基于PLC的自动送料装车控制系统 - 图文

洛阳理工学院毕业设计（论文）

基于PLC的自动送料装车控制系统设计

摘 要

可编程序逻辑控制器（Programmable logic controller）简称PLC，由于PLC的可靠性高、环境适应性强、灵活通用、使用方便、维护简单，所以PLC的应用领域在迅速扩大。尤其是近几年来，PLC的成本下降，功能又不段增强，所以，目前PLC在国内外已被广泛应用于各个行业。本设计是为了实现送料小车的手动和自动化的转化，改变以往小车的单纯手动送料，减少了劳动力，提高了生产效率，实现了自动化生产。而且本送料小车的设计是由于工作环境恶劣，不允许人进入工作环境的情况下而产生的。首先，用PLC编程实现送料系统的基本功能。其次，画出组态仿真画面，定义组态变量，对组态中的一些基本量如（管道中物料的流动）进行仿真。然后，把PLC程序和组态结合，通过数据连接，实现通信。最后，运行PLC程序及组态仿真程序，实现组态对整个系统实时监控。在实现组态控制时，本文详细的介绍了组态王软件的编程及通信，使读者很容易的了解组态王软件运行仿真过程。

关键词：PLC,组态王,监控,仿真

I

洛阳理工学院毕业设计（论文）

Design of automatic loading control system based on

PLC

ABSTRACT

Programmable logic controller referred to PLC ，because of the high reliability PLC adaptability，flexibility，environment，use convenient，simple maintenance，so the application of PLC in the rapidly expanding. Especially in recent years， the cost of PLC down and function increasing， so，at the moment，PLC at home and abroad，has been widely used in various industries.In order to achieve the design of the car feed the transformation of manual and automated，simple to change the past，car manual feed，a reduction of the workforce， increased productivity，automated production! Feeding and the car is designed to be as a result of bad working conditions are not allowed to enter the working environment of the circumstances formed.First, programs with PLC realizes feed system's basic function. Next, draws the configuration simulation picture, the definition configuration variable, like (in pipeline material flowing) carries on the simulation to configuration some fundamental quantities. Then, the PLC procedure and the configuration union, through the data connection, realizes the correspondence. Finally, moves the PLC procedure and the configuration simulated program, realizes the configuration real-time monitoring overall system. When realizes the configuration control, this article detailed introduction configuration king software's programming and the correspondence, caused the reader very easy to understand the configuration king software movement simulation process.

KEY WORDS: PLC, configuration, monitoring, simulation

II

洛阳理工学院毕业设计（论文）

目 录

前 言 .................................................................................................. 1 第1章 概述 ........................................................................................ 2

1.1 可编程控制技术的发展状况................................................. 2 1.2 基于PLC控制的自动送料装车系统简介............................ 3 1.3 PLC的特点 ............................................................................. 3 1.4 PLC的应用领域 ..................................................................... 4 第2章 系统硬件设计 ........................................................................ 6

2.1 系统硬件的设计..................................................................... 6

2.1.1自动送料装车系统控制工艺要求 ............................... 6 2.1.2主电路的设计 ............................................................... 7 2.1.3 I/O地址分配 ................................................................ 7 2.1.4 PLC外部接线图的设计............................................... 8

第3章 系统软件设计 ...................................................................... 10

3.1 系统功能的分析与设计....................................................... 10 3.2 系统结构的分析与设计....................................................... 11

3.2.1 I/O信号的分析与设计............................................... 11 3.2.2数据结构的分析与设计 ............................................. 12 3.3 程序设计的常用方法........................................................... 12 3.4 PLC程序设计 ....................................................................... 14

3.4.1 PLC程序流程图......................................................... 14 3.4.2 PLC梯形图设计......................................................... 15 3.5 组态监控系统设计............................................................... 17

3.5.1 监控系统的形成背景 ................................................ 17 3.5.2 组态王工程的建立 .................................................... 18 3.5.3 组态画面的建立 ........................................................ 20 3.5 4 定义IO设备.............................................................. 23 3.5.5 构造数据库 ................................................................ 24

III

洛阳理工学院毕业设计（论文）

3.5.6 建立动画连接 .............................................................. 26 3.5.7 应用程序命令语言 ...................................................... 27

