摘 要：本文對西門子S7-200系列可編程序控制器應用于配料生產(chǎn)線電氣控制系統(tǒng)的設計思想作了介紹，對系統(tǒng)的硬件組成和軟件設計作了較為詳細的闡述，現(xiàn)場應用情況表明，該PLC控制系統(tǒng)工作可靠，操作方便。
關鍵詞：西門子S7-200PLC;配料生產(chǎn)線;起保停電路。
1.前言：
　　隨著微處理器、計算機和數(shù)字通信技術的飛速發(fā)展，計算機控制已經(jīng)擴展到了幾乎所有的工業(yè)領域。例如可編程序控制器、基于PC總線的工業(yè)控制計算機、集散控制系統(tǒng)（DCS）和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）等?，F(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場需求作出迅速反應，生產(chǎn)出小批量、多品種，多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn)設備和自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有*的可靠性和靈活性，可編程序控制器（Programmable Logic Controller,PLC）正是順應這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎的通用工業(yè)控制裝置，是工業(yè)自動化三大支柱之一。電工委員會（IEC）對PLC作了如下定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械和生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都應按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。”從這一定義可以看出，PLC是一種用程序來改變控制功能的工業(yè)控制計算機，由于它具有功能強，可靠性高，環(huán)境適應能力和抗*力強，以及接線簡單，編程靈活、方便等特點而得到了廣泛應用。本文以西門子S7-200系列PLC實現(xiàn)對配料生產(chǎn)線自動控制的程序設計過程進行了詳細的闡述。
2.配料生產(chǎn)線的電氣控制要求
　　該配料生產(chǎn)線廣泛應用于建筑、化工等生產(chǎn)領域，主要由料倉、倉壁振動器、喂料振動器、稱料倉、排料振動器、傳送帶、中間倉、混合倉、攪拌機組成;各振動器、傳送帶、攪拌機均由電機拖動;中間倉門和混合倉卸料門則由電磁閥控制;當某臺電機過載時電鈴報警并禁止所有輸出，故障排除后才能繼續(xù)工作。其工作過程如下：⑴按下啟動按鈕后兩個倉壁振動器和兩個喂料振動器同時啟動，料倉一和料倉二同時開始下料，將配料喂入稱料倉。⑵當稱料傳感器SQ1和SQ2接通時，對應的倉壁振動器和喂料振動器停止工作，停止喂料。⑶啟動1號送料傳送帶。⑷延時10秒后啟動兩個排料振動器進行排料，將稱料倉中的配料通過1號傳送帶送入中間倉。⑸延時300秒后啟動攪拌機，1號送料傳送帶停止工作。⑹延時3秒后，打開中間倉門，將中間倉中的配料放入混合倉通過攪拌機混合均勻。⑺延時300秒后，開啟混合倉卸料門，啟動2號傳送帶將混合均勻的配料送走。⑻延時300秒后全部停止工作，一個周期結(jié)束后回到初始狀態(tài)或繼續(xù)下一個周期。該配料生產(chǎn)線要求有自動、單周期和手動三種工作方式;在自動工作方式下，按下啟動按鈕后能連續(xù)不斷地循環(huán)工作，直到按下停止按鈕，當前工作周期結(jié)束后才停止工作;在單周期工作方式下，按下啟動按鈕后工作一個周期自動停止工作;在手動工作方式下，可手動調(diào)整1號傳送帶、2號傳送帶和攪拌機。
3.系統(tǒng)硬件設計
　　根據(jù)該配料生產(chǎn)線的電氣控制要求，該系統(tǒng)有9臺電機、2個電磁閥和1個過載報警電鈴需要控制;在手動工作方式下，手動調(diào)整1號傳送帶、2號傳送帶和攪拌機，需要3個點動按鈕;在自動工作方式下的啟動和停止按鈕;稱料傳感器SQ1和SQ2有兩對4個輸入點，工作方式轉(zhuǎn)換開關有3個輸入點，9臺電機的熱繼電器串聯(lián)共用一個輸入點，因此該配料生產(chǎn)線的電氣控制系統(tǒng)采用PLC控制需要有13個輸入點，12個輸出點，在設計過程中我們選用西門子S7-200系列PLC，基本單元選用CPU224模塊DC14輸入/繼電器10輸出，擴展單元選用EM223DC8輸入/繼電器8輸出能滿足控制要求。具體的I/O地址分配見表1。

