基于組態(tài)軟件的儲液罐監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)論文

1、 本本 科科 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計（論計（論 文）文） 基于組態(tài)軟件的儲液罐監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 the design of reservoir monitoring system based on the configuration of the software 學(xué) 院（系）： 機電工程 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及自動化 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 指 導(dǎo) 教 師（職稱）： 起 止 日 期： nanyang institute of technology 基于組態(tài)軟件的儲液罐監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 機械設(shè)計制造及自動化專業(yè) 蔡群 摘 要本文以儲液罐為控制對象,主要介紹了對儲液罐實物模型的 plc 控制系統(tǒng)

2、總體設(shè)計方案、 設(shè)計過程、組成，列出了具體的主要硬件電路、控制程序及梯形圖。利用組態(tài)王軟件生成組態(tài)畫面， 并且和 plc，儲液罐實物模型聯(lián)機運行調(diào)試。由 plc 控制系統(tǒng)控制儲液罐，組態(tài)監(jiān)控儲液罐模型， 利用組態(tài)畫面的動畫連接在計算機上實現(xiàn)監(jiān)控動態(tài)畫面。 關(guān)鍵詞plc；儲液罐；控制系統(tǒng)；組態(tài)王；動畫連接 the design of reservoir monitoring system based on the configuration of the software mechanical design，manufacturing and automation major cai qun a

3、bstract: this paper tank as a control object, introduces the physical model of liquid storage tanks plc control system and program design, design process, form, list the major hardware specific circuit, the control procedure and ladder. using kingview software build configuration screen the king, an

4、d the plc, the online physical model tank to run debug. storage tanks by the plc control system control, configuration control tank model, the configuration screen connected to the computer animation of dynamic images to achieve control. key words: : plc；fluid reservoir；control system； kingview； fla

5、sh 目 錄 1 緒論 .1 1.1 課題來源 .1 1.2 課題背景.1 2 儲液罐的控制系統(tǒng) .2 2.1 液罐結(jié)構(gòu)和工作原理.2 2.2 plc 的概述 .2 2.2.1 plc 的系統(tǒng)組成 .3 2.2.2 plc 的工作原理 .5 2.3 儲液罐控制系統(tǒng)的設(shè)計與程序編寫 .6 2.3.1 分析評估控制任務(wù).6 2.3.2 控制系統(tǒng)的 i/o 點及地址分配.7 2.3.3 電器控制系統(tǒng)原理圖.8 2.3.4 系統(tǒng)程序設(shè)計.8 2.3.5 plc 的外圍接線 .10 2.3.6 plc 系統(tǒng)程序的模擬調(diào)試 .11 3 儲液罐的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 .14 3.1 組態(tài)軟件概述.14 3.1.1

6、組態(tài)軟件產(chǎn)生的背景及發(fā)展方向 .14 3.1.2 組態(tài)軟件的安裝與使用 .15 3.2 基于組態(tài)王軟件儲液罐監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計.16 3.2.1 工程路徑創(chuàng)建 .16 3.2.2 建造圖形畫面和定義變量及動畫連接 .17 3.2.3 命令語言的編寫 .21 3.2.4io 設(shè)備管理 .21 4 聯(lián)機調(diào)試 .22 結(jié)束語 .23 參考文獻 .24 致謝 .25 1 緒論 1.1 課題來源 本課題主要是利用組態(tài)軟件模擬 plc 的被控對象和控制過程，模擬儲液罐的實際 工作過程，構(gòu)建一個與實際控制現(xiàn)場相似的組態(tài)環(huán)境。主要涉及 plc 和組態(tài)王軟件的 運用。隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高，計算機在工業(yè)領(lǐng)域的

7、廣泛應(yīng)用，人們對工業(yè) 自動化的要求越來越高，種類繁多的控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使 得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的各種需求。在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時， 當工業(yè)被控對象一旦有變動，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導(dǎo)致其開發(fā)周期長； 已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個控制項目的不同而使其重復(fù)使用率很低，導(dǎo)致它的 價格非常昂貴；在修改工控軟件的源程序時，倘若原來的編程人員因工作變動而離去 時，則必須同其他人員或新手進行源程序的修改，因而更是相當困難, 通用工業(yè)自動 化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述實際工程問題提供了一種嶄新的方法，因為它能夠很好 地解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶

8、能根據(jù)自己的控制對象和控制目的 的任意組態(tài)，完成最終的自動化控制工程。自動化已經(jīng)成為一種趨勢，對自動化過程 的監(jiān)控就成為我們不可以回避的課題。現(xiàn)在組態(tài)軟件做為通用的工具提醒本課題的重 要性。 1.2 課題背景 自 2000 年以來，國內(nèi)監(jiān)控組態(tài)軟件產(chǎn)品、技術(shù)、市場都取得了飛快的發(fā)展，應(yīng)用 領(lǐng)域日益拓展，用戶和應(yīng)用工程師數(shù)量不斷增多。充分體現(xiàn)了“工業(yè)技術(shù)民用化”的 發(fā)展趨勢。監(jiān)控組態(tài)軟件是工業(yè)應(yīng)用軟件的重要組成部分，其發(fā)展受到很多因素的制 約，歸根結(jié)底，是應(yīng)用的帶動對其發(fā)展起著最為關(guān)鍵的推動作用。 組態(tài)軟件是在信息化社會的大背景下，隨著工業(yè) it 技術(shù)的不斷發(fā)展而誕生、 發(fā)展起來的。在整個工業(yè)自

