基于PLC程控输煤系统的设计与控制

1绪论本科毕业设计(论文)题目：基于PLC程控输煤系统的设计与控制 - 本科毕业设计(论文)题目：基于PLC程控输煤系统的设计与控制 - 基于PLC程控输煤系统的设计与控制 摘 要火力发电厂燃煤输送系统是保证电厂锅炉安全可靠运行的十分重要的支持系统，主要负责对发电机组燃煤的卸载、储存和上煤。如何保证设备运行的可靠性、减少操作人员与维护人员劳动强度、提高经济效益，成为一个值得研究的课题。 可编程逻辑控制器（PLC）是近年来发展极为迅速，应用面极广，以微处理器为核心，集微机技术、自动化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置。它具有功能齐全、使用方便、维护容易、通用性强、可靠性高、性能价格比高等优点，已在工业控制的各个领域得到了极为广泛的应用，成为实现工业自动化的一种强有力工具。本文基于西门子公司的S7-200型PLC，设计了程控输煤系统。各设备之间均实现了安全联锁保护控制功能：系统中的输煤电机启停是有着严格的控制顺序。起动时，为了避免在前段运输皮带上因煤料堆积而造成事故，系统要求逆煤料的流动方向按一定时间间隔顺序起动。停止时为了不使运输皮带上因残留煤料而造成事故，系统要求顺煤料流动方向按一定时间间隔顺序停止。PLC控制系统硬件设计布局合理，工作可靠，操作、维护方便，工作良好。用 PLC程控输煤程控系统，不但实现了设备运行的自动化管理和监控，提高了系统的可靠性和安全性，而且改善了工作环境，提高了企业经济效益和工作效率。因此PLC程控输煤系统具有一定的工程应用和推广价值。关键词：锅炉；输煤系统；皮带运输机；可编程逻辑控制器；梯形图；Based On PLC,Program-controlled Coal Conveying SystemAbstract Thermal power plant coal conveying system is the guarantee of safe and reliable operation of the power plant boiler is very important support system, is mainly responsible for generating sets of coal unloading, storage and coal. How to ensure the reliability of equipment operation, reduce the operating and maintenance personnel the labor strength, improve the economic benefit, has become a topic worth studying. Programmable logic controller (PLC) is developing very rapidly in recent years, a wide application, microprocessor as the core, integrating microcomputer technology, automation technology and communication technology in the integration of general industrial control device. It has complete functions, convenient use, easy maintenance, strong commonality, high reliability, high ratio of performance to price, has been in the areas of industrial control is widely used and become a powerful tool to realize industrial automation.This article is based on Siemens S7-200 PLC, program-controlled coal conveying system is designed. Between various devices are realized safety interlock protection control function: the coal conveying system motor start-stop is fairly strict control sequence. When starting, in order to avoid in front transport belt accident caused by the accumulation of coal material, system requirements inverse coal material flow direction in a certain time interval