S7系列PLC電氣控制設計與應用第6講 S7-200在餅干生產線配方中的應用

浙江工商職業技術學院 李方園

1 前言

配方是一組參數值，它用來提供生產產品和控制生產過程所需的信息。例如餅干的配方包括黃油、白糖、雞蛋、面粉和烹調時間等參數的數據類型和參數值等。在餅干生產線中，當黃油等混合成分進入混合槽、緩沖槽，然后經過灌氣、結晶固化等程序，最后變成成品。

由于餅干生產線可以生產不同類型的餅干，且配料和工序等基本相同，因此可以組合成若干個配方的集合，即配方集。這些配方有相同的參數集合，但是參數的數值各不相同。例如餅干配方集包含夾心餅干和蘇打餅干的配方。生成配方集后，在更換產品時，只需要輸入配方的符號名或配方的編號，就可以使用配方中預設的參數集合，避免了在生產過程中經常輸入重復的大量的參數。

過去只有在計算機上運行的組態軟件等上位機軟件才有配方功能，小型PLC因為存儲容量小，不可能設置配方功能。西門子的新一代S7-200小型PLC新增了配方功能，配方集的數據和實時采集的數據保存在64K或256K的EEPROM存儲卡中，存儲卡插在CPU模塊的插槽中。存儲卡的寫操作次數的典型值為100萬次。S7-200的編程軟件STEP 7-M icro/W IN（V4.0及以上）支持配方功能，它的配方向導用于在存儲卡中創建、修改配方和配方集。

圖1所示為某餅干生產線的電氣接線示意，其中內存盒的選型如表1所示。

圖1 餅干生產線配方使用的電氣接線

表1 內存盒的選型

2 餅干配方的PLC編程

通常采用“配方向導”來創建項目代碼，并使用64千字節或256千字節永久性內存（EEPROM）盒中存儲和獲取配方數據，需要注意的是：對配方向導和存儲卡的支持只有S7-200 CPU 222、CPU 224、CPU 226第2.0版以上。

“配方”的編程步驟如下：

（1）在編程軟件中執行菜單命令“工具→配方向導”，打開如圖2所示的配方向導，可以定義和生成配方，如圖3所示。

圖3 配方向導簡介

（2）定義配方

在圖4所示的配方定義表中，用鼠標點擊“域名”（Field Name）列中的一個單元，然后編輯該域名，每個域名都將成為名為RCPx_SYM（x是配方集的編號）的符號表中的符號名。用下拉式列表選擇變量的數據類型，輸入變量的默認值和注釋。所有的新配方將用這些默認值作為初值。最多可以定義4個配方，即最多可以有4個配方集，每個配方集內配方的個數只受存儲卡容量的限制。

圖4 配方定義

（3）創建和編輯配方

在創建和編輯配方對話框中，按“新”按鈕后，在圖5所示的配方表中，將會出現一個白色背景的可編輯的新配方列。該列中同時出現定義配方時設置的默認值，應根據產品的實際情況來修改默認值，以創建新的配方。可以修改列標題中配方的名稱，例如 “蘇打餅干”。選中某一列的配方后，可以刪除它，或將它的參數設置為默認值。

圖5 餅干生產線的配方定義

（4）分配V存儲區

如圖6所示，用戶可以選擇V存儲區中的起始地址，也可以使用配方向導推薦的地址，單擊“建議地址”按鈕，推薦的地址將會根據配方的字節長度遞增。

圖6 分配V存儲區

（5）項目組件

配方向導將會為新的配方生成項目組件，包括符號表、數據塊、讀/寫配方的子程序和存儲卡數據，用戶程序可以使用這些組件，用配方的符號名讀取配方數據。必須將帶有配方向導配置的項目下載至PLC才能使用它們。下載時必須在下載對話框中選中“配方”選項，將配方數據載入存儲卡。

（6）在用戶程序中讀出和修改配方

在用戶程序中可以調用配方向導創建的子程序，RCPx_Read（x＝0～3）將配方從存儲卡傳送到V存儲區，如圖7所示，RCPx_W rite用指定的V存儲區中的配方數據替代存儲卡中的配方，如圖8所示。配方向導創建的子程序在指令樹的“指令調用子例行程序”文件夾中。

圖7 讀配方指令

圖8 寫配方指令

（7）餅干生產線主程序

如圖9所示為餅干生產線主程序示意。

圖9 主程序

從主程序中可以看出，指令框中的Rcp輸入端是配方的編號，數據類型為Wo rd，可以使用配方的符號名，例如“甜餅干”。字節Error是輸出端返回的執行結果，無錯誤時為0，訪問存儲卡失敗為132。

將主程序寫入主程序OB1，將程序塊、數據塊和配方下載到CPU，切換到RUN模式。

3 結束語

對于食品廠餅干生產線來說，當用戶程序處理一條配方時，該條配方被讀入PLC的存儲區。例如：如果生產餅干的話，會有很多種餅干的配方，巧克力夾心餅干、甜餅干和麥片餅干。但在同一時間只能生產一種餅干，因而必須選擇合適的配方讀入PLC的存儲區。

[1] 李方園. 自動化綜合實訓教程[M]. 北京: 科學出版社, 2011.

[2] 李方園. 零起點學西門子S7-200 PLC[M]. 北京: 機械工業出版社, 2012.