电子科学与技术专业毕业论文07830.doc

毕 业 设 计题目 山东铝业 s7-200汽轮机控制系统 目录摘 要1abstract2第一章 plc控制系统11.1 plc系统介绍11.1.1. plc概述11.1.2. plc的结构11.1.3. plc工作原理31.1.4. plc发展趋势31.2 s7-200 plc系统41.2.1. 基本单元41.2.2. s7-200plc的接口模块51.2.3. s7-200plc的编程基础5第二章组态系统92.1.组态王软件介绍92.1.1. 组态概述92.1.2. 组态软件的基本结构92.2 组态功能介绍102.2.1. 组态软件的组态功能102.2.2. 组态王优点12第三章 控制系统的工艺要求 .13 3.1 工艺技术要求133.1.1 控制要求133.1.2 技术要求13第四章 控制系统的硬件构成154.1 系统的程序变量表154.1.1 主程序的地址变量表154.2cpu模块介绍194.2.1 s7-200扩展模块194.2.2 最大i/o配置214.2.3 扩展模块特点214.2.4 本设计选用模块22第五章控制系统的程序设计235.1 plc系统的程序235.1.1 新建程序235.1.2 程序设计245.1.3 子程序介绍275.1.4 主要比较程序285.1.4 输出报警和停机程序295.2组态程序介绍315.2.1组态软件315.2.2建立一个新工程315.2.3创建组态画面33总 结41参考文献42致 谢43附 录44附录1：英文翻译44附录2：开题报告及任务书51附录3：组态画面56附录4：plc程序60附录5：cad图83- 3 -摘 要山东铝业s7-200汽轮机控制系统是该公司正在使用的系统中的一部分，系统用西门子公司的s7-200和北京亚控公司的“组态王”对系统进行监控。该系统控制的模拟量有18个。首先要用西门子plc s7-200实现系统的工艺要求，需要通过编写程序来实现任务。plc采用循环扫描的工作方式，这个过程一般包括五个阶段：内部处理、与编程器等的通信处理、输入扫描、执行用户程序、输出处理。这五个阶段称为一个扫描周期，plc完成一个周期后，又重新执行上述过程，扫描周而复始的进行。其次需要用组态软件“组态王”完成系统的上位机的组态设计，应用软件中提供的工具、方法来完成工程中的具体任务。在本设计中，用plc实现系统的工艺要求时，首先要编一个子程序来实现把0-32000之间的数按一定比例转换成0-24之间的数，然后这个转换值分别与阳转子轴向位移，阴转子轴向位移及传感器电源的输入范围相比较，并且让系统分别报出正常、报警、停机、失效、以及掉电等状态。而在组态系统中，设计了模拟量显示画面，用仪表的方式显示所有模拟量，并且要编出命令语言使仪表变化到一定数值后从新开始变化。还有开关量显示画面。实时和历史趋势曲线 趋势曲线能以图形方式观察一段时间内的过程状态和趋势。还要设计报警窗口，显示所有报警状态，以便于观察并控制系统。关键字：plc 模拟量 控制系统 画面 abstractshandong aluminum s7-200 steam turbine control system is part of the company which is being used, the siemens s7-200 and the sub-control company in beijing configuration on the system monitor. 18 of the analog system control. first, use siemens plc s7-200 system, process requirements, the need to write a program to achieve the task. plc uses the work of the scan cycle, this process generally includes five stages: internal processing, programming and other communications processing, input scan, the user program is executed, and output processing. with five stages is called a scan cycle, the plc completed a full cycle, but also re-run the process, the scanning cycle. followed by the need to use the configuration software configuration to complete the configuration of the host computer system design, the