基于PLC消防報警系統(tǒng)設(shè)計

word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯基于PLC的消防報警系統(tǒng)設(shè)計摘要火災(zāi)對國民經(jīng)濟和人民生命造成了巨大危害，但國外發(fā)達國家對火災(zāi)的預防及應(yīng)對上我國和國外發(fā)達國家仍存在較大差距，因此，設(shè)計出一種可靠高效的消防報警控制系統(tǒng)是非常迫切的。本設(shè)計完成了利用主要核心控制部件西門子SIMATICS7-300型PLC對消防報警控制系統(tǒng)的設(shè)計。首先，根據(jù)具體的控制對象選擇合適的S7-300系列CPU，這是控制系統(tǒng)的核心部件，在選擇了一些火災(zāi)探測器的類型，探測器的選擇好壞關(guān)系到報警及其它后續(xù)系列動作的關(guān)鍵。其次，選擇與S7-300相匹配的擴展模塊，如數(shù)字I/O模塊、模擬I/O模塊、電源模塊等。最后，完成了控制系統(tǒng)的整體設(shè)計，達到了控制目標。關(guān)鍵詞：PLC；控制系統(tǒng)；消防報警PLCBasedFireAlarmSystemDesignABSTRACTFireonthenationaleconomyandpeople'slivescausedgreatharm,butdevelopedcountriesforfirepreventionandtheresponsetoourcountryandabroad,thereissgapbetweenthedevelopedcountries,therefore,todesignareliableandefficientfirealarmcontrolsystemisveryurgentthe.ThemainadvantageofthisdesigniscompletedthecorecontrolunitSiemensSIMAS7-300PLCtypeoffirealarmcontrolsystemdesign.Keyfirst,dependingonthecontrolobjecttoselecttheappropriateS7-300seriesCPU,whichisthecorecomponentofthecontrolsystem,thechoiceofsometypeoffiredetdetectoralarmrelatedtothechoiceofgoodorbad,andotherfollow-upactionseriesselecttheS7-300tomatchtheexpansionmodules,suchasdigitalI/Omodules,analmodules,powermodules.Finally,tocompletetheoveralldesignofthecontrolsystemtoachievethecontrolobjectives.KeyWords：ProgramableLogicControl；ControlSystem；TheFireFightReportToThePolice目錄第一章緒論........................................................................11.1課題研究的目的和意義...........................................................11.2課題背景.......................................................................11.3國內(nèi)外消防報警系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展情況.............................................11.3.1火災(zāi)消防報警系統(tǒng)發(fā)展歷程.................................................11.3.2消防火災(zāi)報警系統(tǒng)在國外的發(fā)展情況.........................................23.3消防火災(zāi)報警系統(tǒng)在國內(nèi)的發(fā)展情況.........................................21.4消防火災(zāi)報警系統(tǒng)的分類.........................................................3第二章系統(tǒng)的傳感器的選型及其特性................................................4煙感器、液位傳感器..............................................................4感煙