第4章 系统软硬件调试 .................................................................. 30

4.1 软件调试概述....................................................................... 30 4.2 通信协议 .............................................................................. 31 4.3 PLC软件测试 ....................................................................... 32 4.3.1 PLC程序的模拟调试................................................... 32 4.3.2 PLC程序下载............................................................... 32 4.4 组态调试 .............................................................................. 34

4.4.1 组态通讯调试 ............................................................ 34 4.4.2 组态监控仿真 ............................................................ 35 4.4.3 导航菜单 .................................................................... 37

结 论 ................................................................................................ 39 谢 辞 .................................................................................................. 41 参考文献 ............................................................................................ 42 外文资料翻译 .................................................................................... 43

IV

洛阳理工学院毕业设计（论文）

前 言

1968年，美国通用汽车公司首先提出可编程控制器的概念。在1969年，美国数字设备公司（DEC）终于研制出世界上第一台PLC。这是由一种新的控制系统代替继电器的控制系统，它要求尽可能地缩短汽车流水线控制系统的时间，其核心采用编程方式代替继电器方式来实现生产线的控制。这种控制系统首先在美国通用汽车的生产线上使用，并获得了令人满意的效果。

传统的运料小车大都是继电器控制，而继电器控制有着接线繁多，故障率高的缺点，且维护维修不易等缺点。作为目前国内控制市场上的主流控制器，PLC在市场、技术、行业影响等方面有重要作用，利用PLC控制来代替继电器控制已是大势所趋。从送料小车的工艺流程来看，其控制系统属于自动控制与手动控制相结合的系统，因此，此送料小车电气控制系统设计具有手动和自动两种工作方式。我在程序设计上采用了模块化的设计方法，这样就省去了工作方式程序之间复杂的联锁关系，从而在设计和修改任何一种工作方式的程序时，不会对其它工作方式的程序造成影响，使得程序的设计、修改和故障查找工作大为简化。

本设计从自动送料装车系统的工艺出发，选择了西门子（SIEMENS）S7-200系列CPU226作为主要的编程对象，实现自动送料装置的基本运行，然后又详细地介绍了组态王6.5（KingView6.5）软件的功能及命令语言的编辑，实现了对系统的监控功能，并且对一些变量实现了远程控制。

1

洛阳理工学院毕业设计（论文）

3.2.2 数据结构的分析与设计

数据结构设计的任务，就是对程序中所用到的数据结构进行具体的规划和设计，合理地对内存进行估算，提高内存的利用率。

PLC应用程序所需的存储空间，与内存利用率、I/O点数、程序编写水平有关。通常把系统中I/O点数和存放用户机器语言所占内存数之比成为内存利用率。高的内存利用率，占用整个系统的内存比较少，可以大大缩短扫描周期时间，从而提到系统的相应速度。同样，用户编写程序的优劣对程序的长短和运行时间都有很大的影响，而数据结构的设计必将直接关系到编程质量。

数据结构设计的主要内容有：

（1） 按照软件设计要求，将PLC的数据空间做进一步的划分，分为若干个子空间，并对每一个子空间进行具体的定义。当然，这要以功能算法、硬件设备要求、预计的程序结构和占有量为依据，综合考虑来决定。

（2） 应为每一子空间留出适当的裕量，以备以后使用。

该设计中，实验室提供的CPU型号为CPU 226 CN，它有40个I/O点数，但是我们只需要5个输入点和7个输出点共12个I/O点数，剩下的I/O点数就可以作为裕量使用。 I/O信号和数据结构的分析与设计为PLC编程人员提供了重要的依据。

3.3 程序设计的常用方法

在工程中，对PLC应用程序的设计有多种方法，这些方法的使用，也因各个设计人员的技术水平和喜好有较大的差异。现将常用的几种应用程序的设计方法简要介绍如下。

1. 经验设计法

经验设计法也叫凑试法。在掌握一些典型控制环节和电路设计的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，凭经验进行选择、组合。这种方法对于一些简单的控制系统的设计是比较凑效的，可以收到快速、简单的效果。但是它没有一个普遍的规律可遵循，具有一定的试探性和随意性，最后得到的结果也不是唯一的，设计所用的时间、设计的质量与设计者的

