cro/WIN V5.4)。本次设计中，我主要负责PLC控制和编程部分。
STEP7-Micro/WIN V5.4是基于Windows平台的应用软件。是SIEMENS公司专为SIMATIC系列S7-200研制开发的编程软件，它可以使用通用的个人计算机作为图形编辑器。用于在线（联机）或者离线（脱机）开发用户程序，并可在线实时监控用户程序的执行状态。
STEP7-Micro/WIN V5.4是基于Windows平台的应用软件。是SIEMENS公司专为SIMATIC系列S7-200研制开发的编程软件，它可以使用通用的个人计算机作为图形编辑器。用于在线（联机）或者离线（脱机）开发用户程序，并可在线实时监控用户程序的执行状态。
STEP7-Micro/WIN V5.4编辑软件的基本功能是在Windows平行编制用户应用程序，它主要完成下列任务。
1.在离线（脱机）方式下创建、编辑和修改用户程序。在离线方式下，计算机不直接与PLC联系，可以实现对程序的编辑、编译、调试利系统组态，r由于没有联机，所有的程序和参数都存储在计算机的存储器中。
2.在存线（联机）方式下通过联机通信的方式上装和下装用户程序及组态数据，编辑和修改用户程序。可以直接对PLC做各种操作。
3.在编辑程序过程中进行语法检查。为避免用户在编程过程中出现的一些语法错误和数据类型错误，要进行语法检查。使用梯形图编程时，存山现错误的地方自动加红色波浪线。使用语句表编程时，在出现错误的语句行前自动画上红色义，且在错误处加上红色波浪线。
4.提供对用户程序进行文档管理，加密处理等工具功能。
5.设置PLC的工作方式和运行参数，进行运行监控和强制操作等。 STEP 7-Micro/WIN V5.4的菜单条（含有8个主菜单选项）钮中有8个主菜单选项。
①文件( File)。用鼠标单击（或对应的快捷键操作）菜单条中的File选项，可出现一个下拉菜单，可分别选择文件操作如新建、打开、关闭、保存文件，上装和下装用户程序，打印预览，页面设置等操作。 ②编辑（Edit）。编辑(Edit)主菜单选项提供一般Windows平台下的程序编辑工具。用鼠标单击（或对应的快捷键操作）菜单条中的Edit选项，可出现一个下拉菜单，可分别选择剪切、复制、粘贴程序块或数据块的功能操作，以及查找、替换、插入、删除和快速光标定位的操作。
③视图(View)。视图(View)丰菜单选项用于设置STEP 7-Micro/WIN 32的开发环境，打开和关闭其他辅助窗口（如引导窗口、指令树窗口、工具条按钮区）。用鼠标单击（或对应的快捷键操作）菜单条中的View选项，可出现一个下拉菜单，用户可根据需要或喜好设置开发环境，执行引导窗口区的选择项，选择编群语言（LAD，STL或FBD）的程序编辑器，设置程序编辑器的风格，如字体及功能框的大小。
④可编程控制器(PLC)。可编程控制器(PLC)选项用于进行与PLC联机时的
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操作。用鼠标单击（或对应的快捷键操作）菜单条中的PLC选项，可出现一个下拉菜单，可用于选择PLC的类型，PLC的工作方式，查看PLC的信息，PLC通信设置，清除用户程序利数据，进行在线编译，程序比较等功能。 ⑤调试（Debug）。调试（Debug）选项用于联机调试。
⑥工具( Tools)。在工具( Tools)主菜单选项中，可以调用复杂指令向导（包括PID指令，NETR/NETW指令利HSC指令），安装文本显示器TD200，设置刖户界面风格（如设置按钮及按钮样式，添加菜单项），在选项子菜单中也可以设置程序编辑器的风格，如字体及功能框的大小。 ⑦窗口（Windows）。窗口( Windows)主菜单选项的功能足打开一个或多个窗口，并进行窗口之间的切换。可以选择并设置多个窗口的排放形式（如水平、垂直或层叠）。
⑧帮助（Help）。利用帮助主菜单，可以非常方便地检索各种相关的帮助信息（包括提供网上查询功能）。在软件操作过程中，可随时按F1键，显示在线帮助。
历史数据管理软件包括数据库系统（Access数据库）、数据报表查询软
件（利用VB开发的可执行文件）、VB开发系统，它们负责历史数据的报表查询。
2.3 本章小结
本章先对水压实验机的工作原理进行了介绍，之后从硬件和软件两个方面
介绍了水压试验机的基本构成；硬件部分介绍了上位机，下位机还有稳压系统，软件部分介绍了所涉及的软件和编程环境。并介绍了系统设计的一些理论基础，
