PLC在炼钢下料中的应用.doc

1、辽 宁 科 技 学 院 本 科 生 毕 业 设 计 第36页摘要随着钢铁冶金行业的飞速发展，生产组织越来越严密，其节奏也越来越快，但在炼钢生产过程的下料系统中，有的企业仍采用单斗下料，其效率低、速度慢、故障率高，已成为影响生产的瓶颈，且在下料过程中，还需要操作人员在现场操作，其恶劣环境给工人造成许多不安全因素。因此，如何提高炼钢生产过程下料的效率，是这些企业的当务之急。自动下料系统是一种在冶金、建材等行业中得到广泛应用的在线动态计量输送系统，针对当前下料系统存在的不足，采用工控机与PLC相结合的三级监控结构，设计了自动下料监控系统，由S7-300PLC完成现场设备控制，工控机实现下料过程的自动

2、管理和远程监控，基于组态软件组态王设计开发了过程监控软件可实现数据查询、报表打印等功能。关键词：称重；下料；监控；组态软件Development and Design of Mixture Monitor System Based on Configuration Software King ViewAbstractWith the rapid development of ferrous metallurgy industry, the organization of production more closely, the pace faster and faster, but in th

3、e steel production process on the feeding system, some companies still use a single bucket under the material, its low efficiency, slow, high failure rate has an impact on production bottlenecks, and the course of the next feeding, but also the operator in the field operation, which caused many work

4、ers to the harsh environment of insecurity. Therefore, how to improve the process of cutting steel production efficiency, these business imperative.The automatic mixture system is a dynamic online measure and transportation system, which is widely applied in metallurgical industry ,building material

5、 industry etc. for improving some backward of existing mixture systems ,an automatic mixture monitor system is designed with a three level structure ,mainly composed of an industry process computer and a PLC ,in this system ,the S7-300PLC is used to achieve the function of motion control 0n the devi

6、ce level ,the monitor and management function are made by the industry process computer , a read-time supervisory software system is developed based on the configuration software King View some actual functions are provided ,such data query ,report print etc.Key words: Weigh; mixture; monitor; confi

7、guration software目录第一章 绪论11-1概述11-1-1我国钢铁冶金的发展11-1-2炼钢所用用原材料2第二章 炼钢下料生产工艺过程32-1炼钢下料生产工艺32-2 PLC的发展及应用62-2-1 PLC发展历史62-2-2 PLC的主要功能和应用7第三章 下料系统中PLC控制系统硬件设计83-1 S7-300的结构特点83-2 S7-300的I/O地址组态93-3 S7-300的硬件组态与诊断功能113-4 PLC的选型123-5 PLC模块配置13第四章 下料系统中PLC软件方案与设计154-1 STEP 7编程语言154-2 STEP 7程序类型154-3 STEP 7

8、程序块功能及炼钢下料的程序164-2-1下料系统的程序流程图184-2-2编程元器件地址分配194-2-3 S7-300的LED控制程序20第五章 组态系统软件设计与实现215-1组态王软件概述215-1-1组态王软件的整体结构225-1-2组态王程序的设计过程235.2组态王组态设计245-2-1组态软件设计的主要内容245-2-2软件组态设计24结论32参考文献33致谢34附录3536第一章 绪论1-1概述 上个纪90年代我国钢铁行业已持续增长，前5年平均年增钢产量600.2万吨，后5年平均年增钢产量662.6万吨，90年代平均年增钢产量631.4万吨。但进入新纪以来的五年，平均年增钢产量

9、达4477.4万吨，为90年代增长速度的7.09倍以上，是世界钢铁生产历史上从未有过的。新世纪钢铁生产的发展不是简单的数量增加，而是伴随着科技进步、结构优化、技术经济指标的全面改善。尤其是生产效率大幅度提高、消耗大幅度下降已成为产量增长的保证条件。1-1-1我国钢铁冶金的发展旧中国钢铁工业非常落后，产量很低。虽然我国有相当丰富的煤、铁、有色金属和水力资源，由于长期受到封建主义的束缚与帝国主义的侵略，冶金工业远远落后于资本主义国家。从1890年建设的汉阳铁厂算起至1948年的半个世纪中，钢的总产量累计还不到200万吨，年产量最多的1943年才92.3万吨，1949年只有15.8万吨。新中国成立以

