双闭环调速系统的PLC控制

PAGEPAGEIII双闭环调速系统的PLC控制摘要调速控制系统是带式输送机输送固体散料过程中，用于固体散料连续称重的测量设备。它是工业生产中使用最广泛的测试设备之一。常用于矿山、冶金、煤炭、化工、建材、轻工等行业。在许多场合，调速控制系统可以起到减少人员、提高效率、节省开支和收入、减少误差、大大提高工业生产自动化的作用。在具有较高称重精度的现代管道运行环境中，调速控制系统的性能对提高工业生产的效率和质量起着重要作用。根据配料生产的特点和要求，设计了S7-200PLC矿井风机调速控制系统的设计方案、仿真及使用方法。系统完成了配料系统的设计要求，详细介绍了配料系统的主要控制功能和结构。重点介绍了STEP7软件的选择与安装、梯形图编程及整个系统的调试。关键词：矿料皮带称重；PLC；主循环

AbstractSpeedcontrolsystemisameasuringequipmentusedforcontinuousweighingofsolidbulkmaterialsintheprocessofconveyingsolidbulkmaterialsbybeltconveyor.Itisoneofthemostwidelyusedtestequipmentinindustrialproduction.Usuallyusedinmining,metallurgy,coal,chemicalindustry,buildingmaterials,lightindustryandotherindustries.Inmanycases,speedcontrolsystemcanreducepersonnel,improveefficiency,saveexpenditureandincome,reduceerrors,andgreatlyimproveindustrialproductionautomation.Inthemodernpipelineoperationenvironmentwithhighweighingaccuracy,theperformanceofspeedcontrolsystemplaysanimportantroleinimprovingtheefficiencyandqualityofindustrialproduction.Accordingtothecharacteristicsandrequirementsofproportioningproduction,thedesignscheme,simulationandoperationmethodofS7-200PLCminefanspeedcontrolsystemaredesigned.Thesystemcompletesthedesignrequirementsofthebatchingsystem,andintroducesthemaincontrolfunctionsandstructureofthebatchingsystemindetail.TheselectionandinstallationofSTEP7software,ladderdiagramprogramminganddebuggingofthewholesystemaremainlyintroduced.Keywords:mineralbeltweighing;PLC;maincycle

目录摘要 IAbstract II目录 III第一章绪论 11.1研究背景 11.2研究意义 11.3研究现状 11.4研究内容 2第二章总体方案分析 32.1系统的结构和工作过程 32.2系统的工作原理和流程图 62.2系统的基本功能 82.4PLC控制系统软件设计 9第三章系统软硬件设计 103.1PLC的结构和工作原理 103.1.1PLC的结构 103.1.2PLC的工作原理 123.2系统的硬件设计 133.2.1S7-200的CPU模块 133.2.2变频器选型及其功能设定 15第四章系统各环节功能设计及检测 164.1PLC主循环程序OB1和初始化程序OB100 164.2中断程序OB35 204.3控制输出功能模块FC1和FC101 