器的選擇....................................................................4液位傳感器的選擇................................................................5第三章系統(tǒng)的硬件設(shè)計..............................................................63.1消防報警系統(tǒng)的要求、原理圖設(shè)計..................................................63.1.1控制要求.................................................................61.2消防報警系統(tǒng)工作原理圖...................................................6PLC相關(guān)模塊的選擇..............................................................7PLC的CPU模塊的選擇.....................................................8電源模塊的選擇...........................................................8變速頻率調(diào)節(jié)器...........................................................8系統(tǒng)的硬件列表...........................................................8系統(tǒng)的電氣回路圖................................................................17消防水泵單相交流電機電氣回路圖..........................................17排煙風扇單相交流電機的電氣回路圖........................................18防火卷簾門三相交流電機的電氣回路圖......................................19儲水水箱的PID控制的三相交流電機的電氣回路圖............................20系統(tǒng)輸入輸出點：........................................................21第四章控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計........................................................25系統(tǒng)的軟件程序流程..............................................................25STEP7編程軟件..................................................................26STEP7介紹...............................................................26STEP7編程的各個步驟.....................................................264.2.4組合硬件和軟件...........................................................274.3STEP7硬件組態(tài)..................................................................28消防報警控制系統(tǒng)的PLC模塊在STEP中的選擇...............................29控制主程序..............................................................294.4用組態(tài)王監(jiān)控軟件組態(tài)監(jiān)控消防控制系統(tǒng)...........................................354.4.1組態(tài)王簡介..............................................................354.5在組態(tài)王中建立監(jiān)控消防報警控制系統(tǒng).............................................35新建一個工程項目........................................................