水罐監(jiān)控系統(tǒng)課程設(shè)計

1、<p>　　設(shè)計題目﹕水罐監(jiān)控系統(tǒng)</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　可編程控制器（PLC）是微機技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在順序控制和微機控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新興工業(yè)控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專業(yè)工業(yè)控制機。</p><p>　　目前在許多的水廠，為滿足日益這

2、增加的供水要求，通常安裝了多臺濾罐，對這些濾罐需要采用一種管理多臺濾罐協(xié)調(diào)運行的控制系統(tǒng)，并增強對濾罐運行狀態(tài)的監(jiān)視，即監(jiān)控系統(tǒng)來提高濾罐的運行效率和穩(wěn)定性，實行智能化管理和控制。濾罐監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是調(diào)度和管理各臺濾罐，指定濾罐的正洗、反洗的自動及手動狀況，避免濾罐群之間的相互干擾，正確地執(zhí)行反洗功能，使得濾罐群有條不紊地運作，使原來人工記時操作的方法得以改進，從而勞動效率提高，智能化增強。</p><p>

3、　　濾罐監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)應用是一項新技術(shù)，它融入了PLC功能強、易維護、成本低的特點和VB程序在Windows環(huán)境下的強大人機界面功能。通過可視化工具，用戶可以靈活方便地使用系統(tǒng)提供的功能，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)多通道同時采集，多窗口同時動態(tài)顯示，且具有故障處理，報警等功能，從而實現(xiàn)高效率的工作。</p><p>　　濾罐監(jiān)控系統(tǒng)屬于應用軟件，本軟件針對濾罐所擁有的硬件環(huán)境而編寫。當然由于本人的閱歷還淺薄，知識結(jié)構(gòu)還不

4、夠牢固，這套系統(tǒng)還有許多需要改進的地方，誠懇希望大家批評指正。在設(shè)計過程中，受到時獻江老師孜孜不倦的指導和莫大的幫助，在此謹致以衷心的感謝。</p><p>　　第1章 濾罐監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和原理</p><p>　　1．1 濾罐監(jiān)控系統(tǒng)的組成及其實現(xiàn)手段</p><p>　　在濾罐監(jiān)控中，一般是以3臺以上，32臺以下為一組。本系統(tǒng)為12臺濾罐為群控組，

5、其組成圖見圖1：</p><p>　　系統(tǒng)在硬件配置上充分考慮到運行環(huán)境的特點和系統(tǒng)運行的可靠性，在上位機采用一臺IBM-586進行群控，各濾罐采用目前使用較廣的PLC控制，PLC采用西門子公司生產(chǎn)的S7-200。上位機安裝在主控室，隨時向管理人員提供濾罐的運行狀態(tài)，PLC及其他控制設(shè)備安裝在配電室濾罐控制柜內(nèi)。PC與PLC之間由于距離較遠，采用RS-485進行串行通信。</p><p>

6、<b>　　1．2 上位機</b></p><p>　　在此系統(tǒng)中，上位機主要完成以下幾項任務(wù)：</p><p>　　1） 實時從PLC中采集各濾罐的運行狀態(tài)參數(shù)，如濾罐的正、反洗狀態(tài)，當前哪些濾罐在正洗及正洗時間，哪個濾罐在反洗及反洗時間、反洗順序、內(nèi)選信號等。</p><p>　　2） 根據(jù)從PLC采集來的各PLC的參數(shù)，在顯示界面上實時顯

7、示各臺濾罐的運行狀態(tài)。</p><p>　　3） 實時采集外呼信號，強制改變?yōu)V罐的運行狀態(tài)，對外呼信號予以響應。</p><p>　　4）發(fā)生故障時進行故障報警，使維修人員及時得到消息，盡快加以修復。</p><p>　　1．3 濾罐控制用PLC的主要任務(wù)</p><p>　　1）實時采集濾罐的內(nèi)選信號；</p><p&g

8、t;　　2） 接采上位機發(fā)來的控制指令；</p><p>　　3） 開辟運行狀態(tài)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，并實時存儲濾罐運行狀態(tài)供上位機查詢； </p><p>　　4） 根據(jù)采集的正、反洗，呼叫信號和上位機的控制指令，實現(xiàn)自動正、反洗，手動反洗等功能；</p><p>　　5） 向下位的濾罐控制裝置和輔助裝置發(fā)出信號，控制濾罐正、反洗及顯示濾罐當前運行狀態(tài)。</p>

9、<p>　　第2章 德國西門子S7-200PLC</p><p>　　2．1 S7-200產(chǎn)品</p><p>　　企業(yè)生產(chǎn)、發(fā)展要求設(shè)備自動化程度高，并以提高產(chǎn)品質(zhì)量，追求高效率和降低成本為目標，而設(shè)備操作方便，設(shè)備維護簡單、長期穩(wěn)定無故障是極其重要的關(guān)鍵。PLC自一九六九年誕生以來，在廣泛應用同時本身也隨微電子技術(shù)的迅速發(fā)展不斷進步。SIMATIC S7家族可編程控制器

10、是西門子公司于1995年年底推出的新一代產(chǎn)品，在性能、體積、重量、指令系統(tǒng)、運行速度等方面，較過去的PLC有了全面的提高和充實。</p><p>　　2．2 S7-200性能特點</p><p>　　S7-200可編程控制器軟硬件設(shè)計先進，使用高品質(zhì)材料和更豐富的性能，硬件體積小、重量輕、安裝方便、維護容易，采用固定式結(jié)構(gòu)結(jié)合模塊式擴展的結(jié)構(gòu)方式，具有很好的經(jīng)濟性和更強的適用性。<

11、/p><p>　　S7-200分為二種規(guī)格：CPU214和CPU212，主要技術(shù)性能如下：</p><p>　　·八種基本單元和多種擴展單元（開關(guān)量、模擬量）</p><p>　　·最大I/O分別可擴展到CPU212:30點和模擬量8路；CPU214:64點和模擬量16路</p><p>　　·工作電源范圍寬:直流2

