6 選礦廠礦石破碎 S7-300PLC 控制系統(tǒng)監(jiān)控軟件設計 摘要 I 摘要 我國鋼鐵產(chǎn)量位居世界前位，選礦工業(yè)是傳統(tǒng)的基礎工業(yè)，雖然已具備相當規(guī)模，從業(yè)人員眾多，但除少數(shù)大型選廠有一些自動化裝備外，大多數(shù)選廠還是人工操作，在舊的管理方式下運作。突出問題是能耗高、效率低、自動化水平低、勞動強度大，選礦技術經(jīng)濟指標低，而且隨礦石性質(zhì)及操作條件的變化很不穩(wěn)定。解決這些問題的重要方法就是開發(fā)研究選礦工業(yè)生產(chǎn)過程的關鍵技術、裝備、儀器儀表，實現(xiàn)選礦工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化。對于實現(xiàn)選礦工業(yè)過程自動化可使能耗和原材料消耗顯著降低，勞 動強度大大減輕，產(chǎn)品質(zhì)量可以提高而且穩(wěn)定。實現(xiàn)選礦工業(yè)生產(chǎn)過程自動化主要包括破碎作業(yè)、磨礦分級作業(yè)、選別作業(yè)、濃縮過濾作業(yè)、尾礦輸送作業(yè)等全套選礦生產(chǎn)過程的自動控制，通過計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)實現(xiàn)在線優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度和管理，使整個選礦生產(chǎn)過程處于最佳狀態(tài)，最大限度地提高產(chǎn)量、精礦品位和金屬回收率等技術經(jīng)濟指標，達到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、減人增效、節(jié)能降耗的目的。 本文即介紹了西門子 S7-300 可編程控制器在選礦綜合自動化集中控制系統(tǒng)中的應用。此次選礦綜合自動化集中控制系統(tǒng)的設計分為硬件設計、控制軟件梯形圖設計、組態(tài)監(jiān)控軟件設計三個 部分。本文根據(jù)選礦生產(chǎn)的特點和要求，詳細介紹了 S7-300PLC 控制系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控軟件的設計。 首先，簡單介紹選礦自動化系統(tǒng)的總體設計 ,然后詳細介紹了如何使用 Win CC 系統(tǒng)設計組態(tài)監(jiān)控，最后結合程序進行調(diào)試、檢驗。 選礦自動化集中控制系統(tǒng)的應用能夠明顯提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源，提高產(chǎn)品質(zhì)量，在選礦行業(yè)中有非常廣泛的應用價值。 關鍵詞 : S7-300；選礦綜合自動化系統(tǒng)；組在軟件； Win CC；調(diào)試 Abstract II Abstract Chinas steel output ranks first in the world. Mineral processing industry is the traditional basic industries, it has large-scale, employing many, but a small number of large-scale processing plant in addition to a number of automated equipment, the majority of plant selection or manual operation, in the old mode of operation of the management.Problems is high energy consumption, low efficiency, low level of automation, labor-intensive, processing technology of low economic indicators, but also with the nature and operation of mineral changes in very unstable conditions. To solve these problems is an important research and development process of beneficiation of industrial production of key technologies, equipment, instrumentation, mineral processing to achieve the automation of industrial processes. Dressing for the realization of automated industrial processes and energy consumption can significantly reduce raw material consumption, reduce labor intensity, improve product quality and stability.Problems is high energy consumption, low efficiency, low level of automation, labor-intensive, processing technology of low economic indicators, but also with the nature and operation of mineral changes in very unstable conditions. To solve these problems is an important research and development process of beneficiation of industrial production of key technologies, equipment, instrumentation, mineral processing to achieve the automation of industrial processes. Dressing for the realization of automated industrial processes and energy consumption can significantly reduce raw material consumption, reduce labor intensity, improve product quality and stability. This article introduces the application of SIEMENS S7 300 Programable Logic Controller in automation of mineral processing control system. The design of automation of mineral processing composite comcontrol system include hadware design,STEP 7 software control program and configuration interface software design.Text below particularly introduces the S7-300 Programable Logic Controller onfiguration interface software design. First of all,a simple introduction of totally designing method will be given, then we will talking about the detailed programming in Win CC language with Abstract III state method,at last there will be the testing and debugging. However,the application of the automation of mineral processing control system will raise the producting efficiency remarkablely,save energy resources and improve the product qualities.its obvious that the automation of mineral processing control system can be widespreading use in mineral industry. Keywords: S7-300；Automation of mineral processing；Win CC language；test 目錄 IV 目 錄 摘要 . Abstract . 