12

洛阳理工学院毕业设计（论文）

经验的多少有关。

经验设计法的具体步骤如下： （1）确定输入/输出电器；

（2）确定输入和输出点的个数、选择PLC机型、进行I/O分配； （3）做出系统动作工程流程图； （4）选择PLC指令并编写程序； （5）编写其它控制控制要求的程序；

（6）将各个环节编写的程序合理地联系起来，即得到一个满足控制要求的程序。

2. 逻辑设计法

工业电气控制线路中，有很多是通过继电器等电器组件来实现的。而继电器、交流接触器的触点都只有两种状态即：断开和闭合，因此用“0”和“1”两种取值的逻辑代数设计电气控制线路是完全可以的。该方法是根据数字电子技术中的逻辑设计法进行PLC程序的设计，它使用逻辑表达式描述问题。在得出逻辑表达式后，根据逻辑表达式画出梯形图。因此用逻辑设计法也可以适用于PLC应用程序的设计。

3. 顺序控制法

对那些按动作的先后顺序进行控制的系统，非常适合使用顺序控制设计法进行编程。顺序控制法规律性很强，虽然编程相当长，但程序结构清晰、可读性。在用顺序控制设计法编程时，功能图是很重要的工具。功能图能够清楚地表现出系统各工作步的功能、步与步之间的转换顺序及其转换条件。

功能图由流程步、有向线段、转移和动作组成，在使用时它有一些使用规则，具体如下：

（1）步与步之间必须用转移隔开； （2）转移与转移之间必须用步隔开；

（3）转移和步之间用有向线段连接，正常画顺序功能图的方向是从上向下或则从左向右。按照正常顺序画图时，有向线段可以不加箭头，否则必须加箭头。

（4）一个顺序功能图中至少有一个出初始步。

13

洛阳理工学院毕业设计（论文）

3.4 PLC程序设计

根据可编过程控制器系统硬件结构和生产工艺要求，在软件规格说明书的基础上，用相应的编程语言指令，编制实际应用程序并形成程序说明书的过程就是程序设计。程序设计要对做一些必要的准备工作，首先要了解系统的概况形成整体概念。其次熟悉被控对象、编出高质量的程序。再次，充分利用已有的硬件和软件工具。如果是利用计算机编程，可以大大提高编程的效率和质量。

3.4.1 PLC程序流程图

PLC采用计算机控制技术，其程序设计同样可遵循软件工程设计方法，程序工作过程可用流程图3-1表示。由于PLC的程序执行为循环扫描工作方式，因而与计算机程序框图不同点是，PLC程序框图在进行输出刷新后，再重新开始输入扫描，循环执行。

初始化否运行否？是L2 亮L1灭，允许汽车进来否汽车来否？是L2灭，L1灭M3运行，2s后M2运行，2s后M1运行,料斗K2打开出料否S1接通否？是汽车装满，料斗开关K2关闭M1延时2s后停止，M2在M1停2s后停止，M3在M2停2s后停止L2亮L1灭，允许汽车开走汽车开走

图3-1 PLC程序流程图

14

洛阳理工学院毕业设计（论文）

3.4.2 PLC梯形图设计

本设计的程序梯形图如图3-2所示。

I0.0Q0.0( )Q0.0Q0.0IN20PTT37TON100msT37( )Q0.1Q0.1Q0.1IN20PTT38TON100msT38( )Q0.2Q0.2Q0.2IN20PTT39TON100msT39( )I0.1Q0.2Q0.0Q0.3I0.2( )Q0.4 15

洛阳理工学院毕业设计（论文）

I0.1( )M0.0M0.0( R )1T40IN20PTTON100msQ0.3T41IN40PTTON100msT42IN80PT( )TON100msT40( R )1Q0.0T41( R )1Q0.1T42( R )1Q0.2Q0.2Q0.1( )Q0.5Q0.0Q0.5I0.0Q0.5( )I0.1Q0.5 16

