三種液體自動混合的PLC控制

1、本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（200*屆）*摘 要PLC是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的通用自動控制裝置，也可以說它是一種用程序來改變控制功能的計(jì)算機(jī)。隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，可編程序控制器PLC已在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用，而且所占比重在迅速的上升。PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程裝置組成。它應(yīng)用于工業(yè)混合攪拌設(shè)備，使得攪拌過程實(shí)現(xiàn)了自動化控制、并且提升了攪拌設(shè)備工作的穩(wěn)定性，為攪拌機(jī)械順利、有序、準(zhǔn)確的工作創(chuàng)造了有力的保障。本人所設(shè)計(jì)的多種液體混合的PLC控制程序可進(jìn)行單周期或連續(xù)工作，具有斷電記憶功能，復(fù)電后可以繼續(xù)運(yùn)行。另外，PLC還有通信聯(lián)網(wǎng)功能，通過組態(tài)，可直接對現(xiàn)

2、場監(jiān)控、更方便工作和管理。關(guān)鍵字：混合裝置;PLC控制;組態(tài)目錄1 問題的提出11.1 課題研究的背景及意義1 1.1.1 課題研究的背景1 1.1.2 課題研究的意義11.2 課題研究的內(nèi)容12 硬件設(shè)計(jì)32.1 液體混合裝置的結(jié)構(gòu)及控制要求32.2 主電路圖4 2.2.1液體傳感器的選擇4 2.2.2 攪拌電機(jī)的選擇5 2.2.3 電磁閥的選擇5 2.2.4接觸器的選擇6 2.2.5熱繼電器的選擇62.3可編程控制器6 2.3.1 I/O分配表6 2.3.2可編程控制器7 2.3.3可編程控制器的外部接線圖83軟件設(shè)計(jì)83.1 程序框圖93.2 根據(jù)控制要求和I/O地址編制的控制梯形圖9

3、3.2.1控制梯形圖見附錄B所示9 3.2.2 梯形圖執(zhí)行原理分析93.3 語句表104 組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)114.1 組態(tài)王軟件簡介114.2 組態(tài)王工程在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用115 軟硬件調(diào)試205.1 連接設(shè)置205.2 運(yùn)行調(diào)試215.3 PLC程序的模擬調(diào)試245.4 組態(tài)通訊調(diào)試266結(jié)論27致謝29參考文獻(xiàn)30附錄A 程序框圖31附錄B 梯形圖32附錄C 語句表33畢業(yè)設(shè)計(jì)1 問題的提出1.1 課題研究的背景及意義1.1.1 課題研究的背景液體混合系統(tǒng)部分是一個(gè)較大規(guī)模工業(yè)控制系統(tǒng)的改適升級，控制裝置需要根據(jù)企業(yè)設(shè)備和工藝現(xiàn)況來構(gòu)成并需盡可能的利用舊系統(tǒng)中的元器件。對于人機(jī)交互方式改造后系

4、統(tǒng)的操作模式應(yīng)盡量和改造前的相類似，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)儲存和分析匯總的能力。 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)多個(gè)電磁閥的開關(guān)以及電動機(jī)啟動的控制這個(gè)角度去考慮確定系統(tǒng)方案。1.1.2 課題研究的意義在工藝加工最初，把多種原料在合適的時(shí)間和條件下進(jìn)行加工得到產(chǎn)品，一直都是在人監(jiān)控或操作下進(jìn)行的，在后來多用繼電器系統(tǒng)對順序或邏輯的操作過程進(jìn)行自動化操作，但是現(xiàn)在隨著時(shí)代的發(fā)展，這些方式已經(jīng)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需要，實(shí)際生產(chǎn)中需要更精確、更便捷的控制裝

5、置。 隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動化程度要求越來越高，原來的液體混合裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前自動化的需要?？删幊炭刂破饕后w自動混合系統(tǒng)集成自動控制技術(shù)，計(jì)量技術(shù)，傳感器技術(shù)等技術(shù)于一體的機(jī)電一體化裝置。通過本次設(shè)計(jì)使我得到了工程知識和工程技能的綜合訓(xùn)練，獲得應(yīng)用本課程的知識和技術(shù)去解決工程實(shí)際問題的能力。1.2 課題研究的內(nèi)容 1.設(shè)計(jì)液體混合控制系統(tǒng)的PLC外部連線圖和軟件程序。 2硬件的研究。用以前所學(xué)知識全面系統(tǒng)的對硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)并設(shè)有保護(hù)器件。 3.PLC程序編制與調(diào)試 。 4以可編程控制器為核心，熟悉并利用組態(tài)王軟件對其所應(yīng)用的程序進(jìn)行模擬動態(tài)畫面顯示。 2 硬件設(shè)計(jì)2.1 液體混合裝置的

