高溫滅菌控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　畢業(yè)論文（畢業(yè)設(shè)計(jì)）</p><p>　　題目: 高溫滅菌控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　系別： 機(jī)械與電子學(xué)院 </p><p>　　姓名： </p><p>　　學(xué)號：

2、 </p><p>　　專業(yè)： 機(jī)電一體化 </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p>　　畢業(yè)論文答辨時(shí)間： </p><p><b&g

3、t;　　摘要</b></p><p>　　高溫滅菌控制是醫(yī)藥和生物制品生產(chǎn)企業(yè)的重要設(shè)備，是粉針車間GMP嚴(yán)格認(rèn)證的關(guān)鍵之一。目前國內(nèi)高溫滅菌隧道生產(chǎn)廠家眾多，但在設(shè)備監(jiān)控水平、機(jī)械加工精度和設(shè)計(jì)研發(fā)等方面與世界知名廠商相比還存在一定的差距。我國一些制藥企業(yè)引進(jìn)了國外高溫滅菌隧道，但使用過程中存在價(jià)格相對昂貴、配件境外采購和維護(hù)費(fèi)用高等問題。為滿足我國制藥企業(yè)對高溫滅菌隧道不斷提高的技術(shù)要求和降低設(shè)備

4、成本及GMP認(rèn)證的需求，盡快提升我國高溫滅菌隧道設(shè)備的自動化與監(jiān)測水平具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 </p><p>　　滅菌隧道入口位于十萬級環(huán)境的洗瓶間，出口位于百級環(huán)境的灌裝間。管制瓶</p><p>　　經(jīng)過洗瓶機(jī)清洗后由隧道入口先后通過預(yù)熱區(qū)、高溫滅菌區(qū)和冷卻區(qū)后由滅菌隧道出口進(jìn)入灌裝間。滅菌隧道的控制系統(tǒng)主要包括溫度控制、排風(fēng)風(fēng)壓控制、前后層流與排濕風(fēng)機(jī)控制及網(wǎng)帶傳送控制等部

5、分。滅菌隧道高溫區(qū)的溫度控制按要求穩(wěn)定在100℃，誤差為0.05℃，溫度控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)度直接影響管制瓶消毒的有效性與所生產(chǎn)制劑的質(zhì)量安全性。滅菌隧道內(nèi)與灌裝間均為百級環(huán)境，灌裝間與洗瓶間的壓差按GMP的規(guī)定要求應(yīng)小于0.16Pa。當(dāng)洗瓶間和灌裝間的風(fēng)壓發(fā)生變化時(shí)，滅菌隧道內(nèi)的氣流就會向前或向后移動。滅菌隧道高溫區(qū)的高溫?zé)犸L(fēng)，向前移至預(yù)熱段或向后遷移至冷卻段都會減少滅菌時(shí)間使FH值下降，影響瓶子去熱原的效果，并存在燒毀過濾器和風(fēng)機(jī)的隱患。

6、因此對滅菌隧道控制系統(tǒng)中溫度與風(fēng)壓的監(jiān)控提出了較高的要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞 :高溫滅菌、制藥、管制瓶 熱原 風(fēng)壓</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　緒論1</b></p><p>　　第一章 問題的提出與分析2</p><

7、;p>　　1.1 問題 2</p><p>　　1.2 分析 2</p><p>　　1.3 技術(shù)要求 2</p><p>　　第二章 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 PLC的特點(diǎn) 3</p><p>　　2.1.1 可靠性高，抗干擾能力

8、強(qiáng) 3</p><p>　　2.1.2 硬件措施3</p><p>　　2.1.3 軟件措施 4</p><p>　　2.2主要配件的選用5</p><p>　　第三章 硬件設(shè)計(jì)部分6</p><p>　　3.1 溫度檢測設(shè)備6</p><p>　　3.1

9、.1 溫度傳感器產(chǎn)品特征6</p><p>　　3.1.2 熱電偶的種類6</p><p>　　3.1.3 熱電偶結(jié)構(gòu)要求6</p><p>　　3.1.4 熱電偶三線式接法6</p><p>　　3.2 PT100溫度變送7</p><p>　　3.2.1 溫度變送器特點(diǎn)7</p>

10、<p>　　3.2.2 主要技術(shù)指標(biāo)8</p><p>　　3.2.3 型號、類別8</p><p>　　3.2.4 接線方式9</p><p>　　3.2.5 信號隔離器10</p><p>　　3.2.6 熱電偶溫度變送器校驗(yàn)步驟10</p><p>　　3.2.7 熱電阻溫度變送器校驗(yàn)步驟

11、10</p><p>　　3.3 蒸汽輸出控制11</p><p>　　3.3.1 蒸汽電磁閥控制11</p><p>　　3.3.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)11</p><p>　　3.3.3 技術(shù)參數(shù)11</p><p>　　3.3.4 工作原理12</p><p>　　3.4 壓力讀取與輸

12、出12</p><p>　　3.4.1 電接點(diǎn)壓力讀取12</p><p>　　3.4.2 結(jié)構(gòu)原理12</p><p>　　3.4.3 技術(shù)參數(shù)13</p><p>　　3.4.4 安裝方式13</p><p>　　3.4.5 接點(diǎn)電氣參數(shù)13</p><p>　　3.4.6 產(chǎn)品

13、種類13</p><p>　　3.5 微型打印輸出14</p><p>　　第四章 軟件設(shè)計(jì)部分15</p><p>　　4.1西門子SMART700通訊15</p><p>　　4.1.1 人機(jī)界面15</p><p>　　4.1.3 連接HMI設(shè)備15</p><p>

14、　　4.1.4 啟用數(shù)據(jù)通道17</p><p>　　4.1.5 WinCC flexible 2008 的安裝17</p><p>　　4.1.6 工程制作17</p><p>　　4.1.7 工程下載20</p><p>　　4.2 S7-200CN 程序控制20</p><p>　　4.2.1

15、 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)20</p><p>　　4.2.2 可編程控制器的工作原理21</p><p>　　4.2.3 S7-200 CPU存儲器的有效范圍和特性22</p><p>　　4.2.4 S7-200用到的可編程序控制器指令23</p><p>　　4.2.5 S7-200 PID參數(shù)設(shè)置25</p&g

16、t;<p>　　第五章 滅菌控制系統(tǒng)使用說明30</p><p>　　5.1 主畫面30</p><p>　　5.2 溫度設(shè)置畫面30</p><p>　　5.3 時(shí)間設(shè)置畫面31</p><p><b>　　結(jié)論32</b></p><p><b>　　

17、致謝33</b></p><p><b>　　附錄34</b></p><p>　　附錄一 主程序34</p><p>　　附錄二 打印程序36</p><p>　　附錄三 系統(tǒng)初始化38</p><p>　　附錄四 HMI時(shí)間設(shè)置40</p><

18、;p>　　附錄五 讀出時(shí)間41</p><p>　　附錄六 寄存器配置41</p><p>　　附錄七 安裝現(xiàn)場42</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)44</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　滅菌監(jiān)控系統(tǒng)采用上、下位機(jī)