12、0.4∽28.8VDC,交流：85∽264VAC(47∽63HZ)</p><p><b>　　·工作環(huán)境適應性強</b></p><p>　　·掃描速度：CPU212為1.3ms/1K和CPU214為0.8ms/1K</p><p>　　·充足容量的用戶程序存儲器和多功能的數(shù)據(jù)存儲器</p><

13、;p>　　·豐富的指令系統(tǒng)：基本指令、標準指令、運算指令、專用指令、特殊指令</p><p>　　·內(nèi)部標志位（也稱中間繼電器或內(nèi)部線圈）、計時器、技數(shù)器數(shù)量多并可設(shè)定稱停電記憶保持</p><p>　　·四則運算和比較功能</p><p>　　·數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳送</p><p><b&g

14、t;　　·8級子程序調(diào)用</b></p><p>　　·高速處理功能：包括高速計數(shù)、中斷功能</p><p><b>　　·內(nèi)部自診斷功能</b></p><p>　　·超級大電容用于掉電時保存數(shù)據(jù)</p><p>　　·禁止修改、寫入和讀出的3級口令保護&l

15、t;/p><p>　　·快速布爾邏輯（繼電器邏輯），通用的梯形圖邏輯和語句表編程</p><p>　　·編程可使用手持式編程器或裝有STEP7micro編程軟件的編程器或IBM PC兼容機</p><p>　　·高功能的自由口通信</p><p>　　·可水平安裝或垂直安裝；采用板式安裝或?qū)к壥桨惭b二種方法

16、</p><p>　　·豐富的外圍設(shè)備，可連接顯示器或操作面板等</p><p>　　除此之外，CPU241還具有以下更豐富的功能：</p><p><b>　　·日歷時鐘</b></p><p>　　·更強的高速處理功能：更多的高速計數(shù)輸入或中斷輸入并也可接兩相編碼器，脈沖輸出</p

17、><p>　　·可選用程序存儲卡使用戶程序復制、傳遞方便</p><p>　　·可選用鋰電池卡，使用壽命長達10年</p><p>　　2．3 總技術(shù)規(guī)格</p><p><b>　　2．4 工作原理</b></p><p>　　S7-200內(nèi)部由微處理器、用戶程序存儲器、數(shù)據(jù)

18、存儲器等和電源、I/O接口電路組成。微處理器采用循環(huán)掃描方式。完成一次掃描稱為一個掃描周期，如圖2所示：</p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　第3章OMRON系列PLC的通信協(xié)議</p><p>　　3．1 OMRON系列PLC的通信系統(tǒng)概況</p><p><b>　　3．1．1

19、組成</b></p><p>　　OMRON系列提供下列通信系統(tǒng)</p><p><b>　　下位連接系統(tǒng) </b></p><p>　　下位連接系統(tǒng)又稱遠程I/O系統(tǒng)。它是以一臺可編程控制器為主，通過遠程I/O鏈路把遠程I/O單元、遠程終端及I/O鏈接單元互連在一起構(gòu)成的系統(tǒng)。它屬于PLC控制網(wǎng)絡(luò)。</p><

20、p>　　同位連接系統(tǒng) 把數(shù)臺可編程控制器通過PC-Link單元互連在一起構(gòu)成同位連接系統(tǒng)。因為從通信角度看，每臺PLC地位相同，沒有主從之分，所以稱同位連接系統(tǒng)。由于PLC之間通過PC-Link單元互連，所以同位連接系統(tǒng)又稱PC-Link系統(tǒng)。它屬于PLC控制網(wǎng)絡(luò)。</p><p><b>　　上位連接系統(tǒng) </b></p><p>　　以IBM微型機位上位機，

21、通過Host-Link單元把它與其它作為下位機的PLC互連起來構(gòu)成的系統(tǒng)稱為上位機連接系統(tǒng)。這個系統(tǒng)包括上位機，所以稱為上位機連接系統(tǒng)，而且這個系統(tǒng)是依靠Host-Link單元互連起來的，所以也稱為Host-Link系統(tǒng)。上位連接系統(tǒng)屬于一種簡單的PLC通信網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　3.1.2 RS-232C的特點：</p><p>　　RS-232C串行通信接口是目前最常用的一種串行

22、接口，即V.24接口，是由EIARS-232C標準所確定的。RS-232C接口用來連接兩個設(shè)備。其中一個設(shè)備的發(fā)送線與另一設(shè)備的接收線相連（全雙工）。為了控制所連接的設(shè)備，使用了軟件握手（即在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中插入控制符）。硬件握手可以通過使用其它RS-232線的狀態(tài)和控制功能來建立。</p><p>　　3．1．3 RS-485通信的特點</p><p>　　RS-485的通信協(xié)議是工業(yè)界使

23、用最為廣泛的雙向、平衡傳輸線標準。它支持多點連接，允許創(chuàng)建多達32個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)，并且傳輸距離可以達到1200m或者在網(wǎng)絡(luò)中增加另外32個模塊。RS-485標準支持雙工通信。即只需兩根線就可以同時進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。</p><p>　　3．1．4 異步通信的特點</p><p>　　字符幀的傳輸格式使發(fā)送方在字符之間可按應用要求插入長度不同的時間間隔，即每個字符的發(fā)送是隨機的。<

24、/p><p>　　每個字符傳輸開始總是以一個起始位為準，然后接收方與發(fā)送方保持同步。由于一個字符幀的位數(shù)最多只有12位，因此雙方之間的時鐘頻率即便有偏差，也不致因積累造成錯位。等到下一字符的起始位到來，有時雙方的同步得以校準。通常異步通信的誤差是很小的</p><p>　　3.1.5 自由口通信</p><p>　　PLC的串行口可由梯形圖或語句表編程來控制，通信口

25、的這種操作模式稱為自由口通信方式，在這種方式下，用戶可用程序設(shè)置波特率、字符長度、奇偶校驗等通信參數(shù)和通信協(xié)議。利用接收和發(fā)送中斷可簡化程序?qū)νㄐ诺目刂?，在最簡單的情況下，可僅用發(fā)送功能把信息傳送到打印機和顯示器等裝置。 此外，通信口還可以連接到條形碼讀入器等裝置。在任一場合，當處于自由口方式時，必須把與給定裝置相一致的通信協(xié)議寫入PLC。自由口通信只有PLC在RUN模式才能實現(xiàn)。當PLC處于自由口方式時，不能夠用編程器進行通信。對自由