35選擇與PLCS7-300作為連接設(shè)備具體過程如下...............................36在數(shù)據(jù)詞典中定義變量....................................................38所要監(jiān)控的具體的輸入輸出量為下圖：......................................38在編完程序后，在VIEW中演示的結(jié)果為.....................................39參考文獻............................................................................40致謝............................................................................41word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯第一章緒論1.1課題研究的目的和意義火災(zāi)早就成為危害我國的重大災(zāi)害之一。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，高樓和地下建筑發(fā)展的日益迅速，火災(zāi)發(fā)生的概率大大增加，每年在國內(nèi)火災(zāi)發(fā)生的幾率和造成的損失在慢慢增多?；馂?zāi)報警系統(tǒng)的研究就是可以幫助我們盡早的發(fā)現(xiàn)早期火災(zāi)，將火災(zāi)的范圍控制到最小。研制火災(zāi)報警控制器的目的是為了立足于掌握核心開發(fā)技術(shù)，降低系統(tǒng)成本。盡管通過近幾年的消防治理整頓，取得了不少成績，但與其他國家相比，千次火災(zāi)死亡人數(shù)較多，我國的火災(zāi)形勢不容樂觀，加之我國經(jīng)濟在高速發(fā)展，生活水準大幅度提高，各種生產(chǎn)、辦公以及居住場所火災(zāi)大增，塑料制品和雙層玻璃的大量應(yīng)用，使火場的外部求援困難重重。因此，設(shè)計簡單實用的火災(zāi)報警控制系統(tǒng)有著防止和減少火災(zāi)危害、保護人身安全和財產(chǎn)安全的重要意義。1.2課題背景隨著科技的發(fā)展，生活水平的提高，現(xiàn)代的高樓大廈逐漸變成智能化，這也是國家未來重要的發(fā)展走向。隨著我國快速的發(fā)展，人們的生活和居住環(huán)境不斷的改善，在沒用居住的后顧之憂后，人們對自己的安全越來越重視。顯然表明，社區(qū)的保安遠遠滿足不了人們的需求。現(xiàn)在人們在居住環(huán)境的要求優(yōu)先考慮的是小區(qū)安全建設(shè)是否完善。今天人們居住比較密集、引起火災(zāi)發(fā)生的危險設(shè)備比較多，所以對火災(zāi)發(fā)生的防治要求高。為了早期發(fā)現(xiàn)和撲救火災(zāi)，防止和減少火災(zāi)危害，保護人身和財產(chǎn)安全，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)已成為必不可少的設(shè)施。火災(zāi)作為危害人類生存的大敵，越來越受到人們的重視。一旦發(fā)生火災(zāi)，將對人的生命財產(chǎn)造成極大的危害，于是人們開始尋求一種早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的方法，以便控制和撲滅火災(zāi)，保障生命安全。消防火災(zāi)報警系統(tǒng)就是為了滿足這一需求而研制出來的，并越來越被人們所接受，其自身技術(shù)水平也隨著人們需求的不斷提高，在功能、結(jié)構(gòu)、形式等方面不斷地完善。1.3國內(nèi)外消防報警系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展情況1.3.11.3.1火災(zāi)消防報警系統(tǒng)發(fā)展歷程火災(zāi)消防報警系統(tǒng)，從發(fā)展過程來看，大體可分為三個階段。第一階段：多線型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。每個探測器除需提供兩根電源線外，還需提供一根報警信號線，探測器電源由報警器提供，探測器的信號線均連接到報警顯示盤上，報警時點亮相應(yīng)的指示燈，如日本“日探”公司生產(chǎn)的CPF火災(zāi)報警系統(tǒng)，此類系統(tǒng)的功能一般以報警為主，輔以一些簡單的聯(lián)動功能（也為多線制），如驅(qū)動警鈴等，其報警器對外圍探測器無故障檢測功能，只會對電源線的斷線做出故障反應(yīng)，安裝此類系統(tǒng)比較繁瑣，特別是校線工作量較大。第二階段：總線型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。