软件设计毕业论文

6 选矿厂矿石破碎 S7-300PLC 控制系统监控软件设计 摘要 I 摘要 我国钢铁产量位居世界前位，选矿工业是传统的基础工业，虽然已具备相当规模，从业人员众多，但除少数大型选厂有一些自动化装备外，大多数选厂还是人工操作，在旧的管理方式下运作。突出问题是能耗高、效率低、自动化水平低、劳动强度大，选矿技术经济指标低，而且随矿石性质及操作条件的变化很不稳定。解决这些问题的重要方法就是开发研究选矿工业生产过程的关键技术、装备、仪器仪表，实现选矿工业生产过程的自动化。对于实现选矿工业过程自动化可使能耗和原材料消耗显著降低，劳 动强度大大减轻，产品质量可以提高而且稳定。实现选矿工业生产过程自动化主要包括破碎作业、磨矿分级作业、选别作业、浓缩过滤作业、尾矿输送作业等全套选矿生产过程的自动控制，通过计算机网络系统实现在线优化生产调度和管理，使整个选矿生产过程处于最佳状态，最大限度地提高产量、精矿品位和金属回收率等技术经济指标，达到高产优质、减人增效、节能降耗的目的。 本文即介绍了西门子 S7-300 可编程控制器在选矿综合自动化集中控制系统中的应用。此次选矿综合自动化集中控制系统的设计分为硬件设计、控制软件梯形图设计、组态监控软件设计三个 部分。本文根据选矿生产的特点和要求，详细介绍了 S7-300PLC 控制系统组态监控软件的设计。 首先，简单介绍选矿自动化系统的总体设计 ,然后详细介绍了如何使用 Win CC 系统设计组态监控，最后结合程序进行调试、检验。 选矿自动化集中控制系统的应用能够明显提高生产效率，节约能源，提高产品质量，在选矿行业中有非常广泛的应用价值。 关键词 : S7-300；选矿综合自动化系统；组在软件； Win CC；调试 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 目录 IV 目 录 摘要 . Abstract . 0 引 言 . 1 1 绪论 . 2 1.1 磁铁矿选矿介绍 . 2 1.2 选矿工艺及设备介绍 . 2 2 选矿厂自动化系统总体设计方案 . 4 2.1 系统总体设计思想 . 4 2.2 系统的基本功能 . 4 2.3 系统的组成环节 . 4 2.4 现场控制与远程控制 . 6 3 可编程控制器和软件系统概述 . 7 3.1 可编程控制器（ PLC）概述 . 7 3.2 STEP 7 概述 . 9 3.3 状态法编程概述 . 11 4 破碎环节及其梯 形图程序设计 . 13 4.1 破碎环节控制流程 . 14 4.1.1 远程控制 . 15 4.1.2 现场控制 . 15 4.1.3 系统启停顺序 . 16 4.2 破碎阶段 I/O 端子的地址以及 PLC 内部地址（ M）的分配 16 4.3 破碎环节 PLC 硬件系统组态和模块选型 . 24 4.4 破碎环节梯形图程序 . 26 4.5 破碎 PLC 程序结构及各程序块功能 . 27 5 Win CC 组态监控软件设计 . 28 5.1 WinCC 6.0 组态监控软件简介 . 28 5.2 WinCC 6.0 组态监控软件设计流程 . 28 目录 V 5.2.1 新建项目 . 28 5.2.2 画面组态 . 35 5.2.3 变量组态 . 40 5.2.4 报警组态 . 49 6 仿真调试 . 50 6.1 S7-PLCSIM 仿真软件简介 . 50 6.2 系统模拟运行 . 50 7 结 论 . 56 参考文献 . 57 谢 辞 . 58 引言 1 0 引 言 选矿是根据矿石中不同矿物的物理、化学性质，把矿石破碎磨细以后，采用重选法、浮选法、磁选法、电选法等，将有用矿物与脉石矿物分开，并使各种共生的有用矿物尽可能相互分离 ，除去或降低有害杂质，以获得冶炼或其他工业所需原料的过程。选矿使有用组分富集，减少冶炼或其他加工过程中的燃料、运输等的消耗，使低品位的贫矿石能得到经济利用。 国内的一些选矿厂设备单一、陈旧，选矿技术落后，采用粗放的发展模式，生产力十分有限。随着计算机技术，自动控制技术，检测技术，等科学技术的发展， 对 选矿中的 的破碎、磨碎、分级、选别、过滤脱水、精矿出厂和尾矿处理等过程进行的自动控制。实现选矿生产过程自动化，可以大大提高劳动生产率，提高选矿回收率和精矿品位，改善劳动条件，降低药剂和电能的消耗。使选矿生产更加经济 合理。 选矿综合自动化系统的投入可以大大提高企业的经济效益和社会效益，提高企业的装备技术水平，提高企业的管理水平。通过选矿综合自动化系统的实施，可以提高产品产量、质量以及合格率，降低能源消耗，减少设备维护费用，缩短设备检修时间，提高设备运转率，提高劳动生产率，减少岗位人员的数量，降低环境污染等。第 1 章 绪 论 2 1 绪论 1.1 磁铁矿选矿介绍 磁铁矿在我国铁矿物的储量中占了很大的比例。找出合理的选矿工艺及选矿设备来处理磁铁矿物对于我们国家矿山的发展及整个钢铁业的发展都有着极为重要的意义。近年来我国的选矿工作者经过了不懈的 努力使磁铁矿选矿工艺及设备有了很大的发展，铁精矿品位有了很大的提高。个别选矿厂已经达到了 70，全国平均提高了 l以上；而且杂质含量明显下降，有的选矿厂应用单一磁选法把二氧化硅含量降到了 2以下。 但选矿行业仍存在以下问题： 铁矿产品细度不尽合理； 铁矿设备单一；选别作业存在问题； 1.2 选矿工艺及设备介绍 选矿工艺技术与选矿设备的发展是同步的，设备的技术水平不仅是工艺水平的最好体现，其生产技术状态也直接影响着生产过程、产品的质量和数量以及综合经济效益。 （ 1） 破碎筛分工艺 破碎是大块物料在机械力作用 下粒度变小的过程。破碎是矿物加工过程的重要环节。破碎可分为四个阶段：破碎、超细破碎、超微破碎。破碎过程是高能耗的作业，破碎过程的基本原则是“多碎少磨”。现在工业中应用的破碎设备种类繁多，其分类方法也有多种。破碎设备可按工作原理和结构特征划分为：颚式破碎机、圆锥破碎机、辊式破碎机、冲击式破碎机等。 振动筛是工业中普遍采用的一种筛子，应用范围广，适用于中、细碎的预先和检查筛分。根据筛框运动轨迹特点，可分为圆运动振动筛和直线振动运动筛两类。前者包括单轴惯性振动筛、自定中心振动筛和重型振动筛；后者包括双轴惯性振动筛 和共振筛，按筛网层数还可以分为单层筛和双层筛两类。 （ 2）磨矿工艺 对选矿而言，采用一段或两段磨矿，便可经济地把矿石磨至选矿所需要的任何粒度。两段以上的磨矿，通常是由进行阶段选别的要求决定的。 第 1 章 绪 论 3 1.