工作過程，在程序執行階段即使輸入發生了變化，輸入狀態映象寄存器的內容也不會變化，要等到下一周期的輸入處理階段才能改變。1.42 結構：plc實質上是一種專用與工業控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機再結構上分為固定式和組合式（模塊式）兩種，固定式plc包括CPU板，I/O板，顯示面板，內存塊，電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式plc包括CPU模塊，I/O模塊，內存模塊，電源模塊，底板或機架。這些模塊可以按照一定的規則組合配置。接口部件輸出PLC的基本結構框圖如下：輸入接口部件件中央處理單元 CPU板 電源部件1.5 PLC的硬件介紹及選型1.51 硬件介紹（一）PLC的類型 PLC按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環境分為現場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。 （二）輸入輸出模塊的選擇 輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統一。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸出模塊，應考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關頻繁，電感性低功率因數負荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應用要求應一致。 （三）CPU的構成 CPU是PLC的核心，起神經中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數據，用掃描的方式采集由現場輸入裝置送來的狀態或數據，并存入規定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內部電路的工作狀態和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經分析后再按指令規定的任務產生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。 CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯系的數據、控制及狀態總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內存主要用于存儲程序及數據，是PLC不可缺少的組成單元。 在使用者看來，不必要詳細分析CPU的內部電路，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執行指令。但工作節奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工作。 CPU速度和內存容量是PLC的重要參數，它們決定著PLC的工作速度，IO數量及軟件容量等，因此限制著控制規模。 （四）I/O的分配 PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態，輸出點反映輸出鎖存器狀態。輸入模塊將電信號變換成數字信號進入PLC系統，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。 常用的I/O分類如下： 開關量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。 除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。 按I/O點數確定模塊規格及數量，I/O模塊可多可少，但其最大數受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數限制。 （五）電源的選擇 根據PLC輸出端所帶的負載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及PLC輸出點動作的頻率等，從而確定輸出端采用繼電器輸出，還是晶體管輸出，或品閘管輸出。不同的負載選用不同的輸出方式，對系統的穩定運行是很重要的。 電源模塊的選擇主要考慮電源輸出額定電流和電源輸入電壓.電源模塊的輸出額定電流必須大于CPU模塊、I/O模塊和其它特殊模塊等消耗電流的總和,同時還應考慮今后I/O模塊的擴展等因素;電源輸入電壓一般根據現場的實際需要而定。