9、動化軟件大家庭中，監(jiān)控組態(tài)軟件屬于基礎(chǔ)型工具平臺。 監(jiān)控組態(tài)軟件給工業(yè)自動化、信息化、及社會信息化帶來的影響是深遠的，它帶動著 整個社會生產(chǎn)、生活方式的變化，這種變化仍在繼續(xù)發(fā)展。因此組態(tài)軟件作為新生事 物尚處于高速發(fā)展時期，目前還沒有專門的研究機構(gòu)就它的理論與實踐進行研究、總 結(jié)和探討，更沒有形成獨立、專門的理論研究機構(gòu)。近 5 年來，一些與監(jiān)控組態(tài)軟件 密切相關(guān)的技術(shù)如 opc、opc-xml、現(xiàn)場總線等技術(shù)也取得了飛速的發(fā)展，是監(jiān)控組態(tài) 軟件發(fā)展的有力支撐。 2 儲液罐控制系統(tǒng) 2.1 儲液罐結(jié)構(gòu)和工作原理 兩種液體的混合攪拌機，其要求是將兩種液體按一定比例混合，在電動機攪拌后 將混合的

10、液體輸出容器。并形成循環(huán)狀態(tài)，在按停止按扭后依然要完成本次混合才能 結(jié)束。混合攪拌機的整體由混合罐體，液位傳感器，電磁閥，攪拌電機，攪拌葉等組 成。模型如圖 2-1，圖 2-2 所示。 圖 2-1 儲液罐結(jié)構(gòu)左視 圖 2-2 儲液罐結(jié)構(gòu)右視 按動綠色按鈕啟動 a、b 罐順序向下方混料罐注水，停止注水電機開始攪拌，最后 停止攪拌混料罐閥門打開，水流出。隨后新一輪開始。 2.2 plc 的概述 plc 是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計。它采用了可編程序的 存儲器，用來在其內(nèi)部存儲邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算數(shù)等操作指令，并 通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機械的生

11、產(chǎn)過程。 plc 專為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計，其主要特點有： 抗干擾能力強，可靠性高； 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強； 編程方便，易于使用； 功能強大，成本低； 設(shè)計、施工、調(diào)試的周期短； 維護方便。 如圖 2-3 所示 圖 2-3 s7-200plc 2.2.1 plc 的系統(tǒng)組成 plc 種類繁多，但其組成結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。用 plc 實施控制，其實質(zhì)是按 控制功能要求，通過程序按一定算法進行輸入/輸出變換，并將這個變換給以物理實現(xiàn)， 并應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。plc 專為工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計，采用了典型的計算機結(jié)構(gòu)，他主要 是由 cpu、電源、存儲器和專門設(shè)計的輸入/輸出接口電路等組成。圖 2-4

12、 為 plc 的結(jié) 構(gòu)框圖。 圖 2-4 plc 結(jié)構(gòu)框圖 中央處理單元（cpu） 中央處理單元（cpu）一般由控制器、運算器和寄存器組成，這些電路都集成在一 個芯片內(nèi)。cpu 通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲單元、輸入/輸出接口電路 相連。 2存儲器 plc 的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩部分。 系統(tǒng)存儲器用來存放由 plc 生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在 rom 內(nèi)，用戶不 能更改。它是 plc 具有基本的功能，能夠完成 plc 設(shè)計者規(guī)定的各項工作。用戶存儲 器包括用戶程序存儲器和用戶數(shù)據(jù)存儲器。用戶程序存儲器用來存放用戶正對具體控 制人物用規(guī)定的 plc 編程語言編寫的應(yīng)

13、用程序。用戶數(shù)據(jù)存儲器可以用來存放用戶程 序中所使用期間的 on/off 狀態(tài)和數(shù)據(jù)修改和刪除。 3. 輸入/輸出單元 plc 的輸入和輸出信號類型可以是開關(guān)量、模擬量。輸入/輸出接口單元包含兩部 分：一部分是與被控設(shè)備相連的接口電路，另一部分是輸入和輸出的映像存儲器。輸 入單元接收來自用戶設(shè)備的各種控制信號，如限位開關(guān)，操作按鈕、選擇開關(guān)、行程 開關(guān)以及其他一些傳感器的信號。運行時 cpu 從輸入映像寄存器讀取輸入信息并結(jié)合 其他元器件最新信息，按照用戶程序進行計算，將有關(guān)輸出的最新計算結(jié)果放到輸出 映像寄存器。輸出映像寄存器有輸出點相對應(yīng)的觸發(fā)器組成，輸出接口電路將其由弱 點控制信號轉(zhuǎn)換成