starting sequence. Stops in order not to make the transport belt accident, caused by residual coal feeding system requirements along the coal flow direction in a certain time interval sequence stops. PLC control system hardware design layout is reasonable, reliable work, convenient operation and maintenance, good work. With PLC program-controlled coal SPC system, not only has realized the automation of the equipment operation management and monitoring, to improve the reliability and security of the system, and improve the working environment, improve the enterprise economic benefit and work efficiency. So the PLC program-controlled coal conveying system has a certain value for engineering application and promotion.Key Words: Boiler；Coal conveying system；Belt conveyor；Programmable logic controller；Ladder diagram； 目 录中文摘要（I） 英文摘要 （II）1 绪论11.1课题背景11.2设计任务21.3本文主要研究内容21.4本文研究的目的及意义32 可编程逻辑控制器PLC概况42.1plc的概念及发展4 2.1.1可编程序控制器的历史42.2可编程序控制器的硬件及工作原理52.2.1可编程序控制器的基本结构52.2.2可编程序控制器的物理结构63 系统的硬件设计73.1PLC机型选择73.2电动机的选型93.3电机主电路图设计104 S7-200PLC及其开发环境介绍114.1S7-200PLC介绍114.2Microwin32介绍155 系统的软件设计225.1系统软件控制225.2程控输煤系统启动部分控制255.3程控输煤系统停止部分控制265.4程控输煤系统紧急停止和故障停止部分控制275.4.1紧急停止部分控制275.4.2故障停止部分控制276 上位机（触摸屏）的设计386.1触摸屏机型选择386.2起始画面的设计396.3一二号系统画面的设计396.4传感器监测画面的设计406.5报警画面的设计416.6趋势画面的设计427结论45参考文献47致谢47毕业设计（论文）知识产权声明48毕业设计（论文）独创性声明49附录I外文文献51附录II外文文献翻译58 - 1绪论 1 绪论1.1课题背景锅炉是工业生产或生活采暖的供热源，按其供热的方式分为蒸汽和热水两种。前者主要用于发电、工业生产及间接供热；后者主要用于生活供暖和生活热水，多用于集中供暖地区及宾馆、饭店。从80年代石横工程全套引进第一台300MW机组至今，锅炉厂房控制系统、控制思路发生了很大的变化，其设计己基本成熟。由原来的继电器实现控制功能转化为用可编程逻辑控制器PLC实现控制功能。随着电力系统市场的开放，减人增效越来越得到工厂包括政府的重视，如何优化工业设备的控制已成为每个工程所必须面临的问题。大型锅炉输煤控制系统的主要任务就是卸煤、运煤和上煤，以达到按时保质保量为机组（原煤仓）提供燃煤的目的。整个输煤控制系统是锅炉安全可靠运行十分重要的支持系统，它是保证机组稳发满发的重要条件。基于输煤控制系统在整个锅炉控制中的重要性，且煤场面积大、工作环境恶劣、人工作业通讯难以畅通，利用现代成熟PLC技术和现代总线网络通讯实现其控制功能。可编程逻辑控制器（PLC）是八十年代发展起来的一种新一代工业控制装置，是自动控制、计算机和通信技术相结合的产物，是一种专门用于工业生产过程控制的现场设备。由于控制对象的复杂性，使用环境的特殊性和运行的长期连续性，使PLC在设计上有自己明显的特点：可靠性高，适应性广，具有通信功能，编程方便，结构模块化。在现代控制系统中，PLC已经成为一种重要的基本控制单元，在工业控制领域中应用前景极其广泛。现代程控输煤系统要求在远离输煤皮带的主厂房控制室里，对输煤线的众多设备进行控制，并实时监测设备的运行状态等情况。输煤系统设备多，工作环境恶劣。为保证系统运行的安全性和可靠性，选用高可靠性的继电器、接触器等组件，通过优化设计，大大减少了接点数，从而减少了故障点，使设备的可靠性、安全性和可扩展性都大大提高，实现了系统安全可靠的运行。本系统有远程自动控制、现场手动控制两种控制方式。