雷冰

[摘要]文章闡述了基于西門子PLC實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)聯(lián)鎖控制的編程設(shè)計過程，詳細(xì)討論了利用STEP 7創(chuàng)建一個自動化解決方案過程和編程技巧。

[關(guān)鍵詞]編程設(shè)計 模擬量信號處理 CP341通訊編程

[中圖分類號]TP313 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0052-01

PLC可編程邏輯控制器在現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域中占據(jù)不可或缺的地位，西門子PLC因其良好的穩(wěn)定性。在機(jī)械、冶金、電力、機(jī)器人、食品加工等工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，其強(qiáng)大的兼容性使得其在處理復(fù)雜問題時得心應(yīng)手，利用西門子S7-300軟件編程直觀簡單，調(diào)試程序方便。實(shí)踐證明，采用西門子控制系統(tǒng)，安全可靠，故障率低，減輕了工人勞動強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，保障了產(chǎn)品的連續(xù)生產(chǎn)，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。本文在結(jié)合壓縮機(jī)控制系統(tǒng)項目實(shí)例，整理出在該項目控制編程的設(shè)計思路，談?wù)劵谖鏖T子S7-300邏輯控制器的編程經(jīng)驗和設(shè)計技巧。

一、硬件配置方案

首先，我們需要分析被控對象及控制工藝要求，確定控制方案以及PLC I/O點(diǎn)數(shù)，設(shè)計完成硬件配置。本項目壓縮機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)中，硬件配置上采用S7-300系列，系統(tǒng)要PLC求與DCS系統(tǒng)進(jìn)行通訊，且通訊協(xié)議采用Modbus RS485，RTU文件格式進(jìn)行通訊，因此需要配置CP341通訊模塊。

二、程序設(shè)計步驟

編程的首要步驟是需要建立一個符號表，用于存儲符號，以方便程序編寫和查看。建立組織塊OB，組織塊（OB）是操作系統(tǒng)和用戶程序之間的接口。它們由操作系統(tǒng)調(diào)用并控制循環(huán)和中斷驅(qū)動的程序的執(zhí)行以及可編程控制器如何啟動。它們還處理對錯誤的響應(yīng)。通過編程組織塊，你可以指定CPU的動作。組織塊決定各個程序部分執(zhí)行的順序。一個OB的執(zhí)行可以被另一個OB的調(diào)用而中斷。哪個OB可以中斷其它OB，由它的優(yōu)先級決定。高優(yōu)先級的OB可以中斷低優(yōu)先級的OB。背景OB的優(yōu)先級最低。CPU檢測到程序處理過程中的錯誤（同步錯誤）和可編程控制器中的錯誤（異步錯誤）時，CPU會調(diào)用適當(dāng)?shù)慕M織塊（OB）處理錯誤，因此建立OB 80、OB85、OB87、OB121和OB122等組織塊。

1 模擬量信號的處理

A、4-20mA模擬量輸入信號的處理

在壓縮機(jī)控制系統(tǒng)中主電機(jī)的啟動條件受到供油總管壓力和溫度的限制，現(xiàn)場壓力儀表信號類型為4-20mA的輸入信號，對此在程序設(shè)計時需要將壓力儀表量程范圍對應(yīng)4-20mA的電流信號。從庫中調(diào)用FC105和FC106，其功能為接受一個整型值（1N），并將其轉(zhuǎn)換為以工程單位表示的介于下限和上限（LO_LIM和HILIM）之間的實(shí)型值。將結(jié)果寫入OUT。

B、PT100熱電阻模擬量輸入信號的處理

PT100通過模塊采集信號是通過測量電阻實(shí)現(xiàn)的，因此不需要設(shè)置量程的。實(shí)際采集電阻多大就對應(yīng)多大的溫度，PT100一般常用的分標(biāo)準(zhǔn)型與氣候型兩種；standard？range（標(biāo)準(zhǔn)型）和climatic？range？（氣候型），其兩者在編程時的區(qū)別在于：

standard？range（標(biāo)準(zhǔn)型）：精度為0.1，即轉(zhuǎn)換時需除以10

climatic？range？（氣候型）：精度為0，叭，即轉(zhuǎn)換時需除以100

2，初始化賦值

首先需要建立啟動組織塊。起動特性有三種不同的類型：熱起動（在s7 300和s7 400H中沒有），暖起動和冷起動，對應(yīng)啟動組織塊為OBl00＼B0101、OBl02。

當(dāng)下列事件發(fā)生后，CPU執(zhí)行起動功能：

·電源上電后

·用戶將CPU的狀態(tài)選擇開關(guān)從"STOP”拔到"RUN/RUN P”后

·從通訊功能來的請求后

·多CPU方式同步之后

-H系統(tǒng)中連接后（只適用于備用CPU上）

根據(jù)起動事件、所使用的CPU及其設(shè)置參數(shù)，調(diào)用相應(yīng)的起動OB。

將工藝流程中進(jìn)氣壓力、排氣壓力以及分離器液位和溫度儀表等報警值和相關(guān)工藝要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化賦值，這樣做的好處還在于當(dāng)工藝要求某個儀表報警值改變時，可以方便程序進(jìn)行修改。

3，工藝程序編寫

根據(jù)工藝流程圖編寫邏輯程序，要用語句表、梯形圖、或功能塊圖生成程序。利用梯形圖語言，這對于熟悉并習(xí)慣電路圖的用戶來說是最好的選擇，并且查看邏輯程序比較直觀。但不是所有的控制程序都適合用梯形圖表達(dá)，比如一些數(shù)據(jù)運(yùn)算、處理，分支跳轉(zhuǎn)、循環(huán)邏輯等等針對不同的工藝控制要求，選用不同的編程語言（LAD/FBD/ST/SFC）來進(jìn)行編程。本項目適用于梯形圖方法編程。生成的梯形圖程序如下圖所示：

三、CP341通訊編程

1，安裝驅(qū)動軟件包

SIMATIC s7系列串行通訊模塊CP341主要支持ASCII、RKSl2、MODBUS Master、MODBUS Slave等通訊協(xié)議，在對其編程前，首先需要安裝PtP Param V5，1驅(qū)動軟件包，才能夠給串行通信模塊分配參數(shù)，并可以在STEP7中集成通訊編程所需要使用的功能塊。本項目系統(tǒng)中CP341用TMODBUS從站，因此再安裝MODBUS Slave驅(qū)動軟件包。

2，MODBUS RTU協(xié)議通訊

MODBUS RTU通訊協(xié)議是主從模式通信，在傳輸?shù)倪^程中主站主動發(fā)送請求報文到從站，從站返回應(yīng)答報文。所以，首先將FB7、FB8調(diào)用添加到程序塊中，分別為接收程序塊和發(fā)送程序塊。

3，調(diào)用MODBUS從站功能塊

調(diào)用FB80以及相應(yīng)的背景數(shù)據(jù)塊DB80，并填寫相對應(yīng)的引腳。

結(jié)束語：

本文結(jié)合壓縮機(jī)控制系統(tǒng)項目實(shí)例總結(jié)概括了PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計思路和編寫過程。通過對PLC程序設(shè)計進(jìn)行大概闡述和分析，使設(shè)計程序更加完善，更簡單、直觀。根據(jù)這個設(shè)計實(shí)例起到舉一反三、觸類旁通的作用，更好的提高設(shè)計能力。