西門子S7—300在壓縮機控制系統中的程序設計

雷冰

[摘要]文章闡述了基于西門子PLC實現壓縮機聯鎖控制的編程設計過程，詳細討論了利用STEP 7創建一個自動化解決方案過程和編程技巧。

[關鍵詞]編程設計 模擬量信號處理 CP341通訊編程

[中圖分類號]TP313 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0052-01

PLC可編程邏輯控制器在現代工業控制領域中占據不可或缺的地位，西門子PLC因其良好的穩定性。在機械、冶金、電力、機器人、食品加工等工業自動化控制領域中得到廣泛應用，其強大的兼容性使得其在處理復雜問題時得心應手，利用西門子S7-300軟件編程直觀簡單，調試程序方便。實踐證明，采用西門子控制系統，安全可靠，故障率低，減輕了工人勞動強度，提高了生產效率，保障了產品的連續生產，具有廣闊的推廣應用前景。本文在結合壓縮機控制系統項目實例，整理出在該項目控制編程的設計思路，談談基于西門子S7-300邏輯控制器的編程經驗和設計技巧。

一、硬件配置方案

首先，我們需要分析被控對象及控制工藝要求，確定控制方案以及PLC I/O點數，設計完成硬件配置。本項目壓縮機聯鎖控制系統中，硬件配置上采用S7-300系列，系統要PLC求與DCS系統進行通訊，且通訊協議采用Modbus RS485，RTU文件格式進行通訊，因此需要配置CP341通訊模塊。

二、程序設計步驟

編程的首要步驟是需要建立一個符號表，用于存儲符號，以方便程序編寫和查看。建立組織塊OB，組織塊（OB）是操作系統和用戶程序之間的接口。它們由操作系統調用并控制循環和中斷驅動的程序的執行以及可編程控制器如何啟動。它們還處理對錯誤的響應。通過編程組織塊，你可以指定CPU的動作。組織塊決定各個程序部分執行的順序。一個OB的執行可以被另一個OB的調用而中斷。哪個OB可以中斷其它OB，由它的優先級決定。高優先級的OB可以中斷低優先級的OB。背景OB的優先級最低。CPU檢測到程序處理過程中的錯誤（同步錯誤）和可編程控制器中的錯誤（異步錯誤）時，CPU會調用適當的組織塊（OB）處理錯誤，因此建立OB 80、OB85、OB87、OB121和OB122等組織塊。

1 模擬量信號的處理

A、4-20mA模擬量輸入信號的處理

在壓縮機控制系統中主電機的啟動條件受到供油總管壓力和溫度的限制，現場壓力儀表信號類型為4-20mA的輸入信號，對此在程序設計時需要將壓力儀表量程范圍對應4-20mA的電流信號。從庫中調用FC105和FC106，其功能為接受一個整型值（1N），并將其轉換為以工程單位表示的介于下限和上限（LO_LIM和HILIM）之間的實型值。將結果寫入OUT。

B、PT100熱電阻模擬量輸入信號的處理

PT100通過模塊采集信號是通過測量電阻實現的，因此不需要設置量程的。實際采集電阻多大就對應多大的溫度，PT100一般常用的分標準型與氣候型兩種；standard？range（標準型）和climatic？range？（氣候型），其兩者在編程時的區別在于：

standard？range（標準型）：精度為0.1，即轉換時需除以10

climatic？range？（氣候型）：精度為0，叭，即轉換時需除以100

2，初始化賦值

首先需要建立啟動組織塊。起動特性有三種不同的類型：熱起動（在s7 300和s7 400H中沒有），暖起動和冷起動，對應啟動組織塊為OBl00＼B0101、OBl02。

當下列事件發生后，CPU執行起動功能：

·電源上電后

·用戶將CPU的狀態選擇開關從"STOP”拔到"RUN/RUN P”后

·從通訊功能來的請求后

·多CPU方式同步之后

-H系統中連接后（只適用于備用CPU上）

根據起動事件、所使用的CPU及其設置參數，調用相應的起動OB。

將工藝流程中進氣壓力、排氣壓力以及分離器液位和溫度儀表等報警值和相關工藝要求的數據進行初始化賦值，這樣做的好處還在于當工藝要求某個儀表報警值改變時，可以方便程序進行修改。

3，工藝程序編寫

根據工藝流程圖編寫邏輯程序，要用語句表、梯形圖、或功能塊圖生成程序。利用梯形圖語言，這對于熟悉并習慣電路圖的用戶來說是最好的選擇，并且查看邏輯程序比較直觀。但不是所有的控制程序都適合用梯形圖表達，比如一些數據運算、處理，分支跳轉、循環邏輯等等針對不同的工藝控制要求，選用不同的編程語言（LAD/FBD/ST/SFC）來進行編程。本項目適用于梯形圖方法編程。生成的梯形圖程序如下圖所示：

三、CP341通訊編程

1，安裝驅動軟件包

SIMATIC s7系列串行通訊模塊CP341主要支持ASCII、RKSl2、MODBUS Master、MODBUS Slave等通訊協議，在對其編程前，首先需要安裝PtP Param V5，1驅動軟件包，才能夠給串行通信模塊分配參數，并可以在STEP7中集成通訊編程所需要使用的功能塊。本項目系統中CP341用TMODBUS從站，因此再安裝MODBUS Slave驅動軟件包。

2，MODBUS RTU協議通訊

MODBUS RTU通訊協議是主從模式通信，在傳輸的過程中主站主動發送請求報文到從站，從站返回應答報文。所以，首先將FB7、FB8調用添加到程序塊中，分別為接收程序塊和發送程序塊。

3，調用MODBUS從站功能塊

調用FB80以及相應的背景數據塊DB80，并填寫相對應的引腳。

結束語：

本文結合壓縮機控制系統項目實例總結概括了PLC控制系統的設計思路和編寫過程。通過對PLC程序設計進行大概闡述和分析，使設計程序更加完善，更簡單、直觀。根據這個設計實例起到舉一反三、觸類旁通的作用，更好的提高設計能力。