19、的體系結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)由人機(jī)界面及監(jiān)控軟件、PLC V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9及執(zhí)行程序和通訊網(wǎng)絡(luò)三部分組成。 </p><p>　　人機(jī)界面采用工業(yè)PC機(jī)，操作系統(tǒng)為Windows XP，工控軟件開發(fā)及運(yùn)行平臺為SIMATIC WinCC flexible 2008組態(tài)軟件及相關(guān)程序。SIMATIC WinCC flexible 2008組態(tài)軟件是針對現(xiàn)場產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集

20、、過程控制和管理等多功能的專用軟件。SIMATIC WinCC flexible 2008組態(tài)軟件可為用戶提供友好的開發(fā)界面和間接的工程實(shí)踐方法，用戶只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡單的組態(tài)，便可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控層的各項(xiàng)功能。I/O驅(qū)動程序負(fù)責(zé)WinCC flexible 與I/O設(shè)備的通信，它將I/O設(shè)備寄存器中的數(shù)據(jù)讀出后傳送到WinCC flexible 的數(shù)據(jù)庫，然后在觸摸屏Smart 700IE的畫面上動態(tài)顯示。WinCC fl

21、exible 組態(tài)軟件在本系統(tǒng)中可實(shí)現(xiàn)圖像顯示、現(xiàn)場監(jiān)控、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)報(bào)警和打印記錄等功能。系統(tǒng)可通過菜單顯示畫面的目錄進(jìn)入其它各種畫面，畫面顯示可反映現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況和提示操作功能，并通過上位機(jī)對現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控管理。系統(tǒng)主要監(jiān)控畫面包括：系統(tǒng)工藝及整體控制面板畫面、溫度監(jiān)控畫面、排風(fēng)風(fēng)壓監(jiān)控畫面、排濕、前后層</p><p>　　系統(tǒng)采用組態(tài)軟件與PLC結(jié)合對高溫滅菌系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。利用組態(tài)軟件功能強(qiáng)大、PL

22、C運(yùn)算速度快、功能指令豐富和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，使該系統(tǒng)不僅具備友好的人機(jī)界面，并且提高了系統(tǒng)的綜合性能與生產(chǎn)管理能力，為管制瓶消毒提供了有力保障。</p><p><b>　　問題的提出與分析</b></p><p><b>　　1.1 問題 </b></p><p>　　公司原有一臺高溫滅菌機(jī)，采用單片機(jī)控制溫

23、度的升降及打印機(jī)的運(yùn)行。原系統(tǒng)工作點(diǎn)少，打印效果差，容易受電磁閥的干擾，單溫度探頭。2010年6月，根據(jù)國家新的藥品GMP要求，滅菌設(shè)備應(yīng)配備打印機(jī)，且控制的溫度探頭應(yīng)與顯示的溫度探頭分別設(shè)置。原系統(tǒng)滿足不了上述要求，故須進(jìn)行設(shè)備改造。 </p><p><b>　　1.2 分析 </b></p><p>　　考慮到高溫滅菌機(jī)的安全性、穩(wěn)定性，以

24、及該系統(tǒng)本身的技術(shù)要求，決定采用PLC控制系統(tǒng)，代替原來的單片機(jī)控制系統(tǒng)。</p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)考慮以下要點(diǎn)：</p><p><b>　　增加微型打印機(jī)；</b></p><p>　　更換溫度探頭，使用有效范圍的溫度探頭，更精確的監(jiān)測到當(dāng)前溫度；</p><p>　　采用觸摸屏來顯示溫度及曲線趨勢和控制設(shè)備運(yùn)

25、行。</p><p>　　1.3 技術(shù)要求 </p><p>　　經(jīng)過與生產(chǎn)人員、品質(zhì)部人員的商討，對新系統(tǒng)提出幾點(diǎn)要求: </p><p>　　a: 控制溫度可設(shè)定，顯示的溫度探頭應(yīng)安裝于控制溫度探頭附近，溫度應(yīng)能動態(tài)顯示和記錄。 </p><p>　　b: 機(jī)內(nèi)壓力應(yīng)保持正壓，并有顯示和

26、記錄 </p><p>　　c: 每隔1分鐘能正確打印出滅菌機(jī)的溫度、機(jī)體內(nèi)的壓力、報(bào)警輸出記錄以及當(dāng)前時(shí)間。</p><p>　　d: 溫度設(shè)定和顯示應(yīng)方便操作。 </p><p>　　f: 溫度波動范圍應(yīng)在±0.5℃以內(nèi)。 </p><p>　　第二章 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)

27、</p><p>　　2.1 PLC的特點(diǎn) </p><p>　　為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境使用，與一般控制裝置相比較，PLC機(jī)有以下特點(diǎn)： </p><p>　　2.1.1 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) </p><p>　　工業(yè)生產(chǎn)對控制設(shè)備的可靠性要求：</p><p>　?。?）平均故障間隔時(shí)間

28、長 </p><p>　?。?）故障修復(fù)時(shí)間（平均修復(fù)時(shí)間）短 任何電子設(shè)備產(chǎn)生的故障，通常為兩種： </p><p>　　A、偶發(fā)性故障。由于外界惡劣環(huán)境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過電壓、欠電壓、振動等引起的故障。這類故障，只要不引起系統(tǒng)部件的損壞，一旦環(huán)境條件恢復(fù)正常，系統(tǒng)也隨之恢復(fù)正常。但對PLC而言，受外界影響后，內(nèi)部存儲的信息可能被破壞。</

29、p><p>　　B、永久性故障。由于元器件不可恢復(fù)的破壞而引起的故障。 </p><p>　　如果能限制偶發(fā)性故障的發(fā)生條件，如果能使PLC在惡劣環(huán)境中不受影響或能把影響的后果限制在最小范圍，使PLC在惡劣條件消失后自動恢復(fù)正常，這樣就能提高平均故障間隔時(shí)間；如果能在PLC上增加一些診斷措施和適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)手段，在永久性故障出現(xiàn)時(shí)，能很快查出故障發(fā)生點(diǎn)，并將故障限制在局部，就能降低PLC

30、的平均修復(fù)時(shí)間。為此，各PLC的生產(chǎn)廠商在硬件和軟件方面采取了多種措施，使PLC除了本身具有較強(qiáng)的自診斷能力，能及時(shí)給出出錯(cuò)信息，停止運(yùn)行等待修復(fù)外，還使PLC具有了很強(qiáng)的抗干擾能力。</p><p>　　2.1.2 硬件措施</p><p>　　主要模塊均采用大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，大量開關(guān)動作由無觸點(diǎn)的電子存儲器完成，I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)和信號調(diào)理電路。 <

31、;/p><p>　?、倨帘巍獙﹄娫醋儔浩鳌PU、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好的材料進(jìn)行屏蔽，以防外界干擾。 </p><p>　?、跒V波——對供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波，如LC或π型濾波網(wǎng)絡(luò)，以消除或抑制高頻干擾，也削弱了各種模塊之間的相互影響。 </p><p>　　③電源調(diào)整與保護(hù)——對微處理器這個(gè)核心部件所需的+5V電源，

32、采用多級濾波，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動和過電壓、欠電壓的影響。</p><p>　　④隔離——在微處理器與I/O電路之間，采用光電隔離措施，有效地隔離I/O接口與CPU之間電的聯(lián)系，減少故障和誤動作；各I/O口之間亦彼此隔離。 </p><p>　?、莶捎媚K式結(jié)構(gòu)——這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下短時(shí)修復(fù)。一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，能迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常