tools provided in the application software to complete specific tasks in the project.in this design, the process of the plc system requirements, we must first compile a subroutine to implement the task of the analog into digital, then this conversion value and the male rotor axial displacement, axial displacement sensor of the negative sub-the power supply input range is compared, and were reported normal, alarm, shutdown, failure, and power-down state.configuration system, the design of analog display, all analog instrument way, and to compile the command language began to change after the new meter changes to a certain value. there are switch display. real-time and historical trend curve trend curve to the status and trends of the period of time the process can be observed graphically. design but also the alarm window displays all alarm status, in order to observe and control system.keywords: plc analog control system screen- 3 - 4 - 第一章 plc控制系统1.1 plc系统介绍1.1.1. plc概述可编程控制器的英文名称是programmable logic controller，简称plc，是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。plc及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计,采用循环扫描的工作方式。plc是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术，计算机技术、自动控制技术和通信技术而形成的一代新型工业控制装置。目的是用来取代继电器，执行逻辑、计时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程序控制系统。plc具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强及编程简单等特点。可以预料，在工业控制领域中，plc控制技术的应用必将形成世界潮流。第一台plc的设计规范是美国通用公司提出的。当时的目的是要求设计一种新的控制装置以取代继电器盘，在保留了继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点的基础上，同时具有现代化生产线所要求的响应时间快、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质与功能。这一设想提出后，美国数字设备公司（dec）于1969年研制成功世界上第一台plc，型号为pdp-14，投入汽车公司的生产线控制中，取得了令人满意的效果，从此开创了plc的新纪元。由于当时开发plc的主要目的是用来取代继电器逻辑控制系统，所以最初的plc其功能也仅限于执行继电器逻辑、计时、计数等功能。1.1.2. plc的结构plc分为箱体式和模块式两种，但他们的组成是相同的。对于箱体式，有cpu板、i/o板、显示面板、内存块，电源等，所有电路都装入一个模块内，构成一个整体。对模块式plc，有cpu模块、i/o模块、内存、电源模块、底板或机架，各模块拼装起来后就成了一个整齐的长方形结构。这两种都属于开放型结构。1中央处理单元（cpu）:cpu是plc的核心，起神经中枢作用，它按plc的系统程序赋予的功能接收并存储用户程序和数据，当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入i/o映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入i/o映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将i/o映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 2.