14、現(xiàn)場需要的強電信號輸出，以驅(qū)動電磁閥、接觸器、指示燈等被控 制設(shè)備的執(zhí)行元件。 4. 電源部分 plc 一般使用 220v 的交流電源或 24v 直流電源，內(nèi)部的開關(guān)電源為 plc 的中 央處理器。存儲器等電路提供 5v.5v、24v 等直流電源，整體式的小型 plc 還提 供一定容量的直流 24v 電源，供外部有緣傳感器（如接近開關(guān)）使用。plc 所采用的開 關(guān)電源輸入電壓范圍寬（如 20.428.8vdc 或 85264vac） 、體積小、效率高、抗干擾 能力強。 5. 擴展接口 擴展接口用于將擴展單元或功能模塊與基本單元相連，使 plc 的配置更加靈活， 以滿足不同控制系統(tǒng)的需要。 6.

15、 通信接口 為了實現(xiàn)“人及”或“機-機”之間的對話，有些 plc 配有一定的通信接口。 plc 通過這些通信接口可以與顯示設(shè)定單元、觸摸屏、打印機相連，提供方便的人機交 換途徑；也可以與其他的 plc、計算機以及現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)相連，組成多機系統(tǒng)或工業(yè)網(wǎng) 絡(luò)控制系統(tǒng)。 7. 編程設(shè)備 過去的編程設(shè)備一般式編程器，其功能僅限于用戶讀寫和調(diào)試?，F(xiàn)在 plc 生產(chǎn)廠 家不再提供編程器，取而代之的是給用戶配置在 pc 上運行的基于 windows 的編程軟件。 使用編程軟件可以在屏幕上直接生成和編輯梯形圖、語句表、功能塊圖和順序功能圖 程序，并可以實現(xiàn)不同編程用語言的相互轉(zhuǎn)換。程序被編譯后下載到 plc，

16、也可以將 plc 中的程序上傳到計算機。程序可以保存和打印，通過網(wǎng)絡(luò)，還可以實現(xiàn)遠程編程編 程。 2.2.2 plc 的工作原理 plc 是一種工業(yè)控制計算機，它的工作原理是建立在計算機工作原理基礎(chǔ)之上的， 及通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)的。cpu 是以分時操作方式來處理各項任務(wù) 的，計算機在每一瞬間只能做一件事，所以程序的執(zhí)行時按程序順序依次完成相應(yīng)各 電器的動作，所以它屬于串行工作方式。plc 工作的全過程可用圖 2-5 所示的運行框圖 來表示。整個過程可分為三部分。 第一部分是上電處理。機器上電后對 plc 系統(tǒng)進行一次初始化，包括硬件初始化， i/o 模塊配置檢查，停電保持范圍

17、設(shè)定，系統(tǒng)通信參數(shù)配置及其他初始化處理。 第二部分是掃描過程。plc 上電處理里階段完成后進入掃描工作過程。先完成輸入 處理，其次完成與其他外設(shè)的通信處理，在此進行時鐘、特殊寄存器更新。當 cpu 處 于 stop 方式時，轉(zhuǎn)入執(zhí)行自檢診斷。當 cpu 處于 run 方式時，還要完成用戶程序的執(zhí) 行和輸出處理，在轉(zhuǎn)入執(zhí)行自檢診斷。 第三部分是出錯處理。plc 每掃描一次，執(zhí)行一次自診斷檢查，確定 plc 自身的動 作是否正常，如 cpu、電池電壓、程序存儲器。i/o 和通信等是否異?；虺鲥e。如檢查 出異常時，cpu 面板上的 led 及異常繼電器會接通，在特殊寄存器中會存入出錯代碼； 當出現(xiàn)致

18、命錯誤時，cpu 被強制為 stop 方式，所有掃面便停止。 圖 2-5 plc 運行框圖 plc 運行正常時，掃描周期的長短與 cpu 的運行速度、i/o 點的情況、用戶應(yīng)用程 序的長短及編程情況等有關(guān)。不通指令其執(zhí)行時間是不同的，故選用不同指令所用的 掃描時間將會不同。 2.3 儲液罐控制系統(tǒng)的設(shè)計與程序編寫 2.3.1 分析評估控制任務(wù) 在煉油、化工、制藥等行業(yè)中,多種液體混合是必不可少的工序, 而且也是其生產(chǎn) 過程中十分重要的組成部分。但由于這些行業(yè)中多為易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì), 以致現(xiàn)場工作環(huán)境十分惡劣, 不適合人工現(xiàn)場操作。另外, 生產(chǎn)要求該系統(tǒng)要具有混 合精確、控制可靠等特

19、點, 這也是人工操作和半自動化控制所難以實現(xiàn)的。所以為了 幫助相關(guān)行業(yè), 特別是其中的中小型企業(yè)實現(xiàn)多種液體混合的自動控制, 從而達到液 體混合的目的，液體混合自動配料勢必就是擺在我們眼前的首要問題。使用傳感器和 電磁閥通過 plc 的控制可以完成液體自動配料及混合。 圖 2-6 為液體混合攪拌機示意圖，bg1、bg2、bg3 為液面?zhèn)鞲衅?，液面淹沒時接通， 兩種液體（液體 a、液體 b）的流入和混合液體的流出分別由電磁閥 yv1、yv2、yv3 控 制，m 為混和攪拌電動機，控制要求如下： 圖 2-6 液體混合攪拌機示意圖 初始狀態(tài) 當裝置投入運行時，容器內(nèi)為放空狀態(tài)。 啟動操作 按下啟動按