234.4PID运算FB1和FB101 244.5报警功能FC3和FB3 274.6累计功能FC4和FB4 294.7数据检测FB2和FB102 304.8测皮重FB5和FB1O5 31第五章对系统的模拟仿真及调试 345.1模拟仿真组态用软件PLCsim 345.1.1S7-PLCSIM功能及介绍 345.1.2S7-PLCSIM的主要组成部分 345.1.3配置过程 345.2模拟组态步骤 36结语 37致谢 38参考文献 39PAGE4第一章绪论1.1研究背景20世纪中期，随着电子技术的发展，自动信息处理、数据处理，以及电子计算机的出现，给自动化技术带来了新的概念。用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展。机床加工过程中需要高性能可控电力拖动和经常正反转运行，为了尽量缩短起、制动过程的时间，提高生产率至关重要。调速控制系统是带式输送机输送固体散料过程中，用于固体散料连续称重的测量设备。它可以在不中断物料流的情况下测量通过带式输送机物料的瞬时和累积流量。其特点是称重过程连续、自动，通常不需要操作者干预即可完成称重操作。调速控制系统按工作类型可分为称重和配料两种。前者主要用于测量输送物料的重量，输送物料的瞬时流量可以是一个变量；后者必须以物料的预设瞬时流量定量地从料仓中卸出，在生产中又称为配料皮带称重。调速控制系统根据秤架的结构可分为单辊皮带称重、双杠杆多辊皮带称重、吊带秤和悬臂皮带称重。1.2研究意义双闭环直流调速系统是直流调速控制系统中发展得最为成熟，应用非常广泛的电力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强等优点。我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。直流电动机具有良好的起动和制动性能，适用于大范围的平稳调速。它已广泛应用于电力传动中许多需要调速和快速前进和后退的领域。由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。所以加深直流电机控制原理理解有很重要的意义。1.3研究现状工业生产的快速发展，对调速控制系统的需求日益增加。调速控制系统广泛应用于冶金、建材、电力、化工、食品等行业。随着我国工业自动化水平的不断提高，对调速控制系统的需求也越来越大。积极开发具有自主知识产权的高档称重产品，对我国称重行业的发展具有重要价值。在具有较高称重精度要求的现代管道运行环境中，调速控制系统的性能对工业生产的效率和质量起着重要作用。因此，调速控制系统等称重仪表作为一个新兴的高新技术产业，越来越受到世界各国的重视。各国将进一步采用新技术，开发各种自动称重系统，提高动态称重精度，加强网络功能，成为称重仪器发展的重点。在这种情况下，随着调速控制系统行业技术水平的提高，以及产品技术和用户可靠性要求的提高，嵌入式系统概念在调速控制系统设计中的应用逐渐成为必然趋势。双闭环是一种多环结构，其中很多功能和性能都代表了多环控制系统的一般规律，可以推广到其他多环系统。外环是决定系统主要性能的基本控制回路。内环可以限制和保护环的控制量，并及时调整和修正环内的干扰。构造了由该环包围的控制对象，使其更利于外环的控制。在我们国内，双闭环控制也已经经过了几十年的发展，虽然有所进步，但是与发达国家相比，还是具有一定差距，目前总体上向着数字化方向发展。目前，发达国家采用的先进电气调速系统几乎完全实现了数字化，双闭环控制系统已广泛应用于各种仪器、机械、重工业和轻工业的生产过程中。随着全球科技日新月异的发展，双闭环控制系统的总的发展趋势也向着控制的数字化、智能化和网络化发展。1.4研究内容本文的研究内容如下：第一章是绪论，主要介绍了课题的研究背景、研究意义以及研究现状；第二章是总体方案分析，主要介绍了系统的工作原理和流程图、系统的基本功能、系统的结构和工作过程；第三章是系统软硬件设计，主要介绍了PLC的结构和工作原理、系统的硬件设计；第四章是系统各环节功能设计及检测，主要介绍了PLC主循环程序OB1和初始化程序OB、中断程序OB、控制输出功能模块FC1和FC、PID运算FB1和FB、报警功能FC3和FB、累计功能FC4和FB、数据检测FB2和FB、测皮重FB5和FB1O；第五章是对系统的模拟仿真及调试，主要对系统进行仿真测试。