26、口方式由幾個專用的存儲器位：SMB30被用于定義自由口通信的波特率等參數(shù)，接收到每個字符被裝入SMB2,如果檢測到奇偶錯，則SM3.0被置位，當發(fā)送結(jié)束時SM4.5被置位。</p><p>　　利用專用存儲器位SM0.7可控制進入自由口方式，它對應于模式開關(guān)的當前位置。當SM0.7為0，模式開關(guān)在TERM位置；當SM0.7為1，則模式開關(guān)在RUN位置。把程序編為只有在RUN方式下允許自由口通信，則可以在開關(guān)打到T

27、ERM位置使用編程器對PLC進行監(jiān)視或控制。</p><p>　　利用XMT指令可實現(xiàn)發(fā)送，XMT可發(fā)送緩沖區(qū)一個或多個字符（最多255）。如果發(fā)送結(jié)束事件指定的（連接）每個中斷程序，則在緩沖區(qū)的最后一個字符發(fā)完后產(chǎn)生中斷。也可不用中斷進行發(fā)送（例如：發(fā)送信息到打印機）。為了支持靈活的協(xié)議，接收是在中斷控制下完成的，每接收一個字符產(chǎn)生一次中斷，接收到的字符放入SMB2。奇偶校驗標志（如果允許）在接收字符事件所指定

28、的中斷程序運行前方入SM3.0。</p><p>　　注意：PC/PPI電纜可用于RS-485轉(zhuǎn)換器，如把這種電纜用于自由口方式通信，應在接收完成后至少等待2個字節(jié)的傳送時間后再執(zhí)行發(fā)送。</p><p>　　3．2 上位連接系統(tǒng)</p><p>　　3．2．1 上位連接系統(tǒng)的分類與組成</p><p>　　上位連接系統(tǒng)是以一臺微型

29、計算機作上位機，數(shù)臺可編程控制器作下位機，通過Host-Link單元及串行總線互連而成的監(jiān)督控制系統(tǒng)。因為系統(tǒng)中有上位機，而且數(shù)據(jù)通信都發(fā)生在上、下位機之間，所以稱為上位機連接系統(tǒng)。由于上、下位機都使用Host-Link單元互相鏈接起來，所以上位連接系統(tǒng)也被稱為“Host-Link系統(tǒng)”。在OMRON的PLC網(wǎng)絡(luò)系列中還把它稱為SYSMAC WAY。這是一種主從式總線型工業(yè)局域網(wǎng)。</p><p><b&g

30、t;　　上位連接系統(tǒng)的分類</b></p><p>　　上位連接系統(tǒng)按通信信道是光纜還是電纜（若是電纜采用RS-232C總線）進行分類。共分為三類，即光纜上位連接系統(tǒng)、RS-232C總線上位連接系統(tǒng)及RS-422總線上位連接系統(tǒng)。</p><p>　　如果按結(jié)構(gòu)分，可以分為菊花鏈結(jié)構(gòu)，適配器結(jié)構(gòu)及多級樹狀結(jié)構(gòu)。</p><p>　　RS-422總線上位連

31、接系統(tǒng)圖4.18表示了RS-422總線上位連接系統(tǒng)，它采用是適配器結(jié)構(gòu)，也可以采用菊花鏈結(jié)構(gòu)，形式與圖4.17顯示。RS-422總線的主干線電纜總長不得超過500m,下引分支電纜不得超過10m。一臺上位機最多可連接32個上位鏈接單元。 </p><p>　　在為RS-422總線上位連接系統(tǒng)選擇上位連接單元時，應選帶有RS-422總線接口的。選擇適配器時應選三個端口均為RS-422接口的適配器。</p>

32、;<p>　　RS-232C總線上位連接系統(tǒng)</p><p>　　RS-232C總線最遠通信距離為15m,因此不宜構(gòu)成較大的上位連接系統(tǒng)，一般為1：1結(jié)構(gòu)，點對點通信，即一臺上位機經(jīng)Host Link單元直接與一臺PLC相連。</p><p>　　3．2．2 通信參數(shù)的設(shè)置</p><p>　　要使上位機與上位連接單元之間正確交換數(shù)據(jù)，應當確保：①波

33、特率一致。②數(shù)據(jù)格式一致。但這還不夠。因為上位連接單元中以按OMRPN的專用新協(xié)議配置好了通信程序，而在上位機中卻沒有這樣的通信程序。因此還應確保：③在上位機中嚴格按照OMROM的專用協(xié)議編寫通信程序，這樣PLC才能理解上位機發(fā)來的命令幀，而上位機也才能理解PLC發(fā)回的響應幀。響應正在PLC的上位鏈接單元中自動生成，在PLC中無需用戶在編寫通信程序。④ 用戶在上位機中編寫通信程序時應當只使用PLC上位鏈接單元設(shè)置的命令級中的命令，否則，

34、PLC的上位鏈接單元拒絕接收，通信將出錯。</p><p>　　3．2．3 上位連接系統(tǒng)的通信原理及通信協(xié)議</p><p>　　1. 上位連接系統(tǒng)的通信原理 </p><p>　　上位連接系統(tǒng)是一種主從式總線型工業(yè)局域網(wǎng)。它以上位機作為該工業(yè)局域網(wǎng)通信的主站，其它所有連入該網(wǎng)的PLC皆為從站。主站采用輪詢的方式，按一定順序，逐個與各從站通信，所有數(shù)據(jù)交換都只在

35、主站與從站之間進行，從站之間沒有數(shù)據(jù)交換。如果兩從站之間必須交換數(shù)據(jù)，也只能經(jīng)過主站中轉(zhuǎn)。</p><p>　　當上位采用輪詢方式，分配總線使用權(quán)，建立起主站預謀依從站的關(guān)系后，采用有應答方式進行通信。向從站發(fā)送數(shù)據(jù)，或者從從站中讀取數(shù)據(jù)都是主站主動以命令幀形式發(fā)出。對于主站發(fā)來的命令幀，從站用響應幀應答。當命令幀很長時要分成幾幀發(fā)送，圖4.22表示了主站與某一從站交換命令幀與響應幀的過程。</p>