33、工作；同時(shí)也有助于加快查找故障原因。 </p><p>　　2.1.3 軟件措施 </p><p>　　1.有極強(qiáng)的自檢及保護(hù)功能。 </p><p>　?、俟收蠙z測——軟件定期地檢測外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、電壓過低及強(qiáng)干擾信號等。以便及時(shí)進(jìn)行處理。 </p><p>　　②信息保護(hù)與恢復(fù)——當(dāng)偶發(fā)

34、性故障條件出現(xiàn)時(shí)，不破壞PLC內(nèi)部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復(fù)正常，繼續(xù)原來的程序工作。所以，PLC在檢測到故障條件時(shí)，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲器，軟件配合對存儲器進(jìn)行封閉，禁止對存儲器的任何操作，以防存儲信息被沖掉。 </p><p>　?、墼O(shè)置警戒時(shí)鐘WDT（看門狗）——如果程序每循環(huán)執(zhí)行時(shí)間超過了WDT規(guī)定的時(shí)間，預(yù)示了程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報(bào)警。 </p><p&g

35、t;　?、芗訌?qiáng)對程序的檢查和校驗(yàn)——一旦程序有錯(cuò)，立即報(bào)警，并停止執(zhí)行。 </p><p>　?、輰Τ绦蚣皠討B(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備——停電后，利用后備電池供電，有關(guān)狀態(tài)及信息就不會丟失。</p><p>　　PLC的出廠試驗(yàn)項(xiàng)目中，有一項(xiàng)就是抗干擾試驗(yàn)。它要求能承受幅值為1000V，上升時(shí)間1nS，脈沖寬度為1μS的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時(shí)間可達(dá)幾十萬～上千萬小時(shí)；制成系統(tǒng)亦可

36、達(dá)4～5萬小時(shí)甚至更長時(shí)間。 </p><p>　　2.通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便 </p><p>　　PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變PLC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應(yīng)用于單機(jī)控制外，在工廠自動化中也

37、被大量采用。 </p><p>　　3.功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣 </p><p>　　現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動、通信、人機(jī)對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個(gè)生產(chǎn)過程。</p><p>　　4.編程簡單，容易掌握</p><p&

38、gt;　　目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語言的編程元件的符號和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會用梯形圖編制控制程序。同時(shí)還提供了功能圖、語句表等編程語言。 </p><p>　　PLC

39、在執(zhí)行梯形圖程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語言然后執(zhí)行（PLC內(nèi)部增加了解釋程序）。與直接執(zhí)行匯編語言編寫的用戶程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時(shí)間要長一些，但對于大多數(shù)機(jī)電控制設(shè)備來說，是微不足道的，完全可以滿足控制要求。</p><p>　　5.減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量 </p><p>　　由于PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器

40、等器件，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。同時(shí)，PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。 </p><p>　　6.體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便 </p><p>　　PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC的

41、強(qiáng)抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。以西門子公司的S7-200 CN型PLC為例：其外型尺寸僅為305×110×110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、適應(yīng)環(huán)境溫、濕度變化的能力?，F(xiàn)在西門子公司又有S7-300、S7-400系列PLC，與其超小型品種logo系列相比：在系統(tǒng)的配置上既固定又靈活更穩(wěn)定，輸入輸出可達(dá)24～128點(diǎn)。</p><p&

42、gt;　　2.2主要配件的選用</p><p>　　系統(tǒng)主控制采用Siemens公司S7-200系列的PLC，型號CPU224XP CN，它是Siemens公司推出的通用型可編程序控制器，I/O點(diǎn)數(shù)共24個(gè)點(diǎn)，可擴(kuò)展。它具有緊湊的機(jī)身設(shè)計(jì)，電源、CPU、存儲器、輸出輸入組成一個(gè)單元的可編程序控制器，同時(shí)在AC電源DC輸入型中DC24V供應(yīng)電源。具有一定的擴(kuò)展單元，強(qiáng)大的指令功能，為了使系統(tǒng)更加完善，保證信號的通暢

43、，系統(tǒng)還采用了Siemens公司EM232系列的模擬模塊，型號6ES7 232-0HB22-0XA0 ，模擬量輸出點(diǎn)數(shù)為2個(gè)點(diǎn)，電壓輸出范圍在-10V到+10V之間，電流輸出范圍為4-20mA，輸入阻抗在額定范圍內(nèi)電壓輸出時(shí)最小為5K，電流輸出時(shí)最大為0.5K。微型打印機(jī)采用煒煌的RMDIV40SH微型打印機(jī)，能同時(shí)打印兩個(gè)溫度值及一個(gè)壓力值，能有效記錄滅菌過程的溫度和壓力值。溫度檢測探頭采用瑞典依諾公司溫度傳感器 MEJ-1

44、0-112-230-3，該傳感器是適用于各種在線高溫控制的環(huán)境或設(shè)備，具有耐高溫、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)，監(jiān)測范圍在0-200℃之間，將精確度降低到0.1℃，有利于溫度的有效控制。觸摸屏采用Siemens公司的Sm</p><p>　　第三章 硬件設(shè)計(jì)部分</p><p>　　3.1 溫度檢測設(shè)備</p><p>　　3.1.1 溫度傳感器產(chǎn)品特征</p>

45、<p>　　不銹鋼套管封裝，經(jīng)久耐用2、活動螺絲固定，使用方便3、按照國際IEC751國際標(biāo)準(zhǔn)制造，即插即用4、多種探頭尺寸可選、適應(yīng)面廣5、高精度、高穩(wěn)定、高靈敏6、外形小巧，經(jīng)濟(jì)實(shí)用</p><p>　　表1 溫度傳感器性能</p><p>　　3.1.2 熱電偶的種類</p><p>　　常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)

46、熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。</p><p>

47、;　　3.1.3 熱電偶結(jié)構(gòu)要求</p><p>　?、俳M成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；②兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；③補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；④保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。</p><p>　　3.1.4 熱電偶三線式接法</p><p>　　PT100溫度傳感器0℃時(shí)電阻值為100Ω，電阻變化率為

48、0.3851Ω/℃。由于其電阻值小，靈敏度高，所以引線的阻值不能忽略不計(jì)，采用三線式接法可消除引線線路電阻帶來的測量誤差，原理如下：PT100引出的三根導(dǎo)線截面積和長度均相同(即r1=r2=r3)，測量鉑電阻的電路一般是不平衡電橋，鉑電阻(Rpt100)作為電橋的一個(gè)橋臂電阻，將導(dǎo)線一根(r1)接到電橋的電源端，其余兩根(r2、r3)分別接到鉑電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣兩橋臂都引入了相同阻值的引線電阻，電橋處于平衡狀態(tài)，

49、引線線電阻的變化對測量結(jié)果沒有任何影響。</p><p>　　圖2 PT100原理及分度表</p><p>　　電阻式溫度傳感器(RTD,Resistance Temperature Detector)－一種物質(zhì)材料作成的電阻,它會隨溫度的上升而改變電阻值,如果它隨溫度的上升而電阻值也跟著上升就稱為正電阻係數(shù),如果它隨溫度的上升而電阻值反而下降就稱為負(fù)電阻系數(shù)。大部分電阻式溫度傳感器是

