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[摘要]文章阐述了基于西门子PLC实现压缩机联锁控制的编程设计过程，详细讨论了利用STEP 7创建一个自动化解决方案过程和编程技巧。
[关键词]编程设计 模拟量信号处理 CP341通讯编程
[中图分类号]TP313 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0052-01
PLC可编程逻辑控制器在现代工业控制领域中占据不可或缺的地位，西门子PLC因其良好的稳定性。在机械、冶金、电力、机器人、食品加工等工业自动化控制领域中得到广泛应用，其强大的兼容性使得其在处理复杂问题时得心应手，利用西门子S7-300软件编程直观简单，调试程序方便。实践证明，采用西门子控制系统，安全可靠，故障率低，减轻了工人劳动强度，提高了生产效率，保障了产品的连续生产，具有广阔的推广应用前景。本文在结合压缩机控制系统项目实例，整理出在该项目控制编程的设计思路，谈谈基于西门子S7-300逻辑控制器的编程经验和设计技巧。
一、硬件配置方案
首先，我们需要分析被控对象及控制工艺要求，确定控制方案以及PLC I/O点数，设计完成硬件配置。本项目压缩机联锁控制系统中，硬件配置上采用S7-300系列，系统要PLC求与DCS系统进行通讯，且通讯协议采用Modbus RS485，RTU文件格式进行通讯，因此需要配置CP341通讯模块。
二、程序设计步骤
编程的首要步骤是需要建立一个符号表，用于存储符号，以方便程序编写和查看。建立组织块OB，组织块（OB）是操作系统和用户程序之间的接口。它们由操作系统调用并控制循环和中断驱动的程序的执行以及可编程控制器如何启动。它们还处理对错误的响应。通过编程组织块，你可以指定CPU的动作。组织块决定各个程序部分执行的顺序。一个OB的执行可以被另一个OB的调用而中断。哪个OB可以中断其它OB，由它的优先级决定。高优先级的OB可以中断低优先级的OB。背景OB的优先级最低。CPU检测到程序处理过程中的错误（同步错误）和可编程控制器中的错误（异步错误）时，CPU会调用适当的组织块（OB）处理错误，因此建立OB 80、OB85、OB87、OB121和OB122等组织块。
1 模拟量信号的处理
A、4-20mA模拟量输入信号的处理
在压缩机控制系统中主电机的启动条件受到供油总管压力和温度的限制，现场压力仪表信号类型为4-20mA的输入信号，对此在程序设计时需要将压力仪表量程范围对应4-20mA的电流信号。从库中调用FC105和FC106，其功能为接受一个整型值（1N），并将其转换为以工程单位表示的介于下限和上限（LO_LIM和HILIM）之间的实型值。将结果写入OUT。
B、PT100热电阻模拟量输入信号的处理
PT100通过模块采集信号是通过测量电阻实现的，因此不需要设置量程的。实际采集电阻多大就对应多大的温度，PT100一般常用的分标准型与气候型两种；standard？range（标准型）和climatic？range？（气候型），其两者在编程时的区别在于：
standard？range（标准型）：精度为0.1，即转换时需除以10
climatic？range？（气候型）：精度为0，叭，即转换时需除以100
2，初始化赋值
首先需要建立启动组织块。起动特性有三种不同的类型：热起动（在s7 300和s7 400H中没有），暖起动和冷起动，对应启动组织块为OBl00＼B0101、OBl02。
当下列事件发生后，CPU执行起动功能：
·电源上电后
·用户将CPU的状态选择开关从"STOP”拔到"RUN/RUN P”后
·从通讯功能来的请求后
·多CPU方式同步之后
-H系统中连接后（只适用于备用CPU上）
根据起动事件、所使用的CPU及其设置参数，调用相应的起动OB。
将工艺流程中进气压力、排气压力以及分离器液位和温度仪表等报警值和相关工艺要求的数据进行初始化赋值，这样做的好处还在于当工艺要求某个仪表报警值改变时，可以方便程序进行修改。
3，工艺程序编写
根据工艺流程图编写逻辑程序，要用语句表、梯形图、或功能块图生成程序。利用梯形图语言，这对于熟悉并习惯电路图的用户来说是最好的选择，并且查看逻辑程序比较直观。但不是所有的控制程序都适合用梯形图表达，比如一些数据运算、处理，分支跳转、循环逻辑等等针对不同的工艺控制要求，选用不同的编程语言（LAD/FBD/ST/SFC）来进行编程。本项目适用于梯形图方法编程。生成的梯形图程序如下图所示：
三、CP341通讯编程
1，安装驱动软件包
SIMATIC s7系列串行通讯模块CP341主要支持ASCII、RKSl2、MODBUS Master、MODBUS Slave等通讯协议，在对其编程前，首先需要安装PtP Param V5，1驱动软件包，才能够给串行通信模块分配参数，并可以在STEP7中集成通讯编程所需要使用的功能块。本项目系统中CP341用TMODBUS从站，因此再安装MODBUS Slave驱动软件包。
2，MODBUS RTU协议通讯
MODBUS RTU通讯协议是主从模式通信，在传输的过程中主站主动发送请求报文到从站，从站返回应答报文。所以，首先将FB7、FB8调用添加到程序块中，分别为接收程序块和发送程序块。
3，调用MODBUS从站功能块
调用FB80以及相应的背景数据块DB80，并填写相对应的引脚。
结束语：