36、<p>　　在命令幀或響應幀中包含著需要通信的數(shù)據(jù)，只要能順利實現(xiàn)命令幀與響應幀的應答，就能使要交換的數(shù)據(jù)順利到達對方。</p><p>　　2． 上位連接系統(tǒng)的通信協(xié)議（OMRON） </p><p>　　OMROM專用協(xié)議是3層協(xié)議，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層及應用層。因為編寫通信程序是基于應用層進行的，因此用戶只關(guān)心命令幀及響應幀格式，只要用戶編寫的通信程序發(fā)出的命令幀格式完全

37、符合OMRON專用協(xié)議，PLC就一定能理解。對PLC發(fā)出的響應幀，用戶必須按其格式進行拆裝、識別，才能正確分離出交換數(shù)據(jù)及有用狀態(tài)信息?；谏鲜鲈?，下面集中介紹命令幀與響應幀格式及主要命令幀與響應幀。</p><p>　?、劈c對點（ 1：1）通信系統(tǒng)的命令幀與響應幀格式</p><p>　　命令幀長度小于一幀的格式如圖4.23(a)所示，命令幀長度大于一幀的格式如圖4.23（b）所示，響

38、應幀長度小于一幀的格式如圖4.23(c)所示，響應幀長度大于一幀的格式如圖4.23(d)所示。由于點對點（1：1）通信只有一臺上位機與一臺可編程控制器，信道專用，在幀格式中不需要設(shè)備號（站號）。另外信道專用，可靠性相對較高，因此在幀格式中也沒有設(shè)幀一級的校驗段，這樣提高通信效率。這兩條也是（1：1）的命令幀格式與（1：N）的命令幀格式的主要差別。</p><p>　?。?）多點（1:N）通信系統(tǒng)</p>

39、;<p>　　在多點（1：N）通信系統(tǒng)，命令幀、響應幀小于一幀的格式如圖4.24(a)所示，命令幀、響應幀大于一幀的格式如圖4.24(b)所示。對于多點通信，信道功用，這是一種主從式總線。主站依靠對各從站的尋址來建立通信，因此在命令幀中必須要有主站所尋找目標的地址（設(shè)備號），而在響應幀中也必須帶上同一設(shè)備號，以告訴主站已與哪個從站建立了通信。另外在幀中設(shè)置了FCS校驗段，這正是針對多點鏈路可靠性相對較低而設(shè)置的。通過差錯校

40、驗以提高信道的可靠性。</p><p>　　3．2．4 FCS校驗碼的產(chǎn)生規(guī)則與校驗規(guī)則</p><p>　　OMRON可編程控制器幀一級校驗碼為異或碼，其產(chǎn)生規(guī)則如下：發(fā)送方把所有待發(fā)送的ASCII碼字符（包括第8位的奇偶校驗位），按位作異或運算，被校驗段所有字符從頭到尾進行異或，把結(jié)果作為FCS校驗碼發(fā)出。其校驗規(guī)則為：接收方把接收到的所有ASCII字符與接收到的校驗碼按位作異或運算

41、，從頭直到FCS，若異或結(jié)果為0，則表明傳送正確沒有差錯，否則，表明傳送發(fā)生錯誤，下面舉例說明。</p><p>　　例：求命令幀@10RH00310001FCS*↘的校驗碼。</p><p><b>　　被校驗數(shù)</b></p><p>　　設(shè)（1=00110001）表示1的ASCII碼。奇校驗。</p><p>&l

42、t;b>　　發(fā)送方：</b></p><p>　　(@=01000000) (1=00110001)=01110001</p><p>　　01110001 (0=10110000)=11000001</p><p>　　11000001 (R=01010010)=10010011</p>

43、<p>　　10010011 (H=11001000)=01011011</p><p>　　01011011 (0=10110000)=11101011 </p><p>　　11101011 (0=10110000)=01011011</p><p>　　01011011 (3=

44、10110011)=11101000</p><p>　　11101000 (1=00110001)=11011001</p><p>　　11011001 (0=10110000)=01101001</p><p>　　01101001 (0=10110000)=11011001</p><

45、p>　　11011001 (0=10110000)=01101001</p><p>　　01101001 (1=00110001)= 01011000</p><p><b>　　FCS校驗碼</b></p><p><b>　　接收方：</b></p><p

46、>　　若接收到的字符串與發(fā)送的完全一樣，即@10RH00310001,則它的異或碼也應當為01011000，接收到發(fā)送方發(fā)來的FCS=01011000，它們再作一次異或運算即01011000 1011000=00000000。接受方按校驗規(guī)則求得結(jié)果為0，表明傳送正確。</p><p><b>　　響應碼的含義</b></p><p>　　可編程控制器受

47、到上位機發(fā)來的命令幀后，經(jīng)上位鏈接單元處理后返回一個響應幀，在響應幀中含有響應碼。若PLC正確執(zhí)行了上位機下達的命令，則響應碼為00；若發(fā)生了錯誤，響應碼為非0。</p><p><b>　　報頭及命令級</b></p><p>　　報頭由兩個英文字母組成，它表示通信命令，共有43條命令。命令分為1機、2機、3機。其中1級命令37條，2級命令4條，3級命令2條。PLC

48、由三種運行方式，即運行方式、監(jiān)控方式及編程方式。</p><p>　　第四章 監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設(shè)計</p><p><b>　　4．1 上位機軟件</b></p><p>　　4．1．1上位機軟件概述</p><p>　　上位機采用VB語言進行編程，程序按照功能分為初始化程序，狀態(tài)采集程序，狀態(tài)控制子程序，狀態(tài)顯示子程序，

