畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于plc的多種液體混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） </p><p>　　題目:基于PLC的多種液體混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　姓 名 吳 瑩 瑩</p><p>　　系 （部） 機(jī) 電 工 程 系</p><p>　　2010年 06月15日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)&

2、lt;/p><p>　　填表時(shí)間： 2010 年 3月15日 （指導(dǎo)教師填表）</p><p>　　指導(dǎo)教師簽字： 教研室主任簽字： 年 月 日</p><p>　　基于PLC的多種液體混合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p

3、><p>　　以三種液體的混合灌裝控制為例，將三種液體按一定比例混合，在電動(dòng)機(jī)攪拌后要達(dá)到控制要求才能將混合的液體輸出容器，并形成循環(huán)狀態(tài)。液體混合系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)考慮到其動(dòng)作的連續(xù)性以及各個(gè)被控設(shè)備動(dòng)作之間的相互關(guān)聯(lián)性，針對(duì)不同的工作狀態(tài)，進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作控制輸出，從而實(shí)現(xiàn)液體混合系統(tǒng)從第一種液體加入到混合完成輸出的這樣一個(gè)周期控制工作的程序?qū)崿F(xiàn)。設(shè)計(jì)以液體混合控制系統(tǒng)為中心，從控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)組成、軟件選用到系統(tǒng)的

4、設(shè)計(jì)過(guò)程，旨在對(duì)其中的設(shè)計(jì)及制作過(guò)程做簡(jiǎn)單的介紹和說(shuō)明。設(shè)計(jì)采用西門(mén)子公司的S7系列PLC去實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。為了安全本設(shè)計(jì)又用到組態(tài)王，按照一定的方法利用組態(tài)王形成動(dòng)態(tài)的顯示畫(huà)面，便于觀察和故障檢修。</p><p>　　關(guān)鍵詞：多種液體，混合裝置，自動(dòng)控制，PLC，組態(tài)</p><p>　　Design of a number of liquids mixed in the monitor

5、ing system based on Plc </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Mixture of three kinds of liquid filling control, for example, the three kinds of liquid by mixing, after mixing in the mot

6、or control requirements in order to achieve the mixed liquid output container, and form loop. Liquid Hybrid control system design taking into account the continuity of its movements and actions of various charged Shebei

7、correlation between, for different working conditions, with corresponding motor control output in order to achieve liquid mixing system from a liquid by addi</p><p>　　KEY WORDS: Multi-fluid, Hybrid devices,

8、Automatic control，PLC， Configuration</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　前　言5</b></p><p><b>　　第1章 緒論7</b></p><p>　　1.1 課題研究的背景及意義7<

9、;/p><p>　　1.1.1 課題研究的背景7</p><p>　　1.1.2 課題研究的意義7</p><p>　　1.2 課題研究的內(nèi)容及目標(biāo)8</p><p>　　1.2.1 課題研究的內(nèi)容8</p><p>　　1.2.2 課題研究的目標(biāo)8</p><p>　　第2章 硬件設(shè)計(jì)

10、9</p><p>　　2.1 總體結(jié)構(gòu)9</p><p>　　2.2 液位傳感器的選擇10</p><p>　　2.4 攪拌電機(jī)的選擇11</p><p>　　2.5 電磁閥的選擇12</p><p>　　2.6 接觸器的選擇13</p><p>　　2.7 熱繼電器的選擇14&l

11、t;/p><p>　　2.8 PLC的配置及控制系統(tǒng)I/O地址分配14</p><p>　　2.8.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟14</p><p>　　2.8.2 PLC輸入輸出點(diǎn)的分配15</p><p>　　2.9 電氣控制系統(tǒng)原理圖16</p><p>　　第3章 軟件設(shè)計(jì)18</p>

12、<p>　　3.1 程序框圖18</p><p>　　3.2 根據(jù)控制要求和I/O地址編制的控制梯形圖19</p><p>　　3.3 語(yǔ)句表22</p><p>　　第4章 組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)24</p><p>　　4.1 組態(tài)王軟件簡(jiǎn)介24</p><p>　　4.2 組態(tài)王工程的建立25&l

13、t;/p><p>　　4.3 組態(tài)畫(huà)面的建立26</p><p>　　4.4 定義IO設(shè)備28</p><p>　　4.5 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)29</p><p>　　4.6 建立動(dòng)畫(huà)連接30</p><p>　　4.7 組態(tài)監(jiān)控仿真32</p><p>　　第5章 軟硬件調(diào)試35</p&

14、gt;<p>　　5.1 PLC軟件測(cè)試35</p><p>　　5.1.1 PLC程序下載35</p><p>　　5.1.2 PLC程序的模擬調(diào)試36</p><p>　　5.2 組態(tài)通訊調(diào)試37</p><p><b>　　結(jié) 論40</b></p><p><

15、b>　　謝 辭41</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)42</b></p><p><b>　　前　言</b></p><p>　　為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的要求，產(chǎn)品生產(chǎn)正在向縮短生產(chǎn)周期、降低成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量等方向發(fā)展。在煉油、化工、制藥等行業(yè)中，多種液體混

16、合是必不可少的工序，而且也是其生產(chǎn)過(guò)程中十分重要的組成部分。但由于這些行業(yè)中多是易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì)，以致現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境十分惡劣，不適合人工現(xiàn)場(chǎng)操作。另外，生產(chǎn)要求該系統(tǒng)要具有混合精確、控制可靠等特點(diǎn)，這也是人工操作和半自動(dòng)化控制所難以實(shí)現(xiàn)的。所有為了幫助相關(guān)行業(yè)，特別是其中的中小型企業(yè)實(shí)現(xiàn)多種液體混合的自動(dòng)控制，從而達(dá)到液體混合的目的，液體混合自動(dòng)配料勢(shì)必就是擺在我們眼前的一大課題，借助實(shí)驗(yàn)室設(shè)備熟悉工業(yè)生產(chǎn)中PLC的應(yīng)用，了解

17、不同公司的可編程控制器的型號(hào)和原理，熟悉其編程方式，而多種液體混合裝置的控制更常見(jiàn)于工業(yè)生產(chǎn)中，適合大中型飲料生產(chǎn)廠家，尤其見(jiàn)于化學(xué)化工業(yè)中，便于學(xué)以致用。</p><p>　　計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)給大規(guī)模工業(yè)自動(dòng)化帶來(lái)了曙光。1968年，美國(guó)最大的汽車(chē)制造商通用汽車(chē)公司（GM）提出了公開(kāi)招標(biāo)方案，設(shè)想將功能完備、靈活、通用的計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器便于使用的特點(diǎn)相結(jié)合，把計(jì)算機(jī)的編程方法和程序輸入方式加以簡(jiǎn)化，用面向過(guò)程、面

18、向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言”編程，生產(chǎn)一種新型的工業(yè)通用控制器，使人們不必花費(fèi)大量的精力進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程，也能像繼電器那樣方便的使用。這個(gè)方案首先得到了美國(guó)數(shù)字設(shè)備（DEC）公司的積極響應(yīng)，并中標(biāo)。該公司于1969年研制出了第一臺(tái)符合招標(biāo)要求的工業(yè)控制器，命名為可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC（有的稱(chēng)為PC），并在GM公司的汽車(chē)自動(dòng)裝配線上實(shí)驗(yàn)獲得了成功[4]。</p><p>　　PLC一經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動(dòng)化程度高、可靠性

19、好、設(shè)計(jì)周期短、使用和維護(hù)簡(jiǎn)便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，備受?chē)?guó)內(nèi)外工程技術(shù)人員和工業(yè)界廠商的極大關(guān)注，生產(chǎn)PLC的廠家云起。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在PLC中的應(yīng)用，使PLC的功能不斷得到增強(qiáng)，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展[1]。</p><p>　　采用基于PLC的控制系統(tǒng)來(lái)取代原來(lái)由單片機(jī)、繼電器等構(gòu)成的控制系統(tǒng)，采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有良好的課移植性和可維護(hù)性。對(duì)提高企業(yè)生產(chǎn)和管理自動(dòng)水平有很大的幫助，同時(shí)又提高了生產(chǎn)線的效率、使用