10、后，钢铁冶金工业发展很快。1949-1980年累计为国家生产铁4.7亿吨，钢4.84亿吨，钢材3.05亿吨，1980年产钢量达3712万吨，同1952年相比平均每年递增速度为12.6%。1988年全年产钢已超过5900万吨。工业布局有了相当大的改变，沿海的鞍钢年产钢已达800万吨（1988年），上海505万吨(1985年)，首钢258万吨(1985年)，唐钢，天钢、马钢、本钢都超过了100万吨(1985年)。而内地的武钢398万吨（1985年），包钢、太钢、攀钢等都在150万吨左右。在新建和扩建大型钢铁联合企业的同时，建设了十多个特殊钢厂，几十个中小钢铁厂，还有为数众多的小型钢铁厂，分布在全国

11、各地。在发展沿海钢铁工业的同时，也发展了许多内地工业，既发展了大型重点企业也发展了很多中小企业，为全国各地均衡发展工农业生产，利用当地资源，创造了良好的条件。产品品种和质量有了明显的增加和提高。旧中国只能生产100多个普通钢号，现在已能生产1000多钢号。根据我国资源建立了含硅、锰、镍、钨、钼、钒、钛、铌、稀土元素等合金钢体系，很多航空用的高温台金钢，精密合金以及高能加速器用的纯铁等产品都能符合规定要求。1953年我国只能轧制400多种规格的钢材，现在可轧制2万多种规格的钢材。不仅能生产铁路，火车、汽车、飞机、船舶、农机、重机、电站建筑所需要的钢材，而且能生产原子弹、氢弹、导弹、人造卫星、核潜

12、艇所需的金属材料。1-1-2炼钢所用用原材料炼钢用原材料分为主原料、辅原料和各种铁合金。氧气顶吹转炉炼钢用主原料为铁水和废钢(生铁块)。炼钢用辅原料通常指造渣剂(石灰、萤石、白云石、合成造渣剂)、冷却剂(铁矿石、氧化铁皮、烧结矿、球团矿)、增碳剂以及氧气、氮气、氩气等。炼钢常用铁合金有锰铁、硅铁、硅锰合金、硅钙合金、金属铝等。原材料是炼钢的物质基础，原材料质量的好坏对炼钢工艺和钢的质量有直接影响。国内外大量生产实践证明，采用精料以及原料标准化，是实现冶炼过程自动化、改善各项技术经济指标、提高经济效益的重要途径。根据所炼钢种、操作工艺及装备水平合理地选用和搭配原材料可达到低费用投入，高质量产出的

13、目的。第二章 炼钢下料生产工艺过程2-1炼钢下料生产工艺 本系统主要针对炼钢炉炼钢生产的下料系统控制，其生产工艺过程简述如下： 生产工艺过程为：炼钢炉炼钢生产包括炼钢炉下料系统和精炼炉下料系统。分别需要两台主PLC来控制，其下料动作控制也是分别由炼钢主控室和精炼主控室两个控制室的操作人员来完成，而所用的现场设备也是基本相同的，这就要求两个系统既要有各自的独立性又要相互关联。其中炼钢炉有两个合金料下料流程。1#流程是在炼钢炉中加合金料，2#流程是在炼钢炉出钢前在炉后钢包中加入合金料。两个流程的工艺设备基本相同，呈垂直型分布在车间内不同高度的平台上，如图2 .1所。下料系统的流程是：(1)不同合金