存储器单元plc的存储器单元有系统程序存储器和用户系统存储器。（1）系统存储器系统存储器用于存放plc生产厂家编写的系统程序，系统程序在出厂时已经被固化在。这部分存储器不对用户开放，用户程序不能修改和访问。plc的所有功能都是在系统程序的管理下实现的。（2）用户程序存储器用户程序存储器可分为程序存储区和数据存储区。程序存储区用于存放用户编写的控制程序，数据存储区存放的是程序执行过程中所需要的或者所产生的中间数据，包括输入/输出过程映像、定时器、计数器的预置值和当前值等。3i/o模块plc的对外功能，主要是通过各种i/o接口模块与外界联系的，按i/o点确定模块规格及数量，i/o模块可多可少，但其最大数受cpu所管理的基本配置的能力，即受最大底板或机架槽数限制。i/o模块集成了plc的i/o电路，其驶入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。4电源模块有些plc中的电源，是与cpu模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为plc各模块的集成店里提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24v的工作电源。电源以其输入类型可分为：交流电源，常用的为220v或110v；直流电源，常用的为24v。5.底板或机架大多数模块式plc使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使cpu能访问底板上的所有模块；机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。6.plc的外部设备外部设备是系统不可分割的一部分，有如下四大类：（1）编程设备：有简易的编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统作一些设定、plc及plc所控制的工作状况。编程器是plc开发应用，检测运行、检查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。（2）监控设备：有数据监视器和图形监视器。直接监视数据或通过画面监视数据。（3）存储设备：有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于永久性地用户数据，使用户程序不丢失。（4）输入输出设备：用于接收信号或输出信号，一般有条码读入器，输入模拟量的电位器、打印机等。 1.1.3. plc工作原理plc采用循环扫描的工作方式，这个过程一般包括五个阶段：内部处理、与编程器等的通信处理、输入扫描、执行用户程序、输出处理。这五个阶段称为一个扫描周期，plc完成一个周期后，又重新执行上述过程，扫描周而复始的进行。1.1.4. plc发展趋势近年来，随着技术的发展和市场需求的增加，plc的结构和功能正在不断改进，各个厂家不断推出plc新产品，平均35年更新换代一次。现代可编程控制器有两个方面的发展趋势。1.发展微小型plc，使体积更小，速度更快，功能更强，价格更低，配置更灵活。2.发张大型plc，使其具有大型网络化、高可靠性、多功能、良好的兼容性等特点。我国对可编程控制器的研制始于1974年。国内的可编程控制器市场，同工业发达国家相比，目前还处于初级阶段。宝钢的一、二期工程(引进了500多套)，秦皇岛煤码头、平朔煤矿、咸阳显像管厂等，都是我国较早引进和应用可编程控制器的企业，但目前仍局限在钢铁、化工、煤炭、汽车、机床、电站等几类行业，其他生产行业的应用尚未普及。如饮水处理及供水系统，全国应用可编程控制器的比率不足10 ，还有在国外已广泛应用的食品加工、交通、造纸、制药、精细化工等行业，应用可编程控制器的更是屈指可数，因此我国有广阔的应用领域等待开拓。 可编程控制器作为一种通用的工业控制器，它可用于所有的工业领域。当前国内外已广泛地将可编程控制器成功的应用到机械、汽车、冶金、石油、化工、轻工、纺织、交通、电力、电信、采矿、建材、食品、造纸、军工、家电等各个领域，并且取得了相当可观的技术经济效益。1.2 s7-200 plc系统simatic s7系列的plc是德国siemens公司1996年推出的产品，包括小型plc s7-200，中型plc s7-300和大型plc s7-400。plc s7-200系列是一类小型可编程逻辑控制器，由于其有紧凑的设计，良好的扩展性、低廉的价格和强大的指令系统，使得它近乎完美的满足小规模的控制要求。另外，丰富的cpu类型和电压等级使其在解决用户自动化问题时，具有很强的适应性。1.2.1. 