這種自動報警系統(tǒng)已采用微處理器控制，其線制一般有四線制、三線制、二線制，探測器和模塊均采用地址編碼形式，通過總線與控制器實現(xiàn)信號傳送，其探測器的報警形式為開關(guān)量，它的靈敏度在制造時，通過硬件決定，不可調(diào)整，此類系統(tǒng)可進行現(xiàn)場編程，并通過各種模塊對各聯(lián)動設(shè)備實行較復雜的控制，此類系統(tǒng)已具有系統(tǒng)自檢以及對外圍器件的故障檢驗等功能，但對故障類型不能區(qū)分，目前國內(nèi)生產(chǎn)的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)大多數(shù)為此類產(chǎn)品，由于此類產(chǎn)品具有報警和控制功能，它的施工、安裝較為方便，且價格較低，已被大量使用。第三階段：智能型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。由于采用了先進的計算機控制技術(shù)，智能化程度大大提高，探測器的報警形式采用數(shù)字量，并可通過軟件對其靈敏度根據(jù)使用場合、時間進行設(shè)定和調(diào)整，如可設(shè)定白天、夜間、休息日不同靈敏度。對探測器的使用環(huán)境參數(shù)變化較大的場所，靈敏度設(shè)定相對低一些，對環(huán)境較穩(wěn)定或一些重要的場所，靈敏度設(shè)定相對高一些，這一功能可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性，減少誤報[1]。1.3.2消防火災(zāi)報警系統(tǒng)在國外的發(fā)展情況國外一些較發(fā)達的國家，他們有相當完善的火災(zāi)早報和撲滅的消防體系。而當?shù)卣紩o與大筆的款項用于設(shè)備的更新、設(shè)備維護等。一些國家例如德國、日本、美國等就利用電腦與用戶終端的傳感器或者用戶終端信號采集器相連，對火災(zāi)自動報警設(shè)備實時監(jiān)控以及故障遠程傳輸。例如：美國、英國、日本等國家在建設(shè)和應(yīng)用城市火災(zāi)自動報警監(jiān)控系統(tǒng)這方面均有很成功的經(jīng)驗。他們將自動火災(zāi)報警作為公共報警手段接入監(jiān)控系統(tǒng)，運行多年未出現(xiàn)問題，消防中心對火災(zāi)發(fā)生的地點、火災(zāi)發(fā)生類型，并調(diào)度消防部隊迅速到達現(xiàn)場，自動報警監(jiān)控系統(tǒng)在此起到了很大的作用。此外，這些國家在監(jiān)控系統(tǒng)管理方面比較規(guī)范，專門成立一個監(jiān)控服務(wù)機構(gòu)，該機構(gòu)的責任是保證火災(zāi)報警數(shù)據(jù)通信暢通，為用戶服務(wù)，對用戶負責，同時向消防部隊傳送可靠的火災(zāi)報警信息，而消防部門的主要責任是對此類服務(wù)機構(gòu)進行資質(zhì)審查及監(jiān)督管理。這種管理運作方式已經(jīng)取得了良好的效果[2]。1.3.3消防火災(zāi)報警系統(tǒng)在國內(nèi)的發(fā)展情況我國的火災(zāi)報警裝置起步比較晚，同比國外有很大的差距，但是最近幾年火災(zāi)報警控制系統(tǒng)有了不菲的進步。我國從70年代開始生生產(chǎn)火災(zāi)報警的產(chǎn)品。到了80年代，我國國內(nèi)制作的消防火災(zāi)產(chǎn)品多已模仿為主國內(nèi)主，又或是引進國外的一些技術(shù)，沒用自己核心的技術(shù)，國內(nèi)這方面的的市場也是剛剛起步?；馂?zāi)報警產(chǎn)品的發(fā)展主要在90年代，國家政策的支持和國際化使得很多國外知名企業(yè)進入中國消防市場，帶來了很多先進成熟的技術(shù)，從而促進了我國消防產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。有些企業(yè)慢慢有了自己的核心技術(shù)，在世界的領(lǐng)域有了不菲的成績。1.4消防火災(zāi)報警系統(tǒng)的分類火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是由觸發(fā)器件、火災(zāi)報警裝置、火災(zāi)警報裝置以及具有其它輔助功能的裝置組成的火災(zāi)報警系統(tǒng)。它能夠在火災(zāi)初期，將燃燒產(chǎn)生的煙霧、熱量和光輻射等物理量，通過感溫。感煙和感光等火災(zāi)探測器變成電信號，傳輸?shù)交馂?zāi)報警控制器，并同時顯示出火災(zāi)發(fā)生的部位，記錄火災(zāi)發(fā)生的時間。一般火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、防火門、防火卷簾、擋煙垂壁等相關(guān)設(shè)備聯(lián)動，自動或手動發(fā)出指令、啟動相應(yīng)的裝置[2]。