20、鈕 sb1，裝置就開始按規(guī)定動作工作。液體 a 閥打開，液體 a 流入容器。當液面到達 bg2 時，關(guān)閉液體 a 閥門 yv1，打開液體 b 閥門 yv2.液體 b 流 入容器。當液面到達 bg3 時，關(guān)閉液體 b 閥門 yv2，攪拌電機開始轉(zhuǎn)動。攪拌電機工作 1min 后，停止攪動，混合液體閥門打開，開始放出混合液體。當液面下降到 bg1 時， bg1 又接通變?yōu)閿嚅_，經(jīng)過 20s 后，容器放空，混合液體閥門 yv3 關(guān)閉，接著開始下一 循環(huán)操作。 停止操作 按下停止按鈕后，要處理完當前循環(huán)周期剩余的任務(wù)后，系統(tǒng)停止在 初始狀態(tài)。 2.3.2 控制系統(tǒng)的 i/o 點及地址分配 輸入/輸出信號

21、在 plc 接線端子上的地址分配是進行 plc 控制系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。 i/o 地址分配后才可進行編程；i/o 地址確定以后，才可以繪制接線圖。 控制系統(tǒng)的輸入/輸出信號的名稱、代碼及地址編號如表 3-1 所示: 表 2-1 i/o 地址分配 名 稱代 碼地 址 編 號 輸 入 信 號 啟動按鈕 sb1io.0 停止按鈕 sb2i0.1 液位傳感器 bg1i0.2 液位傳感器 bg2i0.3 液位傳感器 bg3i0.4 輸 出 信 號 攪拌電動機 mq0.0 液體 a 電磁閥 yv1q0.1 液體 b 電磁閥 yv2q0.2 混合液體電磁閥 yv3qo.3 2.3.3 電器控制系統(tǒng)原理圖 本混合

22、攪拌機模型的液位傳感器由液位繼電器代替。液位繼電器的工作電壓是直 流 220v，觸點容量是直流 220v。輸出信號為開關(guān)量信號。 輸入轉(zhuǎn)換 輸出轉(zhuǎn)換 圖 2-7 中間繼電器轉(zhuǎn)換電路 混合攪拌機的輸出控制設(shè)備為電磁閥和攪拌電動機。電磁閥的工作電壓為直流 220v,可以由 plc 自身提供。攪拌電動機的工作電壓為交流 220v,同樣通過中間繼電器 轉(zhuǎn)換可以正常工作。圖 2-7 為中間繼電器的轉(zhuǎn)化電路。 2.3.4 系統(tǒng)程序設(shè)計 確定混合攪拌機的控制要求后，在西門子 step7-micro/win 編程軟件中編寫程序， 如 2-8 圖所示。 圖 2-8 編寫程序 西門子 s7-200plc 基本指令

23、有為邏輯指令、定時器指令、計數(shù)器指令、比較指令 和程序控制指令等。位邏輯指令語句表有“與” 、 “或” 、 “輸出”指令。 定時器指令通過內(nèi)部軟延時繼電器來進行定時操作。定時器用“t”進行表示，他 是對內(nèi)部時鐘累計增量計時的。計數(shù)器用來累計輸入的次數(shù)，它在結(jié)構(gòu)上主要由一個 16 位的預(yù)置寄存器、一個 16 位的當前值寄存器和一個狀態(tài)位組成。 比較指令是將兩個操作數(shù) in1 和 in2 比較大小，它可對起始觸點、并聯(lián)觸點和串 聯(lián)觸點進行比較操作數(shù)可以為字節(jié)、字、雙字、實數(shù)。程序控制指令用于程序運行狀 態(tài)的控制，主要包括結(jié)束、看門狗復(fù)位、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)、順序控制等指令。 梯形圖的輸入方法； 1. 將光

24、標移至網(wǎng)絡(luò)中需輸入指令的位置； 2. 單擊指令樹中各類指令左側(cè)的加號，選擇需要的指令雙擊鼠標左鍵輸入指令； 圖 2-9 儲液罐的 plc 控制程序 3.單擊“？”并輸入地址、定時時間或脈沖次數(shù)。 根據(jù)控制要求，儲液罐的 plc 控制程序如圖 2-9 所示： 2.3.5 plc 的外圍接線 圖 2-10 為 plc 的外圍接線圖： 圖 2-10 plc 外圍接線圖 2.3.6 plc 系統(tǒng)程序的模擬調(diào)試 將 plc 與計算機連接，在 step7-micro/win 編程軟件和 plc 之間建立通信，向 plc 下載程序后，便可以模擬調(diào)試并監(jiān)視控制程序的執(zhí)行。程序模擬調(diào)試的基本思想是， 以方便的形