49、故障處理子程序。 </p><p>　　在濾罐監(jiān)控系統(tǒng)群控子程序中，系統(tǒng)采用統(tǒng)一調(diào)配。所有的外呼信號指令由PC機根據(jù)當時濾罐群的運行情況，再分配到濾罐群中的各臺濾罐的PLC中去。程序根據(jù)外呼信號調(diào)節(jié)控制方式，適應最常見的條件，從而保證濾罐群正確，高效地運行。</p><p>　　在顯示子程序中，設(shè)置了界面實時顯示濾罐的運行狀態(tài)及外呼信號的分布情況，為了動態(tài)地顯示出各臺濾罐的啟動、運行、停止

50、等動作。在主窗口上制作出模擬管道，閥門及濾罐的畫面，根據(jù)從PLC上采集的狀態(tài)參數(shù)，在界面上顯示相應的位置和運動方向，從而形成濾罐運行的動畫效果。在模擬的水管閥門上添加模擬電動機的正反轉(zhuǎn)。當實際閥門開關(guān)時，模擬的閥門也作相應的開關(guān)閥動作。對于內(nèi)外呼信號在主界面底端顯示。</p><p>　　在故障處理子程序中，設(shè)置各聯(lián)鎖、互鎖的基本條件。</p><p><b>　　PLC軟件的設(shè)

51、計</b></p><p>　　PLC的梯形圖按照其功能模塊有：呼叫信號模塊，濾罐運行顯示模塊，正洗程序模塊，反洗程序模塊，水管閥開關(guān)互鎖、聯(lián)鎖模塊和故障處理模塊。</p><p>　　4．1．2 VB6.0可視化編程軟件及其通信控件MSCOMM</p><p>　　S7-200系列PLC本機帶有一個或兩個（S7-216)485物理接口，此485口具

52、有3種通訊協(xié)議：PPI;自由通訊協(xié)議；PROFIBUS協(xié)議（僅215有）。 </p><p>　　PPI協(xié)議主要是用來編程、PPI組網(wǎng)、HMI接口等。 </p><p>　　而自由協(xié)議則可以由用戶定義通訊協(xié)議，將CPU與任意通訊協(xié)議公開的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，如上位計算機、打印機、變頻器等。 </p><p>　　所謂自由協(xié)議，用戶可以通過設(shè)置特殊寄存器 SMB30的參數(shù)改變4

53、85口的波特率、數(shù)據(jù)格式（數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位、校驗），以適應不同的通訊協(xié)議。 </p><p>　　214具有1個RS-485通訊口，可以與1個不同外設(shè)連接。 </p><p><b>　　編程步驟： </b></p><p>　　1.首先設(shè)置通訊口，既設(shè)置SMB30； </p><p>　　2.根據(jù)外設(shè)的協(xié)議決定通訊協(xié)議

54、； </p><p>　　3.與通訊有關(guān)的指令及中斷 </p><p>　　指令簡單，例如 XMT 99,0 既可以完成最多255個字節(jié)（字節(jié)數(shù)由VB99內(nèi)設(shè)置的數(shù)決定）的發(fā)送；而接收則要由中斷程序完成，每收到一個字節(jié)的數(shù)據(jù)則產(chǎn)生一次中斷，接受到的數(shù)據(jù)保存在接收緩存器（SMB2)內(nèi)，中斷服務(wù)程序內(nèi)您必須立即處理此數(shù)據(jù)，因為下一個接收的字節(jié)也要放在 SMB2 中，也就是說接收緩存器的大小只有

55、一個字節(jié)。 </p><p>　　自己開發(fā)通信軟件的必要性: </p><p>　　----- 過去，通信軟件對于一般的應用軟件開發(fā)人員來說是比較困 難 的。而現(xiàn)在這件事已經(jīng)變得容易多了。本文介紹如何利用VB6.0和MSCOMM控件開發(fā)通信軟件。 </p><p>　　---- 要想自己開發(fā)通信軟件，除了要掌握VB6.0的基本編程語言以 外，還需知道一些微機通信的基

56、本原理。如有關(guān)串行端口器的基本知識等。 </p><p>　　三 MSCOMM控件的屬性及事件 </p><p>　　---- VB6.0所帶的通信控件MSCOMM易學易用。它只有30個屬性和事件?？梢詮腣B6.0的聯(lián)機幫助中找到它的全部資料。本文簡述它的主要屬性及事件，并加已歸類整理。以下用MSCOMM1表示在窗體上設(shè)置的一個MSCOMM控件的名稱 </p><p&g

57、t;　　---- （ 一） 通 信 參 數(shù) 設(shè) 置 </p><p>　　---- (1) CommPort 屬 性 </p><p>　　---- 語 法: MSCOMM1.CommPort [=Value] </p><p>　　---- 作 用： 設(shè) 置 或 返 回 聯(lián) 接 MODEM 的 串 口 的 編 號。 </p><p>　　-

58、--- 值: 用1,2, ... 表 示 串 口 COM1,COM2 .... </p><p>　　---- (2) Settings 屬 性 </p><p>　　---- 語 法: MSCOMM1.Settings [=Value] </p><p>　　---- 作 用： 設(shè) 置 或 返 回 通 信 參 數(shù)。 </p><p>　　-

59、--- 值: String 型。 例 入 用 "9600,N,8,1" 表 示 傳 輸 速 率 為19200 bps, 沒 有 奇 偶 校 驗 位，8 位 數(shù) 據(jù) 位，1 位 停 止 位。 </p><p>　　---- (3) Handshaking 屬 性 </p><p>　　---- 語 法: MSCOMM1.Handshaking [=Value] </

60、p><p>　　---- 作 用 與 值： 設(shè) 置 或 返 回 硬 件 握 手 協(xié) 議。 指 的 是PC 機MODEM 之 間 為 了 控 制 流 速 而 約 定 的 內(nèi) 部 協(xié) 議。 </p><p>　　---- 0 沒 有 握 手 協(xié) 議。 不 考 慮 流 量 控 制。 </p><p>　　---- 1 XON/XOFF。 即 在 數(shù) 據(jù) 流 中 嵌 如 控 制