14、料按顺序固定存放于各个高位料仓里，通过振动给料器的不断振动，将合金料释放到称量斗里。(2)称量斗底部安装了称重传感器，能够检测出合金料的重量。(3)称重结束后，称量斗下面的振动器振动将合金料释放到皮带机上，皮带机将合金料输送到旋转溜槽。(4)合金料经由旋转溜槽进入钢包。而旋转溜槽的方向决定下料的方向。振动给料器和称量斗是合金料自动下料系统的核心设备，它们直接影啊下料的速度和精度。1号2号3号4号称重料斗高位合金料仓仓皮带机旋转溜槽电磁振动给料器图2-1下料系统工艺流程图其中炼钢的炉型有：1转炉炼钢; 2平炉炼钢; 3电炉炼钢，其他的有真空感应炉、真空电弧炉、电子轰击炉等。我们本系统选用氧气顶吹

15、转炉炼钢。转炉入炉原料结构是炼钢工艺制度的基础，主要包括三方面内容：一是钢铁料结构，即铁水和废钢及废钢种类的合理配比；二是造渣料结构，即石灰、白云石、萤石、铁矿石等的配比制度；三是充分发挥各种炼钢原料的功能使用效果，即钢铁料和造渣料的科学利用。炉料结构的优化调整，代表了炼钢生产经营方向，是最大程度稳定工序质量，降低各种物料消耗，增加生产能力的基本保证。称重传感器一般分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阴应变式等8类。我们选用的是压式称重模块，称重模块是用来将罐体或其它结构转变为秤。压式称重模块可方便地安装到设备支腿或支柱下方。被测量的重物通过压式称重模块的称重

16、传感器输出相应重量信号，从而得到被测物重量值。同时有各种量程来满足各种动态和静态称重需要，可测量几千克到几吨的物料。本论文采用了一种新型直线解耦式电磁振动给料器的控制系统，对输入电压和激振频率进行了实时控制，保证了控制的实效性，提高设备的自动化程度。同时，工作性能良好的电磁振动供料器的研制成功能跟上甚至超过当今的国际水平使我们在振动供料器的这一生产领域走在世界的前列，提高了机械制造工业技术水平，从而也取得了一定的社会效益。 新型振动给料器主要是利用解耦原理来确定的，耦合是工业生产中的普遍现象，变量间相互干涉现象称为耦台，消除这种耦台称为解耦，解耦原理是一种重要的实验理论方法，它是把原本较复杂的

17、物理现象转化为若干个简单的物理现象集合，能够更清楚地看清现象的本质，使得实验或分析过程大大简化，并最终得到解决。采用新型机械结构使得垂直方向和水平方向机构独立，便于数字化控制，为实现微控制系统提供了先决条件，图2.2为新型振动供科器的组成1料 槽2上托盘3连接块4中间托盘6水平电磁铁7底 座垂直板簧9减振弹簧85垂直电磁铁水平板簧10图2-2 新型直线解耦式电磁振动给料器组成新型直线解耦式电磁振动供料器工作原理：水平电磁线圈和垂直电磁线圈分别由两路控制系统控制，两路电压大小、频率值可调节，垂直电磁线圈和水平电磁线圈，通电后，各产生一个垂直脉冲电磁力和水平脉冲电磁力，驱动水平主振弹簧和垂直主振弹

18、簧各发生变形，衔铁与铁芯之间脉冲电磁力做周期性的变化，垂直作用力使料槽上下振动，而水平作用力使料槽左右振动，合成后使料槽振动方向与水平方向成一定夹角，且夹角可以通过控制上下和左右的振动进行调节从而控制物料的运动。2-2 PLC的发展及应用2-2-1 PLC发展历史起源：1968年 美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969年 美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器PDP-14，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器称Programmable，是世界上公认的第一台PLC1971年 日本研制出第一台DCS-8 1973年

19、德国研制出第一台PLC1974年 中国研制出第一台PLC发展：20世纪70年代初出现了微处理器，人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程控制器定名为Programmable Logic Controller(PLC)。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机枝术已全面引入可编程控制器中.使其功能有了飞跃的发展。更高的运算速度、超小型体枳、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功