20、壽命和質(zhì)量，減少了企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)，因此具有廣闊的市場(chǎng)前景，用PLC進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制的實(shí)例很多，在冶金、機(jī)械、紡織、輕工、化工、鐵路等行業(yè)幾乎都需要到它，如燈光照明、機(jī)床電控、食品加工、印刷機(jī)械、電梯、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)、液體混合自動(dòng)配料系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線等方面的邏輯控制，都廣泛應(yīng)用PLC來(lái)取代傳統(tǒng)的繼電器控制。本次設(shè)計(jì)是將PLC用于多種液體混合灌裝設(shè)置的控制，對(duì)學(xué)習(xí)和實(shí)用是很好的結(jié)合。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的主要研

21、究范圍及要求達(dá)到的技術(shù)參數(shù)有：</p><p>　　1．使液體混合機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)安全、高效的灌裝。</p><p>　　2．灌裝的各種技術(shù)要求。</p><p>　　3．具體內(nèi)容包括多種液體混合控制方案的設(shè)計(jì)、軟硬件電路的設(shè)計(jì)、常見(jiàn)故障分析等等。</p><p>　　本課題應(yīng)解決的主要問(wèn)題是如何使PLC在灌裝中實(shí)現(xiàn)控制功能，在相關(guān)的研究文獻(xiàn)報(bào)道中

22、用PLC對(duì)灌裝機(jī)進(jìn)行控制的研究尚不多見(jiàn)，以致人們難以根據(jù)它的具體情況正確選用參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)控制，也就難以滿足提高質(zhì)量和效率、降低成本的要求，本設(shè)計(jì)就是基于以上問(wèn)題進(jìn)行的一些探討。</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究的背景及意義</p><p>　　1.1.1 課題研究的背景</p>

23、<p>　　可編程控制器(PLC)從上世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng)，起初它主要是針對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行邏輯控制的一種裝置，可以取代中間繼電器、時(shí)間繼電器等構(gòu)成開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)，隨著30多年來(lái)微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC也通過(guò)不斷的升級(jí)換代大大增強(qiáng)了其功能。現(xiàn)狀PLC已經(jīng)發(fā)展成不但具有邏輯控制功能、還具有過(guò)程控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等多種功能，是名副其實(shí)的多功能控制器。由PLC為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具

24、有可靠性高、控制功能強(qiáng)大、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，是目前工業(yè)自動(dòng)化的首選控制裝置[16]。</p><p>　　整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程是按思想工藝流程設(shè)計(jì)，為設(shè)備安裝、運(yùn)行和保護(hù)檢修服務(wù)。設(shè)計(jì)的編寫(xiě)按照國(guó)家關(guān)于電氣自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)中的電氣設(shè)備常用基本圖形符號(hào)（GB4728）及其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范編寫(xiě)。設(shè)計(jì)原則主要包括：工作條件、工程對(duì)電氣控制線路提供的具體資料。系統(tǒng)在保證安全、可靠、穩(wěn)定、快速的前提下，盡量做到經(jīng)濟(jì)、合理、適用、減小設(shè)

25、備成本。在方案的選擇、元器件的選型時(shí)更多的考慮新技術(shù)、新產(chǎn)品?？刂朴扇斯た刂频阶詣?dòng)控制，由模擬控制到微機(jī)控制，使功能的實(shí)現(xiàn)由一到多而且更加趨于完善。</p><p>　　1.1.2 課題研究的意義</p><p>　　對(duì)于本課題來(lái)說(shuō)，如果液體混合系統(tǒng)部分是一個(gè)較大規(guī)模工業(yè)控制系統(tǒng)的改造升級(jí)，新控制裝置需要根據(jù)企業(yè)設(shè)備和工藝現(xiàn)狀來(lái)構(gòu)成并需盡可能的利用舊系統(tǒng)中的元器件。對(duì)于人機(jī)交互方式改造后系

26、統(tǒng)的操作模式應(yīng)盡量和改造前的相類(lèi)似，以便于操作人員迅速掌握。從企業(yè)的改造要求可以看出在新控制系統(tǒng)中既需要處理模擬量也需要處理大量的開(kāi)關(guān)量，系統(tǒng)的可靠性要高，人機(jī)交互界面友好，應(yīng)具備數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和分析匯總的能力。</p><p>　　要實(shí)現(xiàn)整個(gè)液體混合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要從怎樣實(shí)現(xiàn)電磁閥的開(kāi)關(guān)以及電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的控制這個(gè)角度去考慮，現(xiàn)狀就這個(gè)問(wèn)題的如何實(shí)現(xiàn)以及選擇怎樣的方法來(lái)確定系統(tǒng)方案。</p><p

27、>　　1.2 課題研究的內(nèi)容及目標(biāo)</p><p>　　1.2.1 課題研究的內(nèi)容</p><p>　　1．理解PLC的編程方法，熟悉并使用PLC完成其他的設(shè)計(jì)，建立系統(tǒng)邏輯的知識(shí)體系。</p><p>　　2．硬件的研究。用以前所學(xué)知識(shí)全面系統(tǒng)的對(duì)硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)并設(shè)有保護(hù)器件。</p><p>　　3．軟件的研究。用PLC程序開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了

28、設(shè)計(jì)、調(diào)試、等功能。</p><p>　　4．以可編程控制器為核心，熟悉并利用組態(tài)王軟件對(duì)其所應(yīng)用的程序進(jìn)行模擬動(dòng)態(tài)畫(huà)面顯示。</p><p>　　1.2.2 課題研究的目標(biāo)</p><p>　　1．希望通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，能夠讓自己對(duì)PLC有更深刻的更系統(tǒng)的了解。</p><p>　　2．綜合自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，讓自己對(duì)學(xué)過(guò)的知識(shí)加深印象，進(jìn)行一

29、次全面性的復(fù)習(xí)。</p><p>　　3．鍛煉動(dòng)手和動(dòng)腦的能力，讓自己的思維更加的慎密。</p><p>　　4．通過(guò)設(shè)計(jì)要讓自己多學(xué)一些和本設(shè)計(jì)有關(guān)的知識(shí)，以及多種軟件的應(yīng)用和操作。</p><p><b>　　第2章 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1 總體結(jié)構(gòu)</b><

30、/p><p>　　從圖2-1中可知設(shè)計(jì)的液體混合裝置主要完成三種液體的自動(dòng)混合攪</p><p>　　拌。此裝置需要控制的元件有：其中SL1,SL2,SL3,SL4為液面?zhèn)鞲衅?，液面淹沒(méi)該點(diǎn)時(shí)為ON，YV1,YV2,YV3,YV4為電磁閥，M為攪拌機(jī)。另外還有控制電磁閥和電動(dòng)機(jī)的1個(gè)交流接觸器KM。所有這些元件的控制都屬于數(shù)字量控制，可以通過(guò)引線與相應(yīng)的控制系統(tǒng)連接從而達(dá)到控制效果。</

31、p><p>　　圖2-1 液體混合灌裝機(jī)</p><p><b>　　要求如下：</b></p><p>　　1．初始狀態(tài)：當(dāng)裝置投入運(yùn)行時(shí)，容器內(nèi)為放空狀態(tài)。</p><p>　　2．起始操作：按下啟動(dòng)按鈕SB1，裝置開(kāi)始按規(guī)定工作，液體A閥門(mén)打開(kāi)，液體A流入容器。當(dāng)液面到達(dá)SL2時(shí)，關(guān)閉液體A閥門(mén)，打開(kāi)B閥門(mén)。當(dāng)液面到達(dá)