0 引 言 . 1 1 緒論 . 2 1.1 磁鐵礦選礦介紹 . 2 1.2 選礦工藝及設備介紹 . 2 2 選礦廠自動化系統(tǒng)總體設計方案 . 4 2.1 系統(tǒng)總體設計思想 . 4 2.2 系統(tǒng)的基本功能 . 4 2.3 系統(tǒng)的組成環(huán)節(jié) . 4 2.4 現(xiàn)場控制與遠程控制 . 6 3 可編程控制器和軟件系統(tǒng)概述 . 7 3.1 可編程控制器（ PLC）概述 . 7 3.2 STEP 7 概述 . 9 3.3 狀態(tài)法編程概述 . 11 4 破碎環(huán)節(jié)及其梯 形圖程序設計 . 13 4.1 破碎環(huán)節(jié)控制流程 . 14 4.1.1 遠程控制 . 15 4.1.2 現(xiàn)場控制 . 15 4.1.3 系統(tǒng)啟停順序 . 16 4.2 破碎階段 I/O 端子的地址以及 PLC 內(nèi)部地址（ M）的分配 16 4.3 破碎環(huán)節(jié) PLC 硬件系統(tǒng)組態(tài)和模塊選型 . 24 4.4 破碎環(huán)節(jié)梯形圖程序 . 26 4.5 破碎 PLC 程序結構及各程序塊功能 . 27 5 Win CC 組態(tài)監(jiān)控軟件設計 . 28 5.1 WinCC 6.0 組態(tài)監(jiān)控軟件簡介 . 28 5.2 WinCC 6.0 組態(tài)監(jiān)控軟件設計流程 . 28 目錄 V 5.2.1 新建項目 . 28 5.2.2 畫面組態(tài) . 35 5.2.3 變量組態(tài) . 40 5.2.4 報警組態(tài) . 49 6 仿真調(diào)試 . 50 6.1 S7-PLCSIM 仿真軟件簡介 . 50 6.2 系統(tǒng)模擬運行 . 50 7 結 論 . 56 參考文獻 . 57 謝 辭 . 58 引言 1 0 引 言 選礦是根據(jù)礦石中不同礦物的物理、化學性質(zhì)，把礦石破碎磨細以后，采用重選法、浮選法、磁選法、電選法等，將有用礦物與脈石礦物分開，并使各種共生的有用礦物盡可能相互分離 ，除去或降低有害雜質(zhì)，以獲得冶煉或其他工業(yè)所需原料的過程。選礦使有用組分富集，減少冶煉或其他加工過程中的燃料、運輸?shù)鹊南?，使低品位的貧礦石能得到經(jīng)濟利用。 國內(nèi)的一些選礦廠設備單一、陳舊，選礦技術落后，采用粗放的發(fā)展模式，生產(chǎn)力十分有限。隨著計算機技術，自動控制技術，檢測技術，等科學技術的發(fā)展， 對 選礦中的 的破碎、磨碎、分級、選別、過濾脫水、精礦出廠和尾礦處理等過程進行的自動控制。實現(xiàn)選礦生產(chǎn)過程自動化，可以大大提高勞動生產(chǎn)率，提高選礦回收率和精礦品位，改善勞動條件，降低藥劑和電能的消耗。使選礦生產(chǎn)更加經(jīng)濟 合理。 選礦綜合自動化系統(tǒng)的投入可以大大提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益，提高企業(yè)的裝備技術水平，提高企業(yè)的管理水平。通過選礦綜合自動化系統(tǒng)的實施，可以提高產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量以及合格率，降低能源消耗，減少設備維護費用，縮短設備檢修時間，提高設備運轉率，提高勞動生產(chǎn)率，減少崗位人員的數(shù)量，降低環(huán)境污染等。第 1 章 緒 論 2 1 緒論 1.1 磁鐵礦選礦介紹 磁鐵礦在我國鐵礦物的儲量中占了很大的比例。找出合理的選礦工藝及選礦設備來處理磁鐵礦物對于我們國家礦山的發(fā)展及整個鋼鐵業(yè)的發(fā)展都有著極為重要的意義。近年來我國的選礦工作者經(jīng)過了不懈的 努力使磁鐵礦選礦工藝及設備有了很大的發(fā)展，鐵精礦品位有了很大的提高。個別選礦廠已經(jīng)達到了 70，全國平均提高了 l以上；而且雜質(zhì)含量明顯下降，有的選礦廠應用單一磁選法把二氧化硅含量降到了 2以下。 但選礦行業(yè)仍存在以下問題： 鐵礦產(chǎn)品細度不盡合理； 鐵礦設備單一；選別作業(yè)存在問題； 1.2 選礦工藝及設備介紹 選礦工藝技術與選礦設備的發(fā)展是同步的，設備的技術水平不僅是工藝水平的最好體現(xiàn)，其生產(chǎn)技術狀態(tài)也直接影響著生產(chǎn)過程、產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量以及綜合經(jīng)濟效益。 （ 1） 破碎篩分工藝 破碎是大塊物料在機械力作用 下粒度變小的過程。破碎是礦物加工過程的重要環(huán)節(jié)。破碎可分為四個階段：破碎、超細破碎、超微破碎。破碎過程是高能耗的作業(yè)，破碎過程的基本原則是“多碎少磨”?，F(xiàn)在工業(yè)中應用的破碎設備種類繁多，其分類方法也有多種。破碎設備可按工作原理和結構特征劃分為：顎式破碎機、圓錐破碎機、輥式破碎機、沖擊式破碎機等。 振動篩是工業(yè)中普遍采用的一種篩子，應用范圍廣，適用于中、細碎的預先和檢查篩分。根據(jù)篩框運動軌跡特點，可分為圓運動振動篩和直線振動運動篩兩類。前者包括單軸慣性振動篩、自定中心振動篩和重型振動篩；后者包括雙軸慣性振動篩 和共振篩，按篩網(wǎng)層數(shù)還可以分為單層篩和雙層篩兩類。 （ 2）磨礦工藝 對選礦而言，采用一段或兩段磨礦，便可經(jīng)濟地把礦石磨至選礦所需要的任何粒度。兩段以上的磨礦，通常是由進行階段選別的要求決定的。 第 1 章 緒 論 3 1.球磨機 各種規(guī)格子型球磨機的構造基本相同，球磨機的筒體用厚約 18 36 毫米的鋼板卷制焊成，它的兩端焊有鑄鋼制的法蘭盤 ，筒體內(nèi)裝有襯板，用錳鋼、鉻鋼、耐磨鑄鐵或橡膠等材料制成，其中高錳鋼應用較廣，使用橡膠尚處于試制階段。襯板厚 50 130 毫米，與筒殼之間有 10 14 毫米的間隙，用膠合板、石棉墊、或塑料極或橡皮 鋪在其中，用來減緩鋼球對簡體的沖擊。 2.棒磨機 目前選礦廠使用的棒磨機，只有溢流型和開口型兩種，前者用得較普遍，后者現(xiàn)已停止制造。棒磨機的構造與溢流型球磨機大致相同。所用磨礦介質(zhì)為長圓棒。 3.螺旋分級機 螺旋分級機是借助于固體粒大小不同，比重不同，因而在液體中的沉降速度不同的原理，細礦粒浮游在水中成溢流出，粗礦粒沉于槽底。由螺旋推向上部排出，來進行機械分級的一種分級設備，能把磨機內(nèi)磨出的料粉級于過濾，然后把粗料利用螺旋片旋片旋入磨機進料口，把過濾出的細料從溢流管子排出。該機底座采用槽鋼，機體采用鋼板 焊接而成。螺旋軸的入水頭、軸頭、采用生鐵套，耐磨耐用，提升裝置分電動和手動兩種 . （ 3）磁選工藝 磁選機的工作原理： 礦漿經(jīng)給礦箱流入槽體后，在給礦噴水管的水流作用下，礦粒呈松散狀態(tài)進入槽體的給礦區(qū)。在磁場的作用，磁性礦粒發(fā)生磁聚而形成“磁團”或“磁鏈”，“磁團”或“磁鏈”在礦漿中受磁力作用，向磁極運動，而被吸附在圓筒上。