6、結(jié)構(gòu)及控制要求圖2-1中設(shè)計(jì)的液體混合裝置主要完成三種液體的自動混合攪拌。此裝置需要控制的元件有： SL1,SL2,SL3,SL4為液面?zhèn)鞲衅?，液面淹沒該點(diǎn)時(shí)為ON，液體A、B、C、D閥門是電磁閥，M為攪拌機(jī)。另外還有控制電磁閥和電動機(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，可以通過引線與相應(yīng)的控制系統(tǒng)連接從而達(dá)到控制效果。圖2-1 液體混合灌裝機(jī)要求如下：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)。2起始操作：按下啟動按鈕SB1，裝置開始按規(guī)定工作，液體A閥門打開，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，打開B閥門。當(dāng)液面到達(dá)SL3時(shí)，關(guān)閉液體B閥門，打開C

7、閥門。當(dāng)液面到達(dá)SL4時(shí)，關(guān)閉液體C閥門，攪拌電動機(jī)開始轉(zhuǎn)動。攪拌電動機(jī)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(dāng)液面下降到SL1時(shí)，SL1有接通變?yōu)閿嚅_，在經(jīng)過20s后，容器放空，混合液體閥門即液體D閥門的電磁閥YV4關(guān)閉，接著開始下一個(gè)循環(huán)操作。 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)。2.2 主電路圖 主電路圖根據(jù)液體混合裝置的結(jié)構(gòu)及控制要求，可畫出電路圖如圖2-4所示。圖2-4 主電路圖2.2.1液體傳感器的選擇 選用LSF-2.5型液位傳感器。 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

8、力。 LSF系列液位開關(guān)可提供非常準(zhǔn)確、可靠的液位檢測。其原理是依據(jù)光的反射折射原理 ，當(dāng)沒有液面時(shí)，光被前端的棱鏡面或球面反射回來；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作并輸出一個(gè)開關(guān)量。應(yīng)用此原理可制成單點(diǎn)或多點(diǎn)液位開關(guān)。LSF光電液位開關(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。 相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： 1）工作壓力可達(dá)2.5Mpa； 2）工作溫度上限為125； 3）觸點(diǎn)壽命為100萬次； 4）觸點(diǎn)容量為70W； 5）開關(guān)電壓為24V DC； 6）切換電流為0.5A。2.2.2 攪拌電機(jī)的選擇 選用EJ15-3型電動機(jī)

9、。 相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： EJ15系列電動機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機(jī)。 1）額定電壓為380V，額定頻率為50Hz，功率為2.5KW，采用三角形接法； 2）電動機(jī)運(yùn)行地點(diǎn)的海拔不超過1000m。工作溫度-1540/濕度90%。2.2.3 電磁閥的選擇 1入罐液體選用VF4-25型電磁閥。其中“V”表示電磁閥，“F”表示防腐蝕，4表示設(shè)計(jì)序號，25表示口徑（mm）寬度。（1）材質(zhì)：聚四氟乙烯；使用介質(zhì)：硫酸、鹽酸、有機(jī)溶劑、化學(xué)試劑等酸堿性的液體；（2）介質(zhì)溫度150/環(huán)境溫度-2060；（3）使用電壓：AC：220V50Hz/60Hz DC: 24V；（4）功

10、率：AC：2.5KW； （5）操作方式：常閉：通電打開、斷電關(guān)閉，動作響應(yīng)迅速，高頻率。 2出罐液體選用AVF-40型電磁閥。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）相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：（1） 其最大特點(diǎn)就是能通過設(shè)備上的按鍵設(shè)置來控制流量，達(dá)到定時(shí)排空的效果；（2）其閥體材料為：聚四氟乙烯，有比較強(qiáng)的抗腐蝕能力；（3）使用電壓：AC：220V50Hz/60HZ DC：24V；（4）功率：AC：5KW。 2.2.4接觸器的選擇 選用CJ20-10/CJ20-16型接觸器。其中“C”表示接觸器，“J”表示交流，20為設(shè)計(jì)編號，10/16為主觸頭