32、SL3時(shí)，關(guān)閉液體B閥門(mén)，打開(kāi)C閥門(mén)。當(dāng)液面到達(dá)SL4時(shí)，關(guān)閉液體C閥門(mén)，攪拌電動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。攪拌電動(dòng)機(jī)工作1min后，停止攪動(dòng)，混合液體閥門(mén)打開(kāi)，開(kāi)始放出混合液體。當(dāng)液面下降到SL1時(shí)，SL1有接通變?yōu)閿嚅_(kāi)，在經(jīng)過(guò)20s后，容器放空，混合液體閥門(mén)YV4關(guān)閉，接著開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)操作。</p><p>　　3．停止操作：按下停止按鈕后，要處理完當(dāng)前循環(huán)周期剩余任務(wù)后，系統(tǒng)停止在初始狀態(tài)。</p>&l

33、t;p>　　2.2 液位傳感器的選擇</p><p>　　選用LSF-2.5型液位傳感器。如圖 2-2所示：</p><p>　　圖 2-2 LSF-2.5型液位傳感器</p><p>　　其中“L”表示光電的，“S”表示傳感器，“F”表示防腐蝕的，2.5為最大工作壓力。</p><p>　　LSF系列液位開(kāi)關(guān)可提供非常準(zhǔn)確、可靠的液位

34、檢測(cè)。其原理是依據(jù)光的反射折射原理 ，當(dāng)沒(méi)有液面時(shí)，光被前端的棱鏡面或球面反射回來(lái)；有液體覆蓋光電探頭球面時(shí)，光被折射出去，這使得輸出發(fā)生變化，相應(yīng)的晶體管或繼電器動(dòng)作并輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)量。應(yīng)用此原理可制成單點(diǎn)或多點(diǎn)液位開(kāi)關(guān)。LSF光電液位開(kāi)關(guān)具有較高的適應(yīng)環(huán)境的能力，在耐腐蝕方面有較好的抵抗能力。</p><p>　　相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：</p><p>　　1．工作壓力可達(dá)2

35、.5Mpa；</p><p>　　2．工作溫度上限為125；</p><p>　　3．觸點(diǎn)壽命為100萬(wàn)次℃；</p><p>　　4．觸點(diǎn)容量為70W；</p><p>　　5．開(kāi)關(guān)電壓為24V DC；</p><p>　　6．切換電流為0.5A。</p><p>　　2.4 攪拌電機(jī)的選擇&

36、lt;/p><p>　　選用EJ15-3型電動(dòng)機(jī)。如圖 2-3所示：</p><p>　　圖2-3 EJ15-3型電動(dòng)機(jī)</p><p>　　其中“E”表示電動(dòng)機(jī)，“J”表示交流的，15為設(shè)計(jì)序號(hào)，3為最大工作電流。</p><p>　　相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：</p><p>　　EJ15系列電動(dòng)機(jī)是一般用途的全

37、封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　1．額定電壓為220V，額定頻率為50Hz，功率為2.5KW，采用三角形接法；</p><p>　　2．電動(dòng)機(jī)運(yùn)行地點(diǎn)的海拔不超過(guò)1000m。工作溫度-15~40℃/濕度≤90%；</p><p>　　3．EJ15系列電動(dòng)機(jī)效率高、節(jié)能、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、噪音低、振動(dòng)小、運(yùn)行安全可靠。</p><

38、p>　　2.5 電磁閥的選擇</p><p>　　1．入罐液體選用VF4-25型電磁閥。如圖 2-4所示：</p><p>　　圖2-4 VF4-25型電磁閥</p><p>　　其中“V”表示電磁閥，“F”表示防腐蝕，4表示設(shè)計(jì)序號(hào)，25表示口徑（mm）寬度。</p><p>　?。?）材質(zhì)：聚四氟乙烯；使用介質(zhì)：硫酸、鹽酸、有機(jī)溶劑

39、、化學(xué)試劑等酸堿性的液體；</p><p>　?。?）介質(zhì)溫度≤150℃/環(huán)境溫度-20~60℃；</p><p>　?。?）使用電壓：AC：220V50Hz/60Hz DC: 24V；</p><p>　?。?）功率：AC：2.5KW；</p><p>　?。?）操作方式：常閉：通電打開(kāi)、斷電關(guān)閉，動(dòng)作響應(yīng)迅速，高頻率。</p>

40、;<p>　　2．出罐液體選用AVF-40型電磁閥。如圖 2-5所示：</p><p>　　圖2-5 AVF-40型電磁閥</p><p>　　其中“A”表示可調(diào)節(jié)流量，“V”表示電磁閥，“F”表示防腐蝕，40為口徑（mm）</p><p>　　相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：</p><p>　?。?） 其最大特點(diǎn)就是能通過(guò)設(shè)

41、備上的按鍵設(shè)置來(lái)控制流量，達(dá)到定時(shí)排空的效果；</p><p>　?。?）其閥體材料為：聚四氟乙烯，有比較強(qiáng)的抗腐蝕能力；</p><p>　?。?）使用電壓：AC：220V50Hz/60HZ DC：24V；</p><p>　?。?）功率：AC：5KW。</p><p>　　2.6 接觸器的選擇</p><p>　

42、　選用CJ20-10/CJ20-16型接觸器。如圖 2-6所示：</p><p>　　圖2-6 CJ20-10/CJ20-16型接觸器</p><p>　　其中“C”表示接觸器，“J”表示交流，20為設(shè)計(jì)編號(hào)，10/16為主觸頭額定電流。</p><p>　　相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：</p><p>　　1．操作頻率為1200/h；&

43、lt;/p><p>　　2．機(jī)電壽命為1000萬(wàn)次；</p><p>　　3．主觸頭額定電流為10/16（A）；</p><p>　　4．額定電壓為380/220（A）；</p><p>　　5．功率為2.5KW。</p><p>　　2.7 熱繼電器的選擇</p><p>　　選用JR16B-60

44、/3D型熱繼電器。如圖 2-7所示：</p><p>　　圖2-7 JR16B-60/3D型熱繼電器</p><p>　　其中“J”表示繼電器，“D”表示帶斷相保護(hù)。</p><p>　　相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：</p><p>　　1．額定電流為20（A）；</p><p>　　2．熱元件額定電流為32/45

45、（A）。</p><p>　　2.8 PLC的配置及控制系統(tǒng)I/O地址分配</p><p>　　2.8.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟</p><p>　　設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)步驟如圖2-8所示：</p><p>　　圖2-8控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟</p><p>　　2.8.2 PLC輸入輸出點(diǎn)的分配<

46、;/p><p>　　這是一個(gè)單體控制的小系統(tǒng)，沒(méi)有特殊的控制要求，開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)有6個(gè)（起動(dòng)、停止和SL1、SL2、SL3、SL4），開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)有5個(gè)（YV1、YV2、YV3、YV4與M），輸入輸出點(diǎn)數(shù)共為11個(gè)。粗估內(nèi)存容量約為110個(gè)地址單元(11×10=110)即可。據(jù)此，可以選用一般中小型控制器（S7-200CPU221～CPU226），在此選用S7-200的CPU226。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，控制系

47、統(tǒng)應(yīng)具備的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)、名稱(chēng)、代碼及地址編號(hào)如表2-1所示：</p><p>　　表2-1液體混合裝置輸入/輸出地址分配</p><p>　　2.9 電氣控制系統(tǒng)原理圖</p><p>　　這里只給出主電路圖和PLC外圍接線圖。</p><p>　　1．液體混合裝置輸入/輸出接線</p><p>　　該控制系統(tǒng)核心部

48、分是以CPU226為主，CPU模塊采用整體式結(jié)構(gòu)，它的體積小、價(jià)格低，CPU模塊、I/O模塊和電源裝在一個(gè)箱形機(jī)殼內(nèi)，前蓋下面有模式選擇開(kāi)關(guān)、模擬量電位器和擴(kuò)展模塊連接器。PLC的輸入輸出端子均接到相應(yīng)的接線端子排，輸入輸出信號(hào)通過(guò)這些接線端子排可由其它地方直接引入，這些接線端子排的布置與 PLC的輸入輸出端子以及電源端、接地端和公共端的實(shí)際位置一一對(duì)應(yīng)。I/O模塊接口將輸入輸出信號(hào)引入到控制臺(tái)上。PC/PPI編程電纜上標(biāo)有 PC的 R