由于磁極的極性沿圓筒旋轉方向是交替排列的，并且在工作時固定不動，“磁團”或“磁鏈”在隨圓筒旋轉時，由于磁極交替而產(chǎn)生磁攪拌現(xiàn)象，被夾雜在“磁團”或“磁鏈”中的脈石等非磁性礦物在翻動中脫落下 來，最終被吸在圓筒表面的“磁團”或“磁蓮”即是精礦。精礦隨圓筒轉到磁系邊緣磁力最弱處，在卸礦水管噴出的沖洗水流作用下被卸到精礦槽中。非磁性或弱磁性礦物被留在礦漿中隨礦漿排出槽外，即是尾礦。 第 2 章 選礦廠自動化系統(tǒng)總體設計方案 4 2 選礦廠自動化系統(tǒng)總體設計方案 2.1 系統(tǒng)總體設計思想 選礦自動化主要圍繞提高產(chǎn)量與品位，節(jié)能降耗，增加效益為目標。選礦自動化系統(tǒng)是指 運 用各種自 動 控制技 術 完成破碎篩分、磨礦、分級、選別、濃縮脫水、過濾、精礦輸送等工序，從而篩選出高質(zhì)量精礦的控制系統(tǒng)。 穩(wěn)定性、準確性是系 統(tǒng) 必 備 的要素。在 工業(yè) 生 產(chǎn) 中大 力開發(fā) 使用 PLC 完成控制功能的選礦自動化系統(tǒng)是非常必要的。本 設計 正是完成基于 PLC 為 控制器的組態(tài)監(jiān)控軟件設計的 選礦 廠 綜 合自 動 化系 統(tǒng)設計 。 12 2.2 系統(tǒng)的基本功能 （ 1） 上位機監(jiān)視、控制、操作系統(tǒng)的功能； （ 2） 中空室設操作臺 操作、控制系統(tǒng)的單個設備啟停的功能； （ 3） 手動模式 操作臺控制的功能； （ 4） 自動模式 上位機控制的功能； （ 5） 現(xiàn)場模式 現(xiàn)場控制柜控制的功能； （ 6） 自動模式下故障的自動檢測和報警； （ 7） 關鍵設備電機的油溫、油位、電流、礦量等參數(shù)的上位機顯示 和報警功能； （ 8） 磨礦環(huán)節(jié)給水量的 PID 閉環(huán)調(diào)節(jié)功能； （ 9） 磨礦環(huán)節(jié)給料量的 PID 閉環(huán)調(diào)節(jié)功能； 2.3 系統(tǒng)的組成環(huán)節(jié) 本設計按照實際情況將選礦廠分為破碎和磨礦兩個獨立的環(huán)節(jié)，但兩個環(huán)節(jié)又以傳送皮帶和物料緩沖倉為紐帶構成一個整體的選礦廠系統(tǒng)。 設計時本著“集中管理 ,分散控制” 為原則 ,分別將每個環(huán)節(jié)分為三個緊密的部分： 3 第一部分 上位機（工業(yè)控制計算機） 由工 業(yè) 控制 計 算機作 為 系 統(tǒng) 主機，上位機中央控制系 統(tǒng) ,包括 1 臺 工業(yè) 控制機 ,顯 示器 ,UPS 電 源 ,打印機和操作 鍵盤 等是系 統(tǒng) 的中 樞 ,它接收下位 機的信第 2 章 選礦廠自動化系統(tǒng)總體設計方案 5 號 ,除 顯 示打印存 儲 外 ,還 按照程序要求回 饋 下位機 運 行方式和 數(shù) 據(jù)。 第二部分 下位機（ S7 300 PLC） 下位機采用抵抗 工業(yè)惡 劣 環(huán) 境能力 強 且可靠性高的 S7 300 PLC 實現(xiàn) 。 第三部分 生產(chǎn)車間 上位機和下位機通 過 MPI 總線聯(lián) 系通信；下位機和生產(chǎn)車間設備 則 通 過數(shù) 據(jù) 電纜 通信； 這樣 這三 個 部分便構成了整 個 生 產(chǎn) 管理及控制體系。上位機系 統(tǒng) 完成 數(shù) 據(jù)集中管理任 務 。下位機系 統(tǒng) 用于采集和 處 理各種信 號 ,并 輸 入上位機 ,完 成獨 立系統(tǒng) 的分散控制功能。 圖 2.1 系統(tǒng)組成示意圖 第 2 章 選礦廠自動化系統(tǒng)總體設計方案 6 2.4 現(xiàn)場控制與遠程控制 現(xiàn)場設備控 制柜設有啟停等操作按鈕，為繼電接觸器控制系統(tǒng)； 4 遠程中控室設置操作臺和上位機，操作臺上分別設置每個設備的啟停等操作按鈕，這些操作按鈕連接 PLC 輸入端，由按鈕通過 PLC 控制設備運行； 遠程中控室設置操作臺設有“現(xiàn)場”和“手動”和“自動”切換開關： 當開關放在“現(xiàn)場”位置時遠程中央控制失效，由操作員現(xiàn)場本地操作控制； 當開關放在“手動”位置時，操作員可通過中控室操作臺人工操作控制系統(tǒng)運行； 當開關放在“自動”位置時，操作員可通過中控室上位機組態(tài)監(jiān)控軟件Wincc 操作控制系統(tǒng)。第 3 章 可編程控制器和軟件系統(tǒng)概述 7 3 可編程控制器和軟件系統(tǒng) 概述 3.1 可編程控制器（ PLC）概述 （ 1） PLC 的由來和特點 1969 年，美國數(shù)字設備公司 (DEC) 研制出第一臺 PLC，在美國通用汽車自動裝配線上試用獲得了成功 。 這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優(yōu)點，很快地在美國其他工業(yè)領域推廣應用 。 多年來，可編程控制器 (以下簡稱 PLC)從其產(chǎn)生到現(xiàn)在，實現(xiàn)了接線邏輯到存儲邏輯的飛躍，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、過程控制及集散控 制等各種任務的跨越。今天的 PLC 在處理模擬量、數(shù)字運算、人機接口和網(wǎng)絡的各方面能力都己大幅提高，成為工業(yè)控制領域的主流控制設備，在各行各業(yè)發(fā)揮著越來越大的作用。 7 1.高可靠性； 2.豐富的 I/O 接口模塊； 3.采用模塊化結構為了適應各種工業(yè)控制需要； 4.編程簡單易學； 5.安裝簡單，維修方便； （ 2） PLC 的應用 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時日常維護也變得容易起來，更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序而改變生產(chǎn)過程成為可能。這特別 適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。目前， PLC 使用情況主要分為如下幾類： 1.開關量邏輯控制 取代傳統(tǒng)的繼電器控制電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于控制單臺設備，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 2.工業(yè)過程控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量 (即模擬量 )， PLC 采用相應的 A/D 和 D/A 轉換模塊及各種各樣的第 3 章 可編程控制器和軟件系統(tǒng)概述 8 控制算法程序來處理模擬量，完成閉環(huán)控制。 PID 調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法 。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。 3.運動控制 PLC 可以用于圓周運動或直線運動的控制。一般使用專用的運動控制模塊，如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 4.數(shù)據(jù)處理 PLC 具有數(shù)學運算 (含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算 )、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉換、排序、造紙、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 5.通信及聯(lián)網(wǎng) PLC 通信包括 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設備間的通信。