本文结合压缩机控制系统项目实例总结概括了PLC控制系统的设计思路和编写过程。通过对PLC程序设计进行大概阐述和分析，使设计程序更加完善，更简单、直观。根据这个设计实例起到举一反三、触类旁通的作用，更好的提高设计能力。
[关键词]编程设计 模拟量信号处理 CP341通讯编程
[中图分类号]TP313 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0052-01
PLC可编程逻辑控制器在现代工业控制领域中占据不可或缺的地位，西门子PLC因其良好的稳定性。在机械、冶金、电力、机器人、食品加工等工业自动化控制领域中得到广泛应用，其强大的兼容性使得其在处理复杂问题时得心应手，利用西门子S7-300软件编程直观简单，调试程序方便。实践证明，采用西门子控制系统，安全可靠，故障率低，减轻了工人劳动强度，提高了生产效率，保障了产品的连续生产，具有广阔的推广应用前景。本文在结合压缩机控制系统项目实例，整理出在该项目控制编程的设计思路，谈谈基于西门子S7-300逻辑控制器的编程经验和设计技巧。
一、硬件配置方案
首先，我们需要分析被控对象及控制工艺要求，确定控制方案以及PLC I/O点数，设计完成硬件配置。本项目压缩机联锁控制系统中，硬件配置上采用S7-300系列，系统要PLC求与DCS系统进行通讯，且通讯协议采用Modbus RS485，RTU文件格式进行通讯，因此需要配置CP341通讯模块。
二、程序设计步骤
编程的首要步骤是需要建立一个符号表，用于存储符号，以方便程序编写和查看。建立组织块OB，组织块（OB）是操作系统和用户程序之间的接口。它们由操作系统调用并控制循环和中断驱动的程序的执行以及可编程控制器如何启动。它们还处理对错误的响应。通过编程组织块，你可以指定CPU的动作。组织块决定各个程序部分执行的顺序。一个OB的执行可以被另一个OB的调用而中断。哪个OB可以中断其它OB，由它的优先级决定。高优先级的OB可以中断低优先级的OB。背景OB的优先级最低。CPU检测到程序处理过程中的错误（同步错误）和可编程控制器中的错误（异步错误）时，CPU会调用适当的组织块（OB）处理错误，因此建立OB 80、OB85、OB87、OB121和OB122等组织块。
1 模拟量信号的处理
A、4-20mA模拟量输入信号的处理
在压缩机控制系统中主电机的启动条件受到供油总管压力和温度的限制，现场压力仪表信号类型为4-20mA的输入信号，对此在程序设计时需要将压力仪表量程范围对应4-20mA的电流信号。从库中调用FC105和FC106，其功能为接受一个整型值（1N），并将其转换为以工程单位表示的介于下限和上限（LO_LIM和HILIM）之间的实型值。将结果写入OUT。
B、PT100热电阻模拟量输入信号的处理
PT100通过模块采集信号是通过测量电阻实现的，因此不需要设置量程的。实际采集电阻多大就对应多大的温度，PT100一般常用的分标准型与气候型两种；standard？range（标准型）和climatic？range？（气候型），其两者在编程时的区别在于：
standard？range（标准型）：精度为0.1，即转换时需除以10
climatic？range？（气候型）：精度为0，叭，即转换时需除以100
2，初始化赋值
首先需要建立启动组织块。起动特性有三种不同的类型：热起动（在s7 300和s7 400H中没有），暖起动和冷起动，对应启动组织块为OBl00＼B0101、OBl02。
当下列事件发生后，CPU执行起动功能：
·电源上电后
·用户将CPU的状态选择开关从"STOP”拔到"RUN/RUN P”后
·从通讯功能来的请求后
·多CPU方式同步之后
-H系统中连接后（只适用于备用CPU上）
根据起动事件、所使用的CPU及其设置参数，调用相应的起动OB。
将工艺流程中进气压力、排气压力以及分离器液位和温度仪表等报警值和相关工艺要求的数据进行初始化赋值，这样做的好处还在于当工艺要求某个仪表报警值改变时，可以方便程序进行修改。
3，工艺程序编写
根据工艺流程图编写逻辑程序，要用语句表、梯形图、或功能块图生成程序。利用梯形图语言，这对于熟悉并习惯电路图的用户来说是最好的选择，并且查看逻辑程序比较直观。但不是所有的控制程序都适合用梯形图表达，比如一些数据运算、处理，分支跳转、循环逻辑等等针对不同的工艺控制要求，选用不同的编程语言（LAD/FBD/ST/SFC）来进行编程。本项目适用于梯形图方法编程。生成的梯形图程序如下图所示：
三、CP341通讯编程
1，安装驱动软件包
SIMATIC s7系列串行通讯模块CP341主要支持ASCII、RKSl2、MODBUS Master、MODBUS Slave等通讯协议，在对其编程前，首先需要安装PtP Param V5，1驱动软件包，才能够给串行通信模块分配参数，并可以在STEP7中集成通讯编程所需要使用的功能块。本项目系统中CP341用TMODBUS从站，因此再安装MODBUS Slave驱动软件包。
2，MODBUS RTU协议通讯
MODBUS RTU通讯协议是主从模式通信，在传输的过程中主站主动发送请求报文到从站，从站返回应答报文。所以，首先将FB7、FB8调用添加到程序块中，分别为接收程序块和发送程序块。
3，调用MODBUS从站功能块
调用FB80以及相应的背景数据块DB80，并填写相对应的引脚。
结束语：
本文结合压缩机控制系统项目实例总结概括了PLC控制系统的设计思路和编写过程。通过对PLC程序设计进行大概阐述和分析，使设计程序更加完善，更简单、直观。根据这个设计实例起到举一反三、触类旁通的作用，更好的提高设计能力。