第二章总体方案分析2.1系统的结构和工作过程在自动配料系统中，上位机的主要功能是控制配料和料流测量，建立配料模型，进行统计打印，下位机采用PLC控制皮带顺序和电磁振动给料机频率。带式输送机由变频器驱动和控制，保证系统负荷误差小于0.5%。配料系统由八条皮带称重配料线组成。八个皮带称重分别编号为1、2、3、4、5、6、7、8。每个秤上输送不同的材料。系统中的每个秤由可编程逻辑控制器（PLC）和主机（主机）控制。(1)工业现场工业领域包括电机驱动皮带、皮带称重、称重传感器、变频器控制振动给料机、料斗料位传感器、各种电磁阀、西门子可编程控制器及其扩展模块。PLC采集电机、电磁阀、变频器等相关控制对象的信息。处理完输入信息后，反馈控制监控对象，并将信息发送到上位机（上位机）。另一方面，接收显示器（上位机）的控制指令，通过对输入和操作指令的分析判断，进行综合处理，输出控制信号，控制变频系统的工作，完成对监控的实际控制。在该系统中，采用变频器对电动振动给料机进行控制。由PLC输出的数字信号作为变频器控制端的输入信号。通过接收PLC的信号来控制电机的转速，并将电机的工作状态信号反馈给PLC。当故障发生时，报警信号发送到PLC和主机。变频器具有完善的自保护和电机保护功能，用于电动振动给料机的控制。为了保证系统的可靠性，应采用高性能的PLC，选择适合工业现场应用的数据采集模块，选择合适的变频器。(2)控制室它由控制计算机（PC）、打印机和配置软件组成。上位机接收PLC采集的信息，向监控对象发出故障报警和参数显示，并向下级PLC发送控制信息。这个系统的功能主要有：生产工艺流程图显示、电机启停控制、变频器工作状态显示、事故报警显示、变频器运行参数设置和显示等。MMMMMMMMM电机电机电机电机电机电机电机电机料斗+料斗+料斗+料斗+料斗+料斗+料斗+料斗+变频器变频器变频器变频器变频器变频器变频器变频器PLC图2-1系统结构示意图自动配料系统通电后，皮带驱动电机开始转动，微处理器根据当前运行情况控制电机的转速。漏斗中的物料落在下料区。通过皮带运输到称重区。皮带上的材料由调速控制系统称重。称重传感器根据力的大小输出电压信号，该电压信号由发送器放大，并输出与材料重量成比例的测量电平信号。信号发送到主机接口，采样后转换为流量信号，在主机上显示当前流量值。同时，将流量信号送至PLC接口，与上位机设定的各种配料给定值进行比较，然后调整操作。控制量被发送到变频器以改变变频器的输出值，从而改变驱动电机的速度。调整给定数量使之等于设定值，完成自动配料过程。图2-2系统工艺流程流量是指在一定时间内通过皮带的物料量。调速控制系统称出瞬时流量，上位机给出设定流量。在实时测量中，两者之间存在一定的偏差。在实际流量控制中，工业控制中采用的PID调节最为广泛。根据流量偏差，采用比例、积分和微分法计算控制量。控制量的输入和输出（误差）之间的关系可以表示为：公式中e（t）表示误差、控制器输入，u（t）是控制器的输出，kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数。图2-4显示了系统流量PID的闭环控制结构。在自动调节过程中，在主成分流量测量的基础上，上位机根据生产工艺要求设定主辅料的总流量和配比参数，其余辅料按配方比例进行掺杂。流量计量控制是计量偏差和变频调速的结合。它具有结构简单、稳定性好、运行可靠、调整方便等优点。PLCPLCPID调节变频调速器电子皮带秤Qp+实际流量设定流量图2-3流量PID闭环调节当系统开始工作时，启动配料生产线。首先，初始化系统程序，通过上位机或触摸屏设置配料比，检查料斗是否有物料。如无物料，进料斗，启动配料生产线，用调速控制系统称重，实时测量。CPU计算实时流量和累积流量。如果设定流量偏离实际流量，调节器根据系统控制要求比较设定值与实际流量的偏差。输出信号经PID调节，控制传感器对输送电机的调速，实现恒流量控制。辅料按比例同时混合计量，按配方和工艺要求加入。在系统中，主辅料秤由可编程控制器（PLC）和上位机控制。