球磨机 各种规格子型球磨机的构造基本相同，球磨机的筒体用厚约 18 36 毫米的钢板卷制焊成，它的两端焊有铸钢制的法兰盘 ，筒体内装有衬板，用锰钢、铬钢、耐磨铸铁或橡胶等材料制成，其中高锰钢应用较广，使用橡胶尚处于试制阶段。衬板厚 50 130 毫米，与筒壳之间有 10 14 毫米的间隙，用胶合板、石棉垫、或塑料极或橡皮 铺在其中，用来减缓钢球对简体的冲击。 2.棒磨机 目前选矿厂使用的棒磨机，只有溢流型和开口型两种，前者用得较普遍，后者现已停止制造。棒磨机的构造与溢流型球磨机大致相同。所用磨矿介质为长圆棒。 3.螺旋分级机 螺旋分级机是借助于固体粒大小不同，比重不同，因而在液体中的沉降速度不同的原理，细矿粒浮游在水中成溢流出，粗矿粒沉于槽底。由螺旋推向上部排出，来进行机械分级的一种分级设备，能把磨机内磨出的料粉级于过滤，然后把粗料利用螺旋片旋片旋入磨机进料口，把过滤出的细料从溢流管子排出。该机底座采用槽钢，机体采用钢板 焊接而成。螺旋轴的入水头、轴头、采用生铁套，耐磨耐用，提升装置分电动和手动两种 . （ 3）磁选工艺 磁选机的工作原理： 矿浆经给矿箱流入槽体后，在给矿喷水管的水流作用下，矿粒呈松散状态进入槽体的给矿区。在磁场的作用，磁性矿粒发生磁聚而形成“磁团”或“磁链”，“磁团”或“磁链”在矿浆中受磁力作用，向磁极运动，而被吸附在圆筒上。由于磁极的极性沿圆筒旋转方向是交替排列的，并且在工作时固定不动，“磁团”或“磁链”在随圆筒旋转时，由于磁极交替而产生磁搅拌现象，被夹杂在“磁团”或“磁链”中的脉石等非磁性矿物在翻动中脱落下 来，最终被吸在圆筒表面的“磁团”或“磁莲”即是精矿。精矿随圆筒转到磁系边缘磁力最弱处，在卸矿水管喷出的冲洗水流作用下被卸到精矿槽中。非磁性或弱磁性矿物被留在矿浆中随矿浆排出槽外，即是尾矿。 第 2 章 选矿厂自动化系统总体设计方案 4 2 选矿厂自动化系统总体设计方案 2.1 系统总体设计思想 选矿自动化主要围绕提高产量与品位，节能降耗，增加效益为目标。选矿自动化系统是指 运 用各种自 动 控制技 术 完成破碎筛分、磨矿、分级、选别、浓缩脱水、过滤、精矿输送等工序，从而筛选出高质量精矿的控制系统。 稳定性、准确性是系 统 必 备 的要素。在 工业 生 产 中大 力开发 使用 PLC 完成控制功能的选矿自动化系统是非常必要的。本 设计 正是完成基于 PLC 为 控制器的组态监控软件设计的 选矿 厂 综 合自 动 化系 统设计 。 12 2.2 系统的基本功能 （ 1） 上位机监视、控制、操作系统的功能； （ 2） 中空室设操作台 操作、控制系统的单个设备启停的功能； （ 3） 手动模式 操作台控制的功能； （ 4） 自动模式 上位机控制的功能； （ 5） 现场模式 现场控制柜控制的功能； （ 6） 自动模式下故障的自动检测和报警； （ 7） 关键设备电机的油温、油位、电流、矿量等参数的上位机显示 和报警功能； （ 8） 磨矿环节给水量的 PID 闭环调节功能； （ 9） 磨矿环节给料量的 PID 闭环调节功能； 2.3 系统的组成环节 本设计按照实际情况将选矿厂分为破碎和磨矿两个独立的环节，但两个环节又以传送皮带和物料缓冲仓为纽带构成一个整体的选矿厂系统。 设计时本着“集中管理 ,分散控制” 为原则 ,分别将每个环节分为三个紧密的部分： 3 第一部分 上位机（工业控制计算机） 由工 业 控制 计 算机作 为 系 统 主机，上位机中央控制系 统 ,包括 1 台 工业 控制机 ,显 示器 ,UPS 电 源 ,打印机和操作 键盘 等是系 统 的中 枢 ,它接收下位 机的信第 2 章 选矿厂自动化系统总体设计方案 5 号 ,除 显 示打印存 储 外 ,还 按照程序要求回 馈 下位机 运 行方式和 数 据。 第二部分 下位机（ S7 300 PLC） 下位机采用抵抗 工业恶 劣 环 境能力 强 且可靠性高的 S7 300 PLC 实现 。 第三部分 生产车间 上位机和下位机通 过 MPI 总线联 系通信；下位机和生产车间设备 则 通 过数 据 电缆 通信； 这样 这三 个 部分便构成了整 个 生 产 管理及控制体系。上位机系 统 完成 数 据集中管理任 务 。下位机系 统 用于采集和 处 理各种信 号 ,并 输 入上位机 ,完 成独 立系统 的分散控制功能。 图 2.1 系统组成示意图 第 2 章 选矿厂自动化系统总体设计方案 6 2.4 现场控制与远程控制 现场设备控 制柜设有启停等操作按钮，为继电接触器控制系统； 4 远程中控室设置操作台和上位机，操作台上分别设置每个设备的启停等操作按钮，这些操作按钮连接 PLC 输入端，由按钮通过 PLC 控制设备运行； 远程中控室设置操作台设有“现场”和“手动”和“自动”切换开关： 当开关放在“现场”位置时远程中央控制失效，由操作员现场本地操作控制； 当开关放在“手动”位置时，操作员可通过中控室操作台人工操作控制系统运行； 当开关放在“自动”位置时，操作员可通过中控室上位机组态监控软件Wincc 操作控制系统。第 3 章 可编程控制器和软件系统概述 7 3 可编程控制器和软件系统 概述 3.1 可编程控制器（ PLC）概述 （ 1） PLC 的由来和特点 1969 年，美国数字设备公司 (DEC) 研制出第一台 PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用获得了成功 。 这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用 。 多年来，可编程控制器 (以下简称 PLC)从其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃，其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控 制等各种任务的跨越。今天的 PLC 在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都己大幅提高，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用。 7 1.高可靠性； 2.丰富的 I/O 接口模块； 3.采用模块化结构为了适应各种工业控制需要； 4.编程简单易学； 5.安装简单，维修方便； （ 2） PLC 的应用 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。这特别 适合多品种、小批量的生产场合。目前， PLC 使用情况主要分为如下几类： 1.