第二章系統(tǒng)的傳感器的選型及其特性2.1煙感器、液位傳感器本控制系統(tǒng)中用到煙霧濃度、液位高度的數(shù)據(jù)采集，故本章重點介紹這二種物理量采集的傳感器的選擇。2.2感煙器的選擇火災(zāi)的起火過程一般都伴有煙、熱、光三種燃燒產(chǎn)物。在火災(zāi)初期，由于溫度較低，物質(zhì)多處于陰燃階段，所以產(chǎn)生大量煙霧。煙霧是早期火災(zāi)的重要特征之一，感煙式火災(zāi)探測器是能對可見的或不可見的煙霧粒子回應(yīng)的火災(zāi)探測器。它是將探測部位煙霧濃度的變化轉(zhuǎn)換為電信號實現(xiàn)報警目的一種器件。感煙式火災(zāi)探測器有離子感煙式、光電感煙式、激光感煙式等幾種型式。離子感煙式探測器是點型探測器，它是在電離室內(nèi)含有少量放射性物質(zhì)(镅-241)，可使電離室內(nèi)空氣成為導體，允許一定電流在兩個電極之間的空氣中通過，射線使局部空氣成電離狀態(tài)，經(jīng)電壓作用形成離子流，這就給電離室一個有效的導電性。當煙粒子進入電離化區(qū)域時，它們由于與離子相接合而降低了空氣的導電性，形成離子移動的減弱。當導電性低于預定值時，探測器發(fā)出警報。光電感煙探測器也是點型探測器，它是利用起火時產(chǎn)生的煙霧能夠改變光的傳播特性這一基本性質(zhì)而研制的。根據(jù)煙粒子對光線的吸收和散射作用。光電感煙探測器又分為遮光型和散光型兩種。紅外光束感煙探測器是線型探測器，它是對警戒范圍內(nèi)某一線狀窄條周圍煙氣參數(shù)回應(yīng)的火災(zāi)探測器。它同前面兩種點型感煙探測器的主要區(qū)別在于線型感煙探測器將光束發(fā)射器和光電接受器分為兩個獨立的部分，使用時分裝相對的兩處，中間用光束連接起來。紅外光束感煙探測器又分為對射型和反射型兩種。感煙式火災(zāi)探測器適宜安裝在發(fā)生火災(zāi)后產(chǎn)生煙霧較大或容易產(chǎn)生陰燃的場所；它不宜安裝在平時煙霧較大或通風速度較快的場所[3]。本設(shè)計選擇光電二極管型煙感探測器,其原理是當被測的氣體濃度大于或小于或等于給定值時，系統(tǒng)會自動全啟動，平時狀態(tài)下為半啟動狀態(tài)。當探測器的檢測室的氣體濃度發(fā)生變化時發(fā)光二極光的光經(jīng)過透鏡到接受光敏二極管的光阻發(fā)生變化從計算光阻的大小來檢測氣體濃度變化了多少。2.3液位傳感器的選擇一般壓力式和超聲波傳感器均帶有變送部分，即將液位元信號轉(zhuǎn)換成標準電流信號(4~20mA)。旋轉(zhuǎn)編碼浮子式傳感器分為機械式和光電式兩種，光電式又分為絕對型和增量型。這類傳感器輸出通常為并行二進制代碼、串行二進制代碼和脈沖信號。除智能型一體化傳感器外(壓力式或超聲波)，一般沒有就地顯示和數(shù)字通信功能[4]。對于諸如農(nóng)田灌溉、環(huán)境監(jiān)測、污水處理等公益性部門，除測量精度、可靠性、可維護、易安裝等技術(shù)性能要求外，價格也是直接影響傳感器選用的重要因素之一。為此，設(shè)計單位研制了一種基于磁浮子接點式小量程(≤150cm)就地顯示、并具有RS-485通信接口和4~20mA輸出的廉價液位傳感器。液位傳感器的原理為基于水體壓力的計算公式：P=ρgh+P0(P0為標準大氣壓)，由傳感器測到壓力的變化后，“計算”到相應(yīng)的電信號，并終轉(zhuǎn)化為4~20mA的標準直流電流信號。這種測量方法需精確穩(wěn)定的電源Ve和分壓電阻R，通過適當?shù)淖儞Q電路(V/I)，可獲得4~20mA標準電流輸出。但是，如果多個干簧管同時接通，就會影響其分壓電阻比，產(chǎn)生較大的測量誤差。若在測量中產(chǎn)生一個或多個干簧管永久性導通(干簧管失效)，則測量無法正常進行。為避免這種情況發(fā)生，增強傳感器的適應(yīng)性(現(xiàn)場顯示和通信)[5]。結(jié)合工程實踐，STLP液位變送器采用美國原裝高精度擴散硅不銹鋼隔離膜傳感器及專用轉(zhuǎn)換電路，吸收引進國外先進的生產(chǎn)工藝和設(shè)備，確保產(chǎn)品能夠長期穩(wěn)定可靠地在水中及其它液體介質(zhì)中使用，有效解決了這一問題[6]。第三章系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1消防報警系統(tǒng)的要求、原理圖設(shè)計3.1.13.1.1控制要求在本設(shè)計中，PLC的作為消防報警系統(tǒng)的“心臟”，探測器作為消防報警系統(tǒng)的“眼睛”。具體的過程是：首先開機自檢后，檢查是否有手動報警按鈕被按下，如果被按下，直接啟動消防水泵、排煙風扇、MODEM通信模塊連接電話網(wǎng)119。如果沒有啟動手動報警開關(guān)，在開機自檢后，在光纖光柵檢測器探測到的溫度T若≥70℃，就啟動消防水泵噴水，直道把溫度降為50℃以下。若在10min之內(nèi)溫度還沒有降溫為50℃以下，就啟動通信模塊的MODEM到電話網(wǎng)通知119。