西門子s7-200的順序控制指令在塑料發(fā)泡系統(tǒng)中的應(yīng)用
1 順序控制指令介紹
PLC應(yīng)用比較廣泛的場合之一就是順序流程控制。順序流程控制就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個(gè)輸入信號(hào)的作用下，根據(jù)內(nèi)部的狀態(tài)和時(shí)間的順序，在生產(chǎn)過程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)有序地進(jìn)行操作。它是一種效率較高的編程調(diào)試方法，其基本思想方法就是將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃為若干個(gè)順序相連的階段，即步，對(duì)步的控制就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種要求。西門子S7-200系列plc提供了順序流程的相關(guān)指令，即順序控制繼電器指令lscr、scrt、scre。lscrn是標(biāo)記一個(gè)順序控制器段（scr）的開始，n為順序控制器s的地址，當(dāng)n為1時(shí)，該順序控制段開始工作。scre是標(biāo)記該順序控制段的結(jié)束。每一控制段必須以它為結(jié)束。scrtn是執(zhí)行scr段的轉(zhuǎn)移，當(dāng)n=1時(shí)，一方面使下一個(gè)scr段的使能位s置位，以便下一個(gè)scr段開始工作，同時(shí)對(duì)本scr段復(fù)位，使得本scr段停止工作。所以控制scrt的轉(zhuǎn)換條件就可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)的轉(zhuǎn)移。同時(shí)使用scr時(shí)有以下限制：不能在不同的程序中使用相同的s位，如plc控制的流程有兩部分，則這兩部分之間不能用相同的s位，否則兩部分的流程會(huì)混串。不能在scr指令中使用jmp和lbl指令，使用jmp和lbl指令，即不允許用跳入或跳出的方法跳入或跳出scr段，其實(shí)對(duì)于用順序流程控制指令都能實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)，完全可不用jmp。不能在scr段中使用for、next、end語句。其在語句表語言中的例子如下：
西門子200的順序控制指令在塑料發(fā)泡系統(tǒng)中的應(yīng)用
2 塑料發(fā)泡加工系統(tǒng)的工作過程
塑料發(fā)泡加工就是對(duì)包裝材料泡沫塑料原材料的加工處理。加工發(fā)料系統(tǒng)采用一臺(tái)tp270觸摸屏帶3臺(tái)s7-200plc，每臺(tái)plc控制兩個(gè)罐的方案。每個(gè)罐的總體流程類似，它可以看成是一個(gè)順序加工過程。系統(tǒng)的主要工作過程如圖1說明。在觸摸屏上按“程序啟動(dòng)”，開始執(zhí)行加工過程，首先把原料罐內(nèi)原有的壓力通過排壓閥釋放，因?yàn)樯洗渭訅和瓿伤土虾蠊迺?huì)有壓力存在，如直接打開加熱閥，壓力從加熱閥中沖出會(huì)損壞進(jìn)氣管道，所以必須先打開與大氣相連的排壓閥排壓，當(dāng)壓力降為0bar后關(guān)閉排壓閥，然后根據(jù)設(shè)定的溫度打開加熱閥加熱空罐，達(dá)到設(shè)定溫度后關(guān)閉加熱閥，打開進(jìn)料閥同時(shí)接通風(fēng)機(jī)控制接觸器，風(fēng)機(jī)抽風(fēng)，料從進(jìn)料閥開始加原料。進(jìn)料完成后操作人員在觸摸屏上按“程序開始”，系統(tǒng)開始對(duì)原料加設(shè)定的壓力，加到設(shè)定的壓力開始保持，保持到設(shè)定時(shí)間到為止。共分8步完成，每一步的時(shí)間、壓力均不同。接著對(duì)原料進(jìn)行冷卻硬化，最后等待出料。要求加熱的溫度、每步的加壓時(shí)間、壓力，硬化的次數(shù)等均可通過觸摸屏設(shè)定，實(shí)時(shí)跟蹤壓力，對(duì)整個(gè)加工過程能通過屏控制，如啟動(dòng)，停止等。每個(gè)罐共有7個(gè)被控制的氣動(dòng)閥，1個(gè)溫度傳感器pt100，1個(gè)量程為0~6bar輸出電流信號(hào)的壓力傳感器（0~20ma），一臺(tái)進(jìn)料風(fēng)機(jī)每兩個(gè)罐共用。
西門子200的順序控制指令在塑料發(fā)泡系統(tǒng)中的應(yīng)用
3 順序控制指令實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的功能
因?yàn)檎麄€(gè)流程是一個(gè)順序控制過程，所以考慮用S7-200的順序控制指令是合理的，每一步用一控制位s。每一個(gè)框可看成一步，步與步之間是步的轉(zhuǎn)換條件。
（1） 起始步
