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图5 主程序梯形图程序设计
3.2 公用程序
设置公用程序可以充分利用PLC的I/O点，减少外部接线，其程序主要是实现电机的正反转、提减速，用辅助继电器输出为后面的各子程序调用作准备。
编程的基本思想是用比较传送的方式，按下I1.0或I1.1时，使存储器VB100中的数在1～5间顺序变化，控制输入到变频器中的档位变化实现调速。当主令控制器处于零位，或输入到VB100中的数大于5或者小于0时，将使VB100置零。另外，在上电的第一个周期，SM0.1得电，VB100亦将置零。
公用程序还将接收向前或者向后的输入，实现主令控制器的向前或者向后的功能。公用程序的STL语言如下：
TITLE = 公用程序
Network 1 上电及主令开关经过零位时清档位存储器VB100 LD I0.2 //主令控制器零位开关I0.2 ED //出现下降沿
LD M11.2 //主令控制器处于向前位 ED OLD
LD M11.3 //主令控制器处于向后位 ED OLD
O SM0.1 //上电的第一个周期
AN I0.1 //停止按钮按下时，不完成初始化 MOVB 0, VB100 //清档位存储器VB100 Network 2 VB100为0时M11.0置1
LDB= VB100, 0 //比较VB100中的数与0的大小 = M11.0 //将比较后的结果存入M11.0 Network 3 VB100为5时M11.1置1
LDB= VB100, 5 //比较VB100中的数与5的大小 = M11.1 //将比较后的结果存入M11.1
Network 4 I1.0接一次，VB100加1（VB100小于5） LD I1.0 //加速开关I1.0
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EU //出现上升沿
AN M11.1 //中间继电器M11.1，VB100大于5时，M11.1通电 INCB VB100 //VB100自增1,
Network 5 I1.1接一次，VB100减1（VB100大于0） LD I1.1 //减速开关I1.1 EU
AN M11.0 //中间继电器M11.0，VB100小于0时，M11.0通电 DECB VB100 //VB100自减1 Network 6 速度输出程序
LDN I0.1 //AN M11.3 //AN M11.2 //A Q0.0 //LPS
LDB= VB100, 1 OB= VB100, 3 OB= VB100, 5 ALD
= M10.4 //LRD
LDB= VB100, 2 OB= VB100, 3 ALD
= M10.5 //LPP
LDB= VB100, 4 OB= VB100, 5 ALD
= M10.6 //Network 7 LDN I0.1 A Q0.0 LPS
AN I0.3 //A I0.5 //AN M11.3 //= M11.2 //LPP
AN I0.4 //A I0.6 //AN M11.2
= M11.3 //.
停止按钮I0.1常闭触点 串联正反转中间继电器，
防止按下正反转时,进行加减速操作 主电源输出点Q0.0 变频器速度选择端X001 变频器速度选择端X002 变频器速度选择端X003 主令控制器控制电动机正反转 前限位开关
主令控制器向前档
并联M11.3，与M11.2互锁
将主令控制器正转信息保存在M11.2 后限位开关
主令控制器向后档 将主令控制器反转信息保存在M11.3
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3.3 大车控制程序
在设计各电动机控制程序的过程中，只需要将公用程序输出到中间继电器中的电机正传、反转以及变速信息接到相应的变频器输入端口上即可。鉴于各电机控制程序基本相同，只有主钩控制程序加接单独的过电流保护，且其程序简单，故在此仅以大车控制程序介绍各电动机控制程序的编程思路。大车运行流程图如下：
图6 大车运行流程图
大车控制程序包含急停复位、大车电源及大车速度控制程序三部分。
根据变频器的端口功能，EMS为急停输入口，RST为复位输入口，将控制面板的急停按钮接在PLC的输入端口，经PLC的输出端口接到变频器的EMS及RST端口即可完成急停及复位的程序设计。其LOD梯形图程序如7所示：
图7 大车急停及复位梯形图程序
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大车电源控制程序是将大车启动按钮常开触点I1.4串联大车停止按钮常闭触点I1.5以及大车故障按钮常闭触点I1.6再输出到大车电源输出Q0.3，并将Q0.3并联在I1.4上实现继电保持。其LOD梯形图如图8所示：
图8 大车电源梯形图程序
大车速度控制程序的功能是将主令控制器输出的正转、反转、加减速等信号输入到变频器的输入口上。变频器的正转输入口为FWD口，反转输入口为REV口，7档位速度输出控制为X001、X002、X003口。将中间继电器的信号经小型继电器接在变频器上相应的输入口上，并加上一定的保护电路，其梯形图如图9所示：
图9 大车速度控制梯形图程序
利用PLC控制的变频器调速技术，桥式起重机拖动系统的各档速度、加速时间都可以根据现场情况由变频器设置，调整方便。负载变化时，各档速度基本不变，调速性能好。 3.4 其他子程序设计
桥式起重机使用5台电动机控制各机构的运行，而各运行机构的启动、制动等操作基本类似，只有主钩控制程序稍有不同。因此，小车、主钩、副钩的控制程序和大车的控制程序类似，只需在原有基础上稍加改动即可。其中主钩回路由于负载变化大，启动频繁，因此加接过电流保护回路，具体的程序见附录一，此处不再一一赘述。
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4 系统仿真及调试
桥式起重机是大型设备，很难在现场对PLC程序进行仿真调试，因此可以采用一些仿真软件模拟PLC的工作情况。本次设计采用名为S7-200 version 2.0的仿真软件进行仿真。S7-200 version 2.0是一款专门为S7-200PLC设计的仿真软件，界面简单，功能实用。
图10 软件仿真界面
经仿真调试，原设计程序符合设计要求，输出口指示灯可以按照输入的要求正常的变化，整个系统满足设计要求。实际使用S7-200 version 2.0软件仿真后发现，该软件功能单一，只能指示I/O口的变化，且在子程序调用，中断调用等方面不能完全兼容，仿真过程中不能监控程序流程。因此，采用PLC实验箱进行分部分仿真较好。
采用PLC实验箱进行仿真过程中，我发现实际上桥式起重机的PLC程序基本上都是对各输入输出开关进行操作。这部分程序并不复杂，所涉及的逻辑思路较为简单。因此，仿真的重点集中在子程序调用与公用程序上，这也是仿真软件所不能完成的部分。
由于PLC实验箱上的I/O口数量不足，在本次仿真过程中，我采用了将整个程序分部份仿真的方法。首先是子程序调用，将源程序输入STEP 7-MicroWIN编程软件，通过下载线下载到PLC中，开启程序状态监控，就可以观察到程序中的“能流”情况了。仿真后发现，子程序能够正常调用。因此，这一部分程序是不存在问题的。
公用程序主要涉及到了初始化和速度控制程序。将程序下载到PLC中，开启程序状态监控，运行程序就可以看到SM0.1对VB100的初始化，观察后发现，这部分程序也是正确的。速度控制程序是要将输入的速度档位信息保存在中间继电器中，仿真开始后发现输出到中间继电器中的速度信息不正确，查看变频器频率选择状态表后发现程序出现了错误，改正后，程序就符合预想要求了。
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