基本单元s7-200plc由基本单元（s7-200 cpu模块）、扩展单元、个人计算机或编程器、step 7-mi-cro/win32编程软件及通信电缆等组成。1.中央处理单元plc其实就是一台专用的工业扩展计算机，通常一个主机模块都安装一个或多个cpu。若多个cpu，必定会有一个主cpu，其余的为辅助，协同工作，大大提高了整个系统的运算速度和功能，缩短了程序执行的时间。近几年西门子公司推出的s7-200 cpu22x系列产品有:cpu221模块、cpu222模块、cpu224模块、cpu226模块、cpu226x模块。2.存储器plc的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和工作状态数据。3.通信口在s7-200主机模块上，至少有一个或多个通信口。可与手提式编程器、计算机或其他外围设备相连，以实现编程，调试，运行，监视，打印和数据传送等功能。4.电池5.led指示灯在主机模块上安装有led指示灯，用于指示电源、运行、编程等工作状态。6.i/o端子根据控制的需要，plc主机可以通过输入/输出扩展接口扩展系统。1.2.2. s7-200plc的接口模块s7-200plc写cpu提供一定的主机数字量i/o点，当主机点数不够或者处理的信息是模拟量时，就必须使用扩展的接口模块。s7-200plc的接口模块有数字量模块、模拟量模块和智能模块等。1.2.3. s7-200plc的编程基础一编程语言simatic指令集是西门子公司专门为s7-200plc设计的编程语言。该指令集中，大多数指令也符合iec 1133-3标准。simatic指令集不支持系统完全数据类型检查。使用simatic指令集，可以用梯形图（lad）、功能块图（fbd）、和语句表（stl）编程语言编程。1.梯形图（lad）编程语言梯形图（lad）是与电气控制电路相呼应的图形语言。它沿用了继电器、触头、串并联等术语和类似的图形符号，并简化了符号，还增加了一些功能性指令。梯形图是融逻辑操作、控制与一体，面向对象的、实时的、图形化的编程语言。梯形图按自上而下、从左到右的顺序排列，最左边的竖线称为起始母线，然后按一个一定的控制要求和规则连接各个节点，最后以继电器线圈结束，称为一个逻辑行或“梯级”。通常一个梯形图中有若干逻辑行，形似梯子，梯形图由此得名。梯形图信号流向清楚、简单、直观、易懂，很适合电气工程人员使用。2.功能块图（fbd）编程语言功能块图（fbd）类似于普通逻辑功能图，一般用一种功能方框表示一种特定的功能，框图内的符号表达了该功能块图的功能。功能块图（fbd）是图形化的高级编程语言。通过软件连接的方式把所需要的功能块图连接起来，用于实现系统的控制。功能块图（fbd）的表达格式有利于程序流的跟踪。功能筷图有基本逻辑功能、计时和计数功能、运算和比较功能及数据传送功能等。功能块图通常有若干个输入端和输出端。输入端是功能块图的条件，输出端是功能块图的运算结果。3.语句表（stl）编程语言语句表（stl）是用来助记符来表达plc的各种控制功能的。它类似于计算机的汇编语言，但更直观易懂，编程简单，因此也得广泛应用。并且，语句表（stl）乐意编写梯形图和功能块图无法实现的程序。二数据类型1.基本数据类型s7-200plc的指令参数所用的基本数据类型有1位布尔型（bool）、8位字节型（byte）、16位无符号整数（word）、16位有符号整数（int）、32位无符号双字整数（dword）、32位有符号双字整数（dint）、32位实数型（real）。2.数据类型检查plc对数据类型检查有助于避免常见的编程错误。数据类型分为三级：完全数据类型、简单数据类型和无数据检查类型。3.数据长度与数值范围cpu存储器中存放的数据类型可分为bool 、byte、 word、int、 dword、 dint 、real。不同的数据类型，具有不同的数据长度和数值范围。simatic指令集中，指令的操作数是具有一定的数据和长度。由于s7-200 simatic指令集不支持完全数据类型检查，因此，编程时应注意操作数的数据类型和指令标识符相匹配。三存储器区域1.数据区存储器的地址表示格式存储器由许多存储单元组成的，每个存储单元都有唯一的地址，可以依据存储器地址来存取数据。数据区存储器地址的表示格式有位、字节、字、双字地址格式。 2.数据区存储区域（1）输入/输出映像寄存器（i/q）plc的输入端子是从外部接收输入信号的窗口，每一个输入端子与输入映像寄存器（i）的相位相对应。输入点的状态，在每次扫描周期开始或结束的时候进行采样，并将采样值输入映像寄存器，作为程序处理时输入点状态的依据。（2）内部标志位存储器（m）内部标志位存储器（m）也称内部线圈，是模拟继电-接触器控制系统中的中间继电器，它存放中间操作状态，或存储其他相关的数据。内部标志位存储器（m）以位为单位使用，也可以字节、字、双字为单位使用。