在通知電話網(wǎng)后消防水泵并不停止噴水，直道把溫度降為50℃以下。當煙感探測器檢測到的CO、CO2濃度大于給定值時，就啟動排煙風扇排煙。系統(tǒng)的水箱液位是PID模塊控制的。3.1.2消防報警系統(tǒng)工作原理圖當手動報警的長開開關(guān)被按下時，同時啟動當手動報警的長開開關(guān)被按下時，同時啟動消防水泵噴水、排煙風扇排煙、通信模塊與電話網(wǎng)的火警系統(tǒng)連接119。若手動報警按鈕沒有按下直接進入下一級任務(wù)當光纖光柵探測器T1≥70℃時，啟動消防水泵，并且如果在10min之內(nèi)溫度沒降為≤50℃以下就啟動通信模塊與電話網(wǎng)的火警系統(tǒng)連接119。同時，消防水泵繼續(xù)噴水直道把溫度降到50以下開機自檢，完成系統(tǒng)自身的系統(tǒng)軟件及應(yīng)用軟件的轉(zhuǎn)載硬件自檢當感煙器探測到CO、CO2等的濃度大于給定值時啟動排煙風扇，直到把濃度降為給定值以下 圖3.1消防報警系統(tǒng)工作原理圖Fig.3.1Firealarmsystemworkingprinciplediagram3.2PLC相關(guān)模塊的選擇由于系統(tǒng)要用到兩個模擬量模塊的擴展所以選擇CPU314系列的標準型PLC1個AI輸入模塊：用于三個探測器的模擬量輸入1個DI輸入模塊：用于輸入與控制相關(guān)的開關(guān)量2個DO輸出模塊（其中1個用于交流輸出1個是直流輸出）：用于輸出控制驅(qū)動信號1個AO輸出模塊：用于對水箱液位電機的輸出控制1個通信輸出模塊：用于連PC上位機及電話網(wǎng)word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯3.2.13.2.1PLC的CPU模塊的選擇這樣總輸入輸出模塊數(shù)為6，可選擇CPU313系列，但是CPU313系列的RAM是20KB的，有點小，所以選擇CPU314系列的，它的RAM為40KB。可擴展模塊數(shù)為32個[7]。3.2.23.2.2電源模塊的選擇由于整個系統(tǒng)共享5個擴展模塊，不算太多所以選擇PS307的5A型的電源模塊。3.2.33.2.3變速頻率調(diào)節(jié)器在水箱液位調(diào)節(jié)過程當中，利用變速調(diào)節(jié)器來控制電機的轉(zhuǎn)速。選用三菱變頻調(diào)速器FR-S500，其設(shè)置為：表3.1變速頻率調(diào)節(jié)器菜單Table3.1Variablefrequencyregulatormenu3.2.43.2.4系統(tǒng)的硬件列表根據(jù)控制對象實際的要求，選擇既可控性好又經(jīng)濟的可編程控制器模塊是設(shè)計人員直接的衡量標準。選擇的模塊既能很好的控制系統(tǒng)，又要做到經(jīng)濟實用。表3.2系統(tǒng)的硬件列表Table3.2Hardwarelist聲光報警器聲光報警器DC24V用于現(xiàn)場的報警發(fā)警表3.3系統(tǒng)輸入輸出列表Table3.3Listsysteminputandoutput卷卷簾門電機DI5.1手動啟動水箱液位電機DI5.2手動停止水箱液位電機DI5.3手動總按鈕DI5.4自動總按鈕3.3系統(tǒng)的電氣回路圖3.3.13.3.1消防水泵單相交流電機電氣回路圖斷路O斷路OF1接觸KM1熱繼電器M1消防水泵電機MN1 圖3.2消防水泵單相交流電機電氣回路圖Fig.3.2Firepumpelectriccircuitsofthesinglephaseacmotor3.3.23.3.2排煙風扇單相交流電機的電氣回路圖斷路器O斷路器OF2接觸器KM2M2消防水泵電機M2熱繼電器N圖3.3排煙風扇單相交流電機的電氣回路圖Fig.3.3Single-phaseacmotorexhaustfanoftheelectricalcircuitdiagram3.3.3防火卷簾門三相交流電機的電氣回路圖KM3得電，常閉觸點同時斷開KM4電路，即互鎖，M正轉(zhuǎn)。KM3失電，M停止正轉(zhuǎn)，KM4得電常閉觸點同時斷開KM3電路即互鎖，M反轉(zhuǎn)。M~斷路器QF3熱繼電器接觸器KM3電機KM4NUVW圖3.4消防防火卷簾門三相交流電機的電氣回路圖Fig.3.4Firefireshutterelectricalcircuitdiagramofthree-phaseacmotor3.3.4儲水水箱的PID控制的三相交流電機的電氣回路圖word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯圖3.5儲水水箱系統(tǒng)電氣主回路圖Fig.3.5Waterstoragetanksystem,themainelectricalcircuitdiagram3.3.53.3.5系統(tǒng)輸入輸出點：1.