开关量逻辑控制 取代传统的继电器控制电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于控制单台设备，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 2.工业过程控制 在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量 (即模拟量 )， PLC 采用相应的 A/D 和 D/A 转换模块及各种各样的第 3 章 可编程控制器和软件系统概述 8 控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。 PID 调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法 。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 3.运动控制 PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 4.数据处理 PLC 具有数学运算 (含矩阵运算、函数运算、逻辑运算 )、数据传送、数据转换、排序、造纸、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 5.通信及联网 PLC 通信包括 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展，现在的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 （ 3） S7-300 的组成 西门子 S7 系列 PLC 产品中 S7-200 是针对低性能要求的小型 PLC， S7-300是模块式中小型 PLC，最多可以扩展 32 个模块， S7-400 是大型 PLC，可以扩展 300 多个模块。 S7-300/400 可以组成 MPI, PROFIBUS 和工业以太网等。 5 S7-300 主要组成部分有：导轨、中央处理单元模板、接口模板 (IM)、信号模板 (SM)、功能模板 (FM)等。 S7 300 组成如下图所示。 图 3.1 S7-300 组成 1.负载电源模块 (PS)：用于将 S7-300 连接到 120/230V 交流电源，或 24V等直流电源。 2.中央处理单元 (CPU)：不同的 CPU 有不同的性能，有的 CPU 上集成有I/O 点，有的 CPU 上集成有 PROFIBUS DP 通讯接口等。 3.信号模块 (SM)：用于数字量和模拟量输入 /输出。 4.通讯处理器 (DP)：用于连接网络和点对点连接 5.功能模块 (FM)：用于高速计数，定位操作 (开环或闭环定位 )和闭环控制。 6.接口模块 (IM)：用于多机架配置时连接主机架 (CR)和 扩展机架 (ER)。第 3 章 可编程控制器和软件系统概述 9 S7-300 通过分布式的主机架 (CR)和 3 个扩展机架 (ER)，可以操作多达 32 个模块。 3.2 STEP 7 概述 PLC 控制软件使用西门子 STEP7 软件开发， STEP7 是用于 SIMATIC 可编程逻辑控制器的组态和编程的标准软件包。标准软件包运行再操作系统Windows 下并与 Windows 的图形对象和面向对象的操作原则相匹配。标准软件包的功能 ： 标准软件支持自动任务创建过程的各个阶段 。基于此，本设计选用 STEP7 V5.3 进行程序开发。 STEP 7 包括以下组件： 8 1.SIMATIC 管理器，用于集中管理所有工具以及自动化项目数据； 2.程序编辑器，用于以 LAD、 FBD 和 STL 语言生成用户程序； 3.符号编辑器，用于管理全局变量； 4.硬件组态，用于组态和参数化硬件； 5.硬件诊断，用于诊断自动化系统的状态； （ 1） STEP 7 中 PLC 程序的基本结构 本系统的 PLC软件采用了 STEP 7语言中的类似于一般高级语言子程序的功能， STEP 7 将用户程序分成不同的块类型。程序块分为两大类：系统块和用户块。系统块是存储在 CPU 操作系统中预定义的功能或功能块，可以被用户程序调用。用户块也称程序块 ，是提供给用户用于管理用户程序代码和数据的区域。用户块包括： OB：组织块； FB：功能块； FC：功能； DB：数据块。 主程序可以放入“组织块” (0B)中，而子程序可以放入“功能块” (FB 或FC)中。 OB1 是主程序，通过 CALL调用语句，依次调用各模块，达到组织整个程序的目的。 PLC 采用循环执行用户程序的方式。 OB1 是用于循环处理的组织块 (主程序 )，它可以调用别的逻辑块，或被中断程序 (组织块 )中断。在起动完成后，不断地循环调用 OB1，在 OB1 中可以调用其它逻辑块 (FB, SFB, FC 或 SFC) 。循环程序处理过程可以被某些事件中断。 在循环程序处理过程中， CPU 并不直接访问 I/O 模块中的输入地址区和输出地址区，而是访问 CPU 内部的输入 /输出过程映像区。批量输入、批量输出。 第 3 章 可编程控制器和软件系统概述 10 （ 2） STEP 7的编程语言 在标准的 STEP 7 软件包中包括 LAD、 FBD、 STL 这几种编程语言表示类型，也可购买作为可选软件包的其它的编程语言。 PLC 编程语言定义了 5 种编程语言 : 结构文本 ST(Structured text)： 西门子称为结构化控制语言 (SCL)。 编程语言 SCL（结构化控制语言）：是一个可选软 件包，它是按照国际电工技术委员会 IEC1131-3 标准定义的文本语言。 ASCAL 类型语言在编写诸如回路和条件分枝时，用其高级语言指令要比 STL 容易。因此， SCL 适合于公式计算，复杂的最优化算法或管理大量的数据。 梯形图 LD(Ladder diagram)：西门子简称为 LAD。 图形编程语言梯形逻辑是基于电路图表示法的基础之上，在程序段中将电路图中的元素如常开触点和常闭触点组合而成。一个逻辑块的程序部分由一段或多段程序组成。 梯形梯形逻辑编程语言包含在 STEP 7 标准软件包中。梯形逻辑程序是用增量编辑器生成。梯形逻辑程序是用增量编辑器生成。 功能块图 FBD (Function block diagram)：标准中称为功能方框图语言。 编程语言功能块图 （ FBD） 使用类似于布尔代数的图形逻辑符号来表示控制逻辑。