11、額定電流。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：1操作頻率為1200/h2機(jī)電壽命為1000萬次3主觸頭額定電流為10/16（A）4額定電壓為380/220（A）5功率為2.5KW。2.2.5 熱繼電器的選擇選用JR16B-60/3D型熱繼電器。其中“J”表示繼電器，“D”表示帶斷相保護(hù)。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：1額定電流為20（A）；2熱元件額定電流為32/45（A）。2.3可編程控制器 2.3.1 I/O分配表根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，在本系統(tǒng)中所需要的開關(guān)量輸入點(diǎn)為6點(diǎn)，開關(guān)量輸出為5點(diǎn)?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)具備的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)、名稱、代碼及地址編號如表2-2所示：表2-2液體混合裝置輸入/輸出地址分

12、配輸入設(shè)備輸入點(diǎn)編號輸出設(shè)備輸出點(diǎn)編號啟動按鈕I0.0電磁閥YV1Q0.0SL1液位傳感器I0.1電磁閥YV2Q0.1SL2液位傳感器I0.2電磁閥YV3Q0.2SL3液位傳感器I0.3電磁閥YV4Q0.4SL4液位傳感器I0.4攪拌機(jī)MQ0.3停止按鈕I0.5 2.3.2可編程控制器 該控制系統(tǒng)核心部分是以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，輸入輸出信號通過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 PL

13、C的輸入輸出端子以及電源端、接地端和公共端的實(shí)際位置一一對應(yīng)。I/O模塊接口將輸入輸出信號引入到控制臺上。PC/PPI編程電纜上標(biāo)有 PC的 RS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。這是一個(gè)單體控制的小系統(tǒng)，沒有特殊的控制要求，開關(guān)量輸入點(diǎn)有6個(gè)（起動、停止和SL1、SL2、SL3、SL4），開關(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

14、般中小型控制器（S7-200CPU221CPU226），在此選用S7-200的CPU226。 2.3.3可編程控制器的外部接線圖根據(jù)輸入輸出設(shè)備及表2-2的液體混合裝置輸入輸出地址的分配表，畫出圖2-3所示的可編程控制器的外部接線圖。圖2-3 可編程控制器的外部接線圖3軟件設(shè)計(jì) 3.1 程序框圖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，PLC程序框圖可見附錄A。3.2 根據(jù)控制要求和I/O地址編制的控制梯形圖 3.2.1控制梯形圖見附錄B所示 3.2.2 梯形圖執(zhí)行原理分析 1第一種液體的進(jìn)入當(dāng)PLC接通電源后，按下啟動按鈕SB1后，觸點(diǎn)I0.0接通，Q0.0得電并自鎖，

15、與之相連的電磁閥YV1接通并保持，液體A開始流入，當(dāng)液體達(dá)到液面?zhèn)鞲衅鱏L1的位置時(shí)，SL1動作。 2第二種液體的進(jìn)入當(dāng)液體達(dá)到液位傳感器SL2的位置時(shí)，SL2動作，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開始流入液罐，同時(shí)I0.2的動斷輔助觸點(diǎn)I0.2斷開，液體A停止流入。 3第三種液體的進(jìn)入當(dāng)液體達(dá)到液位傳感器SL3的位置時(shí)，SL3動作，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開始流入液罐，同時(shí)I0.3的動斷輔助觸點(diǎn)I0.3斷開，液體B停止流入。 4攪拌機(jī)工作當(dāng)液體達(dá)到液位傳感器SL4時(shí)，SL4動作，I0.4接通使Q0.3

16、得電并自鎖，與之相連的電磁閥接通并保持，同時(shí)I0.4的動斷輔助觸點(diǎn)I0.4斷開，液體C停止流入，攪拌機(jī)開始攪拌，同時(shí)時(shí)間繼電器T37得電開始計(jì)時(shí)。 5混合液體開始排出1 min后時(shí)間繼電器T37計(jì)時(shí)時(shí)間到，其動合輔助觸點(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的動斷輔助觸點(diǎn)Q0.4斷開，斷開Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3，液體開始排出。 6混合液體排完Q0.4得電的同時(shí)帶動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_，其動斷輔助觸點(diǎn)SL1復(fù)位閉合，時(shí)間繼電器T38得電開始計(jì)時(shí)，20s