（3）变量存储器器（v）变量存储器（v）存放全局变量、存放程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果或其他相关的数据。（4）局部存储器（l）局部存储器用来存放局部变量。局部存储器是局部有效的。这是指某一局部存储器只能在某一程序分区中使用。（5）顺序控制继电器存储器（s）顺序控制继电器存储器（s）用于顺序控制。顺序控制继电器指令（scr）基于顺序功能图（sfc）的编程方式。scr指令提供控制控制程序的逻辑分段，从而实现顺序控制。（6）特殊标志位存储器（sm）特殊标志位即特殊内部线圈。它是用户程序与系统程序之间的界面，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通过特殊标志位（sm）通知系统。（7）定时器存储器（t）定时器是模拟继电-接触器控制系统中的时间继电器。s7-200 plc定时器的时基有三种：1ms,10ms,100ms。通常定时器的设定值由程序赋予，需要时也可在外部设定。（8）计数器存储器（c）计数器是累计其技术输入端脉冲点评由低到高的次数，有三种类型：增计数、减计数、增减计数。通常计数器的设定值由程序赋予，需要时也可在外部设定。（9）模拟量输入映像寄存器（ai）模拟量输入模块将外部输入的模拟信号的模拟昂转换成一个字长的数字量，存放在模拟量输入映像寄存器（ai）中，供cpu运算处理。模拟量输入值为只读值。（10）模拟量输出映像寄存器（aq）cpu运算的相关结果存放在模拟量输出映像寄存器中，供d/a转换器将1个字长的数字量转换成模拟量，以驱动外模拟量控制的设备。模拟量输出映像寄存器的数字量为只写值。四用户程序结构用户程序可分为3个程序分区：主程序、子程序（可选）和中断程序（可选）。子程序（ob1）：是用户程序的主体。在每个扫描周期都要执行一次主程序指令。子程序：是程序的可选部分，只有当主程序调用时，才能执行中断程序：也是可选部分，只有当中断事件发生时，才能够执行。第二章组态系统 2.1.组态王软件介绍2.1.1. 组态概述组态软件是工业控制应用软件的开发平台，它提供了一个良好开发环境，如：提供了许多绘图元素、控件、报表格式、报警方式等，使开发人员不必把精力集中在绘制人机界面上，而专心考虑如何实现系统的功能，使开发工作变得轻松容易、简单高效。目前我国引进的组态软件有：美国的fix32、ifix，德国的wincc等。国产的组态软件有组态王、开物、世纪星、力控、fameview、mcgs等，其中亚控公司开发的组态王是一个非常优秀的软件截止到2009年底，“组态王”已在国内装机量有10万套，成功地应用于我国工业领域的各行各业，例如石油、化工、电力、冶金、造纸、橡胶、环保、机械制造等等，在中国使用的监控软件中，组态王拥有国内最多的用户。 “组态”来自英文单词configuration，有对计算机控制系统像搭积木块一样进行组合、配置的含义。由于不同的用户对计算机监控系统的要求差别很大，如人机界面的设计和系统硬件的配置等都不会相同，而开发商又不能为每一个用户专门开发监控系统，所以就预先研制了一个软件平台，让这个软件平台中含有制作人机界面时常用的元件图形库，含有一般控制系统中常用的板卡、智能仪表、智能模块、plc等硬件设备的驱动程序库等。然后，由用户在这个软件平台上进行二次开发。这个二次开发的过程就称为组态，相应的开发平台称为组态软件。整个配置过程都是简单的填写表格、回答对话框和利用图库，基本不需要编程或只进行少量的编程。由此可以设计出一个完整的、实用的上位机监控制系统。2.1.2. 组态软件的基本结构组态软件按照使用的先后顺序可分为系统开发环境和系统运行环境两大部分。系统开发环境是工程设计人员为实现自己的控制方案，在组态软件支持下进行系统生成所必须依赖的工作环境。通过建立一个工程目录树，产生一系列的用户文件（画面文件、数据文件、硬件配置文件等），这些文件是一个有机的整体，不能单独使用和删除。在windows环境下，利用回答对话框、使用图库、绘图工具和一些简单的编程，可以修改完善这些文件，最终生成图形目标应用系统。系统运行环境的功能是将上面开发出的图形目标应用系统，装入内存并投入运行。组态王软件结构由工程管理器、工程浏览器及运行系统三部分构成。工程管理器用于新工程的创建和已有工程的管理，对已有工程进行搜索、添加、备份、恢复以及实现数据词典的导入和导出等功能。 工程浏览器：工程浏览器是一个工程开发设计工具，用于创建监控画面、监控的设备及相关变量、动画链接、命令语言以及设定运行系统配置等的系统组态工具。 运行系统：工程运行界面，从采集设备中获得通讯数据，并依据工程浏览器的动画设计显示动态画面，实现人与控制设备的交互操作。通常情况下，建立一个应用工程大致可分为以下六个步骤：1创建新工程 为工程创建一个目录用来存放与工程相关的文件。2.定义硬件设备并添加工程变量添加工程中需要的硬件设备和工程中使用的变量，包括内存变量和 i/o 变量。3.