一些复杂功能诸如算术功能等，可直接用逻辑框表示。 FBD 编程语言包含在 STEP 7 标准软件包中。 连续功能图 （ Continuous Function Chart） ：西门子称之为 S7 CFC 编程语言。 可选软件包 CFC（ Continuous Function Chart，连续功能 图）是一种用图形的方法连接复杂功能的编程语言。 编程语言 S7 CFC 用于连接已存在的各种功能。有许多标准功能不需要用户编程，而是可以使用含有标准块（例如：逻辑、算术、控制和数据处理等功能）的程序库。使用 CFC 不需要用户掌握详细的编程知识以及有关可编程序控制方面的专门知识。只需要具有行业所必需的工艺技术方面的知识就可以。 用户生成的程序块可按自己的意愿进行连接，连接的方法分不同的情况，如果用 SIMATIC S7，可用 S7 编程语言中的任一种，如果是用于 SIMATIC M7 则用 C/C+编程语言 。 程序是按 CFC 图表生成并存储。这些程序存在 S7 program 下面的“ Charts”文件夹中。这些图表可编译成用户程序中的 S7 程序块 5。 (2)编程语言的相互转换与选用 第 3 章 可编程控制器和软件系统概述 11 在 STEP 7 编程软件中，如果程序块没有错误，并且被正确地划分为网络，在梯形图、功能块图和语句表之间可以转换。如果部分网络不能转换，则用语句表表示。 语句表可供喜欢用汇编语言编程的用户使用。语句表的输入快， 可以在每条语句后面加上注释。设计高级应用程序时建议使用语句表。 梯形图适合于熟悉继电器电路的人员使用。 设计复杂的触点电路时最好用梯形图。 功能块图适合于熟悉数字电路的人使用。 S7 SCL 编程语言适合于熟悉高级编程语言 (例如 PASCAL 或 C 语言 )的人使用。 S7 Graph, HiGraph 和 CFC 可供有技术背景，但是没有 PLC 编程经验的用户使用。 S7 Graph 对顺序控制过程的编程非常方便， HiGraph 适合于异步非顺序过程的编程， CFC 适合于连续过程控制的编程。 图 3.2 编程语言的选择 你可以选择一系列不同的编程方法（梯形逻辑、功能块图、语句表、高级语言、顺序控制或状态图形）。还可以选择 是用文本方式编程，还是用图形方式编程。 选择好编程语言，也就确定了可以用哪种输入方式。 图 LD(Ladder diagram)：西门子简称为 LAD。图形编程语言梯形逻辑是基于电路图表示法的基础之上，在程序段中将电路图中的元素如常开触点和常闭触点组合而成。一个逻辑块的程序部分由一段或多段程序组成。梯形逻辑编程语言包含在 STEP 7 标准软件包中。梯形逻辑程序是用增量编辑器生成。梯形逻辑程序是用增量编辑器生成。 在本设计中，主要利用梯形图 LAD 编程对组态软件进行调试。 3.3 状态法编程概述 状态法编程的思 想来源于 “顺序控制继电器指令” ，而顺序控制继电器指令也称状态器，顺序控制继电器指令也用于步进顺序控制指令。状态法编程的可以这样描述：对于较为复杂的控制过程，可将它分割为一个个小的第 3 章 可编程控制器和软件系统概述 12 状态，分别对每个小的状态编程后，再根据这些小状态的联系将程序连接起来，用以实现总的控制任务。状态法指令就是针对小状态及小状态指令的联系安排的。每段小程序开头的第一个内部点置位（得电）则标志着该状态程序段的开始，每段小程序最后一个相应内部点复位（失电）则标志着该程序段的结束。第 4 章 破碎环节及其梯形图程序设计 13 4 破碎环节及其梯形图程序设计 破碎工序是选矿厂的第一 道工序，该工序能否稳定正常的工作直接影响后续作业情况。通过对油温、油位的检测实施对破碎机安全工作状态的分析和报警；通过对破碎机工作电流和给矿量的检测和分析实施破碎机优化给矿的控制；通过对料仓料位的检测和各破碎机能力的分析实施自动布料和破碎机工作的优化平衡，最终使整个系统安全、稳定、高效的运行。 运用该系统后将大大的节约电能、降低油耗、提高破碎机工作效率、减少岗位人员配置、提高设备的安全可靠性、减少设备维修的费用、通过人性化的组态接口使操作起来简单方便，便于管理。 图 4.1 破碎环节工艺流程图 第 4 章 破碎环节及其梯形图程序设计 14 4.1 破碎环节控制流程 图 4.2 破碎环节布局示意图 在破碎车间设置中控室，中控室设操作台，操作台上分布各个设备的启停控制按钮和指示灯。系统启动之前，操作员首先应在操作台上选择“自动” 、“手动” 或“现场”三个操作模式中的一个。 启动前准备： 破碎中控室向现场发启动前问询信号，现场操作人员收到信号后： 检查现场设备电源开关是否闭合； 检查各个皮带是否有堆积并清除； 检查颚破机内是否有余矿并清除； 检查两个圆锥破内是否有余矿并清除； 检查圆锥破润滑油油质如何并开启油泵； 以上工作做好后，现场操作员向中控 室发响应信号，当破碎中控室操作员收到现场响应信号后首先在操作台上选择操作模式，准备启动系统。 第 4 章 破碎环节及其梯形图程序设计 15 图 4.3破碎环节控制流程图 4.1.1 远程控制 当选择“自动”模式时，操作台上控制按钮开关等失效且现场的控制柜上只有急停按钮起作用，其他控制按钮失效。操作员可在上位机上通过 WinCC组态监控界上一键控制系统的启停。并且该模式具有自动检测故障，报警的功能。显示器和上位机分别置于操作台上，在上位机上通过 STEP 7 软件编写好程序后经通信电缆（ MPI）下载到下位机 PLC 里。现场的仪表柜和控制柜通过信号电缆将输入信 号给 PLC， PLC 又通过 MPI 传给上位机，通过 WinCC组态监控界面里显示出设备的运行 /停止状态和一些关键设备的参数，如电流、电压、温度等。 当选择“手动”模式时，上位机操作和现场操作均失效。操作员只有在操作台上通过设置的按钮开关来控制设备的运行。该模式是为了集中调试方便而使用。 4.1.2 现场控制 当选择“现场”模式时，上位机和操作台操作均失效，操作员只有在现场通过现场控制柜上的按钮控制设备运行。 该模式是为了现场调试方便而使用。这时，现场控制柜上的急停按钮有第 4 章 破碎环节及其梯形图程序设计 16 效，可供现场操作员及时处理事故时紧急停车使用 。 4.1.3 系统启停顺序 自动启动和停止顺序，系统采取“逆流启动，顺序停车”的原则，启动前各设备均空载。 