在现场设备状态正常的情况下，远程自动控制为系统的最佳控制方式，在此方式下，设备的空载运行时间最短，操作员的操作步骤最少。现场手动控制方式是对要启动的流程中设备按逆煤流方向一对一的启动，按顺煤流方向一对一停车。在故障停机情况下，各设备均立即联跳，故障解除后，可将停掉的设备以远程自动控制再次启动。紧急情况下，可操作上位机（触摸屏）的急停按钮，它将使现场所有运行中的受控设备立即停机。 1 - 西安工业大学毕业设计(论文)1.2设计任务本设计要求完成一个关于热电厂锅炉程控输煤系统的设计工作。要求首先熟悉可编程逻辑控制器plc的工作原理，输煤系统的工艺流程图以及相关工业设备的功能。设计完成锅炉程控输煤系统的硬件电路部分，收集相关的技术资料，选择可编程逻辑控制器plc，上位机（触摸屏）以及相应传感器的型号。完成可编程逻辑控制器plc梯形图的编写，以此实现程控输煤系统的自动控制。完成上位机（触摸屏）的功能编写，实现和可编程逻辑控制器plc的有机组合，实现程控输煤系统的远程控制。在虚拟机上将程序正常运行之后，购买相关硬件设备，组装出一个小型模型，在原理上模拟出真实程控输煤系统。1.3本文主要研究内容本文主要研究内容是硬件电路的设计及相关的软件开发，研究方案是利用可编程逻辑控制器plc和基本的电路元件进行组合，以实现程控输煤系统的自动控制。本设计针对某热电厂程控输煤系统的实际情况和工艺流程的要求，对系统的硬件、软件配置进行研究和选择，最终形成一个先进的控制方案。本设计主要是由上位机（触摸屏）管理、PLC控制、传感器测量及保护装置组成。实现输煤系统的远程自动、现场手动操作与运行。并实现上位机监控软件的设计。1.4本文研究的目的及意义目前在我国，能源主要靠以煤为燃料的火力发电厂提供。由于煤产地与电厂间所处的地理位置不同，需要通过汽车、火车或者轮船把煤运到火力发电厂的储煤场，然后通过输煤系统运送到锅炉原煤仓。大型锅炉输煤控制系统的主要任务就是卸煤、运煤和上煤，以达到按时保质保量为机组（原煤仓）提供燃煤的目的。在传统的热电厂输煤控制系统是一种基于继电器，接触器和人工手动方式的半自动化系统，现场环境十分恶劣，工人们通过开动承前起后的皮带运输机及给煤机向锅炉前的储煤仓输煤，经常有皮带堵塞等故障。但对热电厂而言，蒸汽工序的炉膛是不容许断煤的。输煤系统工作时尽量将煤装满储煤仓，不仅可以保证输煤系统故障时，工人们有足够的时间排除故障，也可以保证输煤设备有充分的时间检修。随着发电厂规模的迅速扩大，输煤系统的作用日益突出，而传统的输煤系统已无法满足热电厂的需要，因此需要对传统的发电厂锅炉输煤系统进行改造。传统输煤系统具有以下特点：（1）任务重 为了保证工业用煤，输煤系统必须始终处于完好的状态。日累计运行时间达8-10h以上。（2） 运行环境差、劳动强度大 由于各种因素造成输煤系统的运行环境恶劣、脏污，需要占用大量的辅助劳动力。（3）一次起动设各多，安全联锁要求高 同时起动的设备高达20-30台以上，在起动或停机过程中有严格的联锁要求。随着电力工业的飞速发展，以工控计算机为核心的电厂生产自动控制技术得到了大力的推广及应用，并逐步普及到输煤系统。采用PLC控制的电厂输煤系统具有自动化水平高、控制和管理功能强大、操作简便、可靠性高等特点。与传统的输煤系统相比，其自动化水平和可靠性都有了很大的提升，设备故障率也大大的降低了。减轻了检修及运行人员的劳动强度，强化了输煤过程的运行管理和节能管理。 4 - 2可编程逻辑控制器PLC概况 2 可编程逻辑控制器PLC概况2.1plc的概念及发展 现代社会要求制造业对市场需求作出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，可编程序控制器正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的新型工业控制装置，已经成为当代工业自动化的主要支柱之一。可编程序控制器（Programmable Controller）本来应简称PC，为了与个人计算机（Personal Computer）的简称PC相区别，现在一般将可编程序控制器简称为PLC（Programmable Logic Controller）。 2.1.1可编程序控制器的历史可编程序控制器的产生和发展与继电器控制系统有很大的关系。继电器已有上百年的历史，它是一种用弱电信号控制强电信号的电磁开关。在复杂的继电器控制系统中，故障的查找和排除是非常困难的，可能会花费大量时间，严重地影响生产。1968年，美国最大的汽车制造厂家通用汽车公司（GM）提出了研制可编程控制器的基本设想，即：（1）编程简单，可在现场修改程序；（2）维护方便，采用插件式结构；（3）可靠性高于继电器控制柜；（4）体积小于继电器控制柜；（5）成本可与继电器控制柜竞争；（6）可将数据直接送入计算机；（7）可直接使用110V交流输入电压；（8）输出采用110V交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等负载；（9）通用性强，扩展方便；（10）能存储程序，存储器容量可扩展到4KB。 5 - 西安工业大学毕业设计(论文) 1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台可编程序控制器。