20、能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30-40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力。数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高。PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机，诞生了各种各样的特殊功能单元，生产了各种人机界面

21、单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。2-2-2 PLC的主要功能和应用目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。PLC的功能可分类如下：1.开关量逻辑控制2.定时控制3.计数控制4.顺序控制5.PID控制6.数据处理7.通信及联网8.其他：PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求第三章 下料系统中PLC控制系统硬件设计3-1 S7-300的结构特点一个S7-300系统由多个模块组成，模块的种类齐全，能适合各种类型的应用场合。主要包括电源模块、CPU模块、接口模块、通讯模块、功能

22、模块和信号模块，信号模块根据功能不同又分为：数字量输入模块、数字输出模块、模拟量输入模块和模拟输出模块。采用DIN标准导轨，安装和更换模板方便由于省去了总线底板，使得安装各个模板的机架采用DIN标准导轨，可以选择横向或者竖向安装。安装模板时，只需要将模板插在导轨上，转动到位后用螺钉锁紧。所有的模板都有相同的安装深度，因此，信号模板和通信模板可以不受限制地插到SM区的任何一个槽位上，使得硬件组态非常灵活。每个机架上最多可安装8个信号模板，当需要的SM超过8个时，可以通过IM365（机架距离最远1m）或者IM360/361（机架距离最远10m）安装扩展机架，每个扩展机架上最多可安装8个信号模板，一

23、个S7-300系统最多可安装3个扩展机架，最多可安装32个信号模板。 根据对控制任务的分析，本系统选用西门子的S7-300 PLC。S7-300自动化系统采用模块化设计。它所具有的模板的扩展和配置功能使其能够按照每个不同的需求灵活组合。S7-300自动化系统集原有系统与新系统的优点与一身。它们是：功能分级的CPU以及种类齐全的模板向上兼容的CPUCPU的诊断功能和自测试智能诊断系统连续地临视系统功能并记录错误和系统的特殊事件耐恶劣环境的封闭式模块高组件密度的紧凑型模块高速指令处理更方便信号模块接线的端了系统实现分布式系统和扩展通讯能力都很简单，组成系统灵活自如用户友好性强，操作简单，免风扇设计

24、可为所有模块分配软件参数大量的插槽选择范围随着应用的扩大，系统扩展无任何问题S7-300系统硬件结构如图3-11. 电源模块 2.后备电源 3.24V DC连接器 4.模式开关 5.状态和故障指示等 6. 存储器卡（CPU313以上） 7.MPI多点接口 8.前连接器 9.前盖图3-1 S7-300硬件结构3-2 S7-300的I/O地址组态1.S7-300的插槽地址S7-300的各种模板安装在机架的插槽上，不同的模板在插槽的安装位置是固定的1）如果选择了电源模板PS307，必须安装在1号槽位上。2）CPU模板的安装位置紧挨着电源模板，安装在2号槽位上。3）用于连接扩展机架的接口模板IM，安装

25、在3号槽位上。4）各种信号模板SM，安装在411号槽位上。从4好槽位开始，CPU为信号模板分配I/O地址，切根据信号模板的类型递增I/O地址。S7-300的插槽地址如图3-2所示图3-2 S7-300的插槽地址2.S7-300数字量I/O地址组态在机架SM区的插槽上安装的数字量I/O模板，可以是数字量输入模板也可以是数字量输出模板，CPU可自动识别模板的类型。但是CPU为每个插槽分配的地址范围是固定的，对于SM区的插槽上安装的各个数字量I/O模板，S7-300默认地址范围如图3-3所示。CPU为数字量I/O的每个插槽分配了4字节（32个I/O点）的地址范围，实际使用中要根据具体的模板确定实际的