61、 苻 來 進 行 流 控。 </p><p>　　---- 2 RTS/CTS 。 既 由 信 號 線RTS/CTS 自 動 進 行 流 量 控 制。 </p><p>　　---- 3 兩 者 皆 可。 </p><p>　　---- 注: 實 踐 中 我 們 發(fā) 現(xiàn) 選 用 2( 即RTS/CTS) 是 很 方 便 的。 </p><p>

62、;　　---- （ 二） 打 開/ 關(guān) 閉 端 口 </p><p>　　---- (4) PortOpen 屬 性 </p><p>　　---- 語 法: MSCOMM1.PortOpen [=Value] </p><p>　　---- 作 用： 打 開 或 關(guān) 閉 端 口。 </p><p>　　---- 值: Boolean 型。

63、設(shè) 為 True/False 可 以 打 開/ 關(guān) 閉 端 口。 </p><p>　　---- ( 三) 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) </p><p>　　---- (5) OutBufferSize 屬 性 </p><p>　　---- 語 法: MSCOMM1.OutBufferSize [=Value] </p><p>　　---- 作 用：

64、 設(shè) 置 或 返 回 傳 輸 緩 沖 區(qū) 大 小。 </p><p>　　---- 值: Integer 型。 傳 輸 緩 沖 區(qū) 的 字 節(jié) 數(shù)。 例 如 可 選 1024 。 </p><p>　　---- (6) OutPut 屬 性 </p><p>　　---- 語 法: MSCOMM1.OutPut [=Variant] </p><

65、p>　　---- 作 用： 向 傳 輸 緩 沖 區(qū) 寫 數(shù) 據(jù) 流。 </p><p>　　---- 值: Variant 型 變 量。 </p><p>　　---- 注： 傳 輸 文 本 數(shù) 據(jù) 時, 應 將 String 型 數(shù) 據(jù) 放 入 Variant 變 量， 傳 輸 二 進 制 數(shù) 據(jù)( 即 按 字 節(jié)) 時, 應 將 Byte 型 數(shù) 組 數(shù) 據(jù) 放 入 Varian

66、t 變 量 </p><p>　　---- ( 四) 接 收 數(shù) 據(jù) </p><p>　　---- (7) InBufferSize 屬 性 </p><p>　　---- 語 法: MSCOMM1.InBufferSize [=Value] </p><p>　　---- 作 用： 設(shè) 置 或 返 回 接 收 緩 沖 區(qū) 大 小。 <

67、;/p><p>　　---- 值: Integer 型。 接 收 緩 沖 區(qū) 的 字 節(jié) 數(shù)。 例 如 可 選 1024 。 </p><p>　　---- (8) InputMode 屬 性 </p><p>　　---- 語 法: MSCOMM1.InputMode [=Value] </p><p>　　---- 作 用： 設(shè) 置 或 返

68、回 接 收 數(shù) 據(jù) 的 數(shù) 據(jù) 類 型。 </p><p>　　---- 值: 0 用Input 屬 性 接 收 文 本 型 數(shù) 據(jù)。 </p><p>　　---- 1 用Input 屬 性 接 收 二 進 制 數(shù) 據(jù)。 </p><p>　　---- (9) InBufferCount 屬 性 </p><p>　　---- 語 法: M

69、SCOMM1.InBufferCount [=Value] </p><p>　　---- 作 用： 返 回 接 收 緩 沖 區(qū) 中 已 傳 到 但 還 未 取 走 的 字 符 個 數(shù)。 </p><p>　　---- 值: Integer 型。 </p><p>　　---- (10) Input 屬 性 </p><p>　　---- 語

70、 法: MSCOMM1.Input [=Variant] </p><p>　　---- 作 用： 將 接 收 緩 沖 區(qū) 中 收 到 的 數(shù) 據(jù) 讀 入 變 量。 </p><p>　　---- 值: Variant 型 變 量。 </p><p>　　---- 注： 當InputMode 屬 性 值 為 0（ 文 本 模 式） 時, 變 量 中 含 String

71、 型 數(shù) 據(jù)。 </p><p>　　---- 當InputMode 屬 性 值 為 1（ 二 進 制 模 式） 時, 變 量 中 含 Byte 型 數(shù) 組 數(shù) 據(jù)。 </p><p>　　---- ( 五) 狀 態(tài) 控 制 </p><p>　　---- (11) DTREnabled 屬 性 </p><p>　　---- (12) RT

72、SEnabled 屬 性 </p><p>　　---- (13) DSRHolding 屬 性 </p><p>　　---- (14) CTSHolding 屬 性 </p><p>　　---- (15) CDHolding 屬 性 </p><p>　　---- 以 上 五 個 屬 性 即 如 二 所 述， 均 取 值 TRUE/FA

73、LSE, 用 于 讀 取 或 控 制 pc 機 與 modem 之 間 的 交 互 狀 態(tài)。 需 運 用 好。 例 如， 應 在 讀 取 到 DSRHolding 屬 性 值 為TRUE 時 再 向 MODEM 發(fā) 出 命 令。 應 當 在 載 波 檢 測 到 以 后(CDHolding 屬 性 為 TRUE) 時 再 向MODEM 發(fā) 送 數(shù) 據(jù)。 </p><p>　　---- ( 六) 事 件 </p

74、><p>　　---- MSCOMM 控 件 把 實 際 上 是 十 七 個 事 件 歸 并 為 一 個 事 件 OnComm， 用 屬 性 CommEvent 的 十 七 個 值 來 區(qū) 分 不 同 的 觸 發(fā) 時 機。 主 要 有 以 下 幾 個： </p><p>　　---- （1）CommEvent=1 時： 傳 輸 緩 沖 區(qū) 中 的 字 符 個 數(shù) 已 少 于 Sthreshol

75、d( 可 設(shè) 置 的 屬 性 值) 個. </p><p>　　---- （2）CommEvent=2 時： 接 收 緩 沖 區(qū) 中 收 到 hreshold( 可 設(shè) 置 的 屬 性 值) 個 個 字 符. 利 用 此 事 件 可 編 寫 接 收 數(shù) 據(jù) 的 過 程。 </p><p>　　---- （3）CommEvent=3 時： CTS 線 發(fā) 生 變 化 . </p>