隨著工廠自動化網(wǎng)絡的發(fā)展，現(xiàn)在的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 （ 3） S7-300 的組成 西門子 S7 系列 PLC 產(chǎn)品中 S7-200 是針對低性能要求的小型 PLC， S7-300是模塊式中小型 PLC，最多可以擴展 32 個模塊， S7-400 是大型 PLC，可以擴展 300 多個模塊。 S7-300/400 可以組成 MPI, PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)等。 5 S7-300 主要組成部分有：導軌、中央處理單元模板、接口模板 (IM)、信號模板 (SM)、功能模板 (FM)等。 S7 300 組成如下圖所示。 圖 3.1 S7-300 組成 1.負載電源模塊 (PS)：用于將 S7-300 連接到 120/230V 交流電源，或 24V等直流電源。 2.中央處理單元 (CPU)：不同的 CPU 有不同的性能，有的 CPU 上集成有I/O 點，有的 CPU 上集成有 PROFIBUS DP 通訊接口等。 3.信號模塊 (SM)：用于數(shù)字量和模擬量輸入 /輸出。 4.通訊處理器 (DP)：用于連接網(wǎng)絡和點對點連接 5.功能模塊 (FM)：用于高速計數(shù)，定位操作 (開環(huán)或閉環(huán)定位 )和閉環(huán)控制。 6.接口模塊 (IM)：用于多機架配置時連接主機架 (CR)和 擴展機架 (ER)。第 3 章 可編程控制器和軟件系統(tǒng)概述 9 S7-300 通過分布式的主機架 (CR)和 3 個擴展機架 (ER)，可以操作多達 32 個模塊。 3.2 STEP 7 概述 PLC 控制軟件使用西門子 STEP7 軟件開發(fā)， STEP7 是用于 SIMATIC 可編程邏輯控制器的組態(tài)和編程的標準軟件包。標準軟件包運行再操作系統(tǒng)Windows 下并與 Windows 的圖形對象和面向對象的操作原則相匹配。標準軟件包的功能 ： 標準軟件支持自動任務創(chuàng)建過程的各個階段 。基于此，本設計選用 STEP7 V5.3 進行程序開發(fā)。 STEP 7 包括以下組件： 8 1.SIMATIC 管理器，用于集中管理所有工具以及自動化項目數(shù)據(jù)； 2.程序編輯器，用于以 LAD、 FBD 和 STL 語言生成用戶程序； 3.符號編輯器，用于管理全局變量； 4.硬件組態(tài)，用于組態(tài)和參數(shù)化硬件； 5.硬件診斷，用于診斷自動化系統(tǒng)的狀態(tài)； （ 1） STEP 7 中 PLC 程序的基本結構 本系統(tǒng)的 PLC軟件采用了 STEP 7語言中的類似于一般高級語言子程序的功能， STEP 7 將用戶程序分成不同的塊類型。程序塊分為兩大類：系統(tǒng)塊和用戶塊。系統(tǒng)塊是存儲在 CPU 操作系統(tǒng)中預定義的功能或功能塊，可以被用戶程序調(diào)用。用戶塊也稱程序塊 ，是提供給用戶用于管理用戶程序代碼和數(shù)據(jù)的區(qū)域。用戶塊包括： OB：組織塊； FB：功能塊； FC：功能； DB：數(shù)據(jù)塊。 主程序可以放入“組織塊” (0B)中，而子程序可以放入“功能塊” (FB 或FC)中。 OB1 是主程序，通過 CALL調(diào)用語句，依次調(diào)用各模塊，達到組織整個程序的目的。 PLC 采用循環(huán)執(zhí)行用戶程序的方式。 OB1 是用于循環(huán)處理的組織塊 (主程序 )，它可以調(diào)用別的邏輯塊，或被中斷程序 (組織塊 )中斷。在起動完成后，不斷地循環(huán)調(diào)用 OB1，在 OB1 中可以調(diào)用其它邏輯塊 (FB, SFB, FC 或 SFC) 。循環(huán)程序處理過程可以被某些事件中斷。 在循環(huán)程序處理過程中， CPU 并不直接訪問 I/O 模塊中的輸入地址區(qū)和輸出地址區(qū)，而是訪問 CPU 內(nèi)部的輸入 /輸出過程映像區(qū)。批量輸入、批量輸出。 第 3 章 可編程控制器和軟件系統(tǒng)概述 10 （ 2） STEP 7的編程語言 在標準的 STEP 7 軟件包中包括 LAD、 FBD、 STL 這幾種編程語言表示類型，也可購買作為可選軟件包的其它的編程語言。 PLC 編程語言定義了 5 種編程語言 : 結構文本 ST(Structured text)： 西門子稱為結構化控制語言 (SCL)。 編程語言 SCL（結構化控制語言）：是一個可選軟 件包，它是按照國際電工技術委員會 IEC1131-3 標準定義的文本語言。 ASCAL 類型語言在編寫諸如回路和條件分枝時，用其高級語言指令要比 STL 容易。因此， SCL 適合于公式計算，復雜的最優(yōu)化算法或管理大量的數(shù)據(jù)。 梯形圖 LD(Ladder diagram)：西門子簡稱為 LAD。 圖形編程語言梯形邏輯是基于電路圖表示法的基礎之上，在程序段中將電路圖中的元素如常開觸點和常閉觸點組合而成。一個邏輯塊的程序部分由一段或多段程序組成。 梯形梯形邏輯編程語言包含在 STEP 7 標準軟件包中。梯形邏輯程序是用增量編輯器生成。梯形邏輯程序是用增量編輯器生成。 功能塊圖 FBD (Function block diagram)：標準中稱為功能方框圖語言。 編程語言功能塊圖 （ FBD） 使用類似于布爾代數(shù)的圖形邏輯符號來表示控制邏輯。一些復雜功能諸如算術功能等，可直接用邏輯框表示。 FBD 編程語言包含在 STEP 7 標準軟件包中。 連續(xù)功能圖 （ Continuous Function Chart） ：西門子稱之為 S7 CFC 編程語言。 可選軟件包 CFC（ Continuous Function Chart，連續(xù)功能 圖）是一種用圖形的方法連接復雜功能的編程語言。 編程語言 S7 CFC 用于連接已存在的各種功能。有許多標準功能不需要用戶編程，而是可以使用含有標準塊（例如：邏輯、算術、控制和數(shù)據(jù)處理等功能）的程序庫。使用 CFC 不需要用戶掌握詳細的編程知識以及有關可編程序控制方面的專門知識。只需要具有行業(yè)所必需的工藝技術方面的知識就可以。 用戶生成的程序塊可按自己的意愿進行連接，連接的方法分不同的情況，如果用 SIMATIC S7，可用 S7 編程語言中的任一種，如果是用于 SIMATIC M7 則用 C/C+編程語言 。 程序是按 CFC 圖表生成并存儲。這些程序存在 S7 program 下面的“ Charts”文件夾中。這些圖表可編譯成用戶程序中的 S7 程序塊 5。 (2)編程語言的相互轉換與選用 第 3 章 可編程控制器和軟件系統(tǒng)概述 11 在 STEP 7 編程軟件中，如果程序塊沒有錯誤，并且被正確地劃分為網(wǎng)絡，在梯形圖、功能塊圖和語句表之間可以轉換。如果部分網(wǎng)絡不能轉換，則用語句表表示。 語句表可供喜歡用匯編語言編程的用戶使用。語句表的輸入快， 可以在每條語句后面加上注釋。設計高級應用程序時建議使用語句表。 梯形圖適合于熟悉繼電器電路的人員使用。 設計復雜的觸點電路時最好用梯形圖。 功能塊圖適合于熟悉數(shù)字電路的人使用。 S7 SCL 編程語言適合于熟悉高級編程語言 (例如 PASCAL 或 C 語言 )的人使用。 S7 Graph, HiGraph 和 CFC 可供有技術背景，但是沒有 PLC 編程經(jīng)驗的用戶使用。 S7 Graph 對順序控制過程的編程非常方便， HiGraph 適合于異步非順序過程的編程， CFC 適合于連續(xù)過程控制的編程。 圖 3.2 編程語言的選擇 你可以選擇一系列不同的編程方法（梯形邏輯、功能塊圖、語句表、高級語言、順序控制或狀態(tài)圖形）。還可以選擇 是用文本方式編程，還是用圖形方式編程。 選擇好編程語言，也就確定了可以用哪種輸入方式。 圖 LD(Ladder diagram)：西門子簡稱為 LAD。圖形編程語言梯形邏輯是基于電路圖表示法的基礎之上，在程序段中將電路圖中的元素如常開觸點和常閉觸點組合而成。一個邏輯塊的程序部分由一段或多段程序組成。梯形邏輯編程語言包含在 STEP 7 標準軟件包中。梯形邏輯程序是用增量編輯器生成。