现在以四个调速控制系统从1到4的PLC控制分析为例。每个调速控制系统都有一个皮带驱动电机、两个料位传感器、一个速度传感器、一个称重传感器和一个变频器，构成控制对象。电机的启动和停止由开关量控制。PLC的数字输出信号作为变频器控制端的输入信号，变频器对高频脉冲进行调制，输出到皮带驱动电机。料位传感器检测料仓是否有料，速度传感器测量电机的速度。系统需要8个数字输入信号、25个开关量输入信号和24个开关量输出信号。I/O点的总数为57。I/O点的数量和类型如表2.1所示。表2.1PLCI/O口数量和类型I/O类型数字量输入点数开关量输入点数开关量输出点数信号类型流量信号4按钮3电磁阀4速度信号4料位传感器8信号灯8变频器故障4接触器9变频器运行4变频器调速信号3自动、手动切换开关SA2跑偏监测电位器RP24小计3324总计33/24SimaticS7-/200属于模块化小型PLC系统。各个模块可以广泛组合，形成系统的不同需求。根据被控对象的I/O点数和工艺要求、扫描速度和自诊断功能，选用西门子公司S7-200系列PLC的CPU315-2DP。CPU315-2DP是唯一具有现场总线（profibus）SINECL2-DP接口的CPU模板。它有48kb的RAM和80kb的加载内存。它可以通过存储卡、1024位数字或128个模拟量扩展到512KB。根据所计数的I/O点，选择32点DC和16点SM321数字输入模块和32点SM322继电器输出模块。2.2系统的工作原理和流程图皮带称重最开始是纯机械皮带称重，然后发展为传感器电子仪表皮带称重，现在比较流行和常用的是传感器微机皮带称重和计算机智能皮带称重。随着计算机技术在皮带称重中的迅速发展，皮带称重的测量精度得到了很大的提高，其稳定性得到了提高，操作过程简化，维护方便，在各个领域得到了广泛的应用。皮带称重具有动态测量和自动在线测量等优点。广泛应用于产品和工业配料的定量包装。它们不仅起到了减员、增效、节约开支、创收、减少差错的作用，而且还加强了企业管理，缩短了作业时间，改善了作业条件，提高了劳动生产率，降低了劳动强度，大大提高了生产效率。自动化程度广泛应用于煤炭、石油、化工、电力、轻工、冶金、矿山、交通、港口、建筑、机械制造、国防等领域。“一带一路”以其独特的优势，作为一个新兴的高新技术产业，吸引了世界的关注，发展前景十分广阔。流速由臂上皮带装置和材料的重量测量。进给速度由电磁振动给料机控制，并连续测量刻度。连续测量的优点和动态测量的缺点都会影响测量精度。称重给料机通过称重秤框架下的称重传感器检测通过皮带的物料的重量，以确定皮带上物料的重量。重量信号被发送到带式给料机的控制器，以生成和显示累计/瞬时数量。送料控制器将送料量与设定量进行比较，变频器由控制器的输出信号控制，实现定量送料的要求。通过PC机可设置各种参数，并通过PLC实现系统的自动控制。它可以在两种模式下工作：自动模式和半自动/手动模式。开始开始初始化预置配比料斗送料料斗有料？启动生产线皮带机运行实时计量流量累计流量偏差添加辅料PID调节结束变频器NY图2-4系统控制流程图2.2系统的基本功能基本功能介绍监测功能：对皮带称重配料过程的瞬时流量、日累计、月累计、年累计等参数进行监测。屏幕显示：计算机显示可显示配料过程中控制参数的运行状态，实时显示配料曲线和配料表。通讯功能：工业计算机与PLC、仪表之间可进行双向数据和信息交换。数据处理：配料系统对采集到的信号进行自动处理，输出到相应的控制量。控制功能：根据运行前的相应设定值，自动控制设备的正常运行，包括PID调节；报警功能：上位机通过图像和声光信号，对设备的各种超出极限或异常状态的参数进行报警。2.4PLC控制系统软件设计步骤7是西门子S7-200系列PLC中使用的编程语言。它是一种可在通用微型计算机上运行并在Windows环境下编程的编程语言。通过第7步编程软件，使用梯形图和语句表进行离线编程非常方便，也可以通过开关电缆直接放入PLC的存储器中执行。在调试过程中，可以在线监测程序中输入、输出或状态点的切换情况，在线修改程序中变量的值，对调试有很大的影响，常方便。步骤7将用户程序分为不同类型的块。程序块分为两类：系统块和用户块。