76、<p>　　---- （4）CommEvent=4 時： DSR 線 發(fā) 生 變 化 . </p><p>　　---- （5）CommEvent=5 時： CD 線 發(fā) 生 變 化 . </p><p>　　---- （6）CommEvent=6 時： 檢 測 到 振 鈴 信 號 . </p><p>　　---- 另 外 十 個 情 況 是 可 能

77、 發(fā) 生 的 各 種 通 信 錯 誤 時 觸 發(fā)。 可 參 看 有 關(guān) 資 料. </p><p>　　四 通 信 軟 件 參 數(shù) 設(shè) 置 </p><p>　　---- 在 自 己 編 寫 的 通 信 軟 件 中， 應 包 含 進 行 通 信 參 數(shù) 設(shè) 置 的 功 能。 主 要 就 是 可 以 設(shè) 置 端 口 號， 波 特 率， 數(shù) 據(jù) 位， 停 止 位， 奇 偶 校 驗 位 及 設(shè)

78、置 硬 件 握 手 協(xié) 議。 </p><p>　　---- 可 在 一 個 窗 體 上 用 下 拉 列 表 框， 選 擇 鈕 等 由 用 戶 來 選 擇“保 存” 時， 利 用VB6.0 的 Settings 函 數(shù) 將 這 些 參 數(shù) 存 儲 在WINDOWS 98 的 系 統(tǒng) 注 冊 表 中。 每 次 運 行 該 軟 件 時， 先 用 GetSettings 函 數(shù) 調(diào) 出 這 些 參 數(shù)， 并 對Comm

79、port,Settings,Handshaking 等 屬 性 賦 值， 來 進 行 通 信 參 數(shù) 設(shè) 置。 </p><p>　　五 打 開 通 信 端 口 </p><p>　　---- 在 編 寫 的 通 信 軟 件 的 主 窗 體 上， 可 以 安 排 一 個 打 開/ 關(guān) 閉 端 口 的 菜 單 項 或 圖 形 按 鈕。 在 打 開 端 口 時， 可 向PLC 發(fā) 出 命 令

80、， 進 行 PLC 參 數(shù) 設(shè) 置。 可 以 象 下 面 這 樣 來 編 程： </p><p>　　---- 也 可 以 安 排 一 些 可 變 換 顏 色 的 指 示 燈 來 代 表 端 口 打 開 狀 態(tài)，CD 線 狀 態(tài) 等， 這 樣 更 形 象 生 動。 </p><p>　　---- 為 了 使 程 序 功 能 更 強 一 些， 可 以 增 加< 電 話 號 碼 簿 管

81、理>, 可 以 增 加， 修 改， 刪 除， 查 詢 電 話 號 碼。 這 與 一 般 的 數(shù) 據(jù) 庫 應 用 程 序 是 一 樣 的。 </p><p>　　七 發(fā) 送 文 件 </p><p>　　----- 發(fā) 送 文 件 開 始 以 前， 可 打 開 一 個 顯 示 發(fā) 送 信 息 的 窗 口。 可 在 此 窗 口 上 顯 示 要 發(fā) 送 的 文 件 名, 總 長 度, 已

82、發(fā) 送 長 度 等 信 息。 </p><p>　　---- 設(shè) 置 以 下 全 局 變 量， 存 放 標 志 字 符 串， 發(fā) 送 及 接 收 程 序 中 均 使 用。 </p><p>　　S_FILENAME = "FILENAME" + Chr(5) + Chr(13) + Chr(10) </p><p>　　S_FILELEN = &

83、quot;FILELEN " + Chr(5) + Chr(13) + Chr(10) </p><p>　　S_FILESTAR = "FILESTAR" + Chr(5) + Chr(13) + Chr(10) </p><p>　　---- 以上介紹了我們是如何使VB6.0及MSCOMM 控件來開發(fā)自己的 的通信軟件的。掌握了以上基本技術(shù)，就可以稍加改

84、變來開發(fā)自己的 各種專用通信軟件。例如發(fā)送數(shù)據(jù)庫的一條記錄，并使接收方把接收 到的數(shù)據(jù)也放在數(shù)據(jù)庫中。也可以進行數(shù)據(jù)加密/解密傳輸?shù)?。總之?學習怎樣使用VB6.0及MSCOMM控件來開發(fā)自己的通信軟件是十分有用的。 </p><p>　　4．2 上位機與PLC的串行通信</p><p>　　4．2．1通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　在本系統(tǒng)中，上位機的作用是對

85、群控濾罐進行監(jiān)視和控制。如讀寫PLC的操作狀態(tài)，讀寫I/O繼電器和內(nèi)部輔助繼電器，讀寫定時器，計數(shù)器當前值等。對指定的輸出點或輔助繼電器強制ON/OFF。各濾罐的PLC之間不需要通信，因此本系統(tǒng)采用主從式通信結(jié)構(gòu)，上位機中的RS-232異步通信接口經(jīng)遠程通信轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成RS-485接口后再與PLC通信口連接，為區(qū)分多臺PLC進行統(tǒng)一編址。VB與PLC通信執(zhí)行采用自由口通信協(xié)議與OMRON協(xié)議相同。</p><p&g

86、t;　　4．2．2 通信模式</p><p>　　采用主從式系統(tǒng)的Request/Respone存取控制方法，主動權(quán)在上位機。如果上位機要從PLC讀取信息，則從指令形式向PLC詢問，盡管所有的PLC都可以收到信號，但只有指定站號的PLC才響應主機指令。PLC根據(jù)指令將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機，上位機接收完數(shù)據(jù)檢驗正確后予以肯地回答（ACK）。通信協(xié)議圖解如圖2所示。</p><p>　　4．2．

87、3 1#-12#PLC程序設(shè)計及說明</p><p><b>　　概述：</b></p><p>　　本系統(tǒng)包括12個過濾罐，每個過濾罐配一個子PLC(SiemensS7200)控制箱。各個子PLC與計算機之間構(gòu)成RS485網(wǎng)絡(luò)，由計算機控制各個罐的反沖洗順序及反沖洗開始時間。各個PLC只完成過濾、反沖洗計時及每個過濾罐閥門的開關(guān)控制等工作。</p>