直流輸入電源對于輸入電壓一般都是寬范圍:如5V為4.5-9V,12V為9-18V,24V為18-36V,48V為36-72V,110V為60-160V。交流輸入電源一般為220VAC(176-264V)和三相三線(四線),并帶有PFC功率因數校正功能。（六）存儲器的選擇 由于計算機集成芯片技術的發展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應用項目的正常投運，一般要求PLC的存儲器容量，按256個I/O點至少選8K存儲器選擇。需要復雜控制功能時，應選擇容量更大，檔次更高的存儲器。 經濟性的考慮 ，選擇PLC時，應考慮性能價格比。考慮經濟性時，應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產品。 輸入輸出點數對價格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。當點數增加到某一數值后，相應的存儲器容量、機架、母板等也要相應增加，因此，點數的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時應充分考慮，使整個控制系統有較合理的性能價格比。 （七）PLC 接地良好的接地是PLC安全可靠運行的重要條件。為了抑制干擾，PLC一般最好單獨接地，與其它設備分別使用各自的接地裝置，PLC的接地線應盡量短，使接地點盡量靠近PLC。同時，接地電阻要小于100，接地線的截面應大于mm。另外，PLC的CPU單元必須接地，若使用了I/O擴展單元等，則CPU單元應與它們具有共同的接地體，而且從任一單元的保護接地端到地的電阻都不能大于100。（八）底板或機架 大多數模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現各模塊間的聯系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。 1.52 PLC系統的其它設備 編程設備：編程器是PLC開發應用、監測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統作一些設定、監控PLC及PLC所控制的系統的工作狀況，但它不直接參與現場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當編程器。也就是我們系統的上位機。 人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應用越來越廣泛，由計算機（運行組態軟件）充當人機界面非常普及。 1.53 PLC的通信聯網 依靠先進的工業網絡技術可以迅速有效地收集、傳送生產和管理數據。因此網絡在自動化系統集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出網絡就是控制器的觀點說法。 PLC具有通信聯網的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統一的整體，實現分散集中控制。多數PLC具有RS-232接口，還有一些內置有支持各自通信協議的接口。PLC的通信現在主要采用通過多點接口（MPI）的數據通訊、PROFIBUS 或工業以太網進行聯網。1.6 S7-200系列PLC的基本指令1.61 邏輯取及輸出線圈指令（LD、LDI、OUT）（一）指令用法LD：取指令，用于常開觸點與母線連接。LDI：取反指令，用于常閉觸點與母線連接。OUT：線圈驅動指令，用于將邏輯運算的結果驅動一個指定線圈。（二）指令用法說明（1）LD、LDI指令用于將觸點接到母線上，操作目標元件為X、Y、M、T、C、S。LD、LDI指令還可與AND、ORB指令配合，用于分支回路的起點。（2）OUT指令的目標元件為Y、M、T、C、S和功能指令線圈。（3）OUT指令可以連續使用若干次，相當于線圈并聯。1.62 單個觸點串聯指令（AND、ANI）1.指令用法AND：與指令。用于單個觸點的串聯，完成邏輯“與”運算，助記符號為AND*，*為觸點地址。ANI：與反指令。用于常閉觸點的串聯，完成邏輯“與非”運算，助記符號為ANI*，*為觸點地址。2.指令用法說明（1）AND、ANI指令均用于單個觸點的串聯，串聯觸點數目沒有限制。該指令可以重復多次使用。指令的目標元件為X、Y、M、T、C、S。（2）OUT指令后，通過觸點對其他線圈使用OUT指令稱為縱接輸出。（3）串聯觸點的數目和縱接的次數雖然沒有限制，但由于圖形編程器和打印機功能有限制，因此盡量做到一行不超過10個觸點和1個線圈，連續輸出總共不超過24行。（4）串聯和并聯指令是用來描述單個觸點與其他觸點或觸點組成的電路連接關系的。