50、以金屬作成的,其中以鉑(Pt)作成的電阻式溫度檢測器,最為穩(wěn)定、耐酸堿、不會變質(zhì)、相當(dāng)線性...,最受工業(yè)界采用。PT100溫度傳感器是一種以鉑(Pt)作成的電阻式溫度傳感器，屬于正電阻系數(shù),其電阻和溫度變化的關(guān)系式如下：R=Ro(1+αT)</p><p>　　3.2 PT100溫度變送</p><p>　　3.2.1 溫度變送器特點(diǎn)</p><p>　　

51、采用環(huán)氧樹脂密封結(jié)構(gòu)，因此抗震、耐溫，適合在惡劣現(xiàn)場環(huán)境中安裝使 用。</p><p>　　現(xiàn)場安裝于熱電阻、熱電偶的接線盒內(nèi)，直接輸出4~20mA，這樣既省去較貴的補(bǔ)償導(dǎo)線費(fèi)用，又提高了信號長距離傳送過程中的抗干擾能力。</p><p>　　精度高、功耗低、使用環(huán)境溫度范圍寬、工作穩(wěn)定可靠。</p><p>　　量程可調(diào)，并具有線性化較正功能，熱電偶溫度變送器具有

52、冷端自動補(bǔ)償功能。</p><p>　　應(yīng)用面廣，既可與熱電偶、熱電阻形成一體化現(xiàn)場安裝結(jié)構(gòu)，也可作為功能模塊安裝入檢測設(shè)備中。</p><p>　　3.2.2 主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　輸入：熱電阻Pt100、Cu50、Cu100 </p><p>　　熱電偶K、E、S、B、T、J、N</p><p>　　

53、輸出：在量程范圍內(nèi)輸出4~20mA直流信號可與熱電阻溫度計(jì)的輸出電阻信號成線性，可與熱電阻溫度計(jì)的輸入溫度信號成線性；可與熱電偶輸入的毫伏信號成線性，也可與熱電偶溫度計(jì)的輸入溫度信號成線性。</p><p>　　基本誤差：±0.2%、±0.5%</p><p><b>　　傳送方式：二線制</b></p><p>　　變送器

54、工作電源電壓最低12V，最高35V，額定工作電壓24V。</p><p>　　負(fù)載：極限負(fù)載電阻按RL（max）=50×（Vmm-12）計(jì)算</p><p>　　圖3 負(fù)載電阻與電壓關(guān)系圖 </p><p>　　(即24V時(shí)負(fù)載電阻可在0~600Ω范圍內(nèi)選用)額定負(fù)載250Ω。</p><p>　　注：量程可調(diào)式變

55、送器，改變量程時(shí)零點(diǎn)與滿度需反復(fù)調(diào)試；電偶型變送器在調(diào)試前須預(yù)熱30分鐘。</p><p>　　環(huán)境溫度影響≤0.05%1℃</p><p><b>　　正常工作環(huán)境：</b></p><p>　　環(huán)境溫度-25℃~+80℃</p><p>　　相對濕度5%~95%</p><p>　　機(jī)械振動f

56、≤55Hz振幅<0.15mm。</p><p>　　3.2.3 型號、類別</p><p>　　表4 傳感器基本性能一覽表</p><p>　　3.2.4 接線方式</p><p>　　圖5 熱電阻三線制變送器安裝接線圖</p><p>　　圖六6 熱電偶變送器安裝接線圖</p><

57、p>　　圖7 導(dǎo)軌式電偶變送器安裝接線圖</p><p>　　圖8 導(dǎo)軌式電阻變送器安裝接線圖</p><p>　　圖9 一體化液晶顯示變送器接線圖</p><p>　　3.2.5 信號隔離器</p><p>　　SBWZ/R系列信號隔離器主要與DCS、PLC等工業(yè)測控系統(tǒng)配合使用，用來完善和補(bǔ)充系統(tǒng)模擬I/O插件功能，增加系統(tǒng)

58、適用性和現(xiàn)場環(huán)境下的可靠性。本產(chǎn)品按國際電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，采用國際上同行業(yè)公認(rèn)的調(diào)制式變壓器隔離技術(shù)，完成輸入、輸出、電源的相互隔離。在模塊內(nèi)部電路設(shè)計(jì)上，以低功耗，低溫漂技術(shù)為基礎(chǔ)，采用高品質(zhì)元器件，使產(chǎn)品能夠長期穩(wěn)定工作，同時(shí)產(chǎn)品設(shè)有輸入保護(hù)、干擾抑制、隔離等功能。</p><p><b>　　技術(shù)參數(shù)</b></p><p>　　測量精度：±0.5F

59、·S%或±0.2F·S%</p><p>　　輸入信號：各種直流線性信號</p><p>　　輸出信號：一進(jìn)一出或一進(jìn)兩出</p><p>　　工作電源：DC24V</p><p>　　工作環(huán)境：0~50℃，相對溫度≤85%，無腐蝕氣體，無強(qiáng)烈震動場合。</p><p>　　輸入阻抗：23

60、0Ω+輸出負(fù)載電阻</p><p>　　輸出負(fù)載電阻：50~500Ω</p><p>　　隔 離：輸入、輸出、電源間相互隔離</p><p>　　絕緣電阻：電源、輸入、輸出端子間≥100MΩ</p><p>　　絕緣強(qiáng)度：電源、輸入、輸出端子間1000VDC/分鐘</p><p>　　3.2.6 熱電偶溫度變送器

61、校驗(yàn)步驟</p><p>　　校驗(yàn)時(shí)，在輸入端接入電位差計(jì)，輸出信號為電動勢，在輸出端接上24VDC穩(wěn)壓電源并串接上標(biāo)準(zhǔn)電流表。</p><p>　　調(diào)零：反接信號輸入線，使電位差計(jì)輸出校驗(yàn)現(xiàn)場室溫對應(yīng)電動勢，調(diào)整電位器Z，使電流表讀數(shù)為4mA。</p><p>　　調(diào)滿：正接信號輸入線，使電位差計(jì)輸出滿量程對應(yīng)電動勢，調(diào)整電位器S，使電流表讀數(shù)為20mA。（該電動

62、勢為滿度電動勢減去室溫對應(yīng)電動勢后的值）</p><p>　　3.2.7 熱電阻溫度變送器校驗(yàn)步驟</p><p>　　標(biāo)定時(shí)，按以上典型接線圖接線，在輸入端接入標(biāo)準(zhǔn)電阻箱（如ZX-25a），在輸出端接上24VDC穩(wěn)壓電源并串接上標(biāo)準(zhǔn)電流表。</p><p>　　改變信號源發(fā)生器（電阻箱），使之等于量程的下限值，調(diào)整電位器Z，使電流表的讀數(shù)為4 mA，改變信號源，使

63、之等于量程的上限值，調(diào)整電位器S，使電流表的讀數(shù)為20 mA即可。</p><p>　　例：輸入型號為Pt100量程為0~100℃的溫度變送器。正確接線后，電阻箱輸出100Ω，調(diào)整電位器Z，使電流表讀數(shù)為4 mA；電阻箱輸出讀數(shù)為138.50Ω(即熱電阻在100℃時(shí)對應(yīng)的電阻值)，調(diào)整電位器S，使電流表的讀數(shù)為20 mA。</p><p>　　3.3 蒸汽輸出控制</p>