制作图形画面并定义动画连接 按照实际工程的要求绘制监控画面并使静态画面随着过程控制对象产生动态效果。4.编写命令语言 通过脚本程序的编写以完成较复杂的操作上位控制。5.进行运行系统的配置 对运行系统、报警、历史数据记录、网络、用户等进行设置，是系统完成用于现场前的必备工作。6.保存工程并运行 完成以上步骤后，一个可以拿到现场运行的工程就制作完成了。2.2 组态功能介绍2.2.1. 组态软件的组态功能组态软件功能主要包括硬件配置功能和软件配置功能，程序员在组态软件提供的开发环境下以人机对话方式完成组态操作，调试运行正确后将系统组态结果存入硬盘中，供运行时使用。下面对组态软件的各种组态功能做一介绍。1.硬件配置组态功能硬件配置组态是整个组态过程的第一步，也是最重要的一步，一个具体的计算机控制系统使用了哪些需要和组态软件进行通信的硬件设备，如某一类型的输入/输出板卡、智能模块、智能仪表、plc等，需要将各个输入和输出点按其名称和意义预先定义，然后才能使用，包括定义各现场i/o控制站的站号，网络节点号等网络参数及站内的i/o配置等。2.数据库组态功能系统的数据库包括实时数据库和历史数据库。实时数据库组态主要是确定数据库中保存的各个变量名称、工程量标度变换、上下限值、线性化处理、报警特性、报警条件等；历史数据库组态除了确定上述内容外，还需要确定循环清盘的周期，即数据的保存周期。3.画面组态功能画面组态有时也称为制作车间画面，主要是模仿一个个生产现场，用来监视生产过程的状况，并可通过对画面上对象的操作，实现对生产过程的控制。画面是由两部分组成的：一部分是静态画面（或背景画面），一般用来反映监视对象的环境和相互关系；另一部分是动态点和操作按钮、设定值用的滑动杆或滚动条等。动态点的功能是当现场传来的数据发生变化时，及时在屏幕上显示出来，有图形的变化、颜色的变化、数字的变化等形式。4.数据报表组态功能报表组态功能包括实时数据报表和历史数据报表两大类，实时数据报表是将计算机采集到的现场数据，分类进行报表显示，使值班人员随时掌握生产现场的动态，报表组态就是制作一张张不同样式的报表页面，包括制作表格的样式、表头标题、报表时间、每个具体的单元格都放哪些变量等。历史数据报表还具有分时间段的查询和打印功能。5.报警处理组态功能报警功能是计算机监控系统一项很重要的功能，提醒操作人员及时处理生产现场的非正常情况。报警组态功能是通过回答对话框的形式确定参加报警的变量名称、报警级别、模拟量报警的上下限值、报警方式（声、光、闪烁、打印记录等）确定、报警处理方式的定义和制作报警画面、显示报警原因等。6.趋势曲线组态功能趋势曲线是以时间为横坐标的变量波形图，包括实时数据曲线和历史数据曲线两种。趋势曲线具有显示直观的特点，在控制系统中是必不可少的，为了完成这种功能，需要对趋势曲线画面进行组态，包括制作趋势曲线显示页面、确定每个页面中趋势曲线条数、名称、颜色、时间坐标刻度的单位、显示精度。历史趋势曲线具有时间向回卷动的功能，可以查询历史上某一时刻某一变量的值。2.2.2. 组态王优点 (1)方便实用的工程管理 组态王6.53提供方便实用的管理工具工程管理器。工程管理器是一个独立的可执行文件，用来管理本机的所有组态王工程，可以实现工程的压缩备份，备份恢复，数据词典的导出导入，实现开发和运行系统的切换等。(2).集成的开发环境 最新设计的组态王工程浏览器为用户提供了便利的集成开发环境。工程设计者可以在工程浏览器中查看工程的各个部分，可以查看画面、数据库、配置通讯驱动程序、设计报表；可以完成系统的大部分配置。工程浏览器采用树形结构，操作简单方便，容易接受。在工程浏览器中，用户也可以方便地切换到组态王开发环境和运行环境。(3).功能强大、易用的绘图工具 目前用简单的示意性图形已经不足以表示工业现场复杂的生产过程，用户普遍要求更加丰富多彩、生动逼真的画面。为满足此要求，组态王提供了丰富的绘图工具，并尽可能使绘图工具的使用方法容易掌握。(4).灵活的便捷菜单 使用组态王的过程中，用户可以随时按下鼠标右键来得到上下文相关的快捷菜单。这种方式比普通的菜单命令更容易使用，将大幅度地提高开发应用系统的效率。 (5).图形对象丰富的动画效果 图形界面上的任何对象或复合对象都可以随着过程参数的改变而变换状态，以产生动画效果。图形对象与过程参数建立变化对应关系的过程称为“动画连接”。 (6).动画连接向导 通过可视化图形操作，直接完成移动、旋转的动画连接定义。第三章 控制系统的工艺要求 3.1 工艺技术要求 3.1.1 控制要求该系统控制的模拟量有18个，传感器把测到的模拟量通过a/d转换送给plc，之后输出开关量，本设计主要实现将传感器输出的032000之间的数转换到024内。并且与阳转子轴向位移、阴转子轴向位移、传感器电源等相比较，在一定范围内，系统会有正常、报警、停机、失效等状态。比如阳转子轴向位移，设定在1014的时候显示正常，在810或1416的时候显示报警，在68或1618的时候显示状态为停机，在06或1824之间的时候显示失效。从而对系统进行控制。