25、式模擬生產(chǎn)現(xiàn)場實際狀態(tài)，為程序的運行創(chuàng)造必要的環(huán)境。圖 2-11 為計算 機與 plc 連接示意圖。plc 有“運行”和“停止”兩種不同的工作模式，工作模式不同， plc 調(diào)試操作的方法也不相同。單擊“plc”“run”或“stop”可選擇不同的工作方 式，在調(diào)試工具條中選擇“運行”或“停止” 。 如要使用 step7-micro/win 軟件控制 plc 進入 run 模式，則必須保證 step7-micro/win 和 plc 之間已經(jīng)建立了通信，并且必 須將 plc 硬件模式開關(guān)設(shè)為 term（終端）或 run（運行） 。 圖 2-11 計算機與 plc 連接示意圖 將模式開關(guān)設(shè)為終端不

26、會改變 plc 的操作模式，但卻允許 step7-micro/win 改變 plc 的操作模式。位于 plc 前方的狀態(tài) led 表示當前的操作模式。當程序狀態(tài)監(jiān)控 或狀態(tài)表監(jiān)控操作正在進行時，在 step7-micro/win 窗口右下方處附近的狀態(tài)欄上會 出現(xiàn)一個 run/stop 指示燈。 當 plc 為 stop 模式時，可以創(chuàng)建和編輯程序，plc 處于半空閑狀態(tài)；停止用戶程 序執(zhí)行；執(zhí)行輸入更新；用戶中斷條件被禁用。plc 操作系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)控 plc，將狀態(tài)數(shù) 據(jù)傳遞給 step7-micro/win，并執(zhí)行所有的“強制”或“取消強制”命令。當 plc 位于 stop 模式時，可以執(zhí)行

27、以下操作: 1使用狀態(tài)表或程序狀態(tài)監(jiān)控查看操作數(shù)的當前值。 2可以使用狀態(tài)表或程序監(jiān)控強制數(shù)據(jù)；使用狀態(tài)表寫入數(shù)值。 3寫入或強制輸出。 4執(zhí)行有限次數(shù)掃描，并通過狀態(tài)表或項目狀態(tài)查看結(jié)果。 當 plcrun 模式時，不能使用“首次掃描”或“多次掃描”功能?？梢栽跔顟B(tài)表中 寫入和強制數(shù)據(jù)，也可 lad 或 fbd 程序編輯器強制數(shù)據(jù)，方法與 stop 模式中的相同。 計算機編程時，一般采用 pc/ppi 電纜或 ppi 多主站電纜連接計算機與 plc。將 ppi 電纜上標有 pc 的 rs-232 端連接到計算機的 com 端口，標有 ppi 的 rs-485 端連接 到 cpu 模塊的通信端

28、口，擰緊連接器上的螺絲。用鼠標左鍵雙擊指令樹文件夾中的 “設(shè)置 pg/pc 接口”圖標，在彈出的“setpg/pc interface” 對話框中，選擇 “pc/ppi cable(ppi)”后單擊“properties”按鈕，在彈出的對話框中設(shè)置編程軟件 的通信參數(shù)。通信雙方的波特率應(yīng)相同，不能確實 plc 接口的波特率時，可以在“通 信”對話框中選擇“搜索所有波特率” 。與 plc 通信成功后，用鼠標左鍵雙擊指令樹文 件夾“系統(tǒng)塊”中的“通信端口”圖標，可以修改 plc 通信接口的參數(shù)。用 dip 開關(guān) 設(shè)置的波特率應(yīng)與編程軟件中設(shè)置的波特率和用系統(tǒng)塊設(shè)置的 plc 波特率一致。用鼠 標左

29、鍵同雙擊指令樹文件夾“通信”對話框中“雙擊刷新”旁邊藍色箭頭組成的環(huán)形 圖標，編程軟件將會自動搜索連接在網(wǎng)絡(luò)上的 s7-200 cpu226 模塊，這樣計算機與 plc 就實現(xiàn)了在線連接。如圖 2-12 所示。 圖 2-12“通信”設(shè)置 在梯形圖狀態(tài)操作之前 run 模式，執(zhí)行菜單命令“調(diào)試”“使用執(zhí)行狀態(tài)”或 用鼠標左鍵單擊“程序狀態(tài)監(jiān)控”按鈕進入狀態(tài)。plc 位于 run 模式時，會顯示彩色狀 態(tài)值和元素，程序執(zhí)行狀態(tài)顏色的含義如下： 1正在掃描程序時，電源母線為藍色。 2圖形中的能流用藍色表示，灰色表示無能流、指令未掃描或 stop 模式的 plc。 3觸點接通時，指令會顯示為藍色 4輸