70年代初期出现了微处理器，它的体积小、功能强、价格便宜，很快被用于可编程序控制器，使它的功能增强、工作速度加快、体积减小、可靠性提高、成本下降。可编程序控制器不仅能实现对开关量的逻辑控制，还具有数学运算、数据处理、运动控制、模拟量PID控制、通信联网等功能。在发达的工业化国家，可编程序控制器已经广泛地应用在所有的工业部门，其应用已扩展到楼宇自动化、家庭自动化、商业、公用事业、测试设备和农业等领域。2.2可编程序控制器的硬件及工作原理2.2.1可编程序控制器的基本结构可编程序控制器主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成（见图2.1）。CPU模块输出模块输入模块编程器可编程序控制器接触器电磁阀指示灯电 源按 钮选择开关限位开关电 源图2.1 PLC控制系统示意图 （1）CPU模块CPU模块主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。在可编程序控制系统中，CPU模块相当于人的大脑和心脏，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来储存和数据。（2）I/O模块输入（Input）模块和输出（Output）模块简称为I/O模块，它们是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU模块的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号，输入信号有两类：一类是从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、压力继电器等来的开关量输入信号；另一类是由电位器、热电偶、测速发电机、各种变送器提供的连续变化的模拟量输入信号。（3）编程器编程器除了用来输入和编辑用户程序外，还可以用来监视可编程序控制器运行时各种编程元件的工作状态。（4）电源可编程序控制器使用220V交流电源或24V直流电源。可编程序控制器内部的直流稳压电源为各模块内的电路供电。某些可编程序控制器可以为输入电路和外部电子检测装置（如接近开关）提供24V直流电源，驱动现场执行机构的直流电源一般由用户提供。2.2.2可编程序控制器的物理结构根据硬件结构的不同，可以将可编程序控制器分为整体式、模块式和叠装式。（1）整体式可编程序控制器整体式又叫单元式或箱体式，CPU模块、I/O模块和电源装在一个箱状机壳内，机构非常紧凑。它的体积小、价格低，小型可编程序控制器一般采用整体式机构。（2）模块式可编程序控制器大、中型可编程序控制器和部分小型可编程序控制器采用模块式机构。模块式可编程序控制器用搭积木的方式组成系统，它由框架和模块组成。模块插在模块插座上，后者在框架中的总线连接板上。可编程序控制器厂家备有不同槽数的框架供用户选用，如果一个框架容纳不下所选用的模块，可以增设一个或数个扩展框架，各框架之间用I/O扩展电缆相连。有的可编程序控制器没有框架，各种模块安装在基板上。（3）叠装式可编程序控制器西门子公司C7系列可编程序控制器吸取了整体式和模块式可编程序控制器的优点，它的基本单元、扩展单元和扩展模块的高度和深度相同，但是宽度不同。它们不用基板，仅用扁平电缆连接，紧密拼装后组成一个整齐的长方体，输入、输出点数的配置也相当灵活，有人将这种结构称为叠装式。 7 - 3系统的硬件设计 3 系统的硬件设计PLC控制系统的硬件设计是指硬件选型。近十几年来，国内外众多生产厂家提供了多种系列、功能各异的PLC产品，已有几十个系列、几百种型号。PLC品种繁多，其结构形式、性能、I/O点数、用户程序存储器容量、运算速度、指令系统、编程方法和价格等各有不同，使用场合也各有侧重。因此，合理选择PLC，对提高PLC控制系统的技术、经济指标起着重要作用。3.1PLC机型选择在考虑上述因素后，还要根据工程实际应用考虑其它一些因素，包括：性能价格比，毫无疑问，高性能的机型必定需要较高的价格，在考虑满足需要的性能后，还要根据资金状况来确定机型；备品备件的统一考虑，无论什么样的设备，投入生产以后都要具有一定数量的备品备件，同时还有考虑备品备件的来源，所选机型要有可靠的订货来源；技术支持，选定机型时还要考虑有可靠的技术支持，这些支持包括必要的技术培训，设计指导，系统维修等内容。以此为依据，我选用西门子公司的S7-200系列可编程序控制器。S7-200是西门子微型可编程序控制器中的代表，完全符合此设计的要求。整个热电厂的程控输煤系统由1、2、3号甲（乙）等6条皮带输送机，两台破碎机，两台给煤机和温度压力传感器组成。由一台PLC控制，将这台PLC放在控制室，对其说明如下： （1）控制要求系统顺序控制分为两部分：卸煤部分和上煤部分。卸煤部分和上煤部分都有远程自动、现场手动控制两种方式，在这两种控制方式中主要包括起动、停止、紧急停止和故障停止四个部分。系统的自动控制如下：1）起动。