17、后T38計(jì)時(shí)時(shí)間到，其動斷輔助觸點(diǎn)T38斷開，Q0.4失電停止排放液體。 7重復(fù)液體混合過程及停止T38動合輔助觸點(diǎn)閉合，Q0.0得電自鎖，其動斷輔助觸點(diǎn)Q0.0斷開，T38失電復(fù)位，開始循環(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)。3.3 語句表根據(jù)梯形圖寫出語句表，語句表見附錄C 4 組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 組態(tài)王軟件簡介北京亞控科技發(fā)展有限公司開發(fā)的組態(tài)王6.5系列組態(tài)軟件包括常用的組態(tài)王6.50至組態(tài)王6.53 四個(gè)版本本設(shè)計(jì)將運(yùn)用組態(tài)王6.53組態(tài)軟件對三種液體混合控制系統(tǒng)進(jìn)行畫面組態(tài)。以下是組態(tài)王6.53的簡單介紹。組

18、態(tài)王6.53是亞控科技根據(jù)當(dāng)前的自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢，面向高端自動化市場及應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)一體化為目標(biāo)開發(fā)的一套產(chǎn)品。該產(chǎn)品以搭建戰(zhàn)略性工業(yè)應(yīng)用服務(wù)平臺為目標(biāo)，集成了對亞控科技自主研發(fā)的工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫KingHistorian的支持可以為企業(yè)提供一個(gè)對整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、分析及管理的有效平臺，使企業(yè)能夠及時(shí)有效的獲取信息，及時(shí)的做出反應(yīng)，以獲得最優(yōu)化的結(jié)果。功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定且易于使用，組態(tài)王6.53保持了組態(tài)王早期版本運(yùn)行穩(wěn)定、使用方便的特點(diǎn)。并根據(jù)國內(nèi)眾多用戶的反饋及意見，對一些功能進(jìn)行了完善和擴(kuò)充。該款產(chǎn)品的歷史曲線、溫控曲線以及配方功能進(jìn)行了大幅提升與改進(jìn)，軟件的功能性和可用性有

19、了很大的提高。 組態(tài)王6.53的主要功能特性 1.可視化操作界面、真彩顯示圖形、支持漸進(jìn)色、豐富的圖庫。2.無與倫比的動力和靈活性，擁有全面的腳本與圖形動畫功能。 3. 畫面中的一部分進(jìn)行保存，以便以后進(jìn)行分析或打印。 4.2 組態(tài)王工程在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用根據(jù)設(shè)計(jì)要求需要運(yùn)用組態(tài)王軟件對系統(tǒng)的自動運(yùn)行進(jìn)行畫面組態(tài)因此本設(shè)計(jì)將運(yùn)用組態(tài)王6.53對三種液體混合控制系統(tǒng)進(jìn)行畫面制作以及畫面組態(tài)。下面將簡單介紹組態(tài)王6.53在本設(shè)計(jì)中的相關(guān)應(yīng)用1.建立工程文件啟動“組態(tài)王6.53”工程管理器（ProjManager），選擇菜單“文件新建工程”或單擊“新建”按鈕，彈出如圖4-1 所示。圖4-1 新建工程向?qū)?/p>

20、單擊“下一步”并根據(jù)彈出對話框完成新工程文件的建立。2.進(jìn)入工程文件將創(chuàng)建的工程設(shè)為當(dāng)前工程后，雙擊工程并進(jìn)入組態(tài)王“工程瀏覽器”，如圖4-2 所示為組態(tài)王工程瀏覽器。 圖4-2 工程瀏覽器3.創(chuàng)建組態(tài)畫面選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“文件畫面”（如圖4-2 所示），在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出對話框如圖4-3 所示。圖4-3 新建畫面在圖4-3 所示的新畫面中輸入新畫面名稱，點(diǎn)擊“確定”按鈕進(jìn)入內(nèi)嵌的組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)，如圖4-4 所示。圖4-4 開發(fā)系統(tǒng)在開發(fā)系統(tǒng)中可根據(jù)需要進(jìn)行畫面設(shè)計(jì)及相關(guān)的畫面編輯。4. 定義I/O設(shè)備組態(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