64、<p>　　高溫電磁閥適用于中性純凈氣體，尤其是空氣、水、等管路的控制系統(tǒng)；廣泛應(yīng)用于船舶重工、測試設(shè)備、加濕設(shè)備、液壓設(shè)備等，工作溫度在300℃以上的導(dǎo)熱系統(tǒng)中。</p><p>　　3.3.1 蒸汽電磁閥控制</p><p>　　日常生活中我們接觸到的蒸汽常分為兩種：鍋爐蒸汽-飽和蒸汽與熱電廠出來的蒸汽-過熱蒸汽。 1、飽和蒸汽：溫度壓力相對穩(wěn)定，溫度低于250

65、℃，工作壓力低于1.6Mpa,第一種蒸汽，我們通常會選用軟密封的蒸汽電磁閥如下：1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：本閥是由副閥和主閥兩大部件構(gòu)成的先導(dǎo)式二次開閥的電磁閥 耐熱：電磁部分、密封件部分用特種耐高溫電工材料和密封材料，并應(yīng)用了各種隔熱措施 耐磨：2)選材：閥杯和導(dǎo)向套間巧妙地利用流體的潤滑作用，減少磨損，提高壽命 耐冷凝：蒸汽管道的冷凝水是影響蒸汽電磁閥動作的重要因素，本閥則不受冷凝水影響 其他用途

66、-軟密封蒸汽電磁閥。3)廣泛地應(yīng)用紡織、印刷、化工、塑料、橡膠、制藥、食品、建材、機(jī)械、電器、表面處理和科研部門以及浴室、食堂、空調(diào)等自控系統(tǒng)。2、過熱蒸汽：溫度壓力變化基數(shù)較大，溫度最高可達(dá)400℃以上，工作壓力則低于4.0Mpa,對于第二種蒸汽，我們通常會選用硬密封的蒸汽電磁閥如下： 1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 采用金屬硬密封，提高了產(chǎn)品的使用溫度及使用壽命 2)選材：閥杯和導(dǎo)向套間巧妙地利用流體

67、的潤滑作用，以減少磨損 其他用途-硬密封蒸汽電磁閥 </p><p>　　3.3.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)</p><p>　　閥芯為不銹鋼活塞式；活塞環(huán)用特殊耐溫、耐磨材料制作</p><p>　　活塞和金屬閥腔不產(chǎn)生直接摩擦，壽命是同類產(chǎn)品十倍</p><p>　　閥體安裝方向無限制，動作響應(yīng)迅速</p><p

68、>　　特制線圈，并采用散熱的結(jié)構(gòu)方式，因此不易燒毀</p><p>　　長時(shí)間停止動作重新啟動，動作同樣靈敏</p><p>　　3.3.3 技術(shù)參數(shù)</p><p>　　產(chǎn)品規(guī)格：DN0.5~DN200</p><p>　　適用介質(zhì)：油、蒸汽、腐蝕性流體等</p><p>　　流通流體溫度：+300~+450℃

69、</p><p>　　介質(zhì)壓力：0.2~30Mpa</p><p><b>　　閥體材質(zhì)：不銹鋼</b></p><p>　　防護(hù)性能：防水、防爆、防腐</p><p>　　控制方式：常閉、常開</p><p>　　電源電壓：DC12~127V  AC36~380V</p

70、><p>　　連接方式：內(nèi)螺紋、法蘭，根據(jù)工況要求選擇</p><p>　　密封材質(zhì)性能：耐溫、耐壓、耐磨、防腐</p><p>　　附加功能：根據(jù)工況要求選擇</p><p><b>　　泄漏量：零</b></p><p>　　3.3.4 工作原理</p><p>　　常閉：

71、當(dāng)線圈通電時(shí)，電磁鐵芯吸合，卸壓孔打開，主活塞由介質(zhì)壓力推動，打開主閥口，介質(zhì)流通。</p><p>　　當(dāng)線圈斷電時(shí)，主閥口關(guān)閉，介質(zhì)截止。</p><p>　　常開：當(dāng)線圈通電時(shí)，電磁鐵芯吸合，卸壓孔關(guān)閉，主活塞由介質(zhì)壓力推動，關(guān)閉主閥口，介質(zhì)截止。</p><p>　　當(dāng)線圈斷電時(shí)，主閥口打開，介質(zhì)流通。</p><p>　　3.4

72、壓力讀取與輸出</p><p>　　3.4.1 電接點(diǎn)壓力讀取</p><p>　　電接點(diǎn)壓力表廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電站、機(jī)械等工業(yè)部門或機(jī)電設(shè)備配套中測量無爆炸危險(xiǎn)的各種流體介質(zhì)壓力。通常，儀表經(jīng)與相應(yīng)的電氣器件(如繼電器及變頻器等)配套使用，即可對被測(控)壓力的各種氣體與液體介質(zhì)經(jīng)儀表實(shí)現(xiàn)自動控制和發(fā)信(報(bào)警)的目的。</p><p>　　在電接點(diǎn)壓力

73、表裝置的電接觸信號針上，裝有可調(diào)節(jié)的永久磁鋼，可以增加接點(diǎn)吸力，加快接觸動作，從而使觸點(diǎn)接觸可靠，消除電弧，能有效的避免儀表由于工作環(huán)境振動或介質(zhì)壓力脈動造成觸點(diǎn)的頻繁關(guān)斷。所以電接點(diǎn)壓力表具有動作可靠、使用壽命長、觸點(diǎn)開關(guān)功率較大等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　3.4.2 結(jié)構(gòu)原理</p><p>　　電接點(diǎn)壓力表由測量系統(tǒng)、指示系統(tǒng)、磁助電接點(diǎn)裝置、外殼、調(diào)整裝置和接線盒（插頭座）等組成

74、。一般電接點(diǎn)壓力表是用于測量對銅和銅合金不起腐蝕作用的氣體、液體介質(zhì)的正負(fù)壓力，不銹鋼電接點(diǎn)壓力表用于測量對不銹鋼不起腐蝕作用的氣體、液體介質(zhì)的正負(fù)壓力并在壓力達(dá)到預(yù)定值時(shí)發(fā)出信號，接通控制電路，達(dá)到自動控制的報(bào)警得目的。</p><p>　　電接點(diǎn)壓力表基于測量系統(tǒng)中的彈簧管在被測介質(zhì)的壓力作用下，迫使彈簧管之末端產(chǎn)生相應(yīng)的彈性變形一位移，借助拉桿經(jīng)齒輪傳動機(jī)構(gòu)的傳動并予放大，由固定齒輪上的指示（連同觸頭）逐將

75、被測值在度盤上指示出來。與此同時(shí)，當(dāng)其與設(shè)定指針上的觸頭（上限或下限）相接觸（動斷或動合）的瞬時(shí)，致使控制系統(tǒng)中的電路得以斷開或接通，以達(dá)到自動控制和發(fā)信報(bào)警的目的。</p><p>　　3.4.3 技術(shù)參數(shù)</p><p>　　表盤標(biāo)度范圍、精確度等級</p><p><b>　　表10 表盤參數(shù)</b></p><p&