模擬輸入模塊模擬量輸入模塊溫度傳感器模擬輸入PIW256~257三個連續(xù)變量輸入均為4~20mA的直流信號6ES7331—7NF00--OABO煙濃度傳感器輸入PIW258~289液位壓力模擬輸入PIW260~261圖4.13模擬輸入模塊圖Fig.4.13Analoginputmodulechart2.模擬輸出模塊模擬量輸出模塊—模擬量輸出模塊—0AB0圖4.14模擬輸出模塊圖Fig.4.14Analogoutputmodulechart3.數(shù)字量輸入模塊圖4.15數(shù)字量輸入模塊Fig.4.15Digitalquantityinputmodule4.數(shù)字量輸出模塊圖4.16數(shù)字量直流輸出模塊Fig.4.16Digitaldcoutputmodule圖4.7數(shù)字量交流輸出模塊Fig.4.7Digitalacoutputmoduleword文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯第四章控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)的軟件程序流程在本設(shè)計中，采用了STEP7對系統(tǒng)進行編程。以下是控制系統(tǒng)的程序流程圖：返回程序首地址址圖4.1系統(tǒng)的軟件程序流程圖Fig.4.1Systemsoftwareprogramflowchart4.2STEP7編程軟件4.2.14.2.1STEP7介紹SIMATICSTEP7是西門子自動化系統(tǒng)通用的開發(fā)環(huán)境，包括所有必要的工具支持用戶在自動化項目中：設(shè)計、實施、測試、調(diào)試和開車直至操作和維護的全過程[8]。作為全球化的產(chǎn)品，STEP7代碼庫擁有大量開發(fā)好的功能塊?；赑C的控制WinAC與SIMATICS7-300/400系列完全兼容，這意味著可以使用STEP7完成工程項目的組態(tài)不經(jīng)過任何轉(zhuǎn)換下載到S7-300/400或任何開放的WinAC控制平臺上。對于不同控制解決方案的維護或軟件PLC和硬件PLC的轉(zhuǎn)換完全不必擔心。即使是一個完全硬件PLC的解決方案，WinAC也是系統(tǒng)仿真和模擬調(diào)試的首選工具。STEP7完全符合國際標準IEC61131-3。IEC標準用戶將程序結(jié)構(gòu)化，增加重復使用率、減少錯誤并提高程序和用戶的效率。對于SIMATICPLC的用戶，WinAC只需要簡單的培訓，從而保護了用戶的投資[9]。4.2.2STEP7編程的各個步驟1.設(shè)計你的控制器在使用STEP7之前，設(shè)計你的自動化解決方案，將過程分割為單個的任務(wù)以生成一個組態(tài)圖表。2.設(shè)計程序結(jié)構(gòu)使用STEP7中可用的塊將你的控制器設(shè)計草案中所描述的任務(wù)轉(zhuǎn)化為程序結(jié)構(gòu)。3.啟動STEP7從Windows用戶接口啟動STEP7。4.創(chuàng)建一個項目結(jié)構(gòu)項目就像一個文件夾，所有數(shù)據(jù)都以分層的結(jié)構(gòu)存于其中，任何時候你都可以使用。在創(chuàng)建了一個項目之后，所有其它任務(wù)都在這個項目下執(zhí)行。5.組態(tài)一個站組態(tài)一個站就是指定你要使用的可編程控制器；例如，SIMATIC300。6.組態(tài)硬件組態(tài)硬件就是在組態(tài)表中指定你的自動化解決方案所要使用的模板以及在用戶程序中以什么樣的地址來訪問這些模板。模板的特性也可以用參數(shù)進行賦值基本步驟。7.組態(tài)網(wǎng)絡(luò)和通訊連接通訊的基礎(chǔ)是預先組態(tài)網(wǎng)絡(luò)。為此，要創(chuàng)建一個你的自動化網(wǎng)絡(luò)所需要的子網(wǎng)，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)特性，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)的連接特性以及任何連網(wǎng)的站所需要的通訊連接。8.定義符號可以在符號表中定義局域或共享符號，在你的用戶程序中用這些更具描述性的符號名替代絕對地址。9.創(chuàng)建程序用一種可供使用的編程語言創(chuàng)建一個與模板相連接或與模板無關(guān)的程序并以塊、源文件或圖表的形式存儲只適于S7：生成并評估參考數(shù)據(jù)，利用這些參考數(shù)據(jù)可以使用戶程序的調(diào)試和修改更容易。10.組態(tài)報文你可以生成與塊相關(guān)的報文，比如包括它們文本和屬性。使用傳送程序，可以將生成的報文組態(tài)數(shù)據(jù)送至操作員接口系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，例如SIMATICWinCC。11.組態(tài)操作員控制和監(jiān)視變量在STEP7中可以生成操作員控制和監(jiān)視變量并賦予它們所需的屬性。