4.系統(tǒng)軟件設計
　　在系統(tǒng)軟件設計過程中，首先根據(jù)系統(tǒng)控制要求和工藝流程設計出系統(tǒng)順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖設計出梯形圖。
　　4.1.順序功能圖的設計
　　順序功能圖設計zui基本的思想就是將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的步（Step）,并用編程元件來代表各步;步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來劃分的,在任何一步之內(nèi),各輸出量的ON/OFF狀態(tài)不變,但相鄰兩步輸出量總 的狀態(tài)是不同的,這樣使得代表各步的編程元件的狀態(tài)與各輸出量的狀態(tài)之間有著直接的邏輯關系。在順序功能圖的各步之間只有一步是活動步，步與步之間的轉(zhuǎn)換是通過轉(zhuǎn)換條件來實現(xiàn)的，只有在前級步為活動步，并且滿足轉(zhuǎn)換條件的情況下才能由前級步轉(zhuǎn)到后續(xù)步，前級步變?yōu)椴换顒硬蕉罄m(xù)步變?yōu)榛顒硬健Ｔ谂淞仙a(chǎn)線順序功能圖的設計中，我們根據(jù)控制要求將一個工作周期劃分為10個步，并用位存貯存器M來代表各步，其中M0.0為初始步,M0.1～M1.1代表各工作步,完整的順序功能圖如圖（1）所示。

　　4.2.梯形圖的設計
　　在根據(jù)順序功能圖設計梯形圖時可以有多種設計方法，即使用起保停電路的設計方法，以轉(zhuǎn)換為中心的設計方法，使用順序控制繼電器的設計方法和使用移位寄存器指令的設計方法。我們在程序設計過程中彩用了起保停電路的設計方法。
　　起保停電路僅使用與觸點和線圈有關的基本指令，可以用于任意型號的PLC，這是一種通用的編程方法;在程序中用初始化脈沖SM0.1將初始步對應的編程元件M0.0置位，為轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)作好準備，按下啟動按鈕后，按順序功能圖設計的順序?qū)崿F(xiàn)自動轉(zhuǎn)換，前級步編程元件的常開觸點作為由前級步轉(zhuǎn)到后續(xù)步的先決條件與轉(zhuǎn)換條件串聯(lián)，只有當前級步為活動步且轉(zhuǎn)換條件滿足時，才能由前級步轉(zhuǎn)到后續(xù)步;而后續(xù)步編程元件的常閉觸點則串聯(lián)在前級步編程元件的線圈回路中，當前級步轉(zhuǎn)到后續(xù)步后，后續(xù)步變?yōu)榛顒硬蕉凹壊絼t變?yōu)椴换顒硬?，利用后續(xù)步編程元件的常開觸點實現(xiàn)自保功能，這樣一步一步轉(zhuǎn)換實現(xiàn)控制要求。
　　為了實現(xiàn)各工作方式的轉(zhuǎn)換，在自動工作方式下能連續(xù)不斷的循環(huán)運行;而在單周期工作方式下，按下啟動按鈕后只工作一個周期就停止工作。在程序中使用了位寄存器M2.0，在自動方式時，按下啟動按鈕后M2.0得電并能自保，而在單周期方式時，按下啟動按鈕后M2.0得電但不能自保，在手動方式時按下啟動按鈕后M2.0不能得電。在由初始步M0.0轉(zhuǎn)換到*步M0.1時，不是將啟動按鈕I0.4串在M0.1的線圈回路中，而是將M2.0的常開觸點串在M0.1的線圈回路中，這樣就可以實現(xiàn)自動和單周期工作方式的轉(zhuǎn)換控制。在手動方式下通過I1.5使代表各步的編程元件處于復位狀態(tài)，按下點動按鈕I0.1、I0.2、I0.3時對應的輸出Q0.7、Q1.0、Q1.1得電，實現(xiàn)對攪拌機、1號傳送帶和2號傳送帶的點動控制。工作方式控制程序如圖（2）所示，起保停主控程序及輸出控制程序如圖（3-1），圖（3-2）所示。

5.結(jié)束語
　　本文介紹了利用西門子S7-200系列可編程序控制器實現(xiàn)對配料生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)的設計過程，對系統(tǒng)的硬件組成和軟件設計作了較為詳細的闡述，重點介紹了起保停電路的設計思路，現(xiàn)場應用情況表明，該PLC控制系統(tǒng)工作可靠，操作方便。本文的創(chuàng)新點在于使用位寄存器M2.0與工作方式轉(zhuǎn)換開關實現(xiàn)各工作方式的轉(zhuǎn)換，大大簡化了程序設計。