洛阳理工学院毕业设计（论文）

I0.3( R )1Q0.0

图3-2 PLC程序梯形图

初始状态：Q0.6接通，其它都处于断开状态。表示小车可以进入。 小车到达：I0.0闭合，Q0.0接通同时Q0.4接通，延时2秒Q0.1接通， 延时2秒，Q0.2接通。Q0.5接通，Q0.6断开。表示小车已经到达。 开始装料：I0.2闭合，Q0.4断开，Q0.3接通，表示装料中。

装料完毕：I0.1闭合，Q0.3断开同时Q0.0断开，延时2秒Q0.1断开，在延时2秒Q0.2断开，Q0.5断开，Q0.6闭合。表示小车已经装满并且可以离开。

3.5 组态监控系统设计

3.5.1 监控系统的形成背景

组态王是一个操作平台，它能及时的反映现场的实际情况，有利于工作人员及时的对现场出现的情况做出相应的操作。组态王6.5(KingView 6.5) 是目前国内比较流行的一种国产工业自动化通用组态软件,适用于中小规模工业监控机,价格低廉。组态王配有加密锁,支持工程加密；驱动程序较为丰富,如支持DDE、板卡、OPC 服务器、PLC、智能仪表、智能模块等；支持ActiveX 控件、配方管理、数据库访问、网络功能、冗余功能。其扩展性强,可与管理计算机或控制计算机联网通信。

组态王6.5是亚控科技在组态王6.0x系列版本成功应用后，广泛征询数千家用户的需求和使用经验，采取先进软件开发模式和流程，由十多位资深软件开发工程师历时一年多的开发，及四十多位用户一年多的实际现场考验。使用更方便，功能更强大，性能更优异，软件更稳定，质量更可靠。组态王6.5的推出再次验证了亚控科技“以客为尊、务实创新、勤奋正值、协作成长” 的经营理念。亚控科技是一个永远都会将用户利益放在首

17

洛阳理工学院毕业设计（论文）

位的、值得用户信赖的专业自动化软件服务商。

随着Internet科技日益渗透到生产、生活的各个领域，自动化软件的e趋势已发展成为整合IT与工厂自动化的关键。亚控科技一直是这个领域的开拓者，组态王6.5的Internet版本立足于门户概念，采用最新的JAVA 2核心技术，功能更丰富，操作更简单。整个企业的自动化监控将以一个门户网站的形式呈现给使用者，并且不同工作职责的使用者使用各自的授权口令完成各自的操作，这包括现场的操作者可以完成设备的起停、中控室的工程师可以完成工艺参数的整定、办公室的决策者可以实时掌握生产成本、设备利用率及产量等数据。组态王6.5的Internet功能逼真再现现场画面，使您在任何时间任何地点均可实时掌控企业每一个生产细节得以实现，现场的流程画面、过程数据、趋势曲线、生产报表(支持报表打印和数据下载)、操作记录和报警等均轻松浏览。当然您必须要有授权口令才能完成这些。用户还可以自己编辑发布的网站首页信息和图标，成为真正企业信息化的Internet门户。对于自动送料装车系统，组态监控是重要的一步，也是必要的一步。我们知道自动送料装置一般都是在环境比较恶劣，不利于工作人员现场操作，这样就不能准确的判断现场的实际情况，就不能及时的做出相应的操作。

3.5.2 组态王工程的建立

组态王6.5为我们支持大画面、导航图，用户可以制作任意大小的画面，利用滚动条和导航图控制画面显示内容。绘制、移动、选择图素时，画面自动跟踪滚动。方便的变量替换，可以单独替换某个画面中的变量，也可以在画面中任意选中的图素范围内进行变量替换。自定义菜单，支持二级子菜单。丰富的提示文本，系统提供丰富的图素提示条文本，包括简单图素和组合图素。任意选择画面中的图素，在画面中使用键盘和鼠标结合可以任意选择多个图素进行组合、排列等操作。

1.组态主画面的建立

建立新的组态王工程，请首先为工程指定工作目录（或称“工程路径”）。“组态王6.5”用工作目录标识工程，不同的工程应置于不同的目录。工作目录下的文件由“组态王6.5”自动管理我们打开组态王6.5软件，首