梯形邏輯程序是用增量編輯器生成。 在本設計中，主要利用梯形圖 LAD 編程對組態(tài)軟件進行調(diào)試。 3.3 狀態(tài)法編程概述 狀態(tài)法編程的思 想來源于 “順序控制繼電器指令” ，而順序控制繼電器指令也稱狀態(tài)器，順序控制繼電器指令也用于步進順序控制指令。狀態(tài)法編程的可以這樣描述：對于較為復雜的控制過程，可將它分割為一個個小的第 3 章 可編程控制器和軟件系統(tǒng)概述 12 狀態(tài)，分別對每個小的狀態(tài)編程后，再根據(jù)這些小狀態(tài)的聯(lián)系將程序連接起來，用以實現(xiàn)總的控制任務。狀態(tài)法指令就是針對小狀態(tài)及小狀態(tài)指令的聯(lián)系安排的。每段小程序開頭的第一個內(nèi)部點置位（得電）則標志著該狀態(tài)程序段的開始，每段小程序最后一個相應內(nèi)部點復位（失電）則標志著該程序段的結束。第 4 章 破碎環(huán)節(jié)及其梯形圖程序設計 13 4 破碎環(huán)節(jié)及其梯形圖程序設計 破碎工序是選礦廠的第一 道工序，該工序能否穩(wěn)定正常的工作直接影響后續(xù)作業(yè)情況。通過對油溫、油位的檢測實施對破碎機安全工作狀態(tài)的分析和報警；通過對破碎機工作電流和給礦量的檢測和分析實施破碎機優(yōu)化給礦的控制；通過對料倉料位的檢測和各破碎機能力的分析實施自動布料和破碎機工作的優(yōu)化平衡，最終使整個系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效的運行。 運用該系統(tǒng)后將大大的節(jié)約電能、降低油耗、提高破碎機工作效率、減少崗位人員配置、提高設備的安全可靠性、減少設備維修的費用、通過人性化的組態(tài)接口使操作起來簡單方便，便于管理。 圖 4.1 破碎環(huán)節(jié)工藝流程圖 第 4 章 破碎環(huán)節(jié)及其梯形圖程序設計 14 4.1 破碎環(huán)節(jié)控制流程 圖 4.2 破碎環(huán)節(jié)布局示意圖 在破碎車間設置中控室，中控室設操作臺，操作臺上分布各個設備的啟?？刂瓢粹o和指示燈。系統(tǒng)啟動之前，操作員首先應在操作臺上選擇“自動” 、“手動” 或“現(xiàn)場”三個操作模式中的一個。 啟動前準備： 破碎中控室向現(xiàn)場發(fā)啟動前問詢信號，現(xiàn)場操作人員收到信號后： 檢查現(xiàn)場設備電源開關是否閉合； 檢查各個皮帶是否有堆積并清除； 檢查顎破機內(nèi)是否有余礦并清除； 檢查兩個圓錐破內(nèi)是否有余礦并清除； 檢查圓錐破潤滑油油質(zhì)如何并開啟油泵； 以上工作做好后，現(xiàn)場操作員向中控 室發(fā)響應信號，當破碎中控室操作員收到現(xiàn)場響應信號后首先在操作臺上選擇操作模式，準備啟動系統(tǒng)。 第 4 章 破碎環(huán)節(jié)及其梯形圖程序設計 15 圖 4.3破碎環(huán)節(jié)控制流程圖 4.1.1 遠程控制 當選擇“自動”模式時，操作臺上控制按鈕開關等失效且現(xiàn)場的控制柜上只有急停按鈕起作用，其他控制按鈕失效。操作員可在上位機上通過 WinCC組態(tài)監(jiān)控界上一鍵控制系統(tǒng)的啟停。并且該模式具有自動檢測故障，報警的功能。顯示器和上位機分別置于操作臺上，在上位機上通過 STEP 7 軟件編寫好程序后經(jīng)通信電纜（ MPI）下載到下位機 PLC 里?，F(xiàn)場的儀表柜和控制柜通過信號電纜將輸入信 號給 PLC， PLC 又通過 MPI 傳給上位機，通過 WinCC組態(tài)監(jiān)控界面里顯示出設備的運行 /停止狀態(tài)和一些關鍵設備的參數(shù)，如電流、電壓、溫度等。 當選擇“手動”模式時，上位機操作和現(xiàn)場操作均失效。操作員只有在操作臺上通過設置的按鈕開關來控制設備的運行。該模式是為了集中調(diào)試方便而使用。 4.1.2 現(xiàn)場控制 當選擇“現(xiàn)場”模式時，上位機和操作臺操作均失效，操作員只有在現(xiàn)場通過現(xiàn)場控制柜上的按鈕控制設備運行。 該模式是為了現(xiàn)場調(diào)試方便而使用。這時，現(xiàn)場控制柜上的急停按鈕有第 4 章 破碎環(huán)節(jié)及其梯形圖程序設計 16 效，可供現(xiàn)場操作員及時處理事故時緊急停車使用 。 4.1.3 系統(tǒng)啟停順序 自動啟動和停止順序，系統(tǒng)采取“逆流啟動，順序停車”的原則，啟動前各設備均空載。 自啟動順序： 8#， 7#， 6#， 4#， 3#， 2#皮帶依次啟動電振篩 2#圓錐破 5#皮帶 1#圓錐破 1#皮帶鱷破啟動給料裝置結束 自停止順序：給料裝置鱷破 1#皮帶 1#圓錐破 5#皮帶 2#圓錐破電振篩 2#， 3#， 4#， 6#， 7#， 8#皮帶依次停車結束 當系統(tǒng)正常運行時，其中某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，此環(huán)節(jié)之前的所有動作都必須馬上停止；環(huán)節(jié)之后按順序停止。 4.2 破碎階段 I/O 端子的地址以及 PLC 內(nèi)部地址（ M）的分配 表 4 1 破碎環(huán)節(jié) I/O 點數(shù)統(tǒng)計及符號表 12 符號名 測控點統(tǒng)計 類型 PLC 物理地址 備注、說明 MC 模式切換 DO Q0.0 Wincc 顯示遠程、現(xiàn)場模式 SM 現(xiàn)場模式 DI I0.0 Wincc 顯示現(xiàn)場模式 HM 手動模式 DI I0.1 Wincc 顯示手動模式 AM 自動模式 DI I0.2 Wincc 顯示自動模式 FeedOut 啟，停 DO Q0.1 Wincc 有 ON/OFF按鈕 FeedState 返回信號 DI I0.3 Wincc 顯示ON/OFF 狀態(tài) FeedRun_c 啟動 DI I0.4 FeedsStop_c 停止 DI I0.5 Feed_BpqOut 壓頻輸出 AO 輸出驅動給料電機，控制轉速來控制給料量 JawMotorOut 啟，停 DO Q0.2 Wincc 有 ON/OFF第 4 章 破碎環(huán)節(jié)及其梯形圖程序設計 17 按鈕 JawMotorState 返回信號 DI I0.6 Wincc 顯示ON/OFF 狀態(tài) JawMotorFR FR 過載 DI I0.7 Wincc 有顯示過載 OFF 狀態(tài) JawMotorES 緊急停車 DI I1.0 Wincc 有急停狀態(tài)顯示 JawRun_c 啟動 DI I1.1 JawStop_c 停止 DI I1.2 BelOut_1 啟，停 DO Q0.3 Wincc 有 ON/OFF按鈕 BeltState_1 返回信號 DI I1.3 Wincc 顯示ON/OFF 狀態(tài) BeltRun_c_1 啟動 DI I1.4 BeltStop_c_1 停止 DI I1.5 BeltTcyLockAlarm_1 故障信號 DI I1.6 Wincc 顯示 1#皮帶故障狀態(tài)，該皮帶停車，并報警 BeltTraffic_1 流量信號 AI Wincc 顯示流量數(shù)值 ConeMotorOut_1 啟 ,停 DO Q0.4 Wincc 有 ON/OFF按鈕 ConeMotorOn_1 運行 DO Q0.5 Wincc 有 ON/OFF按鈕 ConeRunState_1 啟動返回信號 DI I1.7 Wincc 顯示ON/OFF 狀態(tài) ConeOnState_1 運行返回信號 DI I2.0 Wincc 顯示ON/OFF 狀態(tài) ConeMotorFR_1 FR 過載 DI I2.1 Wincc 有顯示過載 OFF 狀態(tài) ConeMotorES_1 緊急停車 DO Q0.6 Wincc 顯示 緊急停車 OFF 狀態(tài) ConeTempAlarm 潤滑油油溫檢測 AI Wincc 顯示數(shù)值，第 4 章 破碎環(huán)節(jié)及其梯形圖程序設計 18 _1 