76、gt;　　3.4.4 安裝方式</p><p><b>　　1.徑向直接安裝</b></p><p><b>　　2.軸向直接安裝</b></p><p>　　3.徑向帶前邊直接安裝</p><p>　　4.軸向帶前邊直接安裝</p><p>　　3.4.5 接點(diǎn)電氣參數(shù)&l

77、t;/p><p>　　工作電壓(最高):380VAC;220VDC</p><p><b>　　最大工作電流:1A</b></p><p><b>　　持續(xù)電流;0.6A</b></p><p><b>　　最大功率:30W</b></p><p>　　電接

78、點(diǎn)壓力表使用工作溫度：-25℃~55℃</p><p>　　工作壓力上限：不大于儀表上限的2/3</p><p>　　工作環(huán)境振動頻率不大于25Hz，振幅不大于0.5mm</p><p>　　3.4.6 產(chǎn)品種類</p><p>　　鑒于本系列儀表不僅具有設(shè)計(jì)新穎、結(jié)構(gòu)可靠、品種規(guī)格齊全、動作穩(wěn)定性好、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)外，而且又具有測控并茂、安

79、裝簡單、維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)，因此，它是一般無指示、無切換差調(diào)整和無外設(shè)定裝置的壓WinCC flexible 制器所無可比擬的壓力測控儀表。</p><p>　　為滿足被測對象的各異(有耐震或耐腐蝕及防爆等要求),可選用符合要求的耐震電接點(diǎn)壓力表或耐腐蝕電接點(diǎn)壓力表及防爆電接點(diǎn)壓力表等。</p><p>　　普通型 　適于測量對銅合金、鐵無腐蝕作用的氣體及液體的壓力。</p>&

80、lt;p>　　防腐型　 主要測壓元件及儀表外殼均采用不銹鋼材料設(shè)計(jì)，適于測量腐蝕性較強(qiáng)的氣體及液體的壓力。</p><p>　　防腐耐震型　通過對表體內(nèi)充油，利用液體阻尼確保無振動顯示，適用于測量介質(zhì)強(qiáng)烈脈動及環(huán)境震動較大的場所。</p><p>　　防爆型 　 適用于環(huán)境有爆炸性混合物的危險(xiǎn)場所。</p><p>　　3.5 微型打印輸出</p>

81、;<p>　　表11 通訊接口引腳定義</p><p>　　Dwonload接口默認(rèn)處于下載模式，需將下載模式轉(zhuǎn)換成通訊模式，操作如下：</p><p>　　圖12 下載模式轉(zhuǎn)換成通訊模式</p><p>　　保持觸摸屏處于斷電狀態(tài)，使用導(dǎo)線將Dwonload接口的5腳和6腳短接，</p><p>　　短接完成后，給觸摸屏通

82、電，而后取下短接導(dǎo)線，插上通訊電纜即可。</p><p>　　第四章 軟件設(shè)計(jì)部分</p><p>　　4.1西門子SMART700通訊</p><p>　　4.1.1 人機(jī)界面</p><p>　　THPSSM-1型系統(tǒng)的人機(jī)界面采用西門子SMART觸摸屏。人機(jī)界面采用西門子Smart 700觸摸屏。人機(jī)界面是在操作人員和機(jī)器設(shè)備之間做

83、雙向溝通的橋梁，用戶可以自由的組合文字、按鈕、圖形、數(shù)字等來處理、監(jiān)控、管理隨時(shí)可能變化的信息的多功能顯示屏幕。圖12 西門子smart700IE</p><p>　　4.1.2 連接組態(tài)PC</p><p>　　1.組態(tài)PC 能夠提供下列功能： </p><p><b>　　傳送項(xiàng)目；</b><

84、/p><p><b>　　傳送設(shè)備映像；</b></p><p>　　將HMI 設(shè)備恢復(fù)至工廠默認(rèn)設(shè)置；</p><p>　　備份、恢復(fù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)。</p><p>　　2.將組態(tài)PC 與Smart Panel 連接：</p><p><b>　　關(guān)閉HMI 設(shè)備；</b><

85、/p><p>　　將 PC/PPI 電纜的RS485 接頭與HMI 設(shè)備連接；</p><p>　　將PC/PPI 電纜的RS232 接頭與組態(tài)PC 連接。圖13 PPI電纜連接PC</p><p>　　4.1.3 連接HMI設(shè)備</p><p><b>　　表13 串行接口</b></p>&l

86、t;p>　　下表顯示了 DIP 開關(guān)設(shè)置。可使用 RTS 信號對發(fā)送和接收方向進(jìn)行內(nèi)部切換。</p><p>　　表14 DIP 開關(guān)設(shè)置</p><p>　　4.1.4 啟用數(shù)據(jù)通道</p><p>　　用戶必須啟用數(shù)據(jù)通道從而將項(xiàng)目傳送至 HMI 設(shè)備。</p><p>　　說明：完成項(xiàng)目傳送后，可以通過鎖定所有數(shù)據(jù)通道來保護(hù)H

87、MI設(shè)備，以免無意中覆蓋項(xiàng)目數(shù)據(jù)及 HMI設(shè)備映像。</p><p>　　啟用一個(gè)數(shù)據(jù)通道 - Smart Panel（Smart 700）</p><p>　　按“Transfer”按鈕，打開“TransferSettings”對話框。</p><p>　　如果 HMI 設(shè)備通過 PC-PPI 電纜與組態(tài) PC 互連， 則在“Channel 1” 域中激活“Ena

88、ble Channel”復(fù)選框。</p><p>　　使用“OK”關(guān)閉對話框并保存輸入內(nèi)容。</p><p>　　4.1.5 WinCC flexible 2008 的安裝</p><p><b>　　安裝步驟：</b></p><p>　　先裝Wincc flexible 2008 CN</p><

89、;p>　　其次裝Wincc flexible 2008_SP2</p><p>　　最后裝Smart panelHSP</p><p>　　按向?qū)崾?，一路按下【下一步】，按下【完成】，軟件安裝完畢。</p><p>　　4.1.6 工程制作</p><p>　　安裝好Wincc flexible 2008軟件后，在【開始】/【程序】

90、/【 WinCC flexible 2008】下找到相應(yīng)的可執(zhí)行程序點(diǎn)擊，打開觸摸屏軟件。界面如下：</p><p>　　點(diǎn)擊菜單[選項(xiàng)]里的[創(chuàng)建一個(gè)空項(xiàng)目]，在彈出的界面中選擇觸摸屏【Smart Line】【 Smart 700】,點(diǎn)擊確定，進(jìn)入如下界面。</p><p>　　在上述界面中，左側(cè)菜單選擇通訊下的雙擊“連接”，選擇通訊驅(qū)動程序（SIMATIC S7 200）。設(shè)置完成，再

91、雙擊左側(cè)菜單選擇通訊下的“變量”，建立變量表。如下圖</p><p>　　變量建立完成，再雙擊左側(cè)菜單選擇畫面下的“添加 畫面”，可以增加畫面的數(shù)量，再選擇畫面一，進(jìn)行畫面功能制作，如制作一個(gè)返回初始畫面按鈕，選擇右側(cè)“按鈕”，在“常規(guī)”下設(shè)置文字顯示，在“事件”下選擇“單擊”設(shè)置函數(shù)如下圖，在“外觀”下設(shè)置其他外觀顯示，返回功能按鈕設(shè)置完成。</p><p>　　制作指示燈，用于監(jiān)控PL