18

洛阳理工学院毕业设计（论文）

先要求我们新建组态王工程所在的目录，启动“组态王6.5”工程管理器，选择菜单“文件\\新建工程”或单击“新建”按钮，在弹出图框中单击“下一步”继续。弹出“新建工程向导之一对话框”如图3-2所示。

图3-2 新建工程向导之一

我们首先确定文件存放的目录，然后选择工程所在的目录的路径，点“浏览”选择你所要存放工程的目录，然后点下一步，进入工程向导之三，要求我们为新工程命名，在工程名称文本框中输入工程的名称，该工程名称同时将被作为当前工程的路径名称。在工程描述文本框中输入对该工程的描述文字。工程名称长度应小于32个字节，工程描述长度应小于40个字节。单击“完成”完成工程的新建。系统会弹出对话框，询问用户是否将新建工程设为当前工程，在弹出图框中单击“否”按钮，则新建工程不是工程管理器的当前工程，如果要将该工程设为新建工程，还要执行“文件\\设为当前工程”命令；单击“是”按钮，则将新建的工程设为组态王的当前工程。定义的工程信息会出现在工程管理器的信息表格中。完成工程的新建如图3-3所示。

19

洛阳理工学院毕业设计（论文）

图3-3 新建工程向导之二

3.5.3 组态画面的建立

打开“组态王工程管理器”，在“组态王工程管理器”， 中找到我们已经建立好的工程名，点击这个工程名，会弹出来一个提示对话框，我们不用管它直接点“忽略”。然后进入“工程浏览器”

进入组态王6.5开发系统后，就可以为每个工程建立数目不限的画面，在每个画面上生成互相关联的静态或动态图形对象。这些画面都是由“组态王6.5”提供的类型丰富的图形对象组成的。系统为用户提供了矩形（圆角矩形）、直线、椭圆（圆）、扇形（圆弧）、点位图、多边形（多边线）、文本等基本图形对象，及按钮、趋势曲线窗口、报警窗口、报表等复杂的图形对象。提供了对图形对象在窗口内任意移动、缩放、改变形状、复制、删除、对齐等编辑操作，全面支持键盘、鼠标绘图，并可提供对图形对象的颜色、线型、填充属性进行改变的操作工具。

“组态王6.5”采用面向对象的编程技术，使用户可以方便地建立画面的图形界面。用户构图时可以像搭积木那样利用系统提供的图形对象完成画面的生成。同时支持画面之间的图形对象拷贝，可重复使用以前的开发结果。

1. 定义新画面

20

洛阳理工学院毕业设计（论文）

进入新建的组态王工程，选择工程浏览器左侧大纲项“文件\\画面”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标。在“画面名称”处输入新的画面名称。如图3-3所示。

图3-3 定义新画面

2. 编辑画面

当我们建立画面后，接下来就是对画面进行编辑，我们首先找到“工具箱”，如图3-4一般都在我们的新画面的右边栏上，如果不小心关闭了我们可以在主菜单中找到，在菜单“工具/显示工具箱”的左端有“?”号，表示选中菜单；没有“?”号，屏幕上的工具箱也同时消失，再一次选择此菜单，“?”号出现，工具箱又显示出来。

21

洛阳理工学院毕业设计（论文）

图3-4 工具箱

工具箱提供了许多常用的菜单命令，也提供了菜单中没有的一些操作。当鼠标放在工具箱任一按钮上时，立刻出现一个提示条标明此工具按钮的功能，用户在每次修改工具箱的位置后，组态王会自动记忆工具箱的位置，当用户下次进入组态王时，工具箱返回上次用户使用时的位置。 工具箱中的工具大致分为四类。

1.画面类：提供对画面的常用操作，包括新建、打开、关闭、保存、删除、全屏显示等。

2.编辑类：绘制各种图素（矩形、椭圆、直线、折线、多边形、圆弧、文本、点位图、按钮、菜单、报表窗口、实时趋势曲线、历史趋势曲线、控件、报警窗口）的工具；剪切、粘贴、复制、撤消、重复等常用编辑工具；合成、分裂组合图素，合成、分裂单元；对图素的前移，后移，旋转，镜像等操作工具。