60上限報警 ConeCurrent_1 電機電流檢測 AI Wincc 顯示數(shù)值 ConeRun_c_1 啟動 DI I2.2 ConeStop_c_1 停止 DI I2.3 BelOut_2 啟，停 DO Q0.7 Wincc 有 ON/OFF按鈕 BeltState_2 返回信號 DI I2.4 Wincc 顯示ON/OFF 狀態(tài) BeltRun_c_2 啟動 DI I2.5 BeltStop_c_2 停止 DI I2.6 磁化輪 磁化輪（去毛）為皮帶所自帶設備 無需控制 BelOut_3 啟，停 DO Q1.0 Wincc 有 ON/OFF按鈕 BeltState_3 返回信號 DI I2.7 Wincc 顯示ON/OFF 狀態(tài) BeltRun_c_3 啟動 DI I3.0 BeltStop_c_3 停止 DI I3.1 BelOut_4 啟，停 DO Q1.1 Wincc 有 ON/OFF按鈕 BeltState_4 返回信號 DI I3.2 Wincc 顯示ON/OFF 狀態(tài) BeltRun_c_4 啟動 DI I3.3 BeltStop_c_4 停止 DI I3.4 ESieveOut 啟，停 DO Q1.2 Wincc 有 ON/OFF按鈕 ESieveState 返回信號 DI I3.5 Wincc 顯示ON/OFF 狀態(tài) ESieveRun_c 啟動 DI I3.6 EsieveStop_c 停止 DI I3.7 BelOut_5 啟，停 DO Q1.3 Wincc 有 ON/OFF按鈕 第 4 章 破碎環(huán)節(jié)及其梯形圖程序設計 19 BeltState_5 返回信號 DI I4.0 Wincc 顯示ON/OFF 狀態(tài) BeltRun_c_5 啟動 DI I4.1 BeltStop_c_5 停止 DI I4.2 BelOut_8 啟，停 DO Q1.4 Wincc 有 ON/OFF按鈕 BeltState_8 返回信號 DI I4.3 Wincc 顯示ON/OFF 狀態(tài) BeltRun_c_8 啟動 DI I4.4 BeltStop_c_8 停止 DI I4.5 ConeMotorOut_2 啟 ,停 DO Q1.5 Wincc 有 ON/OFF按鈕 ConeMotorON_2 運行 DO Q1.6 Wincc 有 ON/OFF按鈕 ConeRunState_2 啟動返回信號 DI I4.6 Wincc 顯示ON/OFF 狀態(tài) ConeOnState_2 運行返回信號 DI I4.7 Wincc 顯示ON/OFF 狀態(tài) ConeMotorFR_2 FR 過載 DI I5.0 Wincc 有顯示過載 OFF 狀態(tài) ConeMotorES_2 緊急停車信號 DI I5.1 Wincc 顯示 緊急停車 OFF 狀態(tài) ConeTempAlarm_2 潤滑油油溫檢測 AI Wincc 顯示數(shù)值， 60上限報警 ConeCurrent_2 電機電流檢測 AI Wincc 顯示數(shù)值 ConeRun_c_2 啟動 DI I5.2 ConeStop_c_2 停止 DI I5.3 BelOut_6 啟，停 DO Q1.7 Wincc 有 ON/OFF按鈕 BeltState_6 返回信號 DI I5.4 Wincc 顯示ON/OFF 狀態(tài) BeltRun_c_6 啟動 DI I5.5 BeltStop_c_6 停止 DI I5.6 第 4 章 破碎環(huán)節(jié)及其梯形圖程序設計 20 BelOut_7 啟，停 DO Q2.0 Wincc 有 ON/OFF按鈕 BeltState_7 返回信號 DI I5.7 Wincc 顯示ON/OFF 狀態(tài) BeltRun_c_7 啟動 DI I6.0 BeltStop_c_7 停止 DI I6.1 FeedAlarm 給料報警 DO Q2.1 JawAlarm 鱷破報警 DO Q2.2 BeltAlarm 皮帶類報警 DO Q2.3 TcyLockAlarm 金屬探測報警 DO Q2.4 ConeAlarm 錐破報警 DO Q2.5 ESieveAlarm 篩子報警 DO Q2.6 AlarmReset 報警復位 DI I6.2 AllReset 總復位 DI I6.3 表 4-2 破碎符號表 數(shù)據(jù)檢測 DB 11 DB 11 仿真數(shù)據(jù) DB 610 FB 610 檢測調(diào)用塊 FB 100 FB 100 檢測調(diào)用塊 模擬量標度變換模塊 FB 101 FB 101 模擬量標度變換模塊 模擬量輸入模塊 FB 102 FB 102 模擬量輸入模塊 設備狀態(tài)檢測快 FB 103 FB 103 設備狀態(tài)檢測快 手動運行調(diào)用塊 FB 110 FB 110 手動運行調(diào)用塊 皮帶秤料重檢測 FB 111 FB 111 模擬量輸入轉換 FB 112 FB 112 模擬量輸出轉換 FB 113 FB 113 自動控制調(diào)用塊 FB 130 FB 130 自動控制調(diào)用塊 PID 計算 FB 131 FB 131 PID 計算 自動報警調(diào)用塊 FB 140 FB 140 自動報警調(diào)用塊 錐破報警 FB 141 FB 141 錐破報警 料位報警 FB 142 FB 142 料位報警 皮帶測皮調(diào)用塊 FB 160 FB 160 皮帶測皮調(diào)用塊 皮帶測皮計算 FB 161 FB 161 皮帶測皮計算 仿真調(diào)用塊 FB 610 FB 610 仿真調(diào)用塊 計算機操作接口與控制狀態(tài) FC 1 FC 1 計算機操作接口與控制狀態(tài) 公 共控制程序 FC 2 FC 2 公共控制程序 模式控制 FC 3 FC 3 模式控制 第 4 章 破碎環(huán)節(jié)及其梯形圖程序設計 21 錐破手動 FC 111 FC 111 錐破手動 皮帶手動運行 FC 112 FC 112 皮帶手動運行 手動 FC 113 FC 113 手動 停止模式 FC 120 FC 120 停止模式 皮帶停止 FC 121 FC 121 皮帶停止 皮帶自啟動 FC 130 FC 130 皮帶自啟動 自動模 式 FC 131 FC 131 自動模式 模擬量處理 FC 161 FC 161 輸出調(diào)用塊 FC 170 FC 170 輸出調(diào)用塊 手動信號返回 FC 611 FC 611 模擬仿真 FC 612 FC 612 StopMode M 0.0 BOOL 計算機停止模式 HandRunMode M 0.1 BOOL 手動模式 AutoRunMode M 0.2 BOOL 自動模式 BeltstopMode M 0.3 BOOL 皮帶停止模式 BeltrunMode M 0.4 BOOL 皮帶自動運行模式 BeltHandMode M 0.5 BOOL 皮帶手動模式 AutoStop M 1.0 BOOL 計算機自動停止 HandRun M 1.1 BOOL 計算機手動 AutoRun M 1.2 BOOL 計算機自動運行 BeltRun M 1.3 BOOL 皮帶計算機自動運行 BeltStop M 1.4 BOOL 皮帶計算機停止運行 BeltHand M 1.5 BOOL 皮帶計算機手動運行 BeltStepOn M 1.6 BOOL 皮帶自動運行啟動條件 BeltPulse M 1.7 BOOL 皮帶自動運行脈沖信號 DebugFz M 2.0 BOOL 仿真 AutoRunStep1 M 3.0 BOOL 自動運行步驟 1 AutoRunStep2 M 3.1 BOOL 自動運行步驟 2 AutoRunSrep3 M 3.2 BOOL 自動運行步驟 3 AutoRunStep4 M 3.3 BOOL 自動運行步驟 4 AutoRunStep5 M 3.4 BOOL 自動運行步驟 5 AutoRunStepOn M 3.5 BOOL 自動運行啟動條件 AutoRunStep0 M 3.6 BOOL 自動運行步驟 0 AutoRunPulse M 3.7 BOOL 自動運行脈沖信號 MeasureStep0 M 4.0 BOOL 測皮步驟 0 