49、S一232端連接電腦的RS一232通信接口，標(biāo)有 PPI的 RS一485端連接到CPU模塊的通信口，并擰緊兩邊接口的螺絲。PC/PPI編程電纜通常在試驗(yàn)中下載梯形圖程序時(shí)使用[2]。輸入/輸出接線圖如圖2-9所示：</p><p>　　圖2-9 輸入/輸出接線圖 </p><p><b>　　2．主電路圖</b></p><p>　　

50、根據(jù)系統(tǒng)的控制工藝要求，我所設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖2-10所示:</p><p>　　圖2-10 主電路圖</p><p><b>　　第3章 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是利用西門(mén)子S-200系列的PLC來(lái)進(jìn)行課題的研究和討論的。</p><p>　　西門(mén)子S7-200是西門(mén)子公司小型可編程

51、序控制器。它具有功能齊全的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件，使得在完成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)更加方便簡(jiǎn)單，幾乎可以完成任何功能的任務(wù)，同時(shí)具有可靠性高，運(yùn)行速度快的特點(diǎn)，繼承和發(fā)揮了它在大型PLC領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有豐富的指令集，具有強(qiáng)大的多種集成功能和實(shí)時(shí)特性，其性價(jià)比高，所以在大規(guī)模不大的領(lǐng)域是較為理想的控制設(shè)備。</p><p>　　各種PLC都是采用循環(huán)掃描的方式進(jìn)行工作的。西門(mén)子S7-200PLC的工作過(guò)程：PLC上電后

52、，首先進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入循環(huán)工作過(guò)程。一次循環(huán)過(guò)程可歸納為公共處理、程序執(zhí)行、掃描周期計(jì)算處理、I/O刷新和外設(shè)端口服務(wù)五個(gè)工作階段。各階段完成的任務(wù)如下：</p><p><b>　　1．公共處理</b></p><p><b>　　2．程序執(zhí)行</b></p><p>　　3．掃描周期計(jì)算處理</p>

53、<p>　　4．I/O 刷新：在此階段，進(jìn)行I/O刷新</p><p><b>　　5．外設(shè)端口服務(wù)</b></p><p><b>　　3.1 程序框圖</b></p><p>　　PLC采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，其程序設(shè)計(jì)同樣可遵循軟件工程設(shè)計(jì)方法，程序工作過(guò)程可用流程圖3-1表示。由于PLC的程序執(zhí)行為循環(huán)掃描工

54、作方式，因而與計(jì)算機(jī)程序框圖不同點(diǎn)是，PLC程序框圖在進(jìn)行輸出刷新后，再重新開(kāi)始輸入掃描，循環(huán)執(zhí)行。程序框圖如圖3-1所示：</p><p><b>　　圖3-1 程序框圖</b></p><p>　　3.2 根據(jù)控制要求和I/O地址編制的控制梯形圖</p><p>　　在本系統(tǒng)中，PLC程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是接受外部開(kāi)關(guān)信號(hào)(按鈕、繼電器)的輸

55、入，判斷當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)以及輸出信號(hào)去控制接觸器、繼電器等部件，以完成相應(yīng)的控制任務(wù)?？刂铺菪螆D如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 控制梯形圖</p><p>　　1．第一種液體的進(jìn)入</p><p>　　當(dāng)PLC接通電源后，按下啟動(dòng)按鈕SB1后，觸點(diǎn)I0.0接通，Q0.0得電并自鎖，與之相連的電磁閥YV1接通并保持，液體A開(kāi)始流入，當(dāng)液體達(dá)到液面?zhèn)鞲衅鱏

56、L1的位置時(shí)，SL1動(dòng)作。</p><p>　　2．第二種液體的進(jìn)入</p><p>　　當(dāng)液體達(dá)到液位傳感器SL2的位置時(shí)，SL2動(dòng)作，I0.2接通使Q0.1得電并自鎖，與之相連的電磁閥YV2接通并保持，液體B開(kāi)始流入液罐，同時(shí)I0.2的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)I0.2斷開(kāi)，液體A停止流入。</p><p>　　3．第三種液體的進(jìn)入</p><p>　

57、　當(dāng)液體達(dá)到液位傳感器SL3的位置時(shí)，SL3動(dòng)作，I0.3接通使Q0.2得電并自鎖，與之相連的電磁閥YV3接通并保持，液體C開(kāi)始流入液罐，同時(shí)I0.3的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)I0.3斷開(kāi)，液體B停止流入。</p><p><b>　　4．?dāng)嚢铏C(jī)工作</b></p><p>　　當(dāng)液體達(dá)到液位傳感器SL4時(shí)，SL4動(dòng)作，I0.4接通使Q0.3得電并自鎖，與之相連的電磁閥接通并保持

58、，同時(shí)I0.4的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)I0.4斷開(kāi)，液體C停止流入，攪拌機(jī)開(kāi)始攪拌，同時(shí)時(shí)間繼電器T37得電開(kāi)始計(jì)時(shí)。</p><p>　　5．混合液體開(kāi)始排出</p><p>　　1 min后時(shí)間繼電器T37計(jì)時(shí)時(shí)間到，其動(dòng)合輔助觸點(diǎn)T37閉合，Q0.4得電并自鎖，與之相連的電磁閥YV4接通并保持，同時(shí)Q0.4的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)Q0.4斷開(kāi)，斷開(kāi)Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3，液體開(kāi)始排出。&

59、lt;/p><p><b>　　6．混合液體排完</b></p><p>　　Q0.4得電的同時(shí)帶動(dòng)Q0.5得電，液體排出的同時(shí)SL4、SL3、SL2、SL1相繼復(fù)位，當(dāng)液面下降到SL1時(shí)，SL1由接通變?yōu)閿嚅_(kāi)，其動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)SL1復(fù)位閉合，時(shí)間繼電器T38得電開(kāi)始計(jì)時(shí)，20s后T38計(jì)時(shí)時(shí)間到，其動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)T38斷開(kāi)，Q0.4失電停止排放液體。</p>

60、<p>　　7．重復(fù)液體混合過(guò)程及停止</p><p>　　T38動(dòng)合輔助觸點(diǎn)閉合，Q0.0得電自鎖，其動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)Q0.0斷開(kāi)，T38失電復(fù)位，開(kāi)始循環(huán)，當(dāng)需要停止時(shí)按下停止按鈕SB2，I0.5接通，Q0.6得電并自鎖，當(dāng)T38得電時(shí)Q0.7得電，停止循環(huán)。</p><p><b>　　3.3 語(yǔ)句表</b></p><p>　　根

61、據(jù)梯形圖寫(xiě)出語(yǔ)句表，語(yǔ)句表如下。</p><p>　　NETWORK 1 　　LD     I0.0　　O      Q0.0　　O      T38　　AN     Q

62、0.7　　AN     I0.2　　AN     Q0.4　　=      Q0.0　　NETWORK 2　　LD     I0.2　　AN     I0.3

63、　　AN     Q0.4　　=      Q0.1　　NETWORK 3　　LD     I0.3　　AN     I0.4　　AN     Q0.4　　

64、=      Q0.2　　NETWORK 4　　LD     I0.4　　AN     Q0.4　　=      Q0.3　　TON    T37, 

65、+600　　NETWORK 5　　LD     T37　　O      Q0.4　　AN     T38　　=      Q0.4　　NETWORK 6　　LD  &

66、#160;  Q0.4　　O      Q0.5　　AN     Q0.7　　=      Q0.5　　NETWORK 7　　LDN    I0.1　　A   

67、;   Q0.5　　AN </p><p>　　第4章 組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 組態(tài)王軟件簡(jiǎn)介</p><p>　　組態(tài)王開(kāi)發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件是新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)正以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)，它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開(kāi)放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。通?？梢园堰@樣