3.对齐方式类：这类工具用于调整图素之间的相对位置，能够以上、下、左、右、水平、垂直等方式把多个图素对齐；或者把它们水平等间隔、垂直等间隔放置。

4.选项类：提供其它一些常用操作，比如全选、显示调色板、显示画

刷类型、显示线形、网格显示/隐藏、激活当前图库、显示调色板等。

工具箱中有一个功能强大的图库，使用图库开发工程界面至少有三方面的好处：一是降低了工程人员设计界面的难度，使他们能更加集中精力

22

洛阳理工学院毕业设计（论文）

于维护数据库和增强软件内部的逻辑控制，缩短开发周期；二是用图库开发的软件将具有统一的外观，方便工程人员学习和掌握；最后，利用图库的开放性，工程人员可以生成自己的图库元素，“一次构造，随处使用”，节省了工程人员投资图库中的元素称为“图库精灵”。之所以称为“精灵”，是因为它们具有自己的“生命”。图库精灵在外观上类似于组合图素，但内嵌了丰富的动画连接和逻辑控制，工程人员只需把它放在画面上，做少量的文字修改，就能动态控制图形的外观，同时能完成复杂的功能。

3.5 4 定义IO设备

组态王6.5把那些需要与之交换数据的设备或程序都作为外部设备。外部设备包括：下位机（PLC、仪表、模块、板卡、变频器等），它们一般通过串行口和上位机交换数据；其他Windows应用程序，它们之间一般通过DDE交换数据；外部设备还包括网络上的其他计算机。

只有在定义了外部设备之后，组态王6.5才能通过I/O变量和它们交换数据。为方便定义外部设备，组态王设计了“设备配置向导”引导用户一步步完成设备的连接。该课题设计中使用西门子S7-200 PLC和组态王6.5进行通信。S 7-200 PLC可以通过PLC为组态王提供数据。假设西门子S7-200 PLC连接在计算机的COM1口。定义I/O设备的具体步骤如下：继续上面的工程。选择工程浏览器左侧大纲项“设备\\COM1”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，运行“设备配置向导”。在弹出图框中选择“西门子PLC”的“S7-200系列”的“PPI”项，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”，

为外部设备取一个名称，输入新IO设备，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”，为设备选择连接串口，假设为COM1，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”，填写设备地址，假设为2，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”。 在弹出图框中设置通信故障恢复参数(一般情况下使用系统默认设置即可)，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”，请检查各项设置是否正确，确认无误后，单击“完成”。 设备定义完成后，可以在工程浏览器的右侧看到新建的外部设备“新IO设备”。在定义数据库变量时，只要把IO变量连结到这台设备上，它就可以和组态王6.5交换数据了。具体

23

洛阳理工学院毕业设计（论文）

如何进行IO设备的定义、管理等工作，请参见组态王6.5使用手册正式版“IO设备管理”一章。

3.5.5 构造数据库

数据库是“组态王6.5”软件的核心部分，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都是以实时数据库为中介环节，所以说数据库是联系上位机和下位机的桥梁。在“TouchVew”运行时，它含有全部数据变量的当前值。变量在画面制作系统组态王画面开发系统中定义，定义时要指定变量名和变量类型，某些类型的变量还需要一些附加信息。数据库中变量的集合形象地称为“数据词典”，数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。

在工程浏览器中左边的目录树中选择“数据词典”项，右侧的内容显示区会显示当前工程中所定义的变量。双击“新建”图标，弹出“定义变量”属性对话框如图3-5所示。组态王的变量属性由基本属性、报警配置、记录配置三个属性页组成。采用这种卡片式管理方式，用户只要用鼠标单击卡片顶部的属性标签，则该属性卡片有效，用户可以定义相应的属性。“变量属性”对话框如下所示单击“确定”按钮，则工作人员定义的变量有效时保存新建的变量名到数据库的数据词典中。若变量名不合法，会弹出提示对话框提醒工程人员修改变量名。单击“取消”按钮，则工作人员定义的变量无效，并返回“数据词典”界面。