指令名稱指令符功能操作數取LD bit讀入邏輯行或電路塊的第一個常開接點Bit：I，Q，M，SM，T，C，V，S取反LDN bit讀入邏輯行或電路塊的第一個常閉接點與A bit串聯一個常開接點與非AN bit串聯一個常閉接點或O bit并聯一個常開接點或非ON bit并聯一個常閉接點電路塊與ALD串聯一個電路塊無電路塊或OLD并聯一個電路塊輸出= bit輸出邏輯行的運算結果Bit：Q，M，SM，T，C，V，S置位S bit，N置繼電器狀態為接通Bit：Q，M，SM，V，S復位R bit，N使繼電器復位為斷開表 S7-200系列的基本邏輯指令1.63 S7-200系列PLC的定時器指令 類型、編號及分辨率1.TON接通延時 2.TONR有記憶接通延時 3.TOF斷開延時3種分辨率（時基）：1ms、10ms、100ms分別對應不同的定時器號 定時器6個要素： 指令格式（時基、編號等） 預置值PT 使能IN 復位3種定時器不同 當前值Txxx 定時器狀態（位）可由觸點顯示 定時值=時基預置值PT。由于定時器的計時間隔與程序的掃描周期并不同步，定時器可能在其時基（1ms、10ms、100ms）內任何時間啟動，所以，未避免計時時間丟失，一般要求設置PT預置值必須大于最小需要的時間間隔。例如：使用10ms時基定時器實現140ms延時（時間間隔），則PT應設置為15（10ms15=150ms）梯形圖LAD語句表功能操作碼操作數IN TONPTTxxxTONTxxx PT使能1計數，計數到設定值時（一直計數到32767），定時器位1。使能0復位（定時器位0）。一般用于單一時間間隔的定時IN TOFPTTxxxTOFTxxx PT使能1，定時器位1，計數器復位（清零）。使能由1到0負跳變，計數器開始計數，到設定值時（停止計數），定時器位0。IN TONRPTTxxxTONRTxxx PT使能1，計數器開始計數，計數到設定值時，計數器位1。使能斷開，計數器停止計數，計數器位仍為1，使能位再為1時，計數器在原來的計數基礎上計數。 S7-200系列的定時器指令以上三種計數器可以通過復位指令復位。1.7 S7-200系列編程軟（STEP7-Micro/WIN）編程軟件1.71 STEP7-Mirco/WIN窗口組件主界面一般可以分為以下幾個部分：菜單條、工具條、瀏覽條、指令樹、用戶窗籍口、輸出窗口和狀態條。除菜單條外，用戶可以根據需要通過檢視菜單和窗口菜單決定其它窗口的取舍和樣式的設置。STEP7-Micro/WIN32的主界面如圖1.71所示。圖1.71 STEP7-Micro/WIN32的主界面1. 主菜單主菜單包括：文件、編輯、檢視、PLC、調試、工具、窗口、幫助8個主菜單項。1.72 編程準備（一）. 指令集和編輯器的選擇寫程序之前，用戶必須選擇指令集和編輯器。在S7-200系列PLC支持的指令集有SIMATIC和IEC1131-3兩種。SIMATIC是專為S7-200PLC設計的，專用性強，采用SIMATIC指令編寫的程序執行時間短，可以使用LAD、STL、FBD三種編輯器。IEC1131-3指令集是按國際電工委員會（IEC）PLC編程標準提供的指令系統，作為不同PLC廠商的指令標準，集中指令較少。有些SIMATIC所包含的指令，在IEC 1131-3中不是標準指令。IEC1131-3標準指令集適用于不同廠家PLC，可以使用LAD和FBD兩種編輯器。本教材主要用SIMATIC編程模式。1單命令“工具”“選項” “一般”標簽“編程模式” 選SIMATIC。程序編輯器有LAD、STL、FBD三種。本論文主要用LAD和STL。2擇編輯器的方法如下：用菜單命令“檢視” LAD或STL。或者菜單命令“工具”“選項” “一般”標簽“默認編輯器”。（二）根據PLC類型進行參數檢查在PLC和運行STEP7-Micro/WIN的PC連線后，在建立通信或編輯通信設置以前，應根據PLC的類型進行范圍檢查。必須保證STEP7-Micro/WIN中PLC類型選擇與實際PLC類型相符。方法如下：1菜單命令“PLC”“類型” “讀取PLC”。2在指令樹“項目”名稱“類型” “讀取PLC”1.73 STEP7-Mirco/WIN主要編程功能與程序的上載下載（一）下載如果已經成功地在運行STEP 7-Micro/WIN32的個人計算機和PLC之間建立了通訊，就可以將編譯好的程序下載至該PLC。如果PLC中已經有內容將被覆蓋。下載步驟如下：（1）下載之前， PLC必須位于“停止”的工作方式。檢查PLC上的工作方式指示燈，如果PLC沒有在“停止”，單擊工具條中的“停止”按鈕，將PLC至于停止方式。（2）單擊工具條中的“下載”按鈕，或用菜單命令“文件”“下載”。出現“下載”對話框。（3）根據默認值，在初次發出下載命令時，“程序代碼塊”、“數據塊”和“CPU配置”（系統塊）復選框都被選中。