endMeasure M 4.1 BOOL 測皮結束 MeasureMode M 4.2 BOOL 測皮模式 MeasurePulse M 4.3 BOOL 檢測脈沖 LevelHighAlarmPulse M 5.0 BOOL 料位高報警脈沖 LevelHighAlarm M 5.1 BOOL 高料位報警 第 4 章 破碎環(huán)節(jié)及其梯形圖程序設計 22 LevelLowAlarmPulse M 5.2 BOOL 料位低報警脈沖 LevelLowAlarm M 5.3 BOOL 低料位報警 ConeCurrentAlarmPulse_1 M 6.0 BOOL 1#圓錐破碎機電流報警脈沖 ConeCurrentAlarmPulse_2 M 6.1 BOOL 2#圓錐破碎機電流報警脈沖 ConeTempAlarmPulse_1 M 6.2 BOOL 1#圓錐破碎機軸溫報警 ConeTempAlarmPulse_2 M 6.3 BOOL 2#圓錐破碎機軸溫報警 ConeMotorAlarm M 6.4 BOOL 圓錐破碎機報警 FaultAlarm M 7.0 BOOL 總報警 AlarmReset M 7.1 BOOL 報警復位 FeedsStop_c M 20.0 BOOL 電振給料電機停止 FeedRun_c M 20.1 BOOL 電振給料電機啟動 FeedMotorOut M 20.2 BOOL 電振給料電機輸出 FeedMotorState M 20.3 BOOL 電振給料電機返回信號 JawStop_c M 21.0 BOOL 顎式破碎機電機停止 JawRun_c M 21.1 BOOL 顎式破碎機電機啟動 JawMotorOut M 21.2 BOOL 顎式破碎機電機輸出 JawMotorState M 21.3 BOOL 顎式破碎機電機返回信號 JawMotorFR M 21.4 BOOL 顎式破碎機過載 JawMotorES M 21.5 BOOL 顎式破碎機緊急停車 ConeStop_c_1 M 31.0 BOOL 1#圓錐破碎機電機停止 ConeRun_c_1 M 31.1 BOOL 1#圓錐破碎機電機啟動 ConeMotorOut_1 M 31.2 BOOL 1#圓錐破碎機電機輸出 ConeMotorOn_1 M 31.3 BOOL 1#圓錐破碎機電機運行 ConeRunState_1 M 31.4 BOOL 1#圓錐破碎機電機啟動返回信號 ConeOnState_1 M 31.5 BOOL 1#圓錐破碎機電機運行返回信號 ConeMotorFR_1 M 31.6 BOOL 1#圓錐破碎機過載 ConeMotorES_1 M 31.7 BOOL 1#圓錐破碎機緊急停車 ConeStop_c_2 M 32.0 BOOL 2#圓錐破碎機電機停止 ConeRun_c_2 M 32.1 BOOL 2#圓錐破碎機電機啟動 ConeMotorOut_2 M 32.2 BOOL 2#圓錐破碎機電機輸出 ConeMotorON_2 M 32.3 BOOL 2#圓錐破碎機電機運行 ConeRunState_2 M 32.4 BOOL 2#圓錐破碎機電機啟動返回信號 ConeOnState_2 M 32.5 BOOL 2#圓錐破碎機電機運行返回信號 ConeMotorFR_2 M 32.6 BOOL 2#圓錐破碎機過載 ConeMotorES_2 M 32.7 BOOL 2#圓錐破碎機緊急停車 EsieveStop_c M 51.0 BOOL 電振篩電機停止 ESieveRun_c M 51.1 BOOL 電振篩電機啟動 ESieveMotorOut M 51.2 BOOL 電振篩電機輸出 ESieveMotorState M 51.3 BOOL 電振篩電機返回信號 BeltStop_c_1 M 61.0 BOOL 1#皮帶電機停止 第 4 章 破碎環(huán)節(jié)及其梯形圖程序設計 23 BeltRun_c_1 M 61.1 BOOL 1#皮帶電機啟動 BeltMotorOut_1 M 61.2 BOOL 1#皮帶電機輸出 BeltMotorState_1 M 61.3 BOOL 1#皮帶電機返回信號 BeltTcyLockAlarm_1 M 61.4 BOOL 金屬探測信號 BeltStop_c_2 M 62.0 BOOL 2#皮帶電機停止 BeltRun_c_2 M 62.1 BOOL 2#皮帶電機啟動 BeltMotorOut_2 M 62.2 BOOL 2#皮帶電機輸出 BeltMotorState_2 M 62.3 BOOL 2#皮帶電機返回信號 BeltStop_c_3 M 63.0 BOOL 3#皮帶電機停止 BeltRun_c_3 M 63.1 BOOL 3#皮帶電機啟動 BeltMotorOut_3 M 63.2 BOOL 3#皮帶電機輸出 BeltMotorState_3 M 63.3 BOOL 3#皮帶電機返回信號 BeltStop_c_4 M 64.0 BOOL 4#皮帶電機停止 BeltRun_c_4 M 64.1 BOOL 4#皮帶電機啟動 BeltMotorOut_4 M 64.2 BOOL 4#皮帶電機輸出 BeltMotorState_4 M 64.3 BOOL 4#皮帶電機返回信號 BeltStop_c_5 M 65.0 BOOL 5#皮帶電機停止 BeltRun_c_5 M 65.1 BOOL 5#皮帶電機啟動 BeltMotorOut_5 M 65.2 BOOL 5#皮帶電機輸出 BeltMotorState_5 M 65.3 BOOL 5#皮帶電機返回信號 BeltStop_c_6 M 66.0 BOOL 6#皮帶電機停止 BeltRun_c_6 M 66.1 BOOL 6#皮帶電機啟動 BeltMotorOut_6 M 66.2 BOOL 6#皮帶電機輸出 BeltMotorState_6 M 66.3 BOOL 6#皮帶電機返回信號 BeltStop_c_7 M 67.0 BOOL 7#皮帶電機停止 BeltRun_c_7 M 67.1 BOOL 7#皮帶電機啟動 BeltMotorOut_7 M 67.2 BOOL 7#皮帶電機輸出 BeltMotorState_7 M 67.3 BOOL 7#皮帶電機返回信號 BeltStop_c_8 M 68.0 BOOL 8#皮帶電機停止 BeltRun_c_8 M 68.1 BOOL 8#皮帶電機啟動 BeltMotorOut_8 M 68.2 BOOL 8#皮帶電機輸出 BeltMotorState_8 M 68.3 BOOL 8#皮帶電機返回信號 BeltStep1 M 70.0 BOOL 皮帶順序啟動步驟 1 BeltStep2 M 70.1 BOOL 皮帶順序啟動步驟 2 BeltStep3 M 70.2 BOOL 皮帶順序啟動步驟 3 BeltStep4 M 70.3 BOOL 皮帶順序啟動步驟 4 BeltStep5 M 70.4 BOOL 皮帶順序啟動步驟 5 BeltStep6 M 70.5 BOOL 皮帶順序啟動步驟 6 BeltStep7 M 70.6 BOOL 皮帶順序啟動步驟 7 BeltStep8 M 70.7 BOOL 皮帶順序啟動步驟 8 第 4 章 破碎環(huán)節(jié)及其梯形圖程序設計 24 BeltStep0 M 71.1 BOOL 皮帶順序啟動步驟 0 Cycle Execution OB 1 OB 1 主程序 CYC_INT5 OB 35 OB 35 中斷 COMPLETE RESTART OB 100 OB 100 仿真 ConeCurrent_1 PIW 102 WORD 1#電機電流檢測信號 ConeCurrent_2 PIW 104 WORD 2#電機電流檢測信號 ConeTempAlarm_1 PIW 106 WORD 1#潤滑油油溫檢測信號 ConeTempAlarm_2 PIW 108 WORD 2#潤滑油油溫檢測信號 BeltScalePressure PIW 110 WORD 皮帶秤壓力信號 FeedLevel PIW 112 WORD 給料料位 ady1 PIW 200 WORD 1#秤壓力信號 Feed_BpqOut PQW 100 WORD 電振篩變頻器輸出 4.3 破碎環(huán)節(jié) PLC 硬件系統(tǒng)組態(tài)和模塊選型 （ 1） 電 源模 塊的選 型 14 S7-300 需要 24V 直流電源。 