使用傳送程序，可以將生成的操作員控制和監(jiān)視變量傳至操作員接口系統(tǒng)WinCC的數(shù)據(jù)庫。12.下載程序到可編程控制器只適于S7：完成所有的組態(tài)、參數(shù)賦值和編程任務(wù)之后，可以下載整個用戶程序或其中的單個塊到可編程控制器（你的硬件解決方案的可編程范本）。CPU已包含操作系統(tǒng)。只適于M7：從眾多不同的操作系統(tǒng)中為你的自動化解決方案選擇一個合適的操作系統(tǒng)，將該操作系統(tǒng)單獨地或與用戶程序一起傳至M7可編程控制系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)中[10]。13.測試程序只適于S7：進行測試，可以顯示來自你的用戶程序的變量數(shù)值，也可以是來自CPU的。對變量可以作賦值，為要顯示或修改的變量生成一個變量表，用變量表進行測試。只適于M7：使用高級語言測試工具，測試用戶程序[11]。14.監(jiān)視操作，診斷硬件通過顯示一個模板的在線信息，可以斷定模板故障的原因。在診斷緩存區(qū)和堆棧內(nèi)容的幫助下，可以判定用戶程序處理中錯誤的原因。還可以檢查一個用戶程序是否可以在一個特定的CPU上運行。15.制作設(shè)備文檔在創(chuàng)建一個項目/設(shè)備后，為項目數(shù)據(jù)生成清楚的文文件數(shù)據(jù)是非常有意義的，它使該項目的進一步編輯以及維護操作更容易。DOCPRO是用來創(chuàng)建和管理設(shè)備文檔的可選工具，使用該工具，你可以設(shè)計項目數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，譯成接線手冊的形式，并以通用格式打印出來[12]。4.2.44.2.4組合硬件和軟件word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯圖4.3組合硬件和軟件Fig.4.3Combinationofhardwareandsoftware4.3STEP7硬件組態(tài)新組建的消防報警工程的結(jié)果圖為：圖4.4硬件組態(tài)圖Fig.4.4Hardwareconfigurationdiagram4.3.1消防報警控制系統(tǒng)的PLC模塊在STEP中的選擇圖4.5在STEP7中的硬件組態(tài)Fig.4.5InSTEP7hardwareconfiguration4.3.24.3.2控制主程序根據(jù)控制程序流程圖，編寫的控制程序圖如下：圖4.6系統(tǒng)的控制程序Fig.4.6Systemcontrolprogramword文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯4.4用組態(tài)王監(jiān)控軟件組態(tài)監(jiān)控消防控制系統(tǒng)4.4.14.4.1組態(tài)王簡介組態(tài)王是亞控科技在組態(tài)王6.0x系列版本成功應(yīng)用后，廣泛征詢數(shù)千家用戶的需求和使用經(jīng)驗，采取先進軟件開發(fā)模式和流程，由十多位元資深軟件開發(fā)工程師歷時一年多的開發(fā)，及四十多位試用戶一年多的實際現(xiàn)場考驗。使用更方便，功能更強大，性能更優(yōu)異，軟件更穩(wěn)定，質(zhì)量更可靠。組態(tài)王6.5的推出再次驗證了亞控科技"以客為尊、務(wù)實創(chuàng)新、勤奮正值、協(xié)作成長"的經(jīng)營理念。亞控科技是一個永遠都會將用戶利益放在首位的、值得用戶信賴的專業(yè)自動化軟件服務(wù)商[13]。隨著Internet科技日益滲透到生產(chǎn)、生活的各個領(lǐng)域，自動化軟件的e趨勢已發(fā)展成為整合IT與工廠自動化的關(guān)鍵。亞控科技一直是這個領(lǐng)域的開拓者，組態(tài)王6.5的Internet版本立足于門戶概念，采用新的JAVA2核心技術(shù)，功能更豐富，操作更簡單。整個企業(yè)的自動化監(jiān)控將以一個門戶網(wǎng)站的形式呈現(xiàn)給使用者，并且不同工作職責的使用者使用各自的授權(quán)口令完成各自的操作，這包括現(xiàn)場的操作者可以完成設(shè)備的起停、中控室的工程師可以完成工藝參數(shù)的整定、辦公室的決策者可以實時掌握生產(chǎn)成本、設(shè)備利用率及產(chǎn)量等資料[14]。4.5在組態(tài)王中建立監(jiān)控消防報警控制系統(tǒng)首先在數(shù)據(jù)詞典中先定義輸入單元和輸出單元，定義這兩個輸入輸出組合是直接對應(yīng)于PLC的數(shù)字輸入輸出點的。輸入單元選擇I/O整型變量，輸出單元也選擇I/O整型變量，但在選擇電機工作指示燈的組態(tài)王變量時選擇I/O離散變量，按鈕也選擇I/O離散變量[15]。4.5.14.5.1新建一個工程項目圖4.18組態(tài)王軟件新建項目圖Fig.4.