如果不需要下載某個塊，可以清除該復選框。（4）單擊“確定”，開始下載程序。如果下載成功，將出現一個確認框會顯示以下信息：下載成功。（5）如果STEP 7-Micro/WIN 32中的CPU類型與實際的PLC不匹配，會顯示以下警告信息：“為項目所選的PLC類型與遠程PLC類型不匹配。繼續下載嗎？”（6）此時應糾正PLC類型選項，選擇“否”，終止下載程序。（7）用菜單命令“PLC” “類型”，調出“PLC類型”對話框。單擊“讀取PLC”按鈕，由STEP 7-Micro/WIN32自動讀取正確的數值。單擊“確定”，確認PLC類型。（8）單擊工具條中的“下載”按鈕，重新開始下載程序，或用菜單命令“文件”“下載”。下載成功后，單擊工具條中的“運行”按鈕，或“PLC” “運行”，PLC進入RUN（運行）工作方式。（二） 上載用下面的方法從PLC將項目元件上載到STEP 7-Micro/WIN 32程序編輯器：n 單擊“上載”按鈕。n 選擇菜單命令“文件”“上載”。n 按快捷鍵組合Ctrl+U。執行的步驟與下載基本相同，選擇需的上載的塊（程序塊、數據塊或系統塊），單擊“上載”按鈕，上載的程序將從PLC復制到當前打開的項目中，隨后即可保存上載的程序。1.74 程序的調試與監控在運行STEP 7-Micro/WIN 32編程設備和PLC之間建立通信并向PLC下載程序后，便可運行程序，收集狀態進行監控和調試程序。（一）選擇工作方式PLC有運行和停止兩種工作方式。在不同的工作方式下，PLC進行調試的操作方法不同。 單擊工具欄中的“運行”按鈕或“停止”按鈕可以進入相應的工作方式.（1） 選擇STOP工作方式在STOP（停止）工作方式中，可以創建和編輯程序，PLC處于半空閑狀態：停止用戶程序執行；執行輸入更新；用戶中斷條件被禁用。PLC操作系統繼續監控PLC，將狀態數據傳遞給STEP 7-Micro/WIN 32，并執行所有的“強制”或“取消強制”命令。當PLC位于STOP（停止）工作方式可以進行下列操作：1 使用圖狀態或程序狀態檢視操作數的當前值。（因為程序未執行，這一步驟等同于執行“單次讀取”）2 可以使用圖狀態或程序狀態強制數值。使用圖狀態寫入數值。3 寫入或強制輸出。4 執行有限次掃描，并通過狀態圖或程序狀態觀察結果。（二） 選擇運行工作方式當PLC位于RUN（運行）工作方式時，不能使用“首次掃描”或“多次掃描”功能?？梢栽跔顟B圖表中寫入和強制數值，或使用LAD或FBD程序編輯器強制數值，方法與在STOP（停止）工作方式中強制數值相同。還可以執行下列操作（不能在STOP工作方式使用）：1 使用圖狀態收集PLC數據值的連續更新。如果希望使用單次更新，圖狀態必須關閉，才能使用“單次讀取”命令。2 使用程序狀態收集PLC數據值的連續更新。3 使用RUN工作方式中的“程序編輯”編輯程序，并將改動下載至PLC。 1.8 順序功能圖(SFC)順序功能圖(SFC)又叫做狀態轉移圖或功能表圖，它是描述控制系統的控制過程、功能和特性的一種圖形，也是設計可編程序控制器的順序控制程序的有力工具。這是一種位于其他編程語言之上的圖形語言，用來編制順序控制程序。SFC提供了一種組織程序的圖形方法，在SFC中可以用別的語言嵌套編程。步、轉換和動作(Action)是SFC中的3種主要元件。步是一種邏輯塊，即對應于特定的控制任務的編程邏輯，動作是控制任務的獨立部分，轉換是從一個任務到另一個任務的原因。 對于目前大多數可編程序控制器來說，SFC還僅僅作為組織編程的工具使用，尚需用其他編程語言(如梯形圖)將它轉換為可編程序控制器可執行的程序。因此，通常只是將SFC作為可編程序控制器的輔助編程工具，而不是一種獨立的編程語言。1 系統簡介系統簡介主要是對水洗梗處理系統流程圖,系統的組成、功能控制要求進行介紹。如下:1.1 系統工藝流程圖圖11.2 系統組成本系統有:(1)進料控制系統(2)出料控制系統(3)水位、溫度控制系統組成。(1)進料系統包括:風機,下料機,進料輸送帶,進料行車,光電檢測器,接近開關。(2)出料系統包括:底帶,提升帶,釘耙,電子皮帶秤,輸送帶,振槽,光電檢測器。(3)水位、溫度控制系統組成:水洗池,水位探測器,溫度控制器進水閥門,加熱閥門。1.3 系統功能及控制要求進料部分:當滿足啟動條件即水池水位達到30 厘米,水溫達到60 攝氏度后, 按下PLC 啟動按鈕10 秒鐘后, 系統開始工作。物料從進料口被風機吸起,到下料倉后由下料機下到進料輸送帶上。光電探測器B8、B9,接近開關S1、S2、S3、S4,進料輸送帶和行車配合起來進行布料。出料部分:物料布到底帶上,由光電探測器B4 對其進行控制。當B4 探測到物料時,底帶停止運行,直至B4 探測不到物料為止。之后提升帶把物料運到電子秤上進行秤重,由光電探測器B5、B6 對提升帶進行控制。