起动时，为了避免在前段运输皮带上因煤料堆积而造成事故，系统要求逆煤料的流动方向按一定时间间隔顺序起动，即先起动该段的最后一台皮带输送机或设备，经过10S延时后，再依次延时起动该段的其它皮带输送机和设备。 8 - 西安工业大学毕业设计(论文)卸煤部分：先启动破碎机，然后启动3号甲（乙）带式输送机完成卸煤部分的起动过程。上煤部分：接着延时10S后启动2号甲（乙）带式输送机，最后延时10S后启动1号甲（乙）带式输送机。当输煤系统全部启动正常10S后，启动电机振动给煤机甲（乙）上煤料，完成上煤部分的起动过程。2）停止。停止时为了不使运输皮带上因残留煤料而造成事故，系统要求顺煤料流动方向按一定时间间隔顺序停止，即先停止最前一台皮带输送机或设备，待15S延时后，再依次停止其它皮带输送机或设备。卸煤部分：先停电机振动给煤机甲（乙），然后停1号甲（乙）带式输送机，完成卸煤部分的停止过程。上煤部分：接着延时15S后停2号甲（乙）带式输送机，最后延时15S后停3号甲（乙）带式输送机。3号甲（乙）带式输送机停止运行15S后，最后停破碎机，完成上煤部分的停止过程。3）紧急停止。当整个系统遇到紧急情况或故障时，系统将无条件的把全部皮带输送机和设备停止。4）故障停止。当某台皮带输送机或设备发生故障时，逆煤流前方方向的设备立即停机，后方设备运行15S后，然后顺序停机。如上煤部分2号甲（乙）带式输送机遇到故障时，1号甲（乙）带式输送机及1、2号甲（乙）电机振动给煤机立刻停机，后方设备运行15S后，然后顺序停机。（2）受控制对象卸煤部分： 上煤部分： 3号甲带式输送机 2号甲带式输送机 3号乙带式输送机 2号乙带式输送机 皮带传动电动机2台 皮带传动电动机2台 破碎机甲 1号甲带式输送机 破碎机乙 1号乙带式输送机 皮带传动电动机2台 电机振动给煤机甲 电机振动给煤机乙（3）输入、输出点数分配：1）输入点：启动一号机、启动二号机需要2个输入点；停止、紧急停止需要2个输入点；熔断保护1、熔断保护2需要2个输入点；温度传感器、压力传感器需要2个输入点，共需要8个输入点。2）输出点：M1M6皮带传动电动机需要6个输出点；破碎机甲、破碎机乙需要2个输出点；给煤机甲、给煤机乙需要2个输出点，共需要10个输出点。综上所述，共需要8个输入点，10个输出点，并考虑系统中有模拟量输入和应有一定的裕量，所以我最终选择的PLC型号为西门子公司的S7-200CPU224XP。3.2电动机的选型电机根据系统的要求选择爪极式永磁同步电动机电动机。电动机的定子饶阻为接法，采用B级绝缘，采用全压启动。电动机的额定电压为110V，额定频率为50HZ，额定功率分别为：M1：上煤部分甲式皮带传动电动机 KMS60-04（15W） 130r/minM2：上煤部分甲式皮带传动电动机 KMS60-04（15W） 130r/minM3：卸煤部分甲式皮带传动电动机 KMS60-04（15W） 130r/minM4：上煤部分乙式皮带传动电动机 KMS60-04（15W） 130r/minM5：上煤部分乙式皮带传动电动机 KMS60-04（15W） 130r/minM6：卸煤部分乙式皮带传动电动机 KMS60-04（15W） 130r/minM7：破碎机甲电动机 60KTYZ-03（11W） 20 r/minM8：破碎机乙电动机 60KTYZ-03（11W） 20 r/min选用元件如下表3.1所示表3.1 元件列表序号元件名称型号数量1开关电源S-200-2422按钮开关Y090-11BN63压力传感器广测YZC-1B14温度传感器DS18B2015中间继电器MY4NJ46熔断保护器NGT0027称重放大器RW-ST0118触摸屏SMART700IE19LED信号灯AD16-22DS63.3电机主电路图设计由于所有的皮带传动电动机和破碎机的工作方式和工作环境是一样的，只是功率有所不同，所以主电路的接线方式是类似的，其主电路的接线图如图3.1所示。图3.1 电机接线 11 - 4 S7-200PLC及其开发环境介绍4 S7-200PLC及其开发环境介绍S7系列PLC分为S7-200小型机、 S7-300中型机、S7-400大型机。S7-200系列PLC是西门子公司20世纪90年代推出的整体式小型机，其结构紧凑、功能强，具有很高的性能价格比，在中小规模控制系统中应用广泛4.1S7-200PLC介绍S7-200 CPU将微处理器、集成电源、输入电路和输出电路集成在一个紧凑的外壳中，从而形成了一个功能强大的Micro PLC。参见图4.1。在下载了程序之后，S7-200将保留所需的逻辑，用于监控应用程序中的输入输出设备。图4.1PLC图S7-200在扫描循环中完成一系列任务。任务循环执行一次称为一个扫描周期。在一个扫描周期中，S7-200主要执行下列五个部分的操作：（1）读输入：S7-200从输入单元读取输入状态，并存入输入映像寄存器中。（2）执行程序：CPU根据这些输入信号控制相应逻辑，当程序执行时刷新相关数据。程序执行后，S7-200将程序逻辑结果写到输出映像寄存器中。（3）处理通讯请求：S7-200执行通讯处理。（4）执行CPU自诊断：S7-200检查固件、程序存储器和扩展模块是否工作正常。 12 - 西安工业大学毕业设计(论文)（5）写输出：在程序结束时，S7-200将数据从输出映像寄存器中写入把输出锁存器，最后复制到物理输出点，驱动外部负载。