68、的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個(gè)層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對(duì)下連接控制層，對(duì)上連接管理層，它不但實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，且在自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開(kāi)發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問(wèn)題：畫(huà)面、數(shù)據(jù)、動(dòng)畫(huà)。通過(guò)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)要求及實(shí)現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。組態(tài)軟件也為試驗(yàn)者提供了可視化監(jiān)控畫(huà)面，有利于試驗(yàn)者實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。而且，它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫(huà)面，并以動(dòng)畫(huà)方式顯示控制設(shè)備的

69、狀態(tài)，具有報(bào)警窗口、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線等，可便利的生成各種報(bào)表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能[8]。</p><p>　　1．使用組態(tài)王實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)仿真的基本方法：</p><p>　　(1) 圖形界面的設(shè)計(jì)。</p><p>　　(2) 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)。</p><p>　　(3) 建立動(dòng)畫(huà)連接。</p>

70、<p>　　(4) 運(yùn)行和調(diào)試。</p><p>　　2．使用組態(tài)王軟件開(kāi)發(fā)具有以下幾個(gè)特點(diǎn):</p><p>　　(1) 實(shí)驗(yàn)全部用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn),只需利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)就可完成自動(dòng)控制系統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn),從而大大減少購(gòu)置儀器的經(jīng)費(fèi)。</p><p>　　(2) 該系統(tǒng)是中文界面,具有人機(jī)界面友好、結(jié)果可視化的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)用戶而言,操作簡(jiǎn)單易學(xué)且編程簡(jiǎn)單,參數(shù)輸入與

71、修改靈活,具有多次或重復(fù)仿真運(yùn)行的控制能力,可以實(shí)時(shí)地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線,能很直觀地顯示控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線,這些很強(qiáng)的交互能力使其在自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)揮理想的效果。</p><p>　　3．在采用組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)編制應(yīng)用程序過(guò)程中要考慮以下三個(gè)方面:</p><p>　　(1) 圖形,是怎樣用抽象的圖形畫(huà)面來(lái)模擬實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和相應(yīng)的工控設(shè)備。</p>

72、<p>　　(2) 數(shù)據(jù),就是創(chuàng)建一個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫(kù),并用此數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量描述工控對(duì)象的各種屬性,比如水位、流量等。</p><p>　　(3) 連接,就是畫(huà)面上的圖素以怎樣的動(dòng)畫(huà)來(lái)模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行,以及怎樣讓操作者輸入控制設(shè)備的指令。</p><p>　　4.2 組態(tài)王工程的建立</p><p>　　建立新的組態(tài)王工程，請(qǐng)首先為工程指定工作目錄（或稱(chēng)“工

73、程路徑”）。“組態(tài)王6.5”用工作目錄標(biāo)識(shí)工程，不同的工程應(yīng)置于不同的目錄。工作目錄下的文件由“組態(tài)王6.5”自動(dòng)管理我們打開(kāi)組態(tài)王6.5軟件，首先要求我們新建組態(tài)王工程所在的目錄，啟動(dòng)“組態(tài)王6.5”工程管理器，</p><p>　　圖4-1新建工程向?qū)е?lt;/p><p>　　選擇菜單“文件\新建工程”或單擊“新建”按鈕，在彈出圖框中單擊“下一步”繼續(xù)。彈出“新建工程向?qū)е?duì)話框”如

74、圖4-1我們首先確定文件存放的目錄，然后選擇工程所在的目錄的路徑，點(diǎn)“瀏覽”選擇你所要存放工程的目錄，然后點(diǎn)下一步，進(jìn)入工程向?qū)е?，要求我們?yōu)樾鹿こ堂?，在工程名稱(chēng)文本框中輸入工程的名稱(chēng)，該工程名稱(chēng)同時(shí)將被作為當(dāng)前工程的路徑名稱(chēng)。在工程描述文本框中輸入對(duì)該工程的描述文字。工程名稱(chēng)長(zhǎng)度應(yīng)小于32個(gè)字節(jié)，工程描述長(zhǎng)度應(yīng)小于40個(gè)字節(jié)。完成工程的新建如圖4-2，單擊“完成”完成工程的新建。系統(tǒng)會(huì)彈出對(duì)話框，詢問(wèn)用戶是否將新建工程設(shè)為當(dāng)前工程

75、，在彈出圖框中單擊“否”按鈕，則新建工程不是工程管理器的當(dāng)前工程，如果要將該工程設(shè)為新建工程，還要執(zhí)行“文件\設(shè)為當(dāng)前工程”命令；單擊“是”按鈕，則將新建的工程設(shè)為組態(tài)王的當(dāng)前工程。定義的工程信息會(huì)出現(xiàn)在工程管理器的信息表格中。</p><p>　　圖4-2 新建工程向?qū)е?lt;/p><p>　　4.3 組態(tài)畫(huà)面的建立</p><p>　　打開(kāi)“組態(tài)王工程管理器”，

76、在“組態(tài)王工程管理器”， 中找到我們已經(jīng)建立好的工程名，點(diǎn)擊這個(gè)工程名，會(huì)彈出來(lái)一個(gè)提示對(duì)話框，我們不用管它直接點(diǎn)“忽略”。然后進(jìn)入“工程瀏覽器”，進(jìn)入組態(tài)王6.5開(kāi)發(fā)系統(tǒng)后，就可以為每個(gè)工程建立數(shù)目不限的畫(huà)面，在每個(gè)畫(huà)面上生成互相關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)圖形對(duì)象。這些畫(huà)面都是由“組態(tài)王6.5”提供的類(lèi)型豐富的圖形對(duì)象組成的。系統(tǒng)為用戶提供了矩形（圓角矩形）、直線、橢圓（圓）、扇形（圓?。?、點(diǎn)位圖、多邊形（多邊線）、文本等基本圖形對(duì)象，及按鈕、

77、趨勢(shì)曲線窗口、報(bào)警窗口、報(bào)表等復(fù)雜的圖形對(duì)象。提供了對(duì)圖形對(duì)象在窗口內(nèi)任意移動(dòng)、縮放、改變形狀、復(fù)制、刪除、對(duì)齊等編輯操作，全面支持鍵盤(pán)、鼠標(biāo)繪圖，并可提供對(duì)圖形對(duì)象的顏色、線型、填充屬性進(jìn)行改變的操作工具。</p><p>　　“組態(tài)王6.5”采用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)，使用戶可以方便地建立畫(huà)面的圖形界面。用戶構(gòu)圖時(shí)可以像搭積木那樣利用系統(tǒng)提供的圖形對(duì)象完成畫(huà)面的生成。同時(shí)支持畫(huà)面之間的圖形對(duì)象拷貝，可重復(fù)使用以前

78、的開(kāi)發(fā)結(jié)果。</p><p><b>　　1．定義新畫(huà)面</b></p><p>　　進(jìn)入新建的組態(tài)王工程，選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“文件\畫(huà)面”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)。在“畫(huà)面名稱(chēng)”處輸入新的畫(huà)面名稱(chēng)，如自動(dòng)送料裝車(chē)系統(tǒng)，其它屬性目前不用更改，（關(guān)于其它屬性的設(shè)置請(qǐng)參見(jiàn)組態(tài)王6.5手冊(cè)正式版“組態(tài)王開(kāi)發(fā)環(huán)境——工程瀏覽器”），點(diǎn)擊“確定”按鈕進(jìn)

79、入內(nèi)嵌的組態(tài)王畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。</p><p><b>　　2．編輯畫(huà)面</b></p><p>　　當(dāng)我們建立畫(huà)面后，接下來(lái)就是對(duì)畫(huà)面進(jìn)行編輯，我們首先找到“工具箱”，如圖4-3一般都在我們的新畫(huà)面的右邊欄上，如果不小心關(guān)閉了我們可以在主菜單中找到，在菜單“工具/顯示工具箱”的左端有“”號(hào)，表示選中菜單；沒(méi)有“”號(hào)，屏幕上的工具箱也同時(shí)消失，再一次選擇此菜單，“”號(hào)出