當B5 或B6 探測到物料時,提升帶分別在2 秒鐘、4 秒鐘后停止工作。電子秤由光電探測器B7 進行控制。當光電探測器B7 檢測到物料同時輸送帶電機M9 工作時,電子秤輸送帶電機才在2 秒鐘后工作;正常工作時如果光電探測器B7 檢測不到物料,則電子秤延時1 分鐘后停止工作。過后由輸送帶和振槽傳送至水槽里面進行洗梗。洗梗完畢再由網帶和振槽輸送至下一個環節。2 設計方案2.1 系統硬件配置系統硬件配置部分主要分為三大部分:將系統分為幾個DP站并對每個DP 站的輸入、輸出點數進行統計;硬件組態;地址分配。2.1.1 DP 站的劃分在現場控制中, 不是只用了一個主站來直接控制所有的電機,而是分成了幾個從站,每個從站包括幾個電機,從站又與總站之間進行通信,這樣有利于現場的控制與維修,而且使線路簡介化,節省材料。本次設計中,共分了4 個DP 從站,分別是DP3、DP4、DP5、DP6, 由于PLC 中地址0 李景: 碩士為編程口,1 為WINCC 地址,2 為CPU地址,所以這里的DP 從站從DP3 開始。DP3 包括:電機M1、M2、M3、M4,光電管B8、B9;接近開關S1、S2、S3、S4。DP4 包括:電機M5、M6、M7、M8,光電管B1、B2、B3、B4、B5、B6。DP5 包括:電機M9、M10、M11、M12 電磁閥Y1、Y2、T1、H2DP6 包括:電機M13、M14、M15,接近開關S5、S6、S7、S8 電磁閥B10、B11。2.1.2 硬件組態首先建立一個工程, 在新建的工程里插入一個新的對象SIMATIC 300 站點,雙擊硬件,進入硬件組態畫面。根據硬件實物插入模塊。設置DP 站的屬性,在PROFIBUS 屬性中新建子網連接。在PROFIBUS 總線上掛上6 個DP 從站,地址從3 到8,均選用ET 200S 中的IM151-1 標準型。從站DP4 中插入的模塊與DP3 中的大致相同,不同的地方有:DP4 中的電機均為單向電機,故負載饋電器插槽中均為DS。從站DP5、DP6 與前面的DP4從站中插入的模塊相似。圖22.2 地址分配地址分配的目的在于給每個輸入、輸出點分配一個地址。在地址分配時按照每個模塊的地址范圍進行地址分配。以DP3 為例, 電機M1 的輸入點有本地開關I2.0 和本地按鈕I2.1,輸出有指示燈Q2.1。M1 為單向電機,它的負載饋電器DS 的輸入地址范圍是I4.0I4.3,其中I4.0 表示的是正向運行的接觸器輔助,I4.2 表示的是空開輔助; 它的輸出地址范圍是Q3.0Q3.3,其中Q3.0 為正向運行的輸出。2.3 程序設計2.3.1 FC10 報警功能塊報警功能塊的作用是當電機出現過流故障或者本地故障時,自動切斷電機,并發出警報,通知相關人員來維修,顯示出故障的類型,便于維修人員的處理。2.3.2 FC11 電機啟動功能塊電機啟動功能塊的作用有2 個,(1)實現電機的延時啟動(2)產生2 個脈沖波,一個周期為1 秒,一個周期為2 秒,前者可以實現電機的順序啟動,后者實現警笛報警。2.3.3 FC12 電機控制功能塊電機控制功能塊的作用是實現各電機的邏輯功能, 實現生產線的正常運行。生產線的啟動流程如下:(1)進料部分:M12 網帶M11 水泵M10 振槽M9 輸送帶、M8 傳輸帶、M6 釘耙M7 提升帶M5 底帶(2)出料部分:M4 行車、M3 進料傳輸帶M2 下料機、M1 風機(3)貯料部分:M13 振槽M14 行車、M15 傳輸帶在生產線啟動之前,如果想自動運行,就把進料和出料都打到自動檔。當滿足啟動條件后,按下啟動按鈕,十秒鐘后,生產線就會順序啟動,每臺電機間隔1 秒鐘,這樣不至于所有電機一起啟動時電流很大,對系統的沖擊過大;如果因某種原因想停止某臺電機時,按下本地輔助按鈕即可;按停止按鈕時所有電機立即停止。如果想手動運行的話,就把進料和出料都打到手動檔,再通過每臺電機的本地開關按鈕和本地輔助對每臺電機分別啟動和停止。下面對各個電機功能實現進行程序設計。M1 電機: 該電機的功能是把物料從進料口吸到下料倉,并把一些灰塵和雜質除去。圖3電機M1 的自動運行要求選擇了自動運行狀態,有“延時啟動”信號,M1 的輔助信號(M1 故障)為非(也就是說電機M1 沒有本地或者過流故障),電機M2 已經運行,遇到脈沖波的高電平;電機M1 的手動運行要求選擇了手動運行狀態,電機M1 沒有出現本地或者過流的故障,按下“M1 按鈕”。如果以上的要求不符合,那么電機將停止運行。當光電管B2 探測到物料時,表明堆積的物料太多了,要求M1 停止運行。M2 電機:M2 電機就是下料機,其功能就是把從下料口吸上來的物料下到進料輸送帶上。M2 電機的啟動要求跟M1 類似, 不同的地方就在于M3 電機是雙向電機,在M2 啟動前要保證M3 電機已經啟動,正向