S7-200有两种操作模式：停止模式和运行模式。CPU面板上的LED状态灯可以显示当前的操作模式。在停止模式下，S7-200不执行程序，您可以下载程序和CPU组态。在运行模式下，S7-200将运行程序。S7-200提供一个方式开关来改变操作模式。您可以用方式开关（位于S7-200前盖下面）手动选择操作模式：当方式开关拨在停止模式，停止程序执行；当方式开关拨在运行模式，启动程序的执行；也可以将方式开关拨在TERM（终端）（暂态）模式，允许通过编程软件来切换CPU的工作模式，即停止模式或运行模式。如果方式开关打在STOP或者TERM模式，且电源状态发生变化，则当电源恢复时，CPU会自动进入STOP模式。如果方式开关打在RUN模式，且电源状态发生变化，则当电源恢复时，CPU会进入RUN模式。S7-200主机配置的输入接口是数字信号输入接口。为了提高抗干扰能力，输入接口均有光电隔离电路，即由发光二极管和光电三极管组成的光电耦合器。S7-200主机配置的输出接口通常是继电器和晶体管输出型。继电器输出型为有触点输出，外加负载电源既可以是交流，也可以是直流。S7-200系列PLC数据存储区及元件功能（1）输入继电器 (I)输入继电器用来接受外部传感器或开关元件发来的信号，是专设的输入过程映像寄存器。它只能由外部信号驱动程序驱动。在每次扫描周期的开始，CPU总对物理输入进行采样，并将采样值写入输入过程映像寄存器中。输入继电器一般采用八进制编号，一个端子占用一个点。它有4种寻址方式即可以按位、字节、字或双字来存取输入过程映像寄存器中的数据。位： I字节地址位地址 如：I0.1字节、字或双字： I长度起始字节地址 如：IB3 IW4 ID0（2）输出继电器（Q）输出继电器是用来将PLC的输出信号传递给负载，是专设的输出过程映像寄存器。它只能用程序指令驱动。在每次扫描周期的结尾，CPU将输出映像寄存器中的数值复制到物理输出点上，并将采样值写入，以驱动负载。输出继电器一般采用八进制编号，一个端子占用一个点。它有4种寻址方式即可以按位、字节、字或双字来存取输出过程映像寄存器中的数据。位： Q字节地址位地址如：Q0.2字节、字或双字： Q长度起始字节地址如：QB2 QW6 QD4（3）变量存储区（V）用户可以用变量存储区存储程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果，也可以用它来保存与工序或任务相关的其他数据。它有4种寻址方式即可以按位、字节、字或双字来存取变量存储区中的数据。位： V字节地址位地址如：V10.2字节、字或双字： V数据长度 起始字节地址如：VB 100、VW200, VD300（4）位存储区（M）在逻辑运算中通常需要一些存储中间操作信息的元件，它们并不直接驱动外部负载，只起中间状态的暂存作用，类似于继电器接触系统中的中间继电器。在S7-200系列PLC 中，可以用位存储器作为控制继电器来存储中间操作状态和控制信息。一般以位为单位使用。位存储区有4种寻址方式即可以按位、字节、字或双字来存取位存储器中的数据。位： M字节地址位地址 如：M0.3字节、字或双字：M 长度起始字节地址 如：MB4 MW10 MD4（5） 特殊标志位（SM）特殊标志位为用户提供一些特殊的控制功能及系统信息，用户对操作的一些特殊要求也要通过SM通知系统。特殊标志位分为只读区和可读可写区两部分。只读区特殊标志位，用户只能使用其触点，如：SM0.0 RUN监控，PLC 在RUN状态时，SM0.0总为1。SM0.1 初始化脉冲，PLC由STOP转为RUN时，SM0.1接通一个扫描周期。SM0.2 当RAM中保存的数据丢失时，SM0.2接通一个扫描周期。SM0.3 PLC 上电进入RUN时，SM0.3 接通一个扫描周期。SM0.4 该位提供了一个周期为1 min，占空比为0.5的时钟。SM0.5 该位提供了一个周期为1 S，占空比为0.5的时钟。SM0.6 该位为扫描时钟，本次扫描置1，下次扫描置0，交替循环。可作为扫描计数器的输入。SM0.7 该位指示CPU工作方式开关的位置，0=TERM，1=RUN。通常用来在RUN状态下启动自由口通信方式。可读可写特殊标志位用于特殊控制功能，如用于自由口设置的SMB30，用于定时中断时间设置的SMB34/SMB35，用于高速计数器设置的SMB36SMB62，用于脉冲输出和脉冲调制的SMB66SMB85等。（6）定时器区（T）在S7-200 PLC中，定时器作用相当于时间继电器，可用于时间增量的累计。其分辨率分为三种：1ms、10ms、100ms。定时器有以下两种寻址形式。1）当前值寻址：16位有符号整数，存储定时器所累计的时间。2）定时器位寻址：根据当前值和预置值的比较结果置位或者复位。两种寻址使用同样的格式：T+定时器编号。例如：T37（7）计数器区（C）在S7-200 CPU中，计数器用于累计从输入端或内部元件送来的脉冲数。它有增计数器、减计数器及增/减计数器3种类型。由于计数器频率扫描周期的限制，当需要对高频信号计数时可以用高频计数器（HSC）。计数器有以下两种寻址形式。