80、現(xiàn)，工具箱又顯示出來(lái)。</p><p><b>　　圖4-3 工具箱</b></p><p>　　工具箱提供了許多常用的菜單命令，也提供了菜單中沒(méi)有的一些操作。當(dāng)鼠標(biāo)放在工具箱任一按鈕上時(shí)，立刻出現(xiàn)一個(gè)提示條標(biāo)明此工具按鈕的功能，用戶在每次修改工具箱的位置后，組態(tài)王會(huì)自動(dòng)記憶工具箱的位置，當(dāng)用戶下次進(jìn)入組態(tài)王時(shí)，工具箱返回上次用戶使用時(shí)的位置。</p>

81、<p>　　工具箱中有一個(gè)功能強(qiáng)大的圖庫(kù)，使用圖庫(kù)開(kāi)發(fā)工程界面至少有三方面的好處：一是降低了工程人員設(shè)計(jì)界面的難度，使他們能更加集中精力于維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)和增強(qiáng)軟件內(nèi)部的邏輯控制，縮短開(kāi)發(fā)周期；二是用圖庫(kù)開(kāi)發(fā)的軟件將具有統(tǒng)一的外觀，方便工程人員學(xué)習(xí)和掌握；最后，利用圖庫(kù)的開(kāi)放性，工程人員可以生成自己的圖庫(kù)元素，“一次構(gòu)造，隨處使用”，節(jié)省了工程人員投資圖庫(kù)中的元素稱(chēng)為“圖庫(kù)精靈”。之所以稱(chēng)為“精靈”，是因?yàn)樗鼈兙哂凶约旱摹吧?。圖

82、庫(kù)精靈在外觀上類(lèi)似于組合圖素，但內(nèi)嵌了豐富的動(dòng)畫(huà)連接和邏輯控制，工程人員只需把它放在畫(huà)面上，做少量的文字修改，就能動(dòng)態(tài)控制圖形的外觀，同時(shí)能完成復(fù)雜的功能。</p><p>　　4.4 定義IO設(shè)備</p><p>　　組態(tài)王6.5把那些需要與之交換數(shù)據(jù)的設(shè)備或程序都作為外部設(shè)備。外部設(shè)備包括：下位機(jī)（PLC、儀表、模塊、板卡、變頻器等），它們一般通過(guò)串行口和上位機(jī)交換數(shù)據(jù)；其他Windo

83、ws應(yīng)用程序，它們之間一般通過(guò)DDE交換數(shù)據(jù)；外部設(shè)備還包括網(wǎng)絡(luò)上的其他計(jì)算機(jī)。</p><p>　　只有在定義了外部設(shè)備之后，組態(tài)王6.5才能通過(guò)I/O變量和它們交換數(shù)據(jù)。為方便定義外部設(shè)備，組態(tài)王設(shè)計(jì)了“設(shè)備配置向?qū)А币龑?dǎo)用戶一步步完成設(shè)備的連接。該課題設(shè)計(jì)中使用西門(mén)子S7-200 PLC和組態(tài)王6.5進(jìn)行通信。S 7-200 PLC可以通過(guò)PLC為組態(tài)王提供數(shù)據(jù)。假設(shè)西門(mén)子S7-200 PLC連接在計(jì)算機(jī)的

84、COM1口。定義I/O設(shè)備的具體步驟如下：繼續(xù)上面的工程。選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“設(shè)備\COM1”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，運(yùn)行“設(shè)備配置向?qū)А?。在彈出圖框中選擇“西門(mén)子PLC”的“S7-200系列”的“PPI”項(xiàng)，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А保?為外部設(shè)備取一個(gè)名稱(chēng)，輸入新IO設(shè)備，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А?，為設(shè)備選擇連接串口，假設(shè)為COM1，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А?，填?xiě)設(shè)備地址

85、，假設(shè)為2，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А薄?在彈出圖框中設(shè)置通信故障恢復(fù)參數(shù)(一般情況下使用系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置即可)，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А?，?qǐng)檢查各項(xiàng)設(shè)置是否正確，確認(rèn)無(wú)誤后，單擊“完成”。 設(shè)備定義完成后，可以在工程瀏覽器的右</p><p><b>　　4.5 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)</b></p><p>　　在工程瀏覽器中左邊的目錄樹(shù)中選擇“數(shù)據(jù)詞典”項(xiàng)

86、，右側(cè)的內(nèi)容顯示區(qū)會(huì)顯示當(dāng)前工程中所定義的變量。雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出“定義變量”屬性對(duì)話框如圖4-4所示：</p><p><b>　　圖4-4 定義變量</b></p><p>　　構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)具體步驟如下：繼續(xù)上面的工程。選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“數(shù)據(jù)庫(kù)\數(shù)據(jù)詞典”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出“變量屬性”對(duì)話框。此對(duì)話框可以對(duì)數(shù)據(jù)變量完成定義

87、、修改等操作，以及數(shù)據(jù)庫(kù)的管理工作，詳細(xì)變量操作請(qǐng)參見(jiàn)組態(tài)王6.5使用手冊(cè)正式版“變量定義和管理”。這一章在“變量名”處輸入變量名，如：攪拌機(jī)；在“變量類(lèi)型”處選擇變量類(lèi)型如：I/O離散，在“連接設(shè)備”中選擇先前定義好的IO設(shè)備：液體混合；在“寄存器”中定義為：Q0.4；在“數(shù)據(jù)類(lèi)型”中定義為：Bit類(lèi)型；其它屬性目前不用更改，單擊“確定”即可。同樣其他連接I/O變量也可以用這樣的方式獲得，如圖4-5是我已經(jīng)定義好的數(shù)據(jù)庫(kù)。</p

88、><p>　　圖4-5 數(shù)據(jù)詞典 </p><p>　　4.6 建立動(dòng)畫(huà)連接</p><p>　　工程人員在組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中制作的畫(huà)面都是靜態(tài)的，那么它們?nèi)绾尾拍芊从彻I(yè)現(xiàn)場(chǎng)的狀況呢？這就需要通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，因?yàn)橹挥袛?shù)據(jù)庫(kù)中的變量才是與現(xiàn)場(chǎng)狀況同步變化的。數(shù)據(jù)庫(kù)變量的變化又如何導(dǎo)致畫(huà)面的動(dòng)畫(huà)效果呢？通過(guò)“動(dòng)畫(huà)連接”——所謂“動(dòng)畫(huà)連接”就是

89、建立畫(huà)面的圖素與數(shù)據(jù)庫(kù)變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這樣，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，比如溫度、液面高度等，當(dāng)它們發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)I/O接口，將引起實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中變量的變化，如果設(shè)計(jì)者曾經(jīng)定義了一個(gè)畫(huà)面圖素——比如指針——與這個(gè)變量相關(guān)，我們將會(huì)看到指針在同步偏轉(zhuǎn)。</p><p>　　建立動(dòng)畫(huà)連接的具體步驟如下：繼續(xù)上面的工程。雙擊圖形某—對(duì)象，可彈出“動(dòng)畫(huà)連接”對(duì)話框，用鼠標(biāo)單擊“填充”按鈕，彈出對(duì)話框。單擊“確定”，再單擊“確定”返回

90、組態(tài)王6.5開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。為了讓圖形動(dòng)起來(lái)，我們必須對(duì)該圖形變量進(jìn)行相應(yīng)的語(yǔ)言編輯，在編輯之前我們先了解一下我們可能用到的命令語(yǔ)言，命令語(yǔ)言程序的語(yǔ)法與一般C程序的語(yǔ)法沒(méi)有大的區(qū)別，每一程序語(yǔ)句的末尾應(yīng)該用分號(hào)“；”結(jié)束，在使用if…else…、while（）等語(yǔ)句時(shí)，其程序要用花括號(hào)“{ }”括起來(lái)。編程語(yǔ)言如需下：</p><p><b>　　運(yùn)行</b></p><p&