26、地址范围。如果在机架0的4号槽位安装的是8点的数字量输入模板，则实际使用的地址范围为I0.0I0.7，地址I1.0I3.7不能使用；如果在机架0的4号槽位安装的是16点的数字量输出模板，则实际使用的地址范围为Q0.0Q1.7，地址Q2.03.7不能使用。11112345678910110.0To3.74.0To7.712.0To15.78.0To11.716.0To19.720.0To23.724.0To27.728.0To31.7PSIM槽位号机架0图3-3 S7-300对数字量I/O模板的默认地址范围3. S7-300模拟量I/O地址组态 对于在机架的SM区安装的模拟量I/O模板，CPU为

27、每个槽位分配了16字节（8个模板量通道）的地址，每个模拟量I/O通道占用一个字节地址（2字节）。S7-300对模拟量I/O模板默认的地址范围如图3-4所示。1111234567891011256To270272To286304To318288To302320To334336To350352To366368To382PSIM槽位号机架0图3-4 S7-300对模拟量I/O模板的默认地址范围在实际使用中，要根据具体的模板确定实际的地址范围。如果在机架0的4号槽位安装的4通道的模拟量输入模板，则实际使用的地址范围为PIW256，PIW258，PIW260和PIW262；如果在机架0的4号槽位安装的是

28、2通道的模拟量输出模板，则实际使用的地址范围为PQW256和PQW258。3-3 S7-300的硬件组态与诊断功能1. 硬件组态（1）系统组态：选择硬件机架，模块分配给机架中希望的插槽。（2）CPU的参数设置。（3）模块的参数设置。可以防止输入错误的数据。2. 通信组态（1）网络连接的组态和显示（2）设置用MP1或PROFIBUS-DP连接的设备之间的周期性数据传送的参数。（3）设置用MP1、PROFIBUS或工业以太网实现的事件驱动的数据传输，用通信块编程。3.系统诊断（1）快速浏览CPU的数据和用户程序在运行中的故障原因。（2）用图形方式显示硬件配置、模块故障；显示诊断缓冲区的信息等。3-

29、4 PLC的选型1.PLC机型的选择原则PLC机型选择的基本原则是：在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比最优的机型。通常做法是，在工艺过程比较固定、环境条件较好的场合，建议选用整体式结构的PLC；其它情况则最好选用模块式结构的PLC；对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中，一般其控制速度无须考虑，因此，选用带AD转换、D/A转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求；而在控制比较复杂，控制功能要求比较高的工程项目中（如要实现PID运算、闭环控制、通信联网等），可视控制规模及复杂程度来选用中档或高档机。对于一个大型企业系统，应尽量做到机

30、型统一。这样，同一机型的PLC模块可互相为备用，使用备品备件的采购和管理；同时，其统一的功能及编程方法也有利于技术力量的培训、技术水平的提高和功能的开发；此外，由于其外部设备通用，资源可以共享，因此，配以上位计算机后即可把控制各独立系统的多台PLC联成一个多级分布控制系统，这样便于相互通信，集中管理。2.下料系统PLC的选型 下位机的型号选择与模块配置要根据现场控制对象的特点与控制任务的需要来决定。根据分析统计，本控制系统构成如下：炼钢炉区：7个高位料仓；2个称重料斗；7个振动给料器；4条物料输送皮带；1个旋转溜槽；2条称重皮带。精炼炉区：12个高位料仓；3个称重料斗；16个振动给料器；2条物

31、料输送皮带；1个旋转溜槽。本系统需要配置如下的不同性质的I/O点：4个模拟量输入（电子称称重、下料速度）；45个数字量输入（高位料仓满信号、高位料仓空信号、振动给料器、皮带机、称重停止信号）；22个数字量输出（振动给料器、称重料斗、皮带、旋转溜槽启动信号）。PLC信号模块数字量输入模块数字量输出模块模拟量输入模块称重料斗称称重称重料斗下料速度振动给料器停止振动给料启动高位料仓信号灯皮带电机启动皮带电机停止图3-5 S7-300的SM模块3-5 PLC模块配置 上位机为两台工业控制计算机，一台作为操作员工作站，一台作为工程师工作站；两台工作站通过MB+网同现场的各PLC控制站相连。上位机操作系统