1）当前值寻址：16位有符号整数，存储累计脉冲数。2）计数器位寻址：根据当前值和预置值的比较结果置位或者复位。同定时器一样，两种寻址方式使用同样的格式，即C+计数器编号。例如：C0（8）高速计数器（HC)高速计数器用于对频率高于扫描周期的外界信号进行计数，高速计数器使用主机上的专用端子接收这些高速信号。高速计数器是对高速事件计数，它独立于CPU的扫描周期，其数据为32位有符号的高速计算器的当前值。格式： HC高速计数器号 例如:HC1（9）累加器（AC）累加器是用来暂存数据的寄存器，可以同子程序之间传递参数，以及存储计算结果的中间值。S7-200 PLC提供了4个32位累加器AC0AC3。累加器可以按字节、字和双字的形式来存取累加器中的数值。格式：AC累加器号。 例如：AC 1（10）局部变量存储区（L）局部变量存储器与变量存储器很类似，主要区别在于局部变量存储器是局部有效的，变量存储器则是全局有效。全局有效是指同一个存储器可以被任何程序（如主程序，中断程序或子程序）存取，局部有效是指存储区和特定的程序相关联。局部变量存储器常用来作为临时数据的存储器或者为子程序传递函数。可以按位、字节、字或双字来存取局部变量存储区中的数据。位： L字节地址位地址 L0. 5字节、字或双字： L长度起始字节地址 LB34 LW20 LD4（11）顺序控制继电器存储区（S）顺序控制继电器又称状态元件，用来组织机器操作或进入等效程序段工步，以实现顺序控制和步进控制。状态元件是使用顺序控制继电器指令的重要元件，在PLC内为数字量。可以按位、字节、字或双字来存取状态元件存储区中的数据。位： S字节地址位地址 S0. 6字节、字或双字：S长度起始字节地址 SB10 SW10 SD4（12）模拟量输入(A1)S7-200将模拟量值（如温度或电压）转换成1个字长（16位）的数字量。可以用区域标识符(AI)、数据长度(W)及字节的起始地址来存取这些值。因为模拟输入量为1个字长，且从偶数位字节（如0、2、4)开始，所以必须用偶数字节地址（如AIW0、AIW2、AIW4)来存取这些值。模拟量输入值为只读数据，模拟量转换的实际精度是12位。格式： AQW起始字节地址AIW4（13）模拟量输出(AQ)S7-200将1个字长（16位）数字值按比例转换为电流或电压。可以用区域标识符（AQ）、数据长度（W）及字节的起始地址来改变这些值。因为模拟量为1个字长，且从偶数字节（如0、2、 4)开始，所以必须用偶数字节地址（如AQW0、 AQW2、AQW4)来改变这些值。模拟量输出值为只写数据。模拟量转换的实际精度是12位。4.2Microwin32介绍STEP7 Microwin32编程软件是专为西门子公司S7-200系列小型机而设计的编程工具软件，使用该软件可根据控制系统的要求编制控制程序并完成与PLC的实时通信，进行程序的下载与上传及在线监控。（1）STEP 7-Micro/WIN的窗口组件1）操作栏显示编程特性的按钮控制群组：“视图”：选择该类别，为程序块、符号表，状态图，数据块，系统块，交叉参考及通讯显示按钮控制。“工具”：选择该类别，显示指令向导、文本显示向导、位置控制向导、EM 253控制面板和调制解调器扩展向导的按钮控制。注释：当操作栏包含的对象因为当前窗口大小无法显示时，操作栏显示滚动按钮，使您能向上或向下移动至其他对象 。2）指令树提供所有项目对象和为当前程序编辑器（LAD、FBD或STL）提供的所有指令的树型视图。用户可以用鼠标右键点击树中“项目”部分的文件夹，插入附加程序组织单元（POU）；也可以用鼠标右键点击单个POU，打开、删除、编辑其属性表，用密码保护或重命名子程序及中断例行程序。可以用鼠标右键点击树中“指令”部分的一个文件夹或单个指令，以便隐藏整个树。一旦打开指令文件夹，就可以拖放单个指令或双击，按照需要自动将所选指令插入程序编辑器窗口中的光标位置。可以将指令拖放在自己“偏好”的文件夹中，排列经常使用的指令。3）交叉参考允许用户检视程序的交叉参考和组件使用信息。4）数据块允许用户显示和编辑数据块内容。5）状态图窗口允许用户将程序输入、输出或变量置入图表中，以便追踪其状态。您可以建立多个状态图，以便从程序的不同部分检视组件。每个状态图在状态图窗口中有自己的标签。6）符号表全局变量表窗口允许用户分配和编辑全局符号（即可在任何POU中使用的符号值，不只是建立符号的POU）。您可以建立多个符号表。可在项目中增加一个S7-200系统符号预定义表。7）输出窗口在用户编译程序时提供信息。当输出窗口列出程序错误时，可双击错误信息，会在程序编辑器窗口中显示适当的网络。当您编译程序或指令库时，提供信息。当输出窗口列出程序错误时，您可以双击错误信息，会在程序编辑器窗口中显示适当的网络。8）状态条提供用户在STEP 7-Micro/WIN中操作时的操作状态信息。9）程序编辑器窗口包含用于该项目的编辑器（LAD、FBD或STL）的局部变量表和程序视图。如果需要，用户可以拖动分割条，扩展程序视图，并覆盖局部变量表。当您在主程序一节（MAIN）之外，建立子程序或中断例行程序时，标记出现在程序编辑器窗口的底部。可点击该标记，在子程序、中断和OB1之间移动。