88、<p>　　各個罐之間沒有信息交換，子PLC與計算機通訊采用S7200的自由口通訊協(xié)議，每個子PLC需自編程序回答計算機的通訊詢問數(shù)據(jù)，因此子PLC程不僅為簡單的控制程序，且包括通訊程序。</p><p>　　4．2．4 PLC(S7200)I/O地址分配表</p><p>　　4．2．5 公用PLC主要內(nèi)部變量定義表</p><p>　　4．2．6

89、 自動控制反沖洗原理及編程實現(xiàn)</p><p>　　手動控制原理很簡單，其原理從梯形圖中很容易看出，這就不詳細敘述了，這里主要對自動控制反沖洗過程及編程實現(xiàn)作一介紹。</p><p>　　但系統(tǒng)排水閥處于關(guān)位和進水閥處于開位，系統(tǒng)為過濾狀態(tài)，計時器T101和計數(shù)器C0構(gòu)成級聯(lián)計時器進行過濾時間計時工作，T101為0.1秒遞增計時器，其設(shè)定值為1800，即為30分鐘，當計數(shù)器當前值遞增為1

90、800時，依靠串在T101輸入端的長閉觸點T101斷開，從而使其復位，同時其觸點產(chǎn)生一個計數(shù)脈沖，使C0計數(shù)器遞增1，CO為遞增計數(shù)器，其設(shè)定值為120，當C2遞增至設(shè)定值時，C2并不自動復位，本系統(tǒng)利用反沖洗時排水閥開到位信號（I0.3）復位C2,所以要使過濾時間計時準確，必須保證每次反沖洗時排水閥必須開到位，包括手動反沖洗，否則可能出現(xiàn)計時不準確現(xiàn)象。過濾時間計算公式為：</p><p>　　T過濾=30*C

91、0+T101/10/60(分鐘)</p><p>　　當C0=120和T101=0時，系統(tǒng)過濾時間為：T過濾=120*30=3600（分鐘）=60小時，即過濾時間到，計算機讀C0和T101的當前值，若T過濾=3600，則表示該罐過濾時間到，應該進行反沖洗。當計算機經(jīng)判斷認為無其它罐正在反沖洗時，下發(fā)Q1.6允許反沖洗脈沖，子PLC根據(jù)Q1.6啟動反沖洗程序。</p><p>　　系統(tǒng)關(guān)閉進

92、水閥，然后開啟排水，進入反沖洗流程，同時置Q6.5為“1”,給上位機發(fā)怔在反沖洗標志，當反沖洗12分鐘后（由T103計時器機量），關(guān)閉開水閥，然后開啟進水閥，完成反沖洗過程，進入過濾流程，給上位機發(fā)Q6.5為“0”表示反沖洗結(jié)束。 </p><p>　　整個自控程序流程框圖如下表示：</p><p>　　4 .2. 7 S7200 PLC 自由口通信編程原理及實現(xiàn)</p>

93、<p>　　S7200PLC采用用戶自定義的自由口通信協(xié)議與外界通過串行口交換信息，由SMB2(自由口接收字符緩沖器)中斷方式接收數(shù)據(jù)，用戶編程取出該字符存于緩沖區(qū)（VB200-VB209）,經(jīng)分析后，程序?qū)⒎祷財?shù)據(jù)重寫入發(fā)送緩沖區(qū)（VB200-VB210），由XMT命令從端口送出。自由口通信方式由SMB30(自由口通信控制寄存器)設(shè)置。</p><p>　　7 0

94、 </p><p>　　其中 pp┄00=無校驗 d┄數(shù)據(jù)長度 bbb┄波特 mm┄通信協(xié)議選擇</p><p>　　01=奇校驗 0=8位 001=19200bps 00=PPI或系統(tǒng)協(xié)議</p><p>　　11=偶校驗 1=7位 010=9600bps 01=自由口協(xié)議</p><

95、p>　　本系統(tǒng)設(shè)置為：9600bps,無校驗，每個字符8位，1個停止位，所以SMB30為：9</p><p>　　接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為：</p><p>　　VB200 =功能號，“R”-讀或“W”-寫 </p><p>　　VB201-VB202=站號</p><p>　　VB203 =類號，“I”、“Q

96、”、“C”等</p><p>　　VB204-VB206=控點地址</p><p>　　VB207 =位，對于“I”或“Q”，為對應該字節(jié)中的“位”</p><p>　　VB208 =0X0D</p><p>　　VB209 =0X0A 結(jié)束標志</p><p>　　發(fā)送緩沖區(qū)的結(jié)構(gòu)為：&

97、lt;/p><p>　　VB200 =發(fā)送長度 </p><p>　　VB201 =功能號，“R”-讀或“W”-寫 </p><p>　　VB202-VB203=站號</p><p>　　VB204 =類號，“I”、“Q”、“C”等</p><p>　　VB205-VB207=返

98、回數(shù)據(jù) </p><p>　　VB208 =位，對于“I”或“Q”，為對應該字節(jié)中的“位”</p><p>　　VB209 =0X0D</p><p>　　VB210 =0X0A 結(jié)束標志</p><p><b>　　通信框圖如下所示：</b></p><p>

99、<b>　　▇中斷接收字符程序</b></p><p><b>　　▇通信主程序流程圖</b></p><p>　　注：對每個站的PLC程序，SBR(12)和SBR(13)子程序的VB202 VB203的常數(shù)應改寫成相應的站號值</p><p><b>　　如3#站</b></p>&l

100、t;p>　　VB202 |==B| KH30</p><p>　　VB203 |==B| KH33</p><p>　　通訊線接線圖 S7200 PLC</p><p><b>　　1#</b></p><p><b>　　n#</b>

101、;</p><p>　　PC工控機 S7200HE PLC</p><p>　　RS232C COM1 RS232C-1口</p><p><b>　　390Ω </b></p><p><b>　　220Ω</b></p><p>　　PC工控機標

102、準9針→針轉(zhuǎn)換電纜</p><p><b>　　PC 工控機</b></p><p><b>　　RS232C</b></p><p>　　COM2 </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1．

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