32、采用Windows NT，监控软件采用组态王实现工业自动化软件。上位机可显示整个厂区的模拟画面，可对系统的所有设备进行远程操作和控制。主要是对炼钢下料数据采集及控制自动化系统的控制参数设置；完成数据采集及控制自动化系统的组态；同时可进行在线、离线编程及设定参数的修改；监控生产作业过程，包括显示控制过程画面和实时数据，显示系统总体框图：绘制重要参数的变化趋势图；显示设备的工作状态；历史数据的统计分析和存储；辅助管理日常生产业务，提供决策参考。炼钢炉PLC配置根据I/O点数及其特性，配置了如下模块：背板 通用性电源 PS 307 5A中央处理单元CPU315-2DP通讯模块 CP 343-2数字量

33、输入 DI32xDC24V（2个可提供总数为64点的开关量输入）数字量输出 DO32xDC24V/0.5A（1个可提供总数为32点的开关量输出）模拟量输入AI8x12Bit（1个可提供具有12位分辨率的总数为8路的模数转换通道）图3-6模块配置第四章 下料系统中PLC软件方案与设计STEP 7是用于SIMATIC PLC组态和编程的标准软件包，是SIMATIC工业软件的重要组成部分，开发或设计一个S7-300或S7-400应用系统，必须基于STEP 7软件包进行组态和编程。4-1 STEP 7编程语言梯形逻辑图（或LAD）是STEP7编程语言的图形表达方式。它的指令语法与一个继电器的梯形逻辑图

34、相似：当电信号通过各个触点、复合元件以及输出线圈时，使用梯形图，可以追踪电信号在电源示意线之间的流动。语句表（或STL）是STEP7编程语言的文本表达方式，与机器码相似。如果一个程序是用语句表编写的，CPU执行程序时则按每一条指令一步一步地执行。为使编程更容易，语句表已进行扩展，还包括一些高层语言结构（例如，结构数据的访问和块参数）。功能块图（FBD）是STEP7编程语言的图形表达方式，使用与布尔代数相类似的逻辑框来表达逻辑。复合功能（如数学功能）可用逻辑框相连直接表达。其它编程语言作为可选软件包使用。4-2 STEP 7程序类型1) 线性编程线性编程就是将用户程序连续放置在一个指令块内，通常

35、为OB1，程序按线性或者按顺序执行每条指令。这种结构最初是PLC模拟继电器电路的逻辑模型，具有简单，直接的结构。由于所有的指令放置在一个指令块内，所以只有一个程序文件，其软件的管理功能非常简单。这种编程方法适用于由一个人来编写小型控制程序。2）分部编程分部编程是将一项控制任务分解成若干个独立的子任务，如一套设备的控制或者一系列相似工作，每个子任务由一个功能FC完成，而这些功能的运行是靠组织块OB1内的指令来调用的。在进行分部程序设计时，既无数据交换，也无重复利用的代码。所以这种编程方法允许多个设计人员同时编程，而不必考虑因设计同一内容可能出现的冲突。3）结构化编程 结构化编程是指对系统中控制过

36、程和控制要求相近或类似的功能进行分类，编写通用的指令模块，通过向这些指令模块以参数形式提供有关信息，使得结构化程序可以重复利用这些通用的指令模块。采用结构化编程，可以优化程序结构，减少指令存储空间，缩短程序执行时间。结构化编程使程序结构层次清晰，部分程序通用化、标准化，程序修改简单，调试方便。4-3 STEP 7程序块功能及炼钢下料的程序在STEP 7中用户程序可以使用以下几种类型的块：1.组织块OB组织块是操作系统与用户程序的接口。用于控制用户程序的运行。组织块是操作系统调用控制程序的循环、中断程序的执行、PLC的启动方式及对诊断错误的响应方式。2.功能块FB功能块实际上就是通常意义的用户子