PS307 負載電源模塊將 120V 或 230V 交流電壓轉變?yōu)?24V 直流工作電壓。 24V 直流電源用來為 SIMATIC S7-300 和傳感器及執(zhí)行元件供電。電源模塊安裝在 DIN 導軌上 (插槽 1)，緊靠在 CPU 或 IM 361(擴展機架上 )的左側。使用電源連接器 (已包括 )連接到的 CPU 或 IM361上。本階段選用電源模塊為 PS 307 5A （ 2） CPU 模 塊的選 型 根據(jù)被控對象的 I/O 點數(shù)以及工藝要求、掃描速度、自診斷功能等方面的考慮，選用 SIEMENS 公司的 S7-300 系列 PLC 的 CPU 為 315-2DP。 CPU315 2DP 是唯一帶現(xiàn)場總線（ PROFIBUS） SINEC L2-DP 界面的 CPU 模板，具有 48KB 的 RAM, 80KB 的裝載存儲器，可用存儲卡擴充裝載存存儲容量最大到 512KB。最大可擴展 1024 點數(shù)字量或 128 個模擬量。 （ 3） 數(shù) 字量輸入模 塊的選 型 數(shù)字 I/O 模塊包括用于 SIMATIC S7-300 的數(shù)字輸入和輸出。通過這些模塊，可將數(shù)字傳感器和執(zhí)行元件與 SIMATIC S7-300 相連。 SM321 數(shù)字量輸入模板將現(xiàn)場送來的數(shù)字信號電平轉換成 S7-300 內(nèi)部信號電平，有四種型號模板可供選擇，即直流 16 點輸入，直流 32 點輸入，交流 8 點輸入 ，交流 32 點輸入。因為破碎階段統(tǒng)計出 DI=46 點，所以選擇直流32 點和直流 16 點輸入的 SM321 數(shù)字量輸入模塊。 （ 4）數(shù)字量輸出模 塊的選 型 第 4 章 破碎環(huán)節(jié)及其梯形圖程序設計 25 SM322 數(shù)字量輸出模板將 S7-300 內(nèi)部信號電平轉換成所要求的外部信號電平，可直接驅動電磁閥、接觸器、小型電動機、燈和電動機啟動器等。因為破碎階段統(tǒng)計出 DO=13 點，所以選擇直流 32 點繼電器輸出 SM322 數(shù)字量輸出模塊。 （ 5）模擬量輸入模塊的選型 SIMATIC S7-300 的模擬輸入用于連接電壓和電流傳感器、熱電耦、電阻器和電阻式溫度計。 SM331 模擬輸入模 塊將擴展過程中的模擬信號轉化為S7-300 內(nèi)部處理用的數(shù)字信號。電壓和電流傳感器、熱電耦、電阻和電阻式溫度計均可作為傳感器與該模塊相連。本階段選用 SM331 AI 8 12 位模擬量輸入模塊。 （ 6） 破碎環(huán)節(jié) PLC 硬件系統(tǒng)組態(tài) 圖 4.5 硬件組態(tài)圖標 雙擊 Hardware 打開硬件組態(tài)界面，安照上述選擇好模塊拖拽到相應插槽里完成硬件組態(tài)。 1#插槽只允許放置電源， 2#插槽只允許放置 CPU， 3#插槽只允許放置級聯(lián)模塊，本環(huán)節(jié)不需要使用該插槽，空置但不可放置其他模塊。4#到 11#插槽允許放置 I/O 模塊，且模塊放置到 插槽后 I/O 地址就確定下來，在編程時必須對應。 第 4 章 破碎環(huán)節(jié)及其梯形圖程序設計 26 圖 4.6 STEP 7硬件組態(tài)示意圖 圖 4.7 PLC機架組態(tài)示意圖 4.4 破碎環(huán)節(jié)梯形圖程序 本系統(tǒng)的編程軟件采用了 STEP 7 語言中的類似于一般高級語言子程序的功能， STEP 7 將用戶程序分成不同的塊類型。程序塊分為兩大類 :系統(tǒng)塊和用戶塊。系統(tǒng)塊是存儲在 CPU 操作系統(tǒng)中預定義的功能或功能塊，可以被用戶程序調(diào)用。用戶塊也稱程序塊，是提供給用戶用于管理用戶程序代碼和數(shù)據(jù)的區(qū)域。用戶塊包括 OB組織塊； FB=功能塊； FC=功能； DB=數(shù)據(jù) 塊。 主程序可以放入“組織塊” (0B)中，而子程序可以放入“功能塊” (FB 或FC)中。 OB1 是主程序，通過 CALL調(diào)用語句，依次調(diào)用各模塊，達到組織整個程序的目的。 第 4 章 破碎環(huán)節(jié)及其梯形圖程序設計 27 PLC 采用循環(huán)執(zhí)行用戶程序的方式。 OB1 是用于循環(huán)處理的組織塊 (主程序 )，它可以調(diào)用別的邏輯塊，或被中斷程序 (組織塊 )中斷。 在起動完成后，不斷地循環(huán)調(diào)用 OB1，在 OB1 中可以調(diào)用其它邏輯塊 (FB，SFB， FC 或 SFC) 。 循環(huán)程序處理過程可以被某些事件中斷。 在循環(huán)程序處理過程中， CPU 并不直接訪問 I/O 模塊中的輸入地址區(qū)和輸出地址 區(qū)，而是訪問 CPU 內(nèi)部的輸入 /輸出過程映像區(qū)。批量輸入、批量輸出。 PLC 工作掃描過如下： 4.5 破碎 PLC 程序結構及各程序塊功能 破碎階段的程序包括主程序 OB1、中斷子程序 OB35、仿真初始化子程序OB100、檢測調(diào)用 FB100、計算機操作接口與控制狀態(tài) FC1、手動 FC113、手動運行調(diào)用塊 FB110、自動模式 FC131、自動控制調(diào)用塊 FB130、皮帶自啟動FC130、皮帶停止 FC121、停止模式 FB120、錐破報警 FB141、料位報警 FB142、FB140 自動報警調(diào)用塊等。 各段程序的具體設計及功 能參照米桂瑩同學的下位機 PLC 硬件設計部分 。 第 5 章 Win CC 組態(tài)監(jiān)控軟件設計 28 5 Win CC 組態(tài)監(jiān)控軟件設計 5.1 WinCC 6.0 組態(tài)監(jiān)控軟件簡介 組態(tài)軟件是數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng) SCADA （ Supervisory Control Data Acquisition）的軟件平臺工具，是工業(yè)應用軟件的一個組成部分。它具有豐富的設置項目，使用方式靈活，功能強大。組態(tài)軟件由早前單一的人機界面向數(shù)據(jù)處理機方向發(fā)展，管理的數(shù)據(jù)量越來越大。隨著組態(tài)軟件自身以及控制系統(tǒng)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件部分地與硬件發(fā)生分離，為自動化軟件的發(fā)展提供了充分發(fā)揮作 用的舞臺。 OPC（ OLE for Process Control）的出現(xiàn)，以及現(xiàn)場總線尤其是工業(yè)以太網(wǎng)的快速發(fā)展，大大簡化了異種設備的互聯(lián)，降低了開發(fā) I/O 設備驅動軟件的工作量。 I/O 驅動軟件也逐漸向標準化的方向發(fā)展。 西門子視窗控制中心 SIMATIC WinCC（ Windows Control Center）是HMI（人機界面） /SCADA（監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集）軟件中的后起之秀。 1996年進入世界工控組態(tài)軟件市場，當年就被美國 Control Engineering 雜志評為最佳 HMI 軟件。以最短的時間 發(fā)展成為第三個在世界范圍內(nèi)成功的 SCADA 系統(tǒng)；而在歐洲它無可爭議的成為了第一。 在設計思想上， SIMATIC WinCC 秉承西門子公司博大精深的企業(yè)文化理念，是性能最全面，技術最先進，系統(tǒng)最開放的 HMI/SCADA 軟件。 WinCC的顯著特性就是全面開放，它很容易的將標準的用戶程序結合起來，建立人機界面，精確的滿足生產(chǎn)實際需求。通過系統(tǒng)集成，可將 WinCC 作為其系統(tǒng)擴展的基礎，通過開放接口開放自己的應用軟件。 WinCC 具有極高的兼容性，可適用于辦公室和制造