用户块包括：ob=组织块，fb=功能块，fc=功能块，db=数据块。主程序可以放在“组织块”（OB）中，而子程序可以放在“功能块”（FB或FC）中？在本系统中，PLC的主要任务是接受外部开关信号（按钮、继电器触点）和传感器产生的数字信号的输入，判断当前系统的状态和输出信号，以控制接触器、继电器、电磁阀等装置，以完成相应的控制任务。另外，另一个重要的任务是接受工业计算机（上位机）的控制命令进行自动配料控制。自动配料过程由7个“块”组成，如ob1和fc1至fc6。ob1是主程序，通过6个“call”调用语句，依次调用fc1到fc6功能模块，达到组织整个程序的目的。程序中六个功能块的任务分配如下：FCl负责系统开始运行以及运行方式的设定;FC2负责对系统的停止;FC3负责计量泵和计量泵配比控制;FC4负责故障、事故处理控制;FC5负责对变频器的控制;FC6负责指示灯的显示控制。

第三章系统软硬件设计3.1PLC的结构和工作原理PLC采用“顺序扫描，不断循环”的方式。（1）每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。（2）输入刷新过程。当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。（3）一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。（4）元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。（5）扫描周期的长短由三条决定。=1\*GB3①CPU执行指令的速度；=2\*GB3②指令本身占有的时间；=3\*GB3③指令条数。（6）由于采用集中采样。集中输出的方式。存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。3.1.1PLC的结构PLC的本质是可编程控制器的简称。它是一种基于微处理器的通用工业自动控制装置，集计算机技术、自动控制技术和通信技术于一体。因此，PLC的基本结构与普通计算机有许多相似之处，但为了便于工业安装、扩展和连接，PLC的结构与普通计算机不同。PLC的结构如下图所示。编程器编程器中央处理单元CPU输入点输出点系统程序存储器用户程序存储器图3-1PLC的结构（1）中央处理单元((CPU)CPU是PLC的神经中枢和系统的操作控制中心。它根据系统程序给出的功能完成以下任务：①接收并储存用户程序和数据；②用扫描的方式接收现场输入设备的状态和数据;③诊断电源、PLC内部电路工作状态和编程过程中的语法错误；④完成用户程序中规定的逻辑运算和算术运算任务；⑤更新有关标志位的状态和输出状态寄存器的内容，实现输出控制、指标打印或数据通信等功能。（2）存储器存储器是PLC存储系统程序、用户程序和运行数据的单元。它包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。（3）电源PLC一般使用220V的交流电源或24V的直流电源。开关式稳压电源模块为PLC内部的各模块提供5V、±12V、24V等不同电压等级的直流电源。（4）输入输出元件(I/O模块)I/O模块是CPU与现场I/O设备或其它外部设备之间的桥梁。PLC为用户提供具有不同操作级别和输出驱动能力的I/O模块，以及各种用途的功能模块，供用户选择。（5）编程器编程器是程序员用来调试、检查和监视用户程序。它还可以通过键盘调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数。通过通讯端口和CPU连接，完成人机对话连接。（6）外部设备PLC一般配有盒式录音机、打印机、EPA书写器、高分辨率屏幕彩色图形监控系统等外部设备。3.1.2PLC的工作原理PLC采用了一种不同于一般计算机的运行方式，即扫描方式。（1）工作过程PLC投入运行时，其工作过程一般分为三个阶段：输入采样、用户程序执行和输出刷新，如下图所示。完成这三个阶段称为扫描循环。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复上述三个阶段。