24

洛阳理工学院毕业设计（论文）

图3-5 定义变量

构造数据库具体步骤如下：继续上面的工程。选择工程浏览器左侧大纲项“数据库\\数据词典”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“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定义、修改等操作，以及数据库的管理工作，详细变量操作请参见组态王6.5使用手册正式版“变量定义和管理”。这一章在“变量名”处输入变量名，如：运料小车；在“变量类型”处选择变量类型如：内存实数，其它属性目前不用更改，单击“确定”即可。下面继续定义一个IO变量。在“变量名”处输入变量名，如：红灯；在“变量类型”处选择变量类型如：IO整数；在“连接设备”中选择先前定义好的IO设备：新IO变量；在“寄存器”中定义为：Q0.6；在“数据类型”中定义为：Bit类型。其它属性目前不用更改，单击“确定”即可。同样其他连接I/O变量也可以用这样的方式获得，如图3-6是我已经定义好的数据库。

25

洛阳理工学院毕业设计（论文）

图3-6 数据词典

3.5.6 建立动画连接

工程人员在组态王开发系统中制作的画面都是静态的，那么它们如何才能反映工业现场的状况呢？这就需要通过实时数据库，因为只有数据库中的变量才是与现场状况同步变化的。数据库变量的变化又如何导致画面的动画效果呢？通过“动画连接”——所谓“动画连接”就是建立画面的图素与数据库变量的对应关系。这样，工业现场的数据，比如温度、液面高度等，当它们发生变化时，通过I/O接口，将引起实时数据库中变量的变化，如果设计者曾经定义了一个画面图素——比如指针——与这个变量相关，我们将会看到指针在同步偏转。

26

洛阳理工学院毕业设计（论文）

3.5.7 应用程序命令语言

动画连接的引入是设计人机接口的一次突破，为工程人员提供了标准的工业控制图形界面，并且由可编程的命令语言连接来增强图形界面的功能。图形对象与变量之间有丰富的连接类型，给工程人员设计图形界面提供了极大的方便。“组态王”系统还为部分动画连接的图形对象设置了访问权限，这对于保障系统的安全具有重要的意义。

动画的连接是靠应用程序命令语言来实现的，在如图3-7的画面里输入控制画面动画的命令语言。

图3-7 命令语言

整个系统设计的应用程序命令语言如下： if(\\\\本站点\\输送机M1==1)

{\\\\本站点\\M1皮带=\\\\本站点\\M1皮带+10;} if(\\\\本站点\\M1皮带>49) {\\\\本站点\\M1皮带=0;}

27

洛阳理工学院毕业设计（论文）

if(\\\\本站点\\输送机M2==1)

{\\\\本站点\\M2皮带=\\\\本站点\\M2皮带+10;} if(\\\\本站点\\M2皮带>49) {\\\\本站点\\M2皮带=0;}

if(\\\\本站点\\输送机M3==1)

{\\\\本站点\\M3皮带=\\\\本站点\\M3皮带+10;} if(\\\\本站点\\M3皮带>19) {\\\\本站点\\M3皮带=0;}

if(\\\\本站点\\输送机M1==1)

{\\\\本站点\\皮带1货物=\\\\本站点\\皮带1货物+5;} if(\\\\本站点\\皮带1货物>20) {\\\\本站点\\M1皮带=0;}

if(\\\\本站点\\输送机M2==1)

{\\\\本站点\\皮带2货物=\\\\本站点\\皮带2货物+5;} if(\\\\本站点\\皮带2货物>20) {\\\\本站点\\皮带2货物=0;}

if(\\\\本站点\\输送机M3==1)

{\\\\本站点\\皮带3货物=\\\\本站点\\皮带3货物+5;} if(\\\\本站点\\皮带3货物>20) {\\\\本站点\\皮带3货物=0;}

if(\\\\本站点\\绿灯HG==1)

{\\\\本站点\\货车1=\\\\本站点\\货车1+50;} if(\\\\本站点\\货车1>500) {\\\\本站点\\货车1=500;} if(\\\\本站点\\红灯HR==1)

28

洛阳理工学院毕业设计（论文）

{\\\\本站点\\货车1=0;}

if(\\\\本站点\\绿灯HG==1)

{\\\\本站点\\货车2=\\\\本站点\\货车2+50;} if(\\\\本站点\\货车1>480) {\\\\本站点\\货车1=480;} if(\\\\本站点\\红灯HR==1) {\\\\本站点\\货车2=0;}

if(\\\\本站点\\红灯HR==1)