自启动顺序： 8#， 7#， 6#， 4#， 3#， 2#皮带依次启动电振筛 2#圆锥破 5#皮带 1#圆锥破 1#皮带鳄破启动给料装置结束 自停止顺序：给料装置鳄破 1#皮带 1#圆锥破 5#皮带 2#圆锥破电振筛 2#， 3#， 4#， 6#， 7#， 8#皮带依次停车结束 当系统正常运行时，其中某一环节出现故障，此环节之前的所有动作都必须马上停止；环节之后按顺序停止。 4.2 破碎阶段 I/O 端子的地址以及 PLC 内部地址（ M）的分配 表 4 1 破碎环节 I/O 点数统计及符号表 12 符号名 测控点统计 类型 PLC 物理地址 备注、说明 MC 模式切换 DO Q0.0 Wincc 显示远程、现场模式 SM 现场模式 DI I0.0 Wincc 显示现场模式 HM 手动模式 DI I0.1 Wincc 显示手动模式 AM 自动模式 DI I0.2 Wincc 显示自动模式 FeedOut 启，停 DO Q0.1 Wincc 有 ON/OFF按钮 FeedState 返回信号 DI I0.3 Wincc 显示ON/OFF 状态 FeedRun_c 启动 DI I0.4 FeedsStop_c 停止 DI I0.5 Feed_BpqOut 压频输出 AO 输出驱动给料电机，控制转速来控制给料量 JawMotorOut 启，停 DO Q0.2 Wincc 有 ON/OFF第 4 章 破碎环节及其梯形图程序设计 17 按钮 JawMotorState 返回信号 DI I0.6 Wincc 显示ON/OFF 状态 JawMotorFR FR 过载 DI I0.7 Wincc 有显示过载 OFF 状态 JawMotorES 紧急停车 DI I1.0 Wincc 有急停状态显示 JawRun_c 启动 DI I1.1 JawStop_c 停止 DI I1.2 BelOut_1 启，停 DO Q0.3 Wincc 有 ON/OFF按钮 BeltState_1 返回信号 DI I1.3 Wincc 显示ON/OFF 状态 BeltRun_c_1 启动 DI I1.4 BeltStop_c_1 停止 DI I1.5 BeltTcyLockAlarm_1 故障信号 DI I1.6 Wincc 显示 1#皮带故障状态，该皮带停车，并报警 BeltTraffic_1 流量信号 AI Wincc 显示流量数值 ConeMotorOut_1 启 ,停 DO Q0.4 Wincc 有 ON/OFF按钮 ConeMotorOn_1 运行 DO Q0.5 Wincc 有 ON/OFF按钮 ConeRunState_1 启动返回信号 DI I1.7 Wincc 显示ON/OFF 状态 ConeOnState_1 运行返回信号 DI I2.0 Wincc 显示ON/OFF 状态 ConeMotorFR_1 FR 过载 DI I2.1 Wincc 有显示过载 OFF 状态 ConeMotorES_1 紧急停车 DO Q0.6 Wincc 显示 紧急停车 OFF 状态 ConeTempAlarm 润滑油油温检测 AI Wincc 显示数值，第 4 章 破碎环节及其梯形图程序设计 18 _1 60上限报警 ConeCurrent_1 电机电流检测 AI Wincc 显示数值 ConeRun_c_1 启动 DI I2.2 ConeStop_c_1 停止 DI I2.3 BelOut_2 启，停 DO Q0.7 Wincc 有 ON/OFF按钮 BeltState_2 返回信号 DI I2.4 Wincc 显示ON/OFF 状态 BeltRun_c_2 启动 DI I2.5 BeltStop_c_2 停止 DI I2.6 磁化轮 磁化轮（去毛）为皮带所自带设备 无需控制 BelOut_3 启，停 DO Q1.0 Wincc 有 ON/OFF按钮 BeltState_3 返回信号 DI I2.7 Wincc 显示ON/OFF 状态 BeltRun_c_3 启动 DI I3.0 BeltStop_c_3 停止 DI I3.1 BelOut_4 启，停 DO Q1.1 Wincc 有 ON/OFF按钮 BeltState_4 返回信号 DI I3.2 Wincc 显示ON/OFF 状态 BeltRun_c_4 启动 DI I3.3 BeltStop_c_4 停止 DI I3.4 ESieveOut 启，停 DO Q1.2 Wincc 有 ON/OFF按钮 ESieveState 返回信号 DI I3.5 Wincc 显示ON/OFF 状态 ESieveRun_c 启动 DI I3.6 EsieveStop_c 停止 DI I3.7 BelOut_5 启，停 DO Q1.3 Wincc 有 ON/OFF按钮 第 4 章 破碎环节及其梯形图程序设计 19 BeltState_5 返回信号 DI I4.0 Wincc 显示ON/OFF 状态 BeltRun_c_5 启动 DI I4.1 BeltStop_c_5 停止 DI I4.2 BelOut_8 启，停 DO Q1.4 Wincc 有 ON/OFF按钮 BeltState_8 返回信号 DI I4.3 Wincc 显示ON/OFF 状态 BeltRun_c_8 启动 DI I4.4 BeltStop_c_8 停止 DI I4.5 ConeMotorOut_2 启 ,停 DO Q1.5 Wincc 有 ON/OFF按钮 ConeMotorON_2 运行 DO Q1.6 Wincc 有 ON/OFF按钮 ConeRunState_2 启动返回信号 DI I4.6 Wincc 显示ON/OFF 状态 ConeOnState_2 运行返回信号 DI I4.7 Wincc 显示ON/OFF 状态 ConeMotorFR_2 FR 过载 DI I5.0 Wincc 有显示过载 OFF 状态 ConeMotorES_2 紧急停车信号 DI I5.1 Wincc 显示 紧急停车 OFF 状态 ConeTempAlarm_2 润滑油油温检测 AI Wincc 显示数值， 60上限报警 ConeCurrent_2 电机电流检测 AI Wincc 显示数值 ConeRun_c_2 启动 DI I5.2 ConeStop_c_2 停止 DI I5.3 BelOut_6 启，停 DO Q1.7 Wincc 有 ON/OFF按钮 BeltState_6 返回信号 DI I5.4 Wincc 显示ON/OFF 状态 BeltRun_c_6 启动 DI I5.5 BeltStop_c_6 停止 DI I5.6 第 4 章 破碎环节及其梯形图程序设计 20 BelOut_7 启，停 DO Q2.0 Wincc 