92、C輸入輸出端口狀態(tài)，選擇右側(cè)“圓”，在“外觀”下設(shè)置如下：</p><p>　　制作按鈕，用于對PLC程序進(jìn)行控制，選擇右側(cè)“按鈕”，在“事件”下設(shè)置“置位按鈕”，如下圖：</p><p>　　制作完成一個(gè)簡單的畫面如下：</p><p>　　4.1.7 工程下載</p><p>　　通過PC/PPI通信電纜連接觸摸PPI/RS422/RS

93、485接口與PC機(jī)串口。</p><p>　　觸摸屏需開啟用數(shù)據(jù)通道選擇“Control Panel”，在彈出窗口激活“Enable Channel”復(fù)選框選中后關(guān)閉，后選擇“Transfer”啟動下載。</p><p>　　點(diǎn)擊下載按鈕下載工程。如下圖:</p><p>　　下載完成，觸摸屏需在開啟用數(shù)據(jù)通道選擇“Control Panel”，在彈出窗口取消選中后

94、關(guān)閉，用專用連接電纜連接PLC與觸摸屏就可以實(shí)現(xiàn)所設(shè)定的控制。</p><p>　　4.2 S7-200CN 程序控制</p><p>　　西門子的SIMATIC S7系列是市場上流行的具有代表性的可編程序控制器，它包括S7-200、S7-300、S7-4000三大類，其中S7-200是小型可編程序控制器，可以應(yīng)用于各種小型自動化系統(tǒng)，具有緊湊的設(shè)計(jì)，良好的擴(kuò)展性，安全可靠的通讀，界面友

95、好的編程軟件，高速的處理能車，強(qiáng)大的指令集。</p><p>　　可編程序控制器是一種新型的工業(yè)自動化控制裝置，在今后的工業(yè)控制領(lǐng)域中它必將迅速發(fā)展并成為主統(tǒng)，通常PLC的輸入類型可以是直流、交流和交直流。輸入電路的電源可由外部供給，有的也可由PLC內(nèi)部提供。</p><p>　　4.2.1 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　1.中央處

96、理器 </b></p><p>　　中央處理單元(CPU)一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個(gè)芯片內(nèi)。CPU通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲單元、輸入輸出接口電路相連接。與一般計(jì)算機(jī)一樣，CPU是PLC的核心，它按PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC有條不紊地進(jìn)行工作。用戶程序和數(shù)據(jù)事先存入存儲器中，當(dāng)PLC處于運(yùn)行方式時(shí)，CPU按循環(huán)掃描方式執(zhí)行用戶程序。 </p>

97、;<p><b>　　存儲器</b></p><p>　　PLC的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩部分。 </p><p>　　系統(tǒng)存儲器用來存放由PLC生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，系統(tǒng)程序固化在ROM內(nèi)，用戶不能直接更改，它使PLC具有基本的功能，能夠完成PLC設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。  </p><p>　　用

98、戶存儲器包括用戶程序存儲器(程序區(qū))和功能存儲器(數(shù)據(jù)區(qū))兩部分。用戶程序存儲器用來存放用戶針對具體控制任務(wù)用規(guī)定的PLC編程語言編寫的各種用戶程序， </p><p><b>　　3.輸入單元</b></p><p>　　可編程序控制器的輸入信號類型可以是開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量。輸入單元從廣義上分包含兩部分：一是與被控設(shè)備相連接的接口電路，另一部分是輸入映像寄存器。

99、 </p><p><b>　　輸出單元</b></p><p>　　可編程序控制器的輸出信號類型可以是開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量。輸出單元從廣義上分包含兩部分：一是與被控設(shè)備相連接的接口電路，另一部分是輸出的映像寄存器。 5.通訊接口</p><p>　　現(xiàn)代PLC一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是具有通訊功能，目前主流的PLC一般都具有RS485（或RS

100、232）通訊接口，以便連接編程設(shè)備、監(jiān)視器、打印機(jī)等外圍設(shè)備，或連接諸如變頻器、溫控儀等簡單控制設(shè)備進(jìn)行簡單的主從式通訊，實(shí)現(xiàn)“人一機(jī)”或“機(jī)—機(jī)’’之間的對話。</p><p><b>　　6.I/O接口電路</b></p><p>　　S7-200 CPU22X 系列的每種主機(jī)所提供的本機(jī)I/O點(diǎn)的I/O地址是固定的，進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，可以在CPU右

101、邊連接多個(gè)擴(kuò)展模塊。每個(gè)擴(kuò)展模塊的組態(tài)地址編號取決于各模塊的類型和該模塊在I/O鏈中所處的位置。輸入與輸出模塊的地址不會沖突，模擬量控制模塊地址也不會影響數(shù)字量。常用的PLC包含4種接口，分別是開關(guān)量輸入口DI、開關(guān)量輸出口DO、模擬量輸入口AI、模擬量輸出口AO。不同種類的PLC包含不同數(shù)量的接口，設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí)，需要根據(jù)PLC的不同，相應(yīng)設(shè)計(jì)出不同特性和數(shù)量的I/O口。</p><p>　　在PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

102、中，當(dāng)需要大量的輸入輸出端口時(shí)，通常采用的方法是數(shù)據(jù)線插入擴(kuò)展槽將每個(gè)模塊都設(shè)計(jì)出一定數(shù)量的開關(guān)量I/O和模擬量I/O口，這樣做的好處是可以把每個(gè)模塊都設(shè)計(jì)成一樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)在和具體的PLC系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試的時(shí)候，那么只需要根據(jù)實(shí)際PLC的I/O口數(shù)量選擇相應(yīng)接口模塊的數(shù)量，該文將設(shè)計(jì)一個(gè)具有24個(gè)DI、16個(gè)DO、4個(gè)AI、4個(gè)AO的PLC自檢測及測試系統(tǒng)。4路PWM和8路I/0位A/D轉(zhuǎn)換。其中PWM可以作為D/A使用，則每個(gè)模塊都可以設(shè)

103、計(jì)若干開關(guān)量I/O口和模擬量I/O口，而無需外部擴(kuò)展A/D和D/A轉(zhuǎn)換芯片，將大大簡化硬件設(shè)計(jì)工作。</p><p>　　4.2.2 可編程控制器的工作原理</p><p>　　為了滿足工業(yè)邏輯控制的要求，同時(shí)結(jié)合計(jì)算機(jī)控制的特點(diǎn)，PLC的工作方式采用不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃描所用的時(shí)間稱為掃描周期或工作周期。CPU從第一條指令執(zhí)行開始，按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)

104、束，然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。PLC就是這樣周而復(fù)始地重復(fù)上述循環(huán)掃描的。整個(gè)過程可分為上電處理、自診斷處理、通訊服務(wù)、程序掃描。</p><p><b>　　1.上電處理</b></p><p>　　PLC上電后對系統(tǒng)進(jìn)行一次初始化，包括硬件初始化和軟件初始化，停電保持范圍設(shè)定及其他初始化處理等。 </p><p><b>