第n个扫描周期第n个扫描周期用户执行程序输出刷新输入采样第（n-1）个扫描周期第（n+1）个扫描周期输入采样图3-2PLC的工作过程①输入采样阶段在输入采样阶段，PLC通过扫描方式依次读取所有输入状态和数据，并将其存储在I/O图像区的相应单元中。输入采样完成后，传输到用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O图像区域中相应单元的状态和数据也不会发生变化。因此，如果输入是脉冲信号，则脉冲信号的宽度必须大于扫描周期，以确保在任何情况下都可以读取输入。②用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按从上到下的顺序对用户程序（梯形图）进行扫描。在扫描每一个梯形图时，总是先扫描由梯形图左侧触点组成的控制电路，然后对由触点组成的控制电路进行逻辑运算，依次为左、右、上、下。然后，根据逻辑运算的结果，刷新逻辑线圈在系统RAM存储区的相应位置；或刷新输出线圈在I/O图像区配对。通信状态；或决定是否执行梯形图中指定的特殊功能指令。也就是说，在用户程序的执行过程中，只有输入点在I/O图像区的状态和数据不会改变，而系统的I/O图像区或RAM存储区的其他输出点和软设备的状态和数据可能会改变，梯形图也会改变。上面显示的是执行结果。下列线圈或数据所用的梯形图程序。相反，在下面的梯形图中，刷新的逻辑线圈的状态或数据只能在下一个扫描周期中对其上的程序工作。③输出刷新阶段扫描用户程序完成后，PLC进入输出刷新阶段。在此期间，CPU根据I/O图像区域中的相应状态和数据刷新所有输出锁存电路，然后通过输出电路驱动相应的外围设备。这是PLC的实际输出。（2）扫描周期PLC的扫描周期包括自诊断、通讯等，如下图所示。一个周期等于所有时间的总和，例如自诊断、通信、输入采样、用户程序执行、输出刷新等。上电上电RUN自诊断通讯输入采样用户程序执行输出刷新故障图3-3PLC的扫描周期3.2系统的硬件设计3.2.1S7-200的CPU模块CPU处理速度达到0.065us/基本指令。内置大容量RAM存储器高达64K步。内置6点同时100kHz高速计数功能，可采用双相计数进行4次频率计数。增强通信功能，其内置编程端口可实现115.2Kbps的高速通信，最多可同时使用三个通信端口（包括编程端口）。增加了新的高速I/O适配器、模拟I/O适配器和温度I/O适配器。这些适配器不占用系统点，并且易于使用。在S7-2003U的左侧，可以连接多达10个专用适配器。通过使用高速I/O适配器，可以实现多达8个信道和高达200kHz的高速计数。随着CC-Link网络的扩展，可以控制多达384个点（包括远程I/O）。可以选择高性能显示模块(S72003U-7DM)来显示用户定义的英语、数字和日本汉字信息。最多可以显示16个字符（8个字符）的半角*4行。在这个模块中，我们可以监控和测试软组件，设置时钟，在存储卡盒和内置RAM之间传输和比较程序。此外，显示模块也可以安装在控制柜的面板上[6]。可编程控制器是一种工业控制微型计算机。其结构原理与微机类似。硬件由微处理器、存储器以及各种输入输出接口组成。系统程序和接口设备不同于微型计算机，这使得它们的操作方法、编程语言和工作方法不同于微型计算机。PLC采用微处理器实现继电器、定时器和计数器的功能，以及A/D和D/A模拟转换器的组合。软件编程用来连接它们。本设计以西门子S7-200系列PLC为控制核心，描述PLC的应用知识和操作技巧。西门子S7-200系列PLC的硬件组成与其他类型的PLC基本相同。正文由三部分组成。PLC的基本结构如图3.1所示。系统的电源部分在CPU模块中，而且为单一单元。程序员通常被认为是PLC的外围设备。PLC采用总线结构传输数据和指令。图3.4PLC的组成框图外部开关信号、模拟信号和各种传感器检测信号是PLC的输入变量。它们通过PLC的输入端进入PLC的输入存储器，采集并暂时存储被控对象的实际运行状态信号和数据。对PLC进行内部操作和处理后，根据被控对象的实际动作要求生成输出结果。输出结果随着输出变化被发送到输出终端。数量，驱动执行机构。PLC各部分实现现场设备的协调控制。计数器的计数范围为1-999，定时器的定时范围为l0ms-9990s。