37、程序。每个功能块由两部分组成：变量声明表，用于说明当前功能块中的局部数据；逻辑指令组成的程序（在程序中要用到变量声明表给出的局部数据），用于完成指定的控制任务。3.功能FC功能FC的作用与功能块FB非常相似，都是用户程序的子程序，但功能FC不需要背景数据块，完成操作后数据不能保持，因此在调用功能FC后必须立即处理所有的初始值。4.数据块DB数据块用于存储用户所需要的数据或变量，是各个逻辑块之间进行交换、传递和共享数据的重要途径。在数据块中只有变量声明表部分，没有程序段。5.系统功能块SFB系统功能块SFB是集成到CPU的操作系统中的功能块，如SEND、RECEIVE和控制器等SFB的各种变量也

38、存储在背景数据块（IDB）中。6.系统功能块SFC系统功能SFC是集成到CPU的操作系统中的功能，如时间功能、块传送器等。SFC不需要背景数据块。7.系统数据块SDB系统数据块SDB用于存储CPU操作系统的数据，包含系统的设定值，如硬件模板参数等。操作系统FC1FB1IDB1FB1IDB2FB2IDB3FB3FC2SFC1DB1嵌套深度循环开始图4-1 STEP 7程序块调用关系4-2-1下料系统的程序流程图Y开始高位料仓下料称重料斗称重输送皮带启动是否达到理论重量5S后皮带停止停止N4-2下料系统程序流程图4-2-2编程元器件地址分配编程元器件的地址分配见表4-1表4-1地址符号作用I0.0

39、SB1启动下料系统I0.1SB2停止下料系统Q4.0KM01号高位料仓下料Q4.1KM12号高位料仓下料Q4.2KM23号高位料仓下料Q4.3KM34号高位料仓下料Q4.4KM41号称重料斗下料Q4.5KM5称重料斗完成下料Q5.0KM6称重料斗振动给料器启动4-2-3 S7-300的LED控制程序在精炼过程中共需要12个高位料仓其控制程序相同，在此我们只编写1号高位料仓下料控制程序。其部分控制程序如图4-3I0.10MW0MW2MW0I0.1Q4.0Q4.0I0.0COMP=IIN1IN2Q4.0Q4.4Q4.4Q5.0COMP=IIN1IN2Q5.0Q4.5Q4.5Q4.1Q4.1Q4.1

40、图4-3 PLC的LED程序第五章 组态系统软件设计与实现现代计算机控制系统的发展几乎都是基于Object画面，工艺流程、系统性能指标、系统特性参数、运行状态、发展趋势、历史趋势、管理实现等都可以实时直观地通过画面逼真地展现在操作管理决策者面前。因为图形信息包含的信息量比其他形式如文字、符号、声音等多的多，是人机交互的有效手段，因此人机交互画面的发展在自动化系统中占有重要地位。组态的概念最早来自英文Configuration，含义是使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置，达到使计算机或软件按照预先发展，自动执行特定任务，满足使用者要求的目的。组态软件一般依托一定的操作系统，如使用Wind

41、ows操作系统，使用动态数据交换(DDE)和对象链接和嵌入进行信息交换(OLE)，为工控组态软件提供了强有力的支持环境。图5-1表示了组态软件的作用特点。MMI组态软件系统组成控制策略系统需求I/O设备对象图5-1组态软件作用特点示意图5-1组态王软件概述组态工6.5工控组态软件是北京亚控自动化软件科技有限公司开发的基于Windows平台的组态系统，可运行于Microsoft Windows95/98/Me/ NT/2000等操作系统。它是为工业过程控制和实时监测领域服务的通用计算机系统软件，具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。组态王为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和