并且要求在传感器电源掉电、阳转子轴向位移和阴转子轴向位移报警的时候，plc系统的输出点被锁定报警。当传感器电源掉电、阳转子轴向位移和阴转子轴向位移失效的时候，输出被锁定停机，否则，当阴转子轴向位移和阳转子轴向位移同时失效的时候，输出被锁定失效。3.1.2 技术要求一、plc系统的输入点序号测点名称信号类型输入范围数量状态1阳转子轴向位移模拟量024v6a1：正常 b1;报警c1：停机 d1：失效 2阴转子轴向位移模拟量024v6a2：正常 b2;报警c2：停机 d2：失效3传感器电源模拟量024v6a3：正常 b3：掉电 1、 阳转子及阴转子轴向位移 失效 停机 报警 正常 报警 停机 失效2、传感器电源 正常 掉电二、plc系统的输出点序号控制点名称信号类型输入范围数量联动关系1报警开关量1：报警0：正常6当b3、b1、b2状态中出现任何一种时，此输出被锁定报警2总报警开关量1：报警0：正常1当序号1中任何一路出现报警时，此输出报警3停机开关量1：停机0：正常6当b3、d1、d2状态出现一种时，此输出被锁定停机，否则当c1和c2同时出现时，此输出锁定停机第四章 控制系统的硬件构成4.1 系统的程序变量表4.1.1 主程序的地址变量表在编程序前，我们最好定义变量表，变量表就是做变量命名工作的，只有定义了变量，我们才能编程序。使用变量表，有程序可读性更好，资源分配一目了然，修改灵活，输入纠错等优点。下面是本设计程序种的变量表：符号 地址 注释转换值1aiw0传感器所测且经过a/d转换的阳转子的位移值比较值1vd100经数据转换及浮点计算的阳转子的位移值阳1正常m0.0a11阳1报警m0.1b11阳1停机m0.2c11阳1失效m0.3d11转换值2aiw2传感器所测且经过a/d转换的阴转子的位移值比较值2vd104经数据转换及浮点计算的阴转子的位移值阴1正常m0.4a21阴1报警m0.5b21阴1停机m0.6c21阴1失效m1.0d21转换值3aiw4传感器所测且经过a/d转换的传感器电源比较值3vd108经数据转换及浮点计算的传感器电源传1正常m1.1a31传1掉电m1.2b31报警1q0.0输出点报警1符号 地址 注释停机1 q1.0 输出点停机1转换值4aiw6传感器所测且经过a/d转换的阳转子的位移值比较值4vd112经数据转换及浮点计算的阳转子的位移值阳2正常m1.3a12阳2报警m1.4b12阳2停机m1.5c12阳2失效m1.6d12转换值5aiw8传感器所测且经过a/d转换的阴转子的位移值比较值5vd116经数据转换及浮点计算的阴转子的位移值阴2_正常m2.0a22阴2_报警m2.1b22阴2停机m2.2c22阴2失效m2.3d22 转换值6aiw10传感器所测且经过a/d转换的传感器电源比较值6vd120经数据转换及浮点计算的传感器电源传2正常m2.4a32传2掉电m2.5b32报警2q0.1输出点报警2停机2q1.1输出点停机2转换值7aiw12传感器所测且经过a/d转换的阳转子的位移值比较值7vd124经数据转换及浮点计算的阳转子的位移值阳3正常m2.6a13阳3报警m3.0b13阳3停机m3.1c13阳3失效m3.2d13转换值8aiw14传感器所测且经过a/d转换的阴转子的位移值比较值8vd128经数据转换及浮点计算的阴转子的位移值阴3正常m3.3a23符号 地址 注释阴3报警m3.4b23阴3停机m3.5c23阴3失效m3.6d23转换值9aiw16传感器所测且经过a/d转换的传感器电源比较值9vd132经数据转换及浮点计算的传感器电源传3正常m4.0a33传3掉电m4.1b33报警3q0.2输出点报警3停机3q1.2输出点停机3转换值10aiw18传感器所测且经过a/d转换的阳转子的位移值比较值10vd136经数据转换及浮点计算的阳转子的位移值阳4正常m4.2a14阳4报警m4.3b14阳4停机m4.4c14阳4失效m4.5d14转换值11aiw20传感器所测且经过a/d转换的阴转子的位移值比较值11vd140经数据转换及浮点计算的阴转子的位移值阴4正常m4.6a24阴4报警m5.0b24阴4停机m5.1c24阴4失效m5.2d24转换值12aiw22传感器所测且经过a/d转换的传感器电源比较值12vd144经数据转换及浮点计算的传感器电源传4正常m5.3a34传4掉电m5.4b34报警4q0.3输出点报警4停机4q1.3输出点停机4转换值13aiw24传感器所测且经过a/d转换的阳转子的位移值符号 地址 