图3-5S7-200的安装S7-200是一个模块化的小型PLC系统，能够满足中等性能的应用要求。它的模块化结构设计使各种单独的模块可以组合和扩展，以满足中等性能的要求。3.2.2变频器选型及其功能设定西门子为FR-A540系列变频器提供技术参数，以匹配公司的标准电机。根据自动配料系统的生产工艺要求，进行了PID控制。需要测试和设置的一些参数如下：①Pr.1=50Hz，Pr.2=5Hz，本系统Pr.18=120Hz不变。②Pr.19=9999，与电源电压相同③Pr.7=2s，加速时间（7.5K以下出厂设定值5s，0～3600s/0～360s）Pr.8=2s，减速时间（7.5K以下出厂设定值5s，0～3600s/0～360s）④Pr.9由电机额定值决定⑤Pr.14=0，适用恒转矩负载⑥Pr.79=3，外部/PU组合操作模式⑦Pr.183=8，实现RT开关=REX开关⑧Pr.128、Pr.129、Pr.130、Pr.131、Pr.132、Pr.133、Pr.134根据现场PID调节具体要求来设定。

第四章系统各环节功能设计及检测4.1PLC主循环程序OB1和初始化程序OB100（1）主循环程序在程序中，有运行和停止开关启动系统，整个控制过程是循环进行的。通过调用各功能模块，实现皮带称重的自动配料功能。首先定位“停止模式”，连接后重置“运行模式”、“皮肤测量模式”和“缩放模式”。图4-1主循环程序梯形图“运行”、“测皮”“标秤”接通后，“停止模式”开关复位。程序如下：图4-2“运行”、“测皮”“标秤”梯形图通电后，各回路压力信号在启动操作和操作初始化前大于零。图4-3运行初始化程序梯形图将每一路的压力信号检测值赋零。程序段9：图4-4将每一路的压力信号检测值赋零梯形图（2）初始化程序系统初始化程序。“测试”和“停止”置位，“停止模式”接通后，“运行模式”“测皮模式”“标称模式”复位，MD值赋零。图4-5初始化程序梯形图4.2中断程序OB35OB35用于调用其他环节的各个模块程序如下：多路仿真环节和数据检测环节的调用图4-6中断程序梯形图多路PID和报警环节的调用程序：图4-7多路PID和报警环节的调用程序梯形图累计和输出模块的调用：图4-8累计和输出模块的调用梯形图测皮和标秤模块的调用程序：图4-9测皮和标秤模块的调用程序梯形图4.3控制输出功能模块FC1和FC101此模块实现输出数据的转换，功能实现后数据在0-4095范围之内。（1）单路控制输出梯形图设计图4-10单路控制输出梯形图（2）多路控制输出FC101是以一路为例，程序如下：图4-11多路控制输出FC1014.4PID运算FB1和FB101PID控制是最早发展起来的控制策略之一。PID控制具有算法简单，可靠性高的优点。该系统的核心控制器也是一个基于PID的控制模块。PID算法也是工业控制中最常用的控制算法。它是传统的闭环模拟控制调节方式。它可以提高控制系统的质量，保证系统偏差Ek（给定值sp与过程变量pv之差）达到预定目标，达到系统的稳定状态。调节原理大致基于方程式：；u(k)为t=KT时的控制量。（1）单路PID先计算出偏差量赋给ek图4-12单路PID梯形图1根据调节原理，采用系数相乘的方法计算比例、积分和微分环节。图4-13单路PID梯形图2（2）多路PIDFB101以一路为例，程序如下：图4-14多路PIDFB101梯形图4.5报警功能FC3和FB3当系统出现错误时，需要报警，此情况将调用报警功能。（1）单路报警模块设计FC3分别设置两个高和两个低。当输入数值时，将累计数发送到高位，并将零散的十进制数计数到低位。图4-15单路报警模块设计FC3将事故次数累计到一定值，开始报警。图4-16报警（2）多路报警FB3报警置位，接通后报警停再置位，运行后“运行模式”复位。图4-17多路报警FB34.6累计功能FC4和FB4系统对每个周期的量要进行累积相加（1）单路累计模块梯形图设计FC4将测量的数值除以3600，取为每秒的测量值，设定一秒为一周期，每周期累计一次。图4-18单路累计模块梯形图设计FC4（2）多路累计模块FB4以一路为例，程序如下：图4-19多路累计模块FB44.7数据检测FB2和FB102（1）单路数据检测FB2图4-20单路数据检测FB2（2）多路检测FB102，调用FB2。以一路为例，程序如下：图4-21多路检测FB1024.8测皮重FB5和FB1O5（1）单路测皮重梯形图设计FB5分为五步操作图4-22单路测皮重梯形图设计FB5（2）多路时调用FB5模块以1路为例：图4-23多路时调用FB5模块