30、出接通時，指令會顯示為藍色。 5指令接通電源并準確無誤地成功執(zhí)行時，subr 和指令顯示為藍色。 6綠色定時器和計數(shù)器表示定時器和計數(shù)器包含有效數(shù)據(jù)。 7.紅色表示指令執(zhí)行有誤。 在監(jiān)控的狀態(tài)下，如果要局部的調(diào)試時可在觸點的附近點擊右鍵，從彈出的菜單 中選擇“強制”即可進行局部的調(diào)試。如圖 2-13 所示。 圖 2-13 強制設(shè)置 當想要整體調(diào)試時，從“調(diào)試”工具欄單擊“取消全部強制” ；當需要取消當前強 制時，從從“調(diào)試”工具欄單擊“取消強制”或直接單擊鼠標右鍵單擊操作數(shù)，并從 彈出的菜單中選擇“取消強制”即可。 當程序在 windows 環(huán)境下地 plc 的編程軟件中編程完后，可以在軟件中

31、模擬調(diào)試 來檢查程序。模擬調(diào)試可借助于模擬開關(guān)和 plc 輸出斷的輸出指示燈進行。調(diào)試時， 可利用上述外圍設(shè)備模擬各種現(xiàn)場開關(guān)和傳感器狀態(tài)，然后觀察 plc 的輸出是否正確。 如果有錯誤則反復(fù)修改后調(diào)試。 混合攪拌機的控制程序編寫完成后，單擊編程軟件調(diào)試工具欄中的下載按鈕，把 程序下載到 plc 中。 將 s7-200plc 的模式開關(guān)設(shè)置為 run，運行程序。借助于開關(guān)給輸入端口輸入信號。 查看輸出端口的指示燈是否按控制要求閃亮與熄滅。 程序運行時，單擊調(diào)試工具欄中的圖形狀態(tài)監(jiān)控表監(jiān)控按鈕，可以在當前值欄中 顯示出變量的變化過程?？梢园次换蛘甙醋謨煞N形式來顯示定時器和計數(shù)器的值，以 位形式顯

32、示的是其狀態(tài)位，以字形式顯示的是其當前值。 3 儲液罐的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 3.1 組態(tài)軟件概述 3.1.1 組態(tài)軟件產(chǎn)生的背景及發(fā)展方向 組態(tài)的概念一伴隨著集散型控制系統(tǒng)（distributed control system）的出現(xiàn)才 被廣大技術(shù)人員所熟知的。在工業(yè)控制技術(shù)不斷發(fā)展和應(yīng)用過程中，pc 相比較以前的 專用系統(tǒng)具有的優(yōu)勢明顯。這些優(yōu)勢體現(xiàn)在：pc 技術(shù)保持著較快的發(fā)展速度，各種相 關(guān)技術(shù)成熟。由 pc 構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)具有相當較低的成本。pc 軟件的資源豐富，軟 件之間的相互操作性強。在 pc 技術(shù)向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特 殊而且重要的位置。 目前看到的組態(tài)軟件都

33、能完成類似的功能，但是從技術(shù)上說，各種組態(tài)軟件實現(xiàn) 功能的方法卻不相同。從不同之處及 pc 的發(fā)展趨勢，可以看出組態(tài)軟件未來發(fā)展的方 向。例如，數(shù)據(jù)的采集方式，腳本的功能組態(tài)環(huán)境的可擴展性，組態(tài)軟件的開放性， 對 internet 的支持程度，組態(tài)軟件的控制功能等。 3.1.2 組態(tài)軟件的安裝與使用 本課題使用的是組態(tài)王 6.53。如圖 3-1 所示。 圖 3-1 組態(tài)安裝第一個畫面 組態(tài)王軟件全中文字幕，插入光盤按要求一步步安裝就可以完成安裝。 制作一個工程的一般過程是： 1） 設(shè)計圖形界面（定義畫面） ； 2） 定義設(shè)備； 3） 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫（定義變量） ； 4） 建立動畫連接； 5） 運行

34、調(diào)試； 3.2 基于組態(tài)王軟件儲液罐監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 3.2.1 工程路徑創(chuàng)建 要建立新的組態(tài)王工程，首先選擇指定的工程路徑。根據(jù)新工程相當逐步創(chuàng)建。 如圖 3-2 所示。 圖 3-2 工程管理器 選擇新建工程，出現(xiàn)如圖 3-3 所示對話框。 圖 3-3 新建工程向?qū)б?單擊“確定”按鈕，彈出“新建向?qū)Ф睂υ捒?，如圖 3-4 所示。 圖 3-4 新建工程向?qū)Ф?選擇一個有效路徑，單擊下一步，出現(xiàn)如圖 3-5 所示對話框。 圖 3-5 新建工程向?qū)?輸入工程名稱，點擊完成，創(chuàng)建工程路徑完成。 3.2.2 建造圖形畫面和定義變量及動畫連接 本次課題（儲液罐監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計）要求完成對現(xiàn)場的模擬和監(jiān)