注释比较值13vd148经数据转换及浮点计算的阳转子的位移值阳5正常m5.5a15阳5报警m5.6b15阳5停机m6.0c15阳5失效m6.1d15转换值14aiw26传感器所测且经过a/d转换的阴转子的位移值比较值14vd152经数据转换及浮点计算的阴转子的位移值阴5正常m6.2a25阴5报警m6.3b25阴5停机m6.4c25阴5失效m6.5d25转换值15aiw28传感器所测且经过a/d转换的传感器电源比较值15vd156经数据转换及浮点计算的传感器电源传5正常m6.6a35传5掉电m7.0b35报警5q0.4输出点报警5停机5q1.4输出点停机5转换值16aiw30传感器所测且经过a/d转换的阳转子的位移值比较值16vd160经数据转换及浮点计算的阳转子的位移值阳6正常m7.1a16阳6报警m7.2b16阳6停机m7.3c16阳6失效m7.4d16转换值17aiw32传感器所测且经过a/d转换的阴转子的位移值比较值17vd164经数据转换及浮点计算的阴转子的位移值阴6正常m7.5a26阴6报警m7.6b26阴6停机m8.0c26符号 地址 注释阴6失效m8.1d26转换值18aiw34传感器所测且经过a/d转换的传感器电源比较值18vd168经数据转换及浮点计算的传感器电源传6正常m8.2a36传6掉电m8.3b36报警6q0.5输出报警6停机6q1.5输出停机6总报警q0.6输出总报警4.2 cpu模块介绍4.2.1 s7-200扩展模块s7-200系列plc在集散自动化系统中充分发挥了其强大功能，使用范围可覆盖从代替继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。s7-200 cpu模块包括一个中央处理单元（cpu），数字量i/o点及电源，它们都被集成在一个紧凑独立的设备中。s7-200 cpu模块提供了一定数量的本机i/o，扩展模块提供了附加的输入输出点。s7-200系列plc包括多种cpu，每种s7-200 cpu的主要技术指标如下表所示。s7-200 plccpu221cpu222cpu224cpu226集成数字量输/输出6入/4出8入/6出14入1/0出24入/16出可连接扩展模块数不可扩展2个7个7个最大可扩展数字量输入输出范围不可扩展78点168点248点最大可扩展模拟量输入输出范围不可扩展10点35点35点用户程序区4k4k8k8k数据存储器2k2k5k5k编程软件step 7-micro/winstep 7-micro/winstep 7-micro/winstep 7-micro/win标志寄存器/计数器/定时器256/256/256256/256/256256/256/256256/256/256高速计数器4个30khz4个30hz6个30khz6个30khz通信接口1个rs485接口1个rs485接口1个rs485接口2个rs485接口外部硬件中断4444模拟电器位1个8位分辨率1个8位分辨率2个8位分辨率2个8位分辨率和一般微机一样，中央处理器cpu是plc的运算和控制核心，控制其他所有部件的运行，cpu由运算器、控制器和寄存器等组成，通过地址总线、数据总线及控制总线与存储器、i/o接口电路连接。cpu主要完成从存储器中读取指令、执行指令、处理中断及自诊断等功能。输入/输出i/o是系统的控制点，输入部分从现场设备（如传感器和开关）中采集信号，输出部分则控制泵、电动机及工业过程中的其他设备；通信端口允许将s7-200 cpu同编程器或其他一些设备连接起来；扩展模块可增加cpu的i/o点数（cpu221不可扩展）；电源向cpu及其所连接的任何模块提供电能。其中，cpu221和cpu222都非常适合于小店控制的微型控制器。cpu224的i/o端子排可很容易地排版拆卸，是具有较强控制能力的控制器。cpu226具有更多的输入/输出点，更强的规模扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能，因此可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。cpu226xm是在原有的cpu226基础上将拆卸存储空间和数据存储空间扩大了一倍，本机集成24输入/16输出供40个数字量i/o点，可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量i/o点或35路模拟量i/o点。其i/o端子排也可很容易整体拆卸，可用于较高要求的控制系统。它具有更多的输入输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能，可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。s7-200系列的cpu技术指标还包括cpu电源规范，输入规范及输出规范等。其中cpu的电源规范包括交直流输入电源的电压范围及电流额定值，还包括输入24v传感器电源的规格。cpu输入及输出规范则包括输入输出口的电压及电流标准、脉冲能力、机械寿命等。4.2.2 最大i/o配置每种cpu的最大i/o配置必须服从以下限制。（1）模块的数量cpu221不能扩展，cpu222最多有2个扩展模块，cpu224、cpu226最多有7个扩展模块，且7个扩展模块中最多能有2个智能扩展模块。（2）数字量i/o映像区的大小 s7-200 pl