第五章对系统的模拟仿真及调试在设计好PLC的用户程序后，应利用PLC的实际硬件进行调试。然而，由于各种外部原因，程序需要进行模拟和调试。为了解决这个问题，西门子为S7-200PLC提供了一个专用的仿真软件S7-PLCSIM。5.1模拟仿真组态用软件PLCsim5.1.1S7-PLCSIM功能及介绍（1）可以离线模拟和调试S7-200的用户程序，访问模拟PLC的I/O存储器、累加器和寄存器。通过改变仿真运行窗口中输入变量的开/关状态控制程序，观察输出变量的状态，可以对程序运行结果进行监控。（2）能监视和修改定时器的计数器，使定时器自动运行，并通过程序手动复位。（3）仿真软件还可以模拟位存储器、外围输入变量区的工作，以及数据块（如db1.dbd0或db1.dbw0）中存储的数据的读写。（4）中断组织块测试程序可用于模拟PLC，并可记录一系列操作事件和回放记录，生成测试程序。5.1.2S7-PLCSIM的主要组成部分（1）CPU视图对象。当新的模拟开始时，CPU视图对象将自动出现。用户可以使用无线盒选择运行、停止和暂停模式。（2）插入视图对象。输入变量（I）、输出变量（Q）和位存储器（M）定时器和计数器视图对象用于修改定时器（T）和计数器（C）的实际值。（3）铺设和PLC文件。LAY文档用于保存模拟中每个视图对象的信息；PLC文档用于保存上次模拟运行期间设置的数据和操作，包括程序、硬件配置、CPU工作模式选择、循环模式选择、I/O状态、计时器值、符号地址、电源开/关情况等。5.1.3配置过程先安装step7然后再装PLCsim。这样在simatic管理器里面，就有一个启动plcsim的图表，点击就可以启动plcsim了。WinCCV5.1的缺省安装还不够，必须在“通讯”组件下，选择安装“S7Dos”和“对象管理器”组件。如下图所示：图5-1对象管理器配置step7和PLCsim（1）打开step7管理器，打开原来组态好的工程。（2）点击图表启动plcsim程序。（3）打开硬件配置，查看CPU上MPI接口的号码(比如我这是MPI地址为5)。（4）点击下载硬件配置，出来的对话框中选择通过MPIaddress=5来连接CPU。图5-2硬件地址配置（5）然后下载已经编好的程序blocks到PLC中，并启动PLCsim到运行状态。这样就配置好了，可以在step7中在线调试程序，查看出错信息等等操作了。PLCsim只支持MPI协议的连接，如果你的WinCC工程不是使用的MPI协议，暂时成MPI协议(全选，剪切，粘贴)。（1）如果没有s7suit驱动，添加它。（2）MPI驱动下新建一个连接，MPI地址选5。（3）将原来做好的tag变量，剪切粘贴到MPI连接下，地址什么的都不用动。（4）运行wincc工程即可。如果要查看是否已经连上了PLCsim，可以使用WinCC自带的通道诊断工具。开始-->simatic-->wincc-->tools-->ChannelDiagonisis图5-3运行诊断5.2模拟组态步骤（1）打开WinCCv5.1和STEP7v5.1软件（2）分别打开制作完成的上位机与下位机程序（3）打开仿真软件S7－PLCSIM（4）导入下位机模块，选择仿真软件的RUN－P项（5）激活上位机软件，进入组态画面（6）组态完成，可以监控系统运行

结语在这个设计中，对PLC技术有了更好的了解。在PLC与计算机控制相结合的基础上，对STEP7编程软件的使用也有了初步的了解。对S7-200系列PLC有了更深入的了解，特别是在PLC的梯形图编程中，学到了很多知识和编程技巧。对控制系统的设计过程有了全面的了解，从而可以设计出较为完整的皮带称重PLC控制系统的梯形图。感谢我的同学和老师对这个设计的帮助，也感谢他们在设计过程中对我的帮助。它让我有机会总结我在大学学到的所有知识。理论与实践的结合也使我受益匪浅。同时，我培