35、控。工程現(xiàn)場和 組態(tài)畫面是完全同步，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的監(jiān)控。本課題要求將兩種液體按一定比例混合， 在電動機攪拌后將混合的液體輸出容器。并形成循環(huán)狀態(tài)，在按停止按扭后依然要完 成本次混合才能結(jié)束。如圖 3-6 所示。 圖 3-6 基于組態(tài)儲液罐監(jiān)控畫面 畫面的模仿來自于工業(yè)現(xiàn)場，組態(tài)王提供了方便的圖形編輯工具。每次打開圖形 或者編輯新圖形工具箱就會自動打開。圖形的編輯基本可以用工具箱完成。 在菜單工具顯示工具箱的左端可以選擇相關(guān)的功能項。在工具箱中打開“圖庫管 理器” ，可以從中選擇組態(tài)王提供的圖形。本課題選用了反應(yīng)器，管道，閥門，按鈕， 開關(guān)，和指示燈。并且用到可工具箱的圓角矩形鍵。下面以建立混料

36、罐液面為例說明。 進入開發(fā)系統(tǒng)，如圖 3-7 所示。 圖 3-7 組態(tài)開發(fā)系統(tǒng) 利用工具箱進入圖庫管理器選擇反應(yīng)罐，并繪制混料罐液面。如圖 3-8 和圖 3-9 所示。 圖 3-8 圖庫管理器 圖 3-9 開發(fā)系統(tǒng)繪制混料罐 完成圖形畫面，還需要給相應(yīng)的圖素定義變量名。打開工程瀏覽器，在左側(cè)選擇 數(shù)據(jù)庫/數(shù)據(jù)詞典，然后在右側(cè)選擇“新建”彈出“定義變量”對話框定義圖素相關(guān)變 量名。如圖 3-10 所示。 圖 3-10 工程瀏覽器中定義變量 返回組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中點擊相關(guān)的圖素就會出現(xiàn)相應(yīng)的動畫連接對話框，在對話 框中可以選擇相應(yīng)的功能鍵。在建立液面時用到“縮放”建立液面的動態(tài)變量。如圖 3-11

37、所示。 圖 3-11 混料罐液面的動畫連接 依次建立，最后形成如圖動畫連接目的就是建立圖形和數(shù)據(jù)庫之間的關(guān)系，為實 現(xiàn)畫面的動態(tài)監(jiān)控打下基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫的變量才是和工業(yè)現(xiàn)場的變化是同步的，建立圖 素與數(shù)據(jù)庫的對應(yīng)聯(lián)系監(jiān)控畫面才能實現(xiàn)同步變化，進行實時監(jiān)控。 3.2.3 命令語言的編寫 組態(tài)王的命令語言在語法上類似于 c 語言的程序，工程人員可以利用這些程序加 強應(yīng)用程序的靈活性，處理些算法和操作等。基于組態(tài)王儲液罐監(jiān)控系統(tǒng)的命令語言 如下。 /*a 罐進給料*/ if(a 罐進液閥=1) 本站點a 罐液面=本站點a 罐液面-0.6; 本站點c 罐液面=本站點c 罐液面+0.4; /* b 罐進給料

38、*/ if(本站點b 罐進液閥=1) 本站點b 罐液面=本站點b 罐液面-0.7; 本站點c 罐液面=本站點c 罐液面+0.5; /*混料罐出料*/ if(本站點出液閥=1) 本站點c 罐液面=本站點c 罐液面-0.6; 本站點b 罐液面=本站點b 罐液面+0.5; 本站點a 罐液面=本站點a 罐液面+0.5; /*葉片旋轉(zhuǎn)*/ if(本站點攪拌電機開關(guān)=1) 本站點葉片旋轉(zhuǎn)狀態(tài)=本站點葉片旋轉(zhuǎn)狀態(tài)+1; if(本站點葉片旋轉(zhuǎn)狀態(tài)5) 本站點葉片旋轉(zhuǎn)狀態(tài)=0; /*液位傳感器指示燈*/ if(本站點c 罐液面=75) 本站點高液位指示燈=1; else本站點高液位指示燈=0; if(本站點c

39、罐液面=40) 本站點中液位指示燈=1; else本站點中液位指示燈=0; if(本站點c 罐液面=10) 本站點底液位指示燈=1; else本站點底液位指示燈=0; 3.2.4io 設(shè)備管理 組態(tài)王支持的設(shè)備包括：可編程控制器（plc） 、智能模塊、板卡、智能儀表，變 頻器等。支持的通訊方式包括：串聯(lián)通訊、數(shù)據(jù)采集板、dde 通訊、人機界面卡、網(wǎng)絡(luò) 模塊，和 opc 等。本課題采用設(shè)備是 pcl，通訊方式是串聯(lián)通訊。如圖 3-12 所示。 圖 3-12 4 聯(lián)機調(diào)試 將 plc 程序輸入 s7-200plc 機連接 pc 機通上電源連接模型就可以調(diào)試。成功后如 圖 4-1 所示。 圖 4-1