{\\\\本站点\\货物=\\\\本站点\\货物+3;} if(\\\\本站点\\货物>100) {\\\\本站点\\货物=100;}

if(\\\\本站点\\货车1==500) {\\\\本站点\\货物=0;}

if(\\\\本站点\\出料阀==1)

{\\\\本站点\\漏斗料=\\\\本站点\\漏斗料+10;} if(\\\\本站点\\漏斗料>55) {\\\\本站点\\漏斗料=0;}

29

洛阳理工学院毕业设计（论文）

第4章 系统软硬件调试

4.1 软件调试概述

调试是软件开发过程中最艰巨的脑力劳动，调试开始时，软件开发者仅仅面对着错误的征兆，然而在问题的外部现象和内在原因之间往往并没有明显的联系，在组成程序的密密麻麻的元素中，每一个都可能是错误的根源。如何能在浩如烟海的程序元素中找到有错误的那个（或几个）元素，这是调试过程中最关键的技术问题。本设计中调试的方法主要是设置断点跟踪。使用断点跟踪可以找到程序的出错位置，缩小查找错误的范围，提高调试的效率。调试的任务是及时改正测试过程中发现的软件错误。具体地说，调试过程由两个步骤组成，它从表示程序中存在错误的某迹象开始，首先确定错误的准确位置，也就是找出哪个模块或哪个语句引起的错误。然后仔细研究推断代码以确定问题的原因，并设法改正。当然更重要的还是调试的策略。调试的策略主要有以下几种方法：

1.试探法

调试人员分析错误征兆，猜想故障的大致位置，然后使用调试的技术获取程序中被怀疑的地方附近的信息。这种策略通常是缓慢而低效的。一般不被采用。

2.回溯法

回溯法是调试人员检查错误征兆，确定最先发现“症状”的地方，然后人工沿程序的控制流往回追踪源程序代码，直到找出错误根源或确定故障范围为止。回溯法对小程序而言是一种比较好的调试策略，但是对于一些大规模的程序来说，就不适合用此方法了。

3.对分查找法

如果知道每个变量在程序内若干个关键点的正确值，则可以用赋值语句或输入语句在程序中点附近“注入”这些变量的正确值，然后检查程序的输出。如果输出结果是正确的，则故障在程序的前半部分；反之，在后半部分。对于程序中有故障的那部分再重复使用这个方法，直到把故障范

30

洛阳理工学院毕业设计（论文）

围缩小到容易诊断的程度为止。

4. 归纳法

所谓归纳法就是从个别推断一般的方法，这种方法从线索出发，通过分析这些线索之间的关系而找到故障。

5.演绎法

是从一般原理或前提出发，经过删除和精化的过程推导出结论。用演绎法调试开始时先列出可能成立的原因或假设，然后依次地排除列举出的原因。最后，证明剩下的原因是错误的根源。

以上是一些调试策略的介绍，在这些策略中较普遍的调试策略是归纳法和演绎法。

4.2 通信协议

PPI协议是SIEMENS公司专门为S7系列PLC开发的通信协议、主/从协议，可利用PC/PPI电缆，将S7—200系列的PLC与装有STEP7Micro/Win32编程软件的计算机连接起来，组成PC/PPI（单主站）的主/从网络连接。 PPI协议是S7----200CPU最基本的通信方式，通过PPI协议自身的端口（PORT或PORT1）就可以实现通信，PPI通信是S7—200CPU默认的通信方式。

PPI是一种主/从协议通信，主/从站在一个令牌环网中，在CPU内用户程序调用网络读（NETR）,写（NETW）指令即可。也就是说网络读写指令是运行在PPI 协议上的，因此PPI网络只在主站侧写程序就可以了，从站的读写网络指令没有什么意义。

NETR网络读取指令是启动一项PPI通信操作，通过指定的端口(PORT)从远程设备读取数据到本地表格（TBL）网络读写指令可以向远程站发送或接收16个字节的信息，在CPU内同一时间最多可以有8条指令被激活。

31

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/pzsd.html