摘 要：本文對西門子S7-200系列可編程序控制器應用于配料生產(chǎn)線電氣控制系統(tǒng)的設計思想作了介紹，對系統(tǒng)的硬件組成和軟件設計作了較為詳細的闡述，現(xiàn)場應用情況表明，該PLC控制系統(tǒng)工作可靠，操作方便。
關鍵詞：西門子S7-200PLC;配料生產(chǎn)線;起保停電路。
1.前言：
　　隨著微處理器、計算機和數(shù)字通信技術的飛速發(fā)展，計算機控制已經(jīng)擴展到了幾乎所有的工業(yè)領域。例如可編程序控制器、基于PC總線的工業(yè)控制計算機、集散控制系統(tǒng)（DCS）和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）等。現(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場需求作出迅速反應，生產(chǎn)出小批量、多品種，多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn)設備和自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有*的可靠性和靈活性，可編程序控制器（Programmable Logic Controller,PLC）正是順應這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎的通用工業(yè)控制裝置，是工業(yè)自動化三大支柱之一。電工委員會（IEC）對PLC作了如下定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械和生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都應按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。”從這一定義可以看出，PLC是一種用程序來改變控制功能的工業(yè)控制計算機，由于它具有功能強，可靠性高，環(huán)境適應能力和抗*力強，以及接線簡單，編程靈活、方便等特點而得到了廣泛應用。本文以西門子S7-200系列PLC實現(xiàn)對配料生產(chǎn)線自動控制的程序設計過程進行了詳細的闡述。
2.配料生產(chǎn)線的電氣控制要求
　　該配料生產(chǎn)線廣泛應用于建筑、化工等生產(chǎn)領域，主要由料倉、倉壁振動器、喂料振動器、稱料倉、排料振動器、傳送帶、中間倉、混合倉、攪拌機組成;各振動器、傳送帶、攪拌機均由電機拖動;中間倉門和混合倉卸料門則由電磁閥控制;當某臺電機過載時電鈴報警并禁止所有輸出，故障排除后才能繼續(xù)工作。其工作過程如下：⑴按下啟動按鈕后兩個倉壁振動器和兩個喂料振動器同時啟動，料倉一和料倉二同時開始下料，將配料喂入稱料倉。⑵當稱料傳感器SQ1和SQ2接通時，對應的倉壁振動器和喂料振動器停止工作，停止喂料。⑶啟動1號送料傳送帶。⑷延時10秒后啟動兩個排料振動器進行排料，將稱料倉中的配料通過1號傳送帶送入中間倉。⑸延時300秒后啟動攪拌機，1號送料傳送帶停止工作。⑹延時3秒后，打開中間倉門，將中間倉中的配料放入混合倉通過攪拌機混合均勻。⑺延時300秒后，開啟混合倉卸料門，啟動2號傳送帶將混合均勻的配料送走。⑻延時300秒后全部停止工作，一個周期結(jié)束后回到初始狀態(tài)或繼續(xù)下一個周期。該配料生產(chǎn)線要求有自動、單周期和手動三種工作方式;在自動工作方式下，按下啟動按鈕后能連續(xù)不斷地循環(huán)工作，直到按下停止按鈕，當前工作周期結(jié)束后才停止工作;在單周期工作方式下，按下啟動按鈕后工作一個周期自動停止工作;在手動工作方式下，可手動調(diào)整1號傳送帶、2號傳送帶和攪拌機。
3.系統(tǒng)硬件設計
　　根據(jù)該配料生產(chǎn)線的電氣控制要求，該系統(tǒng)有9臺電機、2個電磁閥和1個過載報警電鈴需要控制;在手動工作方式下，手動調(diào)整1號傳送帶、2號傳送帶和攪拌機，需要3個點動按鈕;在自動工作方式下的啟動和停止按鈕;稱料傳感器SQ1和SQ2有兩對4個輸入點，工作方式轉(zhuǎn)換開關有3個輸入點，9臺電機的熱繼電器串聯(lián)共用一個輸入點，因此該配料生產(chǎn)線的電氣控制系統(tǒng)采用PLC控制需要有13個輸入點，12個輸出點，在設計過程中我們選用西門子S7-200系列PLC，基本單元選用CPU224模塊DC14輸入/繼電器10輸出，擴展單元選用EM223DC8輸入/繼電器8輸出能滿足控制要求。具體的I/O地址分配見表1。