包括对通信系统的基本介绍，模块化编程思想的简介和STEP7-Micro/WIN V5.4软件
的简介，为后文提供了一定的基础。
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3 系统软件PLC部分的设计实现
3.1 编程方案
基于对系统硬件的研究和软件编程经验，本次编程从结构上采用模块化编
程，从小的方面看以水压机动作或者是不同的水泵编号，对某部分数据的处理等将编程分为一块块进行编写，例如：
从大的方面来看，则是将复杂部分分出来作为子程序进行编写。例如其中的一个地址为SBR_5的子程序，则是专门用来控制机架自动运行的。
顺序上大致按照水压机工艺流程进行编写。水压机系统的工作流程如下: 1.通过移动钢管和定心托辊升降使被试管子定位到所要求的位置;
2.开启清洗水泵对钢管内壁进行冲洗;
3.用辅助油缸推动钢管使钢管准确的对准密封圈;
4.启动副油泵和主油泵加预密封力一般为0.3~0.5MPa;
5.关闭低压水泵,开启高压水泵给钢管充高压水,同时加载主液缸压力在管子堵头,做增压试验;
6.水压达到设定值后,系统保压10~15s,可根据保压情况确定焊管合格与否;
7.保压时间到,打开放气阀使管内卸压,同时电液比例加载系统随之卸荷; 8.打开充液阀,让往复缸带动堵头离开管端, 然后移动管子,下降托辊, 管子移出水压试管机。
3.2 西门子S7-200 PLC模块
S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。
S7-200系列出色表现在以下几个方面：极高的可靠性、极丰富的指令集、易于掌握、便捷的操作、丰富的内置集成功能、实时特性、强劲的通讯能力、丰富的扩展模块。
S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。 3.2.1 CUP模块
本次使用S7-200采用CPU226集成24输入/16输出共40个数字量I/O 点。
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可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。
在输入过程中还有一个重要的环节，就是输入校准：校准调节影响模拟多路转换器后的仪器放大器级。因此，校准影响到所有的用户输入通道。即使在校准后，在模拟多路转换器前面的输入电路中，由于每个输入存在轻微差异。为了达到技术参数，应启动用于模块所有输入的模拟量输入滤波器，计算平均值时，选择64次或更多的采样次数。 3.2.2 扩展模块
扩展模块分为数字扩展模块和模拟量扩展模块。在数字扩展模块中，当一
个机械触点接通S7--200 CPU或任意扩展模块的供电时，它发送一个大约50毫秒的信号到数字输出，接通AC扩展模块的输出电源时，它向AC输出发出一个宽度为大约1/2AC周期的“1”信号。24VDC输入规范为24VDC，4mA典型值，输出规范20.4--28.8 VDC，8A，100ms，继电器输出规范为5至30 VDC或5至250 VAC，5A ，4s@10%占空比。
模拟量扩展模块，用EM235作为水压，油压的A/D采集和D/A控制输出，,比例溢流阀作为执行设备,实现控制主油缸输出压力。输入规范≥10MΩ电压输入，250Ω电流输入，输出规范±10V，0至20mA。
3.3 控制系统I/O设计
水压试验过程中出现的模拟量主要是：加压主缸内油压值，被试钢管内水压值。
钢管动作过程：启动1#上料挡管，进管，启动2#上料挡管，对齐油缸，启动3#下料挡管，抬起空水油缸，推管油缸推管，挡管油缸升起，上抱管上升，上抱管下降，下抱管上升，下抱管下降，托管选择，托管上升，托管下降，清洗冲水。
表3.1 控制系统I/O分配表
I/O地址 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 说明 编码器输入1 编码器输入2 编码器复位 1号清洗泵启动 1号清洗泵停止 2号清洗泵启动 I/O地址 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 12
说明 1#清洗水泵电机运行 2#清洗泵电机运行 1#低压水泵主运行 1#低压水泵星运行 1#低压水泵角运行 2#低压水泵主运行