有 ON/OFF按钮 BeltState_7 返回信号 DI I5.7 Wincc 显示ON/OFF 状态 BeltRun_c_7 启动 DI I6.0 BeltStop_c_7 停止 DI I6.1 FeedAlarm 给料报警 DO Q2.1 JawAlarm 鳄破报警 DO Q2.2 BeltAlarm 皮带类报警 DO Q2.3 TcyLockAlarm 金属探测报警 DO Q2.4 ConeAlarm 锥破报警 DO Q2.5 ESieveAlarm 筛子报警 DO Q2.6 AlarmReset 报警复位 DI I6.2 AllReset 总复位 DI I6.3 表 4-2 破碎符号表 数据检测 DB 11 DB 11 仿真数据 DB 610 FB 610 检测调用块 FB 100 FB 100 检测调用块 模拟量标度变换模块 FB 101 FB 101 模拟量标度变换模块 模拟量输入模块 FB 102 FB 102 模拟量输入模块 设备状态检测快 FB 103 FB 103 设备状态检测快 手动运行调用块 FB 110 FB 110 手动运行调用块 皮带秤料重检测 FB 111 FB 111 模拟量输入转换 FB 112 FB 112 模拟量输出转换 FB 113 FB 113 自动控制调用块 FB 130 FB 130 自动控制调用块 PID 计算 FB 131 FB 131 PID 计算 自动报警调用块 FB 140 FB 140 自动报警调用块 锥破报警 FB 141 FB 141 锥破报警 料位报警 FB 142 FB 142 料位报警 皮带测皮调用块 FB 160 FB 160 皮带测皮调用块 皮带测皮计算 FB 161 FB 161 皮带测皮计算 仿真调用块 FB 610 FB 610 仿真调用块 计算机操作接口与控制状态 FC 1 FC 1 计算机操作接口与控制状态 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 破碎环节及其梯形图程序设计 21 锥破手动 FC 111 FC 111 锥破手动 皮带手动运行 FC 112 FC 112 皮带手动运行 手动 FC 113 FC 113 手动 停止模式 FC 120 FC 120 停止模式 皮带停止 FC 121 FC 121 皮带停止 皮带自启动 FC 130 FC 130 皮带自启动 自动模 式 FC 131 FC 131 自动模式 模拟量处理 FC 161 FC 161 输出调用块 FC 170 FC 170 输出调用块 手动信号返回 FC 611 FC 611 模拟仿真 FC 612 FC 612 StopMode M 0.0 BOOL 计算机停止模式 HandRunMode M 0.1 BOOL 手动模式 AutoRunMode M 0.2 BOOL 自动模式 BeltstopMode M 0.3 BOOL 皮带停止模式 BeltrunMode M 0.4 BOOL 皮带自动运行模式 BeltHandMode M 0.5 BOOL 皮带手动模式 AutoStop M 1.0 BOOL 计算机自动停止 HandRun M 1.1 BOOL 计算机手动 AutoRun M 1.2 BOOL 计算机自动运行 BeltRun M 1.3 BOOL 皮带计算机自动运行 BeltStop M 1.4 BOOL 皮带计算机停止运行 BeltHand M 1.5 BOOL 皮带计算机手动运行 BeltStepOn M 1.6 BOOL 皮带自动运行启动条件 BeltPulse M 1.7 BOOL 皮带自动运行脉冲信号 DebugFz M 2.0 BOOL 仿真 AutoRunStep1 M 3.0 BOOL 自动运行步骤 1 AutoRunStep2 M 3.1 BOOL 自动运行步骤 2 AutoRunSrep3 M 3.2 BOOL 自动运行步骤 3 AutoRunStep4 M 3.3 BOOL 自动运行步骤 4 AutoRunStep5 M 3.4 BOOL 自动运行步骤 5 AutoRunStepOn M 3.5 BOOL 自动运行启动条件 AutoRunStep0 M 3.6 BOOL 自动运行步骤 0 AutoRunPulse M 3.7 BOOL 自动运行脉冲信号 MeasureStep0 M 4.0 BOOL 测皮步骤 0 endMeasure M 4.1 BOOL 测皮结束 MeasureMode M 4.2 BOOL 测皮模式 MeasurePulse M 4.3 BOOL 检测脉冲 LevelHighAlarmPulse M 5.0 BOOL 料位高报警脉冲 LevelHighAlarm M 5.1 BOOL 高料位报警 第 4 章 破碎环节及其梯形图程序设计 22 LevelLowAlarmPulse M 5.2 BOOL 料位低报警脉冲 LevelLowAlarm M 5.3 BOOL 低料位报警 ConeCurrentAlarmPulse_1 M 6.0 BOOL 1#圆锥破碎机电流报警脉冲 ConeCurrentAlarmPulse_2 M 6.1 BOOL 2#圆锥破碎机电流报警脉冲 ConeTempAlarmPulse_1 M 6.2 BOOL 1#圆锥破碎机轴温报警 ConeTempAlarmPulse_2 M 6.3 BOOL 2#圆锥破碎机轴温报警 ConeMotorAlarm M 6.4 BOOL 圆锥破碎机报警 FaultAlarm M 7.0 BOOL 总报警 AlarmReset M 7.1 BOOL 报警复位 FeedsStop_c M 20.0 BOOL 电振给料电机停止 FeedRun_c M 20.1 BOOL 电振给料电机启动 FeedMotorOut M 20.2 BOOL 电振给料电机输出 FeedMotorState M 20.3 BOOL 电振给料电机返回信号 JawStop_c M 21.0 BOOL 颚式破碎机电机停止 JawRun_c M 21.1 BOOL 颚式破碎机电机启动 JawMotorOut M 21.2 BOOL 颚式破碎机电机输出 JawMotorState M 21.3 BOOL 颚式破碎机电机返回信号 JawMotorFR M 21.4 BOOL 颚式破碎机过载 JawMotorES M 21.5 BOOL 颚式破碎机紧急停车 ConeStop_c_1 M 31.0 BOOL 1#圆锥破碎机电机停止 