4.系統(tǒng)軟件設計
　　在系統(tǒng)軟件設計過程中，首先根據(jù)系統(tǒng)控制要求和工藝流程設計出系統(tǒng)順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖設計出梯形圖。
　　4.1.順序功能圖的設計
　　順序功能圖設計zui基本的思想就是將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的步（Step）,并用編程元件來代表各步;步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來劃分的,在任何一步之內(nèi),各輸出量的ON/OFF狀態(tài)不變,但相鄰兩步輸出量總 的狀態(tài)是不同的,這樣使得代表各步的編程元件的狀態(tài)與各輸出量的狀態(tài)之間有著直接的邏輯關系。在順序功能圖的各步之間只有一步是活動步，步與步之間的轉(zhuǎn)換是通過轉(zhuǎn)換條件來實現(xiàn)的，只有在前級步為活動步，并且滿足轉(zhuǎn)換條件的情況下才能由前級步轉(zhuǎn)到后續(xù)步，前級步變?yōu)椴换顒硬蕉罄m(xù)步變?yōu)榛顒硬?。在配料生產(chǎn)線順序功能圖的設計中，我們根據(jù)控制要求將一個工作周期劃分為10個步，并用位存貯存器M來代表各步，其中M0.0為初始步,M0.1～M1.1代表各工作步,完整的順序功能圖如圖（1）所示。

　　4.2.梯形圖的設計
　　在根據(jù)順序功能圖設計梯形圖時可以有多種設計方法，即使用起保停電路的設計方法，以轉(zhuǎn)換為中心的設計方法，使用順序控制繼電器的設計方法和使用移位寄存器指令的設計方法。我們在程序設計過程中彩用了起保停電路的設計方法。
　　起保停電路僅使用與觸點和線圈有關的基本指令，可以用于任意型號的PLC，這是一種通用的編程方法;在程序中用初始化脈沖SM0.1將初始步對應的編程元件M0.0置位，為轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)作好準備，按下啟動按鈕后，按順序功能圖設計的順序?qū)崿F(xiàn)自動轉(zhuǎn)換，前級步編程元件的常開觸點作為由前級步轉(zhuǎn)到后續(xù)步的先決條件與轉(zhuǎn)換條件串聯(lián)，只有當前級步為活動步且轉(zhuǎn)換條件滿足時，才能由前級步轉(zhuǎn)到后續(xù)步;而后續(xù)步編程元件的常閉觸點則串聯(lián)在前級步編程元件的線圈回路中，當前級步轉(zhuǎn)到后續(xù)步后，后續(xù)步變?yōu)榛顒硬蕉凹壊絼t變?yōu)椴换顒硬剑煤罄m(xù)步編程元件的常開觸點實現(xiàn)自保功能，這樣一步一步轉(zhuǎn)換實現(xiàn)控制要求。
　　為了實現(xiàn)各工作方式的轉(zhuǎn)換，在自動工作方式下能連續(xù)不斷的循環(huán)運行;而在單周期工作方式下，按下啟動按鈕后只工作一個周期就停止工作。在程序中使用了位寄存器M2.0，在自動方式時，按下啟動按鈕后M2.0得電并能自保，而在單周期方式時，按下啟動按鈕后M2.0得電但不能自保，在手動方式時按下啟動按鈕后M2.0不能得電。在由初始步M0.0轉(zhuǎn)換到*步M0.1時，不是將啟動按鈕I0.4串在M0.1的線圈回路中，而是將M2.0的常開觸點串在M0.1的線圈回路中，這樣就可以實現(xiàn)自動和單周期工作方式的轉(zhuǎn)換控制。在手動方式下通過I1.5使代表各步的編程元件處于復位狀態(tài)，按下點動按鈕I0.1、I0.2、I0.3時對應的輸出Q0.7、Q1.0、Q1.1得電，實現(xiàn)對攪拌機、1號傳送帶和2號傳送帶的點動控制。工作方式控制程序如圖（2）所示，起保停主控程序及輸出控制程序如圖（3-1），圖（3-2）所示。

5.結(jié)束語
　　本文介紹了利用西門子S7-200系列可編程序控制器實現(xiàn)對配料生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)的設計過程，對系統(tǒng)的硬件組成和軟件設計作了較為詳細的闡述，重點介紹了起保停電路的設計思路，現(xiàn)場應用情況表明，該PLC控制系統(tǒng)工作可靠，操作方便。本文的創(chuàng)新點在于使用位寄存器M2.0與工作方式轉(zhuǎn)換開關實現(xiàn)各工作方式的轉(zhuǎn)換，大大簡化了程序設計。