第4章软件设计
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我们在完成了系统的硬件设计之后还需要对系统的软件进行设计，首先我们可以通过系统的程序流程图和PLC的编程语言编辑出系统的梯形图运行程序，然后我们可以通过组态软件、编程软件实时监控地秤控制系统的工作情况。4.1 程序流程图
图4-1 程序流程图
通过对地秤控制系统运行流程的简要分析，我们对系统的工作及控制要求有了进一步的认识，由此不难得出地秤系统的运行流程图。如图4-1 所示为地秤控制系统运行流程图。本设计的最终目的主要是利用PLC控制大型地秤来实现实时显示重物质量、记录重物数据、打印重物数据。
根据程序流程图可知系统启动后第一步是开始初始化，然后选择是否闭合系统开关，如果闭合开关系统开始处理数据，否则系统继续初始化，数据处理后系统判断重物是否超重，如果超重系统发出报警信号，若不超重系统直接记录数据之后判断是否按下停止按钮结束控制，如果系统判断没有按下停止按钮系统将会执行数据处理到判断是否停止系统之间循环执行。若按下停止按钮系统可以直接按下清零按钮，系统停止结束。
4.2 PLC编程语言
PLC编程是一种在工业环境中应用的数字操作电子系统。PLC采用“连续扫描，连续循环”的工作方式。PLC编程的方法简单易学不像其它编程软件那样非常繁琐，现如今PLC编程不仅应用在许多生产技术先进的自动工厂，还应用在许多其他工业生产领域。梯形编程是PLC编程中较为常见的编程方法。随着科学技术的发展，梯形程序设计语言得到了广泛的应用。编程出来的梯形图与电气原理图相对应是它的与众不同之处，在很大程度上减少了电气工程师的工作量。本设计采用的就是梯形图语言。
4.3 STEP7-Micro/WIN编程软件的使用
STEP7-Micro/WIN是西门子公司专为SIMATIC S7-200系列可编程序控制器研制开发的编程软件，它是在Windows操作系统的基础上开发的编程软件，操作简单，不仅能够开发用户程序，又能够准确的监控程序的运行状态。STEP7-Micro/WIN的编程语言有非常丰富的指令集，容易编程. STEP7-Micro/WIN用文件形式管理用户编写的程序。用户程序储存在不同的程序块中，如果这些块是子程序，能够利用通用语句将它们简化成结构化的用户程序。这种结构化的程序载很大程度上简化了PLC程序结构。
STEP7-Micro/WIN编程软件能够支持中文和其它一些外国语言。有梯形图、语句表和功能块图编程语言，以及SIMATIC、IEC61161-3两种编程模式。STEP7-Micro/WIN的监控功能形象直观、使用方便，能够使用三种编程语言监控程序的运行状态。STEP7-Micro/WIN编程软件内可以查找中文帮助，可以通过在线帮助、也可以通过鼠标右键选择帮助功能、指令和子程序的拖放功能使编程软件的使用非常方便。STEP7-Micro/WIN能够自动保存特定的时间和特定的事件，遵循“后进先出”的方式存储保存的事件和事件。PID控制与数据记录的编程在编写程序中是比较困难的，使用常规的编程方法对它们进行编程很容易出现错误。利用STEP7-Micro/WIN提供的编程向导可以很好地解决编程困难的问题，我们只要在编程向导中设置相应的参数就可以顺利的自动生成相应的用户程序。
4.3.1创建新项目
我们想要使用STEP7-Micro/WIN软件编程，首先应该创建一个新的项目，第一步单击软件左上角的“文件”然后选择“新建”，第二部单击“文件”后选择“另存为”可以设置新建项目的名称和存储位置。在这里我们命名为“基于PLC控制的大型地秤控制系统”。在PLC编程界面点击其正上方的“PLC”然后点击“类型”，选择CPU224XP后点击确定，如图4-2所示。
图4-2 PLC类型图
4.3.2程序设计