105、;　　2.自診斷處理</b></p><p>　　PLC每掃描一次，執(zhí)行—次自診斷檢查，確定PLC自身的動作是否正常。如CPU、電池電壓、程序存儲器、I／O和通訊等是否異?；虺鲥e(cuò)，如檢查出異常時(shí)，CPU面板上的LED及異常繼電器會接通，在特殊寄存器中會存入出錯(cuò)代碼。當(dāng)出現(xiàn)致命錯(cuò)誤時(shí)，CPU被強(qiáng)制為STOP方式，所有的掃描便停止。 </p><p><b>　　3.通訊

106、服務(wù)</b></p><p>　　PLC自診斷處理完成以后進(jìn)入通訊服務(wù)過程。首先檢查有無通訊任務(wù)，如有則調(diào)用相應(yīng)進(jìn)程，完成與其他設(shè)備的通訊處理，并對通訊數(shù)據(jù)作相應(yīng)處理；然后進(jìn)行時(shí)鐘、特殊寄存器更新處理等工作。 </p><p><b>　　4. 程序掃描</b></p><p>　　PLC在上電處理、自診斷和通訊服務(wù)完成以后，如果工

107、作選擇開關(guān)在RUN位置，則進(jìn)人程序掃描工作階段。先完成輸入處理，即把輸入端子的狀態(tài)讀入輸入映像寄存器中，然后執(zhí)行用戶程序，最后把輸出處理結(jié)果刷新到輸出鎖存器中。   在上述幾個(gè)部分中，通訊服務(wù)和程序掃描過程是PLC工作的主要部分，其工作周期稱為掃描周期。可以看出掃描周期直接影響控制信號的實(shí)時(shí)性和正確性，為了確?？刂颇苷_實(shí)時(shí)地進(jìn)行，在每個(gè)掃描周期中，通訊任務(wù)的作業(yè)時(shí)間必須被控制在一定范圍內(nèi)。</p><

108、p>　　PLC運(yùn)行正常時(shí)， 程序掃描周期的長短與CPU的運(yùn)算速度、與I/O點(diǎn)的情況、與用戶應(yīng)用程序的長短及編程情況等有關(guān)。通常用PLC執(zhí)行l(wèi) KB指令所需時(shí)間來說明其掃描速度，一般為零點(diǎn)幾ms到上百ms。值得注意的是，不同指令其執(zhí)行時(shí)間是不同的，從零點(diǎn)幾μs到上百μs不等，故選用不同指令所用的掃描時(shí)間將會不同。而對于一些需要高速處理的信號，則需要特殊的軟、硬件措施來處理。 當(dāng)PLC處于正常運(yùn)行時(shí)，它將不斷重復(fù)掃描過程。分析上

109、述掃描過程，如果對遠(yuǎn)程I/O、特殊模塊和其他通訊服務(wù)暫不考慮，這樣掃描過程就只剩下“輸入采樣”、“程序執(zhí)行”和“輸出刷新”三個(gè)階段了。</p><p>　　4.2.3 S7-200 CPU存儲器的有效范圍和特性</p><p>　　STEP 7-Micro/WIN32 V3.1編程軟件可以對所有的CPU 221/222/224/224XP/226功能進(jìn)行編程。同時(shí)也可以使用STEP 7-

110、Micro/WIN16 V2.1軟件包，但是它只支持對S7-21x同樣具有的功能進(jìn)行編程。 </p><p>　　STEP 7-Micro/DOS不能對CPU 221/222/224/224XP/226編程。如果使用PG/PC的串口編程，則需要使用PC/PPI電纜。 </p><p>　　如果使用STEP 7-Micro/WIN32 V3.1編程軟件，則也可以通過SIMATIC CP

111、5511或CP 5611編程。在這種情況下，通訊速率可高達(dá)187.5kbit/s。 </p><p>　　可以利用PC/PPI 電纜和自由口通訊功能把 S7-200 CPU 連接到許多和RS-232標(biāo)準(zhǔn)兼容的設(shè)備。 </p><p>　　有兩種不同型號的 PC/PPI 電纜： </p><p>　?。?）帶有RS-232口的隔離型 PC/PPI 電纜，用5個(gè)DI

112、P開關(guān)設(shè)置波特率和其它配置項(xiàng) （見下圖）。 </p><p>　　（2）帶有RS-232口的非隔離型 PC/PPI 電纜，用4個(gè)DIP開關(guān)設(shè)置波特率。 </p><p>　　圖13 帶有RS-232口的DIP開關(guān)</p><p>　　-----當(dāng)數(shù)據(jù)從RS-232傳送到RS-485口時(shí)，PC/PPI 電纜是發(fā)送模式。當(dāng)數(shù)據(jù)從RS-485傳送到RS-232口時(shí)，PC

113、/PPI 電纜是接收模式。當(dāng)檢測到RS-232的發(fā)送線有字符時(shí)，電纜立即從接收模式轉(zhuǎn)換到發(fā)送模式。當(dāng)RS-232發(fā)送線處于閑置的時(shí)間超過電纜切換時(shí)間時(shí)，電纜又切換到接收模式。這個(gè)時(shí)間與電纜上的DIP開關(guān)設(shè)定的波特率選擇有關(guān)。</p><p>　　4.2.4 S7-200用到的可編程序控制器指令</p><p><b>　　1.子程序的調(diào)用</b></p>

114、<p>　　在編寫子程序時(shí)，子程序中用的都是全局變量，而功能塊中用到的都是局部變量L（其實(shí)功能塊也是用子程序來變寫），兩者的另一個(gè)區(qū)別是：在調(diào)用子程序時(shí)不用給子程序任何的輸入，只要一個(gè)使能就可以，而在調(diào)用功能塊時(shí)就要給功能塊輸入一些參數(shù)，一般編好的功能塊是有輸入輸出的，至于功能塊中使用了那些變量我們不用去考慮，還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是功能塊內(nèi)的變量是自動分配的，在變量中想添加一變量時(shí)可以直接插入而不用管它占用了那些變量地址。所以要

115、想實(shí)現(xiàn)某個(gè)功能就可以調(diào)用功能模塊，我們只需要給幾個(gè)參數(shù)，然后就直接取輸出就可以了，很方便快捷，這樣下來我們的程序就是由一個(gè)一個(gè)的功能塊完成了，直觀。</p><p>　　我們在編程時(shí)要注意，功能塊是否執(zhí)行的判斷語句不要放到功能塊的內(nèi)部開頭部分，而要放到功能塊的外部，變?yōu)槭欠裾{(diào)用功能塊而不是調(diào)用后再判斷是否執(zhí)行。</p><p>　　2.主雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)指令</p><p&g

116、t;　　工業(yè)控制過程中在用到類似電子線路中使用的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的邏輯功能時(shí)，往往會大費(fèi)周折。這里用PLC程序模擬雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器邏輯功能，在工業(yè)控制開發(fā)中開辟了一條便利捷徑。我們知道雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有記憶特性，它有兩個(gè)穩(wěn)定的工作狀態(tài)0和1，在外加信號觸發(fā)下電路可從一種穩(wěn)定的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種穩(wěn)定的工作狀態(tài)。 </p><p>　　3.移位指令及應(yīng)用 </p><p>　　MOV——移動指令代碼