ConeRun_c_1 M 31.1 BOOL 1#圆锥破碎机电机启动 ConeMotorOut_1 M 31.2 BOOL 1#圆锥破碎机电机输出 ConeMotorOn_1 M 31.3 BOOL 1#圆锥破碎机电机运行 ConeRunState_1 M 31.4 BOOL 1#圆锥破碎机电机启动返回信号 ConeOnState_1 M 31.5 BOOL 1#圆锥破碎机电机运行返回信号 ConeMotorFR_1 M 31.6 BOOL 1#圆锥破碎机过载 ConeMotorES_1 M 31.7 BOOL 1#圆锥破碎机紧急停车 ConeStop_c_2 M 32.0 BOOL 2#圆锥破碎机电机停止 ConeRun_c_2 M 32.1 BOOL 2#圆锥破碎机电机启动 ConeMotorOut_2 M 32.2 BOOL 2#圆锥破碎机电机输出 ConeMotorON_2 M 32.3 BOOL 2#圆锥破碎机电机运行 ConeRunState_2 M 32.4 BOOL 2#圆锥破碎机电机启动返回信号 ConeOnState_2 M 32.5 BOOL 2#圆锥破碎机电机运行返回信号 ConeMotorFR_2 M 32.6 BOOL 2#圆锥破碎机过载 ConeMotorES_2 M 32.7 BOOL 2#圆锥破碎机紧急停车 EsieveStop_c M 51.0 BOOL 电振筛电机停止 ESieveRun_c M 51.1 BOOL 电振筛电机启动 ESieveMotorOut M 51.2 BOOL 电振筛电机输出 ESieveMotorState M 51.3 BOOL 电振筛电机返回信号 BeltStop_c_1 M 61.0 BOOL 1#皮带电机停止 第 4 章 破碎环节及其梯形图程序设计 23 BeltRun_c_1 M 61.1 BOOL 1#皮带电机启动 BeltMotorOut_1 M 61.2 BOOL 1#皮带电机输出 BeltMotorState_1 M 61.3 BOOL 1#皮带电机返回信号 BeltTcyLockAlarm_1 M 61.4 BOOL 金属探测信号 BeltStop_c_2 M 62.0 BOOL 2#皮带电机停止 BeltRun_c_2 M 62.1 BOOL 2#皮带电机启动 BeltMotorOut_2 M 62.2 BOOL 2#皮带电机输出 BeltMotorState_2 M 62.3 BOOL 2#皮带电机返回信号 BeltStop_c_3 M 63.0 BOOL 3#皮带电机停止 BeltRun_c_3 M 63.1 BOOL 3#皮带电机启动 BeltMotorOut_3 M 63.2 BOOL 3#皮带电机输出 BeltMotorState_3 M 63.3 BOOL 3#皮带电机返回信号 BeltStop_c_4 M 64.0 BOOL 4#皮带电机停止 BeltRun_c_4 M 64.1 BOOL 4#皮带电机启动 BeltMotorOut_4 M 64.2 BOOL 4#皮带电机输出 BeltMotorState_4 M 64.3 BOOL 4#皮带电机返回信号 BeltStop_c_5 M 65.0 BOOL 5#皮带电机停止 BeltRun_c_5 M 65.1 BOOL 5#皮带电机启动 BeltMotorOut_5 M 65.2 BOOL 5#皮带电机输出 BeltMotorState_5 M 65.3 BOOL 5#皮带电机返回信号 BeltStop_c_6 M 66.0 BOOL 6#皮带电机停止 BeltRun_c_6 M 66.1 BOOL 6#皮带电机启动 BeltMotorOut_6 M 66.2 BOOL 6#皮带电机输出 BeltMotorState_6 M 66.3 BOOL 6#皮带电机返回信号 BeltStop_c_7 M 67.0 BOOL 7#皮带电机停止 BeltRun_c_7 M 67.1 BOOL 7#皮带电机启动 BeltMotorOut_7 M 67.2 BOOL 7#皮带电机输出 BeltMotorState_7 M 67.3 BOOL 7#皮带电机返回信号 BeltStop_c_8 M 68.0 BOOL 8#皮带电机停止 BeltRun_c_8 M 68.1 BOOL 8#皮带电机启动 BeltMotorOut_8 M 68.2 BOOL 8#皮带电机输出 BeltMotorState_8 M 68.3 BOOL 8#皮带电机返回信号 BeltStep1 M 70.0 BOOL 皮带顺序启动步骤 1 BeltStep2 M 70.1 BOOL 皮带顺序启动步骤 2 BeltStep3 M 70.2 BOOL 皮带顺序启动步骤 3 BeltStep4 M 70.3 BOOL 皮带顺序启动步骤 4 BeltStep5 M 70.4 BOOL 皮带顺序启动步骤 5 BeltStep6 M 70.5 BOOL 皮带顺序启动步骤 6 BeltStep7 M 70.6 BOOL 皮带顺序启动步骤 7 BeltStep8 M 70.7 BOOL 皮带顺序启动步骤 8 第 4 章 破碎环节及其梯形图程序设计 24 BeltStep0 M 71.1 BOOL 皮带顺序启动步骤 0 Cycle Execution OB 1 OB 1 主程序 CYC_INT5 OB 35 OB 35 中断 COMPLETE RESTART OB 100 OB 100 仿真 ConeCurrent_1 PIW 102 WORD 1#电机电流检测信号 ConeCurrent_2 PIW 104 WORD 2#电机电流检测信号 ConeTempAlarm_1 PIW 106 WORD 1#润滑油油温检测信号 ConeTempAlarm_2 PIW 108 WORD 2#润滑油油温检测信号 BeltScalePressure PIW 110 WORD 皮带秤压力信号 FeedLevel PIW 112 WORD 给料料位 ady1 PIW 200 WORD 1#秤压力信号 Feed_BpqOut PQW 100 WORD 电振筛变频器输出 4.3 破碎环节 PLC 硬件系统组态和模块选型 （ 1） 电 源模 块的选 型 14 S7-300 需要 24V 直流电源。 PS307 负载电源模块将 120V 或 230V 交流电压转变为 24V 直流工作电压。 24V 直流电源用来为 SIMATIC S7-300 和传感器及执行元件供电。