42、开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。它集控制技术，数据库技术，人机界面技术，网络技术，图形技术于一身，包含动态显示，报表，控件，趋势及网络通信等组件，提供一个友好的运用界面，便于用户在不需要编什么程序代码的情况下便可生成自己需要的应用软件。组态软件的使用，不仅促进软件系统的有效运转，更重要的是，它令现场监控层里设备不统一、数据杂乱、监控点多且分散的状况趋向合理，并使数据监视与控制得以有效的分开，便于开发和维护，这是本系统的另一特色。5-1-1组态王软件的整体结构组态工6.5己达到国外高档进口软件几乎所

43、有的功能，而且在许多方面更加适合中国用户的特点和需求。组态王6.5软件包由“工程浏览器”(TouchExplorer)和“画面运行系统”(TouchVew)两个系统组成。两部分互相独立，义紧密相关。其中，工程浏览器内嵌画面开发系统，即组态王开发系统。工程浏览器和画面运行系统是各自独立的WINDOWS应用程序，均可单独使用；两者义相互依存，在工程浏览器的画面开发系统中设计开发的画面应用程序必须在画面运行系统运行环境中才能运行。“工程浏览器”是生成用户应用系统的工作环境，用户的所有组态过程都在组态环境中进行，组态环境相当于一套完整的工具软件，它帮助用户设计和构造自己的应用系统。具有先进完善的图形生

44、成功能；数据库提供多种数据类型，能合理地提取控制对象的特性；对变量报警、趋势曲线、过程记录、安全防范等重要功能都有简洁的操作方法。用户在工程浏览器组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程、编制工程打印报表等全部组态工作后，生成组态结果数据库，其与“画面运行”环境一起，构成了用户应用系统，统称为“工程”。TouchView是“组态王6.5”软件的实时运行环境，在应用工程的开发环境中建立的图形画面只有在TouchView中才能运行，它是一个独立的运行系统。TouchView从控制设备中采集数据，并存在于实时数据库中。它还负责把数据的变化以动画的方式形象地表示出来，同时可以完成变量报警、操作记

45、录、趋势曲线等监视功能，并按实际需求记录在历史数据库中。按照组态结果数据库中用户指定的方式进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能，用户在运行环境中完成对工程的控制工作。运行环境本身没有任何意义，必须与组态结果数据库一起作为一个整体，才能构成用户应用系统。一旦组态工作完成，运行环境和组态结果数据库就可以离开组态环境而独立运行在监控计算机上。5-1-2组态王程序的设计过程要建立一个新的应用程序，首先为程序指定工作目录，即工程路径，组态王用工作目录标识应用程序，不同的应用程序应置于不同的目录下。工作目录下的文件由组态王自动管理。建立应用程序的一般过程如下：1. 设备配置在组态王工程浏览器的工程目

46、录显示区，用鼠标点击“设备”大纲项下的设备成员名，然后再组态王浏览目录内容显示区内双击“新建”图标，弹出“设备配置向导”对话框。在此对话框中完成与组态王通讯的设备的设置。2. 启动组态王画面开发系统 在组态王工程浏览器的工程目录显示区，用鼠标点击“文件”大纲项下的“画面”成员名，然后在组态王浏览器目录内容显示区按鼠标右键，会弹出一个对话框。在此对话框中选择“新建画面”项，即弹出“新画面”对话框。填入画面名称后，按“确定”按钮，进入组态王画面开发系统。3. 构造数据库数据库是“组态王”软件的核心部分，在TouchView运行时，它含的全部变量定义是在“变量属性”对话框中进行的，在工程管理器中，选择“数据库数据词典”，双击“新建图标”，弹出“变量属性”对话框。此对话框可以对数据变量完成增加、删除、改动等操作和数据库的管理工作。4. 定义动画连接双击图形对象可弹出“动画连接”对话框，用户可以对一个图形对象同时义多个连接，组合成复杂的效果，以便满足实际中任意的动画显示需要。5. 运行与调试启动组态王运行系统TOUCHVEW，观察是否能正常运