起始步利用其內(nèi)部的特殊寄存器sm0.1（第一個(gè)掃描周期為高電平后變?yōu)榈碗娖剑﹣韺?shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)流程的初始化。程序初始化時(shí)分別置兩個(gè)s初始位，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)罐并行運(yùn)行，每一組的兩個(gè)罐可同時(shí)工作;
（2） 控制步
在每個(gè)lscr 與scre之間即是本步所要做的控制。罐的工作溫度，每一步的工作時(shí)間、壓力，通過觸摸屏設(shè)定，存貯在PLC中相應(yīng)的vw中。當(dāng)執(zhí)行到相關(guān)的步時(shí)，plc將實(shí)時(shí)的壓力與溫度等與設(shè)定作比較，如溫度未到設(shè)定值，則打開加熱閥加熱，到了則關(guān)閉。保壓時(shí)間未到，則繼續(xù)等待，直到符合設(shè)定值;
（3） 步的轉(zhuǎn)換條件
步的轉(zhuǎn)換條件就是指令scrt的執(zhí)行條件。整個(gè)流程分成許多步，實(shí)現(xiàn)從上一步到下一步的轉(zhuǎn)換由圖1中看出有許多條件，利用轉(zhuǎn)換條件對(duì)應(yīng)在plc中變量或輔助寄存器作為scrt轉(zhuǎn)換命令執(zhí)行的條件，就可實(shí)現(xiàn)步的轉(zhuǎn)換。激活下一步，同時(shí)終止本步的操作。此例中轉(zhuǎn)換條件有來自觸摸屏的“程序啟動(dòng)”等按鈕、設(shè)定的時(shí)間，實(shí)際罐的溫度等作為步的轉(zhuǎn)換條件;
（4） 步的其他功能實(shí)現(xiàn)
在控制要求中，要求在執(zhí)行過程中，如遇特殊情況，要停止整個(gè)加工過程。所以系統(tǒng)考慮在觸摸屏上提供“程序停止”，一旦按“程序停止”則程序必須停止運(yùn)行回到初始狀態(tài)。因此程序在每一步中多加了一個(gè)轉(zhuǎn)換條件scrt，由“程序停止”對(duì)應(yīng)的輔助寄存器作為控制停止轉(zhuǎn)換條件，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換到初始步，也就停止加工過程。
在控制要求中，要求在執(zhí)行過程中，如遇斷電則在上電后要有斷電恢復(fù)功能，即恢復(fù)到斷電前的加工狀態(tài)?？紤]系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)控制位s不提供斷電保存功能，所以在程序公共部分（每次掃描都執(zhí)行的部分）利用movew指令把sw（即16個(gè)控制位s對(duì)應(yīng)的字）存入系統(tǒng)提供斷電保存功能的vw中，上電后按觸摸屏的斷電恢復(fù)按鈕把vw的內(nèi)容放至sw中實(shí)現(xiàn)了對(duì)步的斷電恢復(fù)要求。
在控制系統(tǒng)中加了許多保護(hù)功能，如傳感器的斷線檢測，熱保動(dòng)作的提示等提示功能在觸摸屏上顯示方便用戶維護(hù)。用了順序控制指令使整個(gè)程序的編制變得更加容易，因?yàn)檫^程分割成許多步后，每一步要考慮的內(nèi)容變得相對(duì)少得多，整個(gè)流程始終以順序控制指令為脈絡(luò)貫穿著，前后的關(guān)系隨著順序控制指令的應(yīng)用而變得清晰。當(dāng)然控制也可以用普通的編程方式來實(shí)現(xiàn)，比如用移位指令控制某個(gè)字的某一位作為流程中某一個(gè)環(huán)節(jié)執(zhí)行的條件也可模擬順序控制指令，但這時(shí)對(duì)移位指令的移位條件的編制變得很復(fù)雜，要考慮所有環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)換條件，而不象順序控制指令只要考慮本步到下一步的轉(zhuǎn)換條件。而且步進(jìn)指令不象移位指令受被移位字長度的約束，步到步的跳轉(zhuǎn)、分支實(shí)現(xiàn)也很方便，但用移位指令來編會(huì)相當(dāng)費(fèi)力?？梢钥闯霾?br />
進(jìn)指令其實(shí)是程序框架指令，是否應(yīng)用它及對(duì)它應(yīng)用是否合理直接影響程序的結(jié)構(gòu)。與其他品牌的plc相比西門子的順序控制指令比較靈活，簡潔。
4 結(jié)束語
此系統(tǒng)應(yīng)用順序控制指令使得調(diào)試過程相當(dāng)方便，因?yàn)槊恳徊较鄬?duì)獨(dú)立，涉及的量不多，所以監(jiān)測調(diào)試的工作量大大減少，只要每步調(diào)試通過，整個(gè)過程會(huì)很順利。應(yīng)用順序控制指令與用戶要求在觸摸屏上顯示每一步的加工狀態(tài)正好吻合，也使得屏上顯示界面控制變得簡單，臨時(shí)因用戶要求改動(dòng)也變得相當(dāng)方便，體現(xiàn)出順序控制指令的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。系統(tǒng)的投入運(yùn)行的時(shí)間去年10月，幾乎是天天24小時(shí)運(yùn)行，情況良好，滿足用戶的要求。