电源模块安装在 DIN 导轨上 (插槽 1)，紧靠在 CPU 或 IM 361(扩展机架上 )的左侧。使用电源连接器 (已包括 )连接到的 CPU 或 IM361上。本阶段选用电源模块为 PS 307 5A （ 2） CPU 模 块的选 型 根据被控对象的 I/O 点数以及工艺要求、扫描速度、自诊断功能等方面的考虑，选用 SIEMENS 公司的 S7-300 系列 PLC 的 CPU 为 315-2DP。 CPU315 2DP 是唯一带现场总线（ PROFIBUS） SINEC L2-DP 界面的 CPU 模板，具有 48KB 的 RAM, 80KB 的装载存储器，可用存储卡扩充装载存存储容量最大到 512KB。最大可扩展 1024 点数字量或 128 个模拟量。 （ 3） 数 字量输入模 块的选 型 数字 I/O 模块包括用于 SIMATIC S7-300 的数字输入和输出。通过这些模块，可将数字传感器和执行元件与 SIMATIC S7-300 相连。 SM321 数字量输入模板将现场送来的数字信号电平转换成 S7-300 内部信号电平，有四种型号模板可供选择，即直流 16 点输入，直流 32 点输入，交流 8 点输入 ，交流 32 点输入。因为破碎阶段统计出 DI=46 点，所以选择直流32 点和直流 16 点输入的 SM321 数字量输入模块。 （ 4）数字量输出模 块的选 型 第 4 章 破碎环节及其梯形图程序设计 25 SM322 数字量输出模板将 S7-300 内部信号电平转换成所要求的外部信号电平，可直接驱动电磁阀、接触器、小型电动机、灯和电动机启动器等。因为破碎阶段统计出 DO=13 点，所以选择直流 32 点继电器输出 SM322 数字量输出模块。 （ 5）模拟量输入模块的选型 SIMATIC S7-300 的模拟输入用于连接电压和电流传感器、热电耦、电阻器和电阻式温度计。 SM331 模拟输入模 块将扩展过程中的模拟信号转化为S7-300 内部处理用的数字信号。电压和电流传感器、热电耦、电阻和电阻式温度计均可作为传感器与该模块相连。本阶段选用 SM331 AI 8 12 位模拟量输入模块。 （ 6） 破碎环节 PLC 硬件系统组态 图 4.5 硬件组态图标 双击 Hardware 打开硬件组态界面，安照上述选择好模块拖拽到相应插槽里完成硬件组态。 1#插槽只允许放置电源， 2#插槽只允许放置 CPU， 3#插槽只允许放置级联模块，本环节不需要使用该插槽，空置但不可放置其他模块。4#到 11#插槽允许放置 I/O 模块，且模块放置到 插槽后 I/O 地址就确定下来，在编程时必须对应。 第 4 章 破碎环节及其梯形图程序设计 26 图 4.6 STEP 7硬件组态示意图 图 4.7 PLC机架组态示意图 4.4 破碎环节梯形图程序 本系统的编程软件采用了 STEP 7 语言中的类似于一般高级语言子程序的功能， STEP 7 将用户程序分成不同的块类型。程序块分为两大类 :系统块和用户块。系统块是存储在 CPU 操作系统中预定义的功能或功能块，可以被用户程序调用。用户块也称程序块，是提供给用户用于管理用户程序代码和数据的区域。用户块包括 OB组织块； FB=功能块； FC=功能； DB=数据 块。 主程序可以放入“组织块” (0B)中，而子程序可以放入“功能块” (FB 或FC)中。 OB1 是主程序，通过 CALL调用语句，依次调用各模块，达到组织整个程序的目的。 第 4 章 破碎环节及其梯形图程序设计 27 PLC 采用循环执行用户程序的方式。 OB1 是用于循环处理的组织块 (主程序 )，它可以调用别的逻辑块，或被中断程序 (组织块 )中断。 在起动完成后，不断地循环调用 OB1，在 OB1 中可以调用其它逻辑块 (FB，SFB， FC 或 SFC) 。 循环程序处理过程可以被某些事件中断。 在循环程序处理过程中， CPU 并不直接访问 I/O 模块中的输入地址区和输出地址 区，而是访问 CPU 内部的输入 /输出过程映像区。批量输入、批量输出。 PLC 工作扫描过如下： 4.5 破碎 PLC 程序结构及各程序块功能 破碎阶段的程序包括主程序 OB1、中断子程序 OB35、仿真初始化子程序OB100、检测调用 FB100、计算机操作接口与控制状态 FC1、手动 FC113、手动运行调用块 FB110、自动模式 FC131、自动控制调用块 FB130、皮带自启动FC130、皮带停止 FC121、停止模式 FB120、锥破报警 FB141、料位报警 FB142、FB140 自动报警调用块等。 各段程序的具体设计及功 能参照米桂莹同学的下位机 PLC 硬件设计部分 。 第 5 章 Win CC 组态监控软件设计 28 5 Win CC 组态监控软件设计 5.1 WinCC 6.0 组态监控软件简介 组态软件是数据采集监控系统 SCADA （ Supervisory Control Data Acquisition）的软件平台工具，是工业应用软件的一个组成部分。它具有丰富的设置项目，使用方式灵活，功能强大。组态软件由早前单一的人机界面向数据处理机方向发展，管理的数据量越来越大。随着组态软件自身以及控制系统的发展，监控组态软件部分地与硬件发生分离，为自动化软件的发展提供了充分发挥作 用的舞台。 OPC（ OLE for Process Control）的出现，以及现场总线尤其是工业以太网的快速发展，大大简化了异种设备的互联，降低了开发 I/O 设备驱动软件的工作量。 I/O 驱动软件也逐渐向标准化的方向发展。 西门子视窗控制中心 SIMATIC WinCC（ Windows Control Center）是HMI（人机界面） /SCADA（监视控制与数据采集）软件中的后起之秀。 1996年进入世界工控组态软件市场，当年就被美国 Control Engineering 杂志评为最佳 HMI 软件。以最短的时间 发展成为第三个在世界范围内成功的 SCADA 系统；而在欧洲它无可争议的成为了第一。 在设计思想上， SIMATIC WinCC 秉承西门子公司博大精深的企业文化理念，是性能最全面，技术最先进，系统最开放的 HMI/SCADA 软件。 WinCC的显著特性就是全面开放，它很容易的将标准的用户程序结合起来，建立人机界面，精确的满足生产实际需求。通过系统集成，可将 WinCC 作为其系统扩展的基础，通过开放接口开放自己的应用软件。 WinCC 具有极高的兼容性，可适用于办公室和制造