91、gt;　　if(\\本站點(diǎn)\閥門(mén)A==1 && \\本站點(diǎn)\流體狀態(tài)<=10)</p><p>　　{\\本站點(diǎn)\點(diǎn)=\\本站點(diǎn)\點(diǎn)+1;}</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\點(diǎn)>=1)</p><p>　　{\\本站點(diǎn)\流體狀態(tài)=\\本站點(diǎn)\流體狀態(tài)+1;}</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\啟動(dòng)==1

92、&& 流體狀態(tài)>=10 )</p><p>　　{\\本站點(diǎn)\流體狀態(tài)=\\本站點(diǎn)\流體狀態(tài)+1;}</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\啟動(dòng)==1 && \\本站點(diǎn)\流體狀態(tài)>=20 )</p><p>　　{\\本站點(diǎn)\流體狀態(tài)=\\本站點(diǎn)\流體狀態(tài)+1;}</p><p>　　if(閥門(mén)D=

93、=1){\\本站點(diǎn)\流體狀態(tài)=\\本站點(diǎn)\流體狀態(tài)-2;}</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\流體狀態(tài)==0){\\本站點(diǎn)\點(diǎn)=0;}</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\流體狀態(tài)>=5){\\本站點(diǎn)\傳感器1=1;}</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\流體狀態(tài)>=10){\\本站點(diǎn)\傳感器2=1;}</p><p>　

94、　if(\\本站點(diǎn)\流體狀態(tài)>=20 ){\\本站點(diǎn)\傳感器3=1;}</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\流體狀態(tài)==30){\\本站點(diǎn)\傳感器4=1;}</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\流體狀態(tài)<30){\\本站點(diǎn)\傳感器4=0;}</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\流體狀態(tài)<20){\\本站點(diǎn)\傳感器3=0;}</p>

95、<p>　　if(\\本站點(diǎn)\流體狀態(tài)<10){\\本站點(diǎn)\傳感器2=0;}</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\流體狀態(tài)<5){\\本站點(diǎn)\傳感器1=0;}</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\傳感器2==1){\\本站點(diǎn)\閥門(mén)A=0;\\本站點(diǎn)\閥門(mén)B=1;}</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\傳感器3==1){\\本站點(diǎn)\閥門(mén)

96、B=0;\\本站點(diǎn)\閥門(mén)C=1;}</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\傳感器4==1){\\本站點(diǎn)\攪拌機(jī)1=1;\\本站點(diǎn)\閥門(mén)C=0;}</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\流體狀態(tài)<30&&\\本站點(diǎn)\閥門(mén)D==1)</p><p>　　{\\本站點(diǎn)\閥門(mén)A=0;\\本站點(diǎn)\閥門(mén)B=0;\\本站點(diǎn)\閥門(mén)C=0;}</p>

97、<p><b>　　啟動(dòng)時(shí)</b></p><p>　　\\本站點(diǎn)\流體狀態(tài)=0;</p><p><b>　　停止時(shí)</b></p><p>　　\\本站點(diǎn)\流體狀態(tài)=0;</p><p>　　4.7 組態(tài)監(jiān)控仿真</p><p>　　從總體結(jié)構(gòu)上看一般都是由

98、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境(或稱(chēng)組態(tài)環(huán)境)與系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境兩大部分組成。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境是自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)者為實(shí)施其控制方案，在組態(tài)軟件的支持下進(jìn)行應(yīng)用程序的系統(tǒng)生成工作所必須依賴的工作環(huán)境，通過(guò)建立一系列用戶數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)，供系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境運(yùn)行時(shí)使用。系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境是將目標(biāo)應(yīng)用程序裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并投入實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)使用的,是直接針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作使用的。</p><p>　　當(dāng)我們進(jìn)入組態(tài)王主畫(huà)面后，首先確定把我們修改的畫(huà)面

99、是否保存。點(diǎn)“文件”在其中找到“全部存”選項(xiàng)，然后在“文件”菜單中找到“切換到View”選項(xiàng)，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)彈出來(lái)一個(gè)提示對(duì)話框，這個(gè)是讓我們對(duì)系統(tǒng)加密的，由于我門(mén)是在演示的模式下進(jìn)行對(duì)系統(tǒng)的編程，我們不用管這一項(xiàng)，這不是系統(tǒng)的編程錯(cuò)誤，我們直接點(diǎn)“忽略”進(jìn)入運(yùn)行畫(huà)面。這時(shí)系統(tǒng)要我們選擇要運(yùn)行的畫(huà)面，我們選擇所要運(yùn)行的畫(huà)面，然后點(diǎn)“確定”，這樣就進(jìn)入仿真畫(huà)面如圖4-6。圖4-6為初始狀態(tài)；圖4-7為液體開(kāi)始流入；圖4-8為進(jìn)料完成，攪拌機(jī)開(kāi)

100、始工作；圖4-9為攪拌完成，出料；圖4-10為按下停止按鈕，液體停止循環(huán)回到初始狀態(tài)。</p><p><b>　　圖4-6 初始狀態(tài)</b></p><p>　　圖4-7 A液體開(kāi)始流入</p><p>　　圖4-8 攪拌機(jī)運(yùn)行</p><p>　　圖4-9 液體流出 </p><p>　　圖

101、4-10 初始狀態(tài)</p><p><b>　　第5章 軟硬件調(diào)試</b></p><p>　　5.1 PLC軟件測(cè)試</p><p>　　5.1.1 PLC程序下載</p><p>　　程序編譯完之后，STEP 7－Micro/WIN 32及PLC之間的通信關(guān)系也成功建立，此時(shí)可向PLC下載程序，然后收集狀態(tài)監(jiān)控或調(diào)試

102、程序。STEP 7－Micro/WIN 32提供了一套工具來(lái)調(diào)試和監(jiān)控程序。</p><p><b>　　1．選擇工作模式</b></p><p>　　選擇菜單欄中的“PLC” “運(yùn)行”或者“PLC” “停止”可進(jìn)入相對(duì)的PLC模式；單擊工具欄中的“運(yùn)行”按鈕或“停止”按鈕，也可進(jìn)入相應(yīng)模式；還可以手工改變位于PLC上的開(kāi)關(guān)或在程序內(nèi)插入停止指令。</p

103、><p>　　當(dāng)PLC處于停止模式時(shí)，可利用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)查看操作數(shù)的當(dāng)前值，也可以利用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)強(qiáng)迫數(shù)值(此操作只在梯形圖和功能塊圖程序狀態(tài)中使用)，還可以利用圖狀態(tài)寫(xiě)入數(shù)值或?qū)懭牒蛷?qiáng)迫輸出，執(zhí)行有限數(shù)目的掃描，通過(guò)狀態(tài)圖或程序狀態(tài)查看影響。在停止模式下，雖然能報(bào)告操作數(shù)狀態(tài)，但PLC無(wú)法執(zhí)行用戶程序，達(dá)不到預(yù)期的控制效果。如果想觀察程序狀態(tài)的連續(xù)更新，需將PLC轉(zhuǎn)回運(yùn)行模式。 </p>&l

104、t;p><b>　　2．執(zhí)行有限次掃描</b></p><p>　　(1) 單次掃描 通過(guò)指定PLC運(yùn)行的掃描次數(shù)，可以監(jiān)控程序在改變進(jìn)程變量時(shí)的情況。PLC不支持對(duì)運(yùn)行模式執(zhí)行循環(huán)次數(shù)。任何時(shí)候PLC從停止模式進(jìn)入運(yùn)行模式，該掃描的第一掃描位(SM0.1)將被激活。由于PLC執(zhí)行的速度很快，從程序狀態(tài)很難監(jiān)控到此位的變化，因此可以使用“單次掃描”命令，它使PLC從停止模式轉(zhuǎn)變成運(yùn)行