本控制系统首先将所用到的各个寄存器开机初始化，这么做是为了防止系统在运行过程中出现各种未知的错误。梯形图程序如图4-3所示。
图4-3 初始化程序
如图4-4所示为地秤控制系统的启动程序，此程序是一个典型的单点触发单状态的电路，用两个控制点控制整个系统的启停。
图4-4 启动程序
在此控制系统中称重变送器将0-10的电压信号的形式传输给PLC后经过其转换成0-32000的数字值，为了适应人们在实际生活中应用习惯必须将0-32000的数字值转换，编程梯形图如图4-5所示。
图4-5 转换程序
系统的报警功能应用于系统称重的超重状态，以保护地秤不被超重物体所损坏，本设计的超重值范围为60-100kg，梯形图如图4-6所示。
图4-6 报警程序
此系统中为了让使用者能够方便的取出称重记录的数据还添加了打印功能，只有当系统启动之后才能进行打印功能，闭合I0.2之后系统开始打印数据Q0.1有输出。梯形图如图4-7所示。
图4-7 打印程序
此控制系统为了增加大型地秤的实用性和独特性，在系统中加入了记录称重物体质量的功能。当称重物体达到30kg,50kg,70kg时系统自动记录数据。如图所示。在梯形图程序中，当达到设置值时，其对应的标志位全部置1，标志位置1之后寄存器记录的相应的数值。如图4-8所示
图4-8 数据记录程序
因为大型地秤在日常生活中非常实用，为了保证记录数据不**作人员误删，在此系统中设计要想进行数据清零必须等到系统没有输出才能进行清零。设计梯形图如图4-9所示。
图4-9 清零程序
4.5 紫金桥简介及组态画面
紫金桥组态软件是由紫金桥公司在长时间的研究和探索中开发的一款工业自动化监控软件，此软件支持中英文操作系统,支持windows7操作系统。紫金桥组态软件能够实时的监控PLC等设备传输出来的数据，以其高精度、安全性、和实用性的功能在许多的自动化工厂都得到了广泛的应用。使用组态软件后可以有效地减少设计上位机程序的工作量，只需设置少量的通信参数就可以实现计算机与现场设备的通信，这样做缩短开发周期，又提高了系统的可靠性。组态软件可以通过通信从现场I/O设备获得实时数据，对数据进行必要加工后，一方面以图形的方式直观的显示在计算机屏幕上；另一方面按照组态的要求和操作人员的指令将控制数据送给I/O设备，对执行机构实施控制或调整控制参数。
4.5.1创建新项目
双击桌面上的“紫金桥组态软件”图标，启动工程管路器，如图4-10所示。然后输入工程名“基于PLC控制的大型地秤控制系统”，选择工程保存的路径。单击确定建立工程完毕。
图4-10 新建工程图
4.5.2建立新画面
双击窗口将新画面命名为“基于PLC控制的大型地秤控制系统”点击确定新画面建立完毕如图4-11所示。
图4-11 新建画面图
4.5.3地秤控制系统组态画面
本设计的组态画面由启动按钮,停止按钮，打印按钮，清零按钮，启动指示灯，打印指示灯，报警指示灯，仪表盘和数据记录表格组成。其组态画面如图4-12所示。
图4-12 组态画面图
4.5.4系统数据库和设备组态
点击组态软件的“数据库”图标，双击点组态建立数据库，鼠标右键新建，建立完成的数据库如图4-13所示包含四个模拟量和两个数字量变量。然后将各个变量定义到相应的元器件即可。设备组态的定义是设置组态软件必不可少的一步，双击“设备组态”后单击“PLC”选择西门子接着选择S7-200（PPI）点击确定即可。完成上述操作组态软件的设置基本完成。
图4-13 设备组态图
本章小结
本章首先介绍了地秤控制系统的程序流程图，简单明了的描述了本系统的工作流程和实现的指标。接着介绍了PLC的编程语言及STEP7-Micro/WIN编程软件和紫金桥组态软件的使用方法以及梯形图程序。最后还详细的说明了两种软件的使用操作步骤。
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