40、 聯(lián)機圖 隨本論文附帶有，演示現(xiàn)場錄制光盤一張。 結(jié)束語 本論文闡述了基于組態(tài)軟件儲液罐監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計,以及儲液罐控制系統(tǒng)的設(shè)計。 以液體混合攪拌機控制系統(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)的設(shè) 計過程（包括設(shè)計方案、設(shè)計流程、設(shè)計要求、梯形圖設(shè)計、外部連接通信等）,旨在 對其中的設(shè)計過程做簡單的介紹和說明。本次畢業(yè)設(shè)計完成 plc 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，及 相關(guān)控制程序的調(diào)試和模擬運行。利用組態(tài)王軟件編制的動畫畫面同步模擬出關(guān)于儲 液罐模型的運行。最終完成 plc 與混合攪拌機實物模型聯(lián)機運行，并通過組態(tài)畫面進 行監(jiān)控的運行調(diào)試。 本設(shè)計還有很多不足之處，如組態(tài)畫面不夠漂亮，組態(tài)監(jiān)控

41、畫面沒有實現(xiàn)對水流 的模仿，對 plc 編程語言的使用不夠熟練，但是經(jīng)過這次設(shè)計，本人對所學(xué)知識認識 加深刻。 參考文獻 1 周軍.電氣控制及 plc.北京：機械工業(yè)出版社，2008. 2 陳忠平等.西門子 s7-200 系列 plc 自學(xué)手冊.北京：人民郵電出版社，2008. 3 亞控組態(tài)王 6.53 使用手冊 4 http:/ 5 王立權(quán)等.可編程控制器原理與應(yīng)用.哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2005 6 龐興華.機械設(shè)計基礎(chǔ).北京：機械工業(yè)出版社，2009 7 龔慶壽.機械制造基礎(chǔ). 北京：高等教育出版社，2006 8 肖廣潤等.電子技術(shù). 武昌：華中理工大學(xué)出版社，1995 9 覃貴

42、禮.組態(tài)軟件控制技術(shù).北京理工大學(xué)出版社，2007 致謝 不積跬步何以至千里，本設(shè)計能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認真負 責(zé)，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設(shè)計中得以體現(xiàn)。三人行必有我?guī)煟?同學(xué)們的幫助合作也給本課題順利完成提供幫助。正是有了他們的悉心幫助和支持， 才使我的畢業(yè)論文工作順利完成。特別感謝輔導(dǎo)老師黃河巨老師，趙華老師的幫助。 09/20 15:09 45t 旋挖鉆機變幅機構(gòu)液壓缸設(shè)計 08/30 15:32 5 噸卷揚機設(shè)計 10/30 17:12 c620 軸撥桿的工藝規(guī)程及鉆 2-16 孔的鉆床夾具設(shè)計 09/21 13:39 ca6140 車床撥叉零件的機械

43、加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計 831003 08/30 15:37 cpu 風(fēng)扇后蓋的注塑模具設(shè)計 09/20 16:19 gdc956160 工業(yè)對輥成型機設(shè)計 08/30 15:45 ls 型螺旋輸送機的設(shè)計 10/07 23:43 ls 型螺旋輸送機設(shè)計 09/20 16:23 p-90b 型耙斗式裝載機設(shè)計 09/08 20:17 pe10 自行車無級變速器設(shè)計 10/07 09:23 話機機座下殼模具的設(shè)計與制造 09/08 20:20 t108 噸自卸車拐軸的斷裂原因分析及優(yōu)化設(shè)計 09/21 13:39 x-y 型數(shù)控銑床工作臺的設(shè)計 09/08 20:25 yd5141syz 后壓縮

44、式垃圾車的上裝箱體設(shè)計 10/07 09:20 zh1115w 柴油機氣缸體三面粗鏜組合機床總體及左主軸箱設(shè)計 09/21 15:34 zxt-06 型多臂機凸輪軸加工工藝及工裝設(shè)計 10/30 16:04 三孔連桿零件的工藝規(guī)程及鉆 35h6 孔的夾具設(shè)計 08/30 17:57 三層貨運電梯曳引機及傳動系統(tǒng)設(shè)計 10/29 14:08 上蓋的工工藝規(guī)程及鉆 6-4.5 孔的夾具設(shè)計 10/04 13:45 五噸單頭液壓放料機的設(shè)計 10/04 13:44 五噸單頭液壓放料機設(shè)計 09/09 23:40 儀表外殼塑料模設(shè)計 09/08 20:57 傳動蓋沖壓工藝制定及沖孔模具設(shè)計 09/08

45、 21:00 傳動系統(tǒng)測繪與分析設(shè)計 10/07 23:46 保護罩模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 09/20 15:30 保鮮膜機設(shè)計 10/04 14:35 減速箱體數(shù)控加工工藝設(shè)計 10/04 13:20 鑿巖釬具釬尾的熱處理工藝探索設(shè)計 09/08 21:33 分離爪工藝規(guī)程和工藝裝備設(shè)計 10/30 15:26 制定左擺動杠桿的工工藝規(guī)程及鉆 12 孔的夾具設(shè)計 10/29 14:03 前蓋板零件的工藝規(guī)程及鉆 8-m16 深 29 孔的工裝夾具設(shè)計 10/07 08:44 加油機油槍手柄護套模具設(shè)計 09/20 15:17 加熱缸體注塑模設(shè)計 10/07 09:17 動模底板零件的工藝規(guī)程及鉆 52 孔的工裝夾具設(shè)計 10/08 20:23 包縫機機體鉆孔