105、模式。執(zhí)行單個(gè)掃描，然后再轉(zhuǎn)回停止模式。由于PLC只執(zhí)行一次掃描，與第一掃描邏輯相關(guān)的狀態(tài)信息不會(huì)消失，因此可以查看此信息，進(jìn)而監(jiān)控程序。</p><p>　　可在程序編輯器窗口顯示要監(jiān)控的程序部分，確定打開(kāi)程序狀態(tài)，將PLC置于停止模式，使用“單次掃描”命令。</p><p>　　(2) 多次掃描 單次掃描并不能完全收集系統(tǒng)連續(xù)執(zhí)行時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)信息的變化，需要連續(xù)或間斷地收集狀態(tài)信息?？?/p>

106、以指定PLC執(zhí)行有限次的程序掃描(從1次掃描至65 355次掃描)。當(dāng)PLC處于停止模式時(shí)，可利用多次掃描特征查看一次或多次掃描。確定PLC為停止模式后，選擇菜單欄中的“排錯(cuò)”“多次掃描”，在執(zhí)行掃描對(duì)話框中輸入所要進(jìn)行的掃描次數(shù)，單擊“確認(rèn)”。 </p><p>　　(3) 程序保存 當(dāng)然，要想使自己所編寫(xiě)保密，也可以對(duì)其進(jìn)行保密設(shè)置。選

107、擇“文件”菜單中的“設(shè)置密碼” ，打開(kāi)用密碼保護(hù)本窗口，在“密碼”及“驗(yàn)證”框中輸入相應(yīng)的密碼和驗(yàn)證碼即可。當(dāng)然，若不想對(duì)自己的程序進(jìn)行保密設(shè)置，就在“密碼”及“驗(yàn)證”框中不輸入任何數(shù)值。選擇“文件”菜單中的“保存”選項(xiàng)，之后選擇“退出”選項(xiàng)，在出現(xiàn)的項(xiàng)目保存框中選擇“是”即可。</p><p>　　5.1.2 PLC程序的模擬調(diào)試</p><p>　　1．一般的PLC程序的模擬調(diào)試是把設(shè)

108、計(jì)好的程序?qū)懭隤LC后，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫(xiě)入時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。用戶程序一般先在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，實(shí)際的輸入信號(hào)可以用鈕子開(kāi)關(guān)和按鈕來(lái)模擬，各輸出量的通/斷狀態(tài)用PLC上有關(guān)的發(fā)光二極管來(lái)顯示，一般不用接PLC實(shí)際的負(fù)載(如接觸器、電磁閥等)。可以根據(jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開(kāi)關(guān)或按鈕來(lái)模擬實(shí)際的反饋信號(hào)。對(duì)于順序控制程序，調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運(yùn)行是否符合功能表圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換條件實(shí)現(xiàn)時(shí)，是否發(fā)生步的活動(dòng)狀態(tài)的正確變化，

109、即該轉(zhuǎn)換所有的前級(jí)步是否變?yōu)椴换顒?dòng)步，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒?dòng)步，以及各步，被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載是否發(fā)生相應(yīng)的變化[8]。</p><p>　　在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對(duì)系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后應(yīng)及時(shí)修改梯形圖和PLC中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求。</p><p&

110、gt;　　如果程序中某些定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的設(shè)定值過(guò)大，為了縮短調(diào)試時(shí)間，可以在調(diào)試時(shí)將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫(xiě)入它們的實(shí)際設(shè)定值。</p><p>　　2．對(duì)于本課題來(lái)說(shuō)，將程序輸入到PLC內(nèi)后，利用PLC的強(qiáng)迫指令功能，可進(jìn)行程序的調(diào)試和模擬運(yùn)行。只需觀察PLC示燈的亮滅即可知道程序運(yùn)行的是否正確。</p><p>　　(1) 初始狀態(tài)：I0.0, I0.1, I0.2, I0.

111、3, I0.4, 均為OFF。I0.5為ON.相對(duì)應(yīng)的指示燈也不會(huì)亮。</p><p>　　(2) 液面上升到SL2時(shí)。強(qiáng)行合上I0.2，這時(shí)相對(duì)應(yīng)的指示燈就會(huì)亮，表示有液體輸出。</p><p>　　(3) 液體上升到SL3時(shí)。強(qiáng)行合上I0.3，這時(shí)燈2滅燈3亮，表示閥2關(guān)閉閥3打開(kāi)，液體B停止流入液體C開(kāi)始流入。</p><p>　　(4) 液體上升到SL4時(shí)

112、。強(qiáng)行合上I0.4，這時(shí)燈3滅燈4亮，表示閥3關(guān)閉，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始通電，即液體C停止注入，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始攪拌。</p><p>　　(5) 攪拌結(jié)束。1分鐘后，定時(shí)器發(fā)出命令，則燈4滅燈5亮，表示停止攪拌開(kāi)始排放混合液體。</p><p>　　(6) 液面下降。讓I0.0 ，I0.2 ，I0.3都復(fù)位即讓他們?yōu)镺FF狀態(tài)。表示液面下降以低于SL4 ,SL3 ,SL2。</p><

113、;p>　　(7) 液面下降低于SL1。強(qiáng)迫I0.1復(fù)位，表示液面已下降到SL1以下，此時(shí)T38開(kāi)始計(jì)時(shí)。20s后燈5滅 燈2亮，液體A開(kāi)始注入容器，開(kāi)始下一周期操作。</p><p>　　(8) 停止操作。按下I0.5后還沒(méi)有停止，但當(dāng)上面一個(gè)循環(huán)結(jié)束后用T38的動(dòng)合觸點(diǎn)把線路接通，Q1.0開(kāi)始有輸出，其動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)Q0.1的輸出線路，燈2不能亮表示系統(tǒng)已停止與初始狀態(tài)。</p><p&

114、gt;　　5.2 組態(tài)通訊調(diào)試</p><p>　　組態(tài)王軟件系統(tǒng)與最終工程人員使用的具體的PLC或現(xiàn)場(chǎng)部件無(wú)關(guān)。對(duì)于不同的硬件設(shè)施，只需為組態(tài)王配置相應(yīng)的通信驅(qū)動(dòng)程序即可。組態(tài)王驅(qū)動(dòng)程序采用最新軟件技術(shù)，使通訊程序和組態(tài)王構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。這種方式既保證了運(yùn)行系統(tǒng)的高效率，也使系統(tǒng)能夠達(dá)到很大的規(guī)模[8]。</p><p>　　組態(tài)王支持的硬件設(shè)備包括：可編程控制器（PLC）、 智能模

115、塊、板卡、智能儀表，變頻器等等。工程人員可以把每一臺(tái)下位機(jī)看作一種設(shè)備，他不必關(guān)心具體的通訊協(xié)議，只需要在組態(tài)王的設(shè)備庫(kù)中選擇設(shè)備的類(lèi)型，然后按照“設(shè)備配置向?qū)А钡奶崾疽徊讲酵瓿砂惭b即可，使驅(qū)動(dòng)程序的配置更加方便。</p><p>　　單擊“調(diào)試”菜單，彈出下拉式菜單，如圖5-1所示：</p><p>　　圖5-1 調(diào)試菜單</p><p>　　此命令用于給出組態(tài)

116、王與I/O設(shè)備通訊時(shí)的調(diào)試信息，包括通訊信息、讀成功、讀失敗、寫(xiě)成功、寫(xiě)失敗。當(dāng)用戶需要了解通訊信息時(shí)，選擇“通訊信息”項(xiàng)，此時(shí)該項(xiàng)前面有一個(gè)符號(hào)“”，表示該選項(xiàng)有效，則組態(tài)王與I/O設(shè)備通訊時(shí)會(huì)在信息窗口中給出通訊信息，如圖5-2所示。在組態(tài)王信息窗口中，我們可以看到在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)和PLC通訊失敗，這說(shuō)明組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)和PLC沒(méi)有接通?？赡苁荘LC電纜沒(méi)有接好，我們主要從這方面入手進(jìn)行下一步的調(diào)試。通訊信息：在組態(tài)王信息窗口中顯