10）局部变量表包含用户对局部变量所作的赋值（即子程序和中断例行程序使用的变量）。在局部变量表中建立的变量使用暂时内存；地址赋值由系统处理；变量的使用仅限于建立此变量的POU。11）菜单条允许用户使用鼠标或键击执行操作。您可以定制“工具”菜单，在该菜单中增加自己的工具。12）工具条为最常用的STEP 7-Micro/WIN操作提供便利的鼠标访问。用户可以定制每个工具条的内容和外观。（2）如何输入PLC控制程序以三相异步电动机启停程序为例，熟悉STEP7 Micro WIN V4.0编程软件的使用方法。梯形图如下：1）打开新项目双击STEP 7-Micro/WIN图标，或从开始菜单选择SIMATICSTEP 7 Micro/WIN，启动应用程序。会打开一个新STEP 7-Micro/WIN项目。2）打开现有项目从STEP 7-Micro/WIN中，使用文件菜单，选择下列选项之一：打开允许浏览至一个现有项目，并且打开该项目。文件名称如果用户最近在一项目中工作过，该项目在文件菜单下列出，可直接选择，不必使用打开对话框。3）进入编程状态 单击左侧 查看 中的 程序块，进入编程状态4）选择编程语言 打开菜单栏中的 查看，选择 梯形图 语言；（也可选STL（语句表）、FBD（功能块）选择MAIN主程序，在网络1中输入程序。单击网络1中的 从菜单栏或指令树中选择相关符号。如在 指令树 中选择，可在 指令 中双击 位逻辑，从中选择 常开触点 符号，双击；再选择 常闭触点 符号，双击；再选择 输出线圈 符号，双击；将光标移到 常开触点 下面，单击菜单栏中的 ，再选择常开触点，左移光标，单击 ，完成梯形图。给各符号加器件号：逐个选择？，输入相应的器件号。保存程序：在菜单栏中File（文件）Save（保存），输入文件名，保存。编译：使用菜单“PLC”“编译”或“PLC”“全部编译”命令，或者用工具栏按钮或执行编译功能。编译完成后在信息窗口会显示相关的结果，以便于修改。5）建立PC及PLC的通信连接线路并完成参数设置联接PC：联接时应将PC/PPI电缆的一端与计算机的COM端相接，另一端与S7-200PLC的PORT0或PORT1端口相连如下图参数设置：设置PC/PPI电缆小盒中的DIP开关将通讯的波特率设置为9.6K；将PLC的方式开关设置在STOP位置，给PLC上电；打开STEP7-Micro/WIN 32软件并点击菜单栏中的“PLC”“类型”弹出“PLC类型”窗口，单击“读取PLC”检测是否成功，或者从下拉菜单中选择CPU226，单击“通信”按钮，系统弹出“通信”窗口，双击击PC/PPI电缆的图标，检测通信成功与否，如下图所示 22 - 5系统的软件设计5 系统的软件设计热电厂程控输煤系统主要是通过皮带输送机完成卸煤及上煤任务，本设计以西门子S7-200CPU224XP PLC为核心，控制6台皮带输送机，其中M3、M6皮带输送机完成卸煤任务，M1、M2、M4、M5（有1、2两条输送线供选择）皮带输送机完成上煤任务。破碎机机分别用2台电动机（M7M8）带动。5.1系统软件控制系统顺序控制分为两部分：卸煤部分和上煤部分。卸煤部分和上煤部分都有远程自动、现场手动控制两种方式，在这两种控制方式中主要包括起动、停止、紧急停止和故障停止四个部分。系统的自动控制如下：（1）起动。起动时，为了避免在前段运输皮带上因煤料堆积而造成事故，系统要求逆煤料的流动方向按一定时间间隔顺序起动，即先起动该段的最后一台皮带输送机或设备，经过10S延时后，再依次延时起动该段的其它皮带输送机和设备。卸煤部分：先启动破碎机，然后启动3号甲（乙）带式输送机完成卸煤部分的起动过程。上煤部分：接着延时10S后启动2号甲（乙）带式输送机，最后延时10S后启动1号甲（乙）带式输送机。当输煤系统全部启动正常10S后，启动电机振动给煤机甲（乙）上煤料，完成上煤部分的起动过程。（2）停止。停止时为了不使运输皮带上因残留煤料而造成事故，系统要求顺煤料流动方向按一定时间间隔顺序停止，即先停止最前一台皮带输送机或设备，待15S延时后，再依次停止其它皮带输送机或设备。卸煤部分：先停电机振动给煤机甲（乙），然后停1号甲（乙）带式输送机，完成卸煤部分的停止过程。上煤部分：接着延时15S后停2号甲（乙）带式输送机，最后延时15S后停3号甲（乙）带式输送机。3号甲（乙）带式输送机停止运行15S后，最后停破碎机，完成上煤部分的停止过程。（3）紧急停止。当整个系统遇到紧急情况或故障时，系统将无条件的把全部皮带输送机和设备停止。（4）故障停止。当某台皮带输送机或设备发生故障时，逆煤流前方方向的设备 24 - 西安工业大学毕业设计(论文)立即停机，后方设备运行15S后，然后顺序停机。如上煤部分2号甲（乙）带式输送机遇到故障时，1号甲（乙）带式输送机及1、2号甲（乙）电机振动给煤机立刻停机，后方设备运行15S后，然后顺序停机。在设计中，首先根据输入输出将PLC的输入输出点确定，分配所对应的端子，其I/O分配如表5.1所示：输入设备输入点分配输出设备输出点分配启动一号机按钮启动二号机按钮停止按钮立即停止按钮熔断保护一熔断保护二温度传感器压力传感器启动一号机M启动二号机M停止M立即停止MI0.0I0.1