21、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），它們一般通過串行口和上位機(jī)交換數(shù)據(jù)；其他Windows應(yīng)用程序，它們之間一般通過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)。只有在定義了外部設(shè)備之后，組態(tài)王6.5才能通過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)中使用西門子S7-200 PLC和組態(tài)王6.5進(jìn)行通信。S 7-200 PLC可以通過PLC為組態(tài)王提供數(shù)據(jù)。假設(shè)西門子S7-200 PLC連接在計(jì)算機(jī)的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)“

22、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，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保顚懺O(shè)備地址，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保垯z查各項(xiàng)設(shè)置是否正確，確認(rèn)無誤后，單擊“完成”。 設(shè)備定義完成后，可以在工程瀏覽器的右

23、側(cè)看到新建的外部設(shè)備“新IO設(shè)備”。在定義數(shù)據(jù)庫變量時(shí)，只要把IO變量連結(jié)到這臺設(shè)備上，它就可以和組態(tài)王6.5交換數(shù)據(jù)了。具體如何進(jìn)行IO設(shè)備的定義、管理等工作，請參見組態(tài)王6.5使用手冊正式版“IO設(shè)備管理”一章。5.構(gòu)造數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王”軟件的核心部分，工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況要以動畫的形式反映在屏幕上，操作者在計(jì)算機(jī)前發(fā)布的指令也要迅速送達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場，所以這一切都是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為中介環(huán)節(jié)，所以說數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁。在TouchVew運(yùn)行時(shí)，它含有全部數(shù)據(jù)變量的當(dāng)前值。變量在畫面制作系統(tǒng)組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)中定義，定義時(shí)要制定變量名和變量類型，某些類型的變量還需要一些附加信息。數(shù)

24、據(jù)庫中變量的集合形象地稱為“數(shù)據(jù)詞典” ，數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可以使用的數(shù)據(jù)變量的詳細(xì)信息。圖4-5 設(shè)備配置向?qū)?gòu)造數(shù)據(jù)庫。在工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)詞典” ，在工程瀏覽器右側(cè)新建變量，彈出“變量屬性”對話框如圖4-6 所示。圖4-6 定義變量6.創(chuàng)建動畫連接在開發(fā)系統(tǒng)中雙擊圖形對象，可彈出“動畫連接”對話框，可對圖形對象進(jìn)行動畫設(shè)置，如圖4-7 所示。圖4-7 動畫連接對話框7.畫面命令語言選擇“編輯頁面屬性”菜單命令或在開發(fā)系統(tǒng)畫面單擊右鍵選擇“頁面屬性”，單擊“命令語言”按鈕，彈出畫面命令語言對話框。針對本設(shè)計(jì)，在命令語言編輯框處輸入的命令語言如下：if(電磁閥YV1=1)水

25、流1=水流1+1;else 水流1=0;if(電磁閥YV2=1)水流2=水流2+1;else 水流2=0;if(電磁閥YV3=1)水流3=水流3+1;else 水流3=0;if(電磁閥YV1=1 |電磁閥YV2=1 |電磁閥YV3=1)液位=液位+1;else液位=液位;if(電動機(jī)M=1)攪拌葉片=攪拌葉片+1;if(攪拌葉片>3)攪拌葉片=1;if(電磁閥YV4=1)液位=液位-1;水流4=水流4+1;else水流4=0;如圖4-8 所示為本設(shè)計(jì)組態(tài)畫面頁面命令語言對話框。圖4-8 畫面命令語言5 軟硬件調(diào)試5.1 連接設(shè)置 在完成PLC程序設(shè)計(jì)及組態(tài)畫面創(chuàng)建后，要確保組態(tài)王軟件能夠

26、與PLC芯片正常連接通信，還需要對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。在此，主要需要設(shè)置的是組態(tài)王串口設(shè)置，其設(shè)置對話框如圖5-1 所示。圖5-1 組態(tài)王串口設(shè)置打開PLC芯片模塊電源，在組態(tài)王工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)選中“設(shè)備”并在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊已創(chuàng)建的PLC設(shè)備，在彈出的菜單中選擇“測試”項(xiàng)，彈出“串口設(shè)備測試”對話框選擇“設(shè)備測試”選項(xiàng)，如圖5-1 所示。根據(jù)I/O分配表在對話框中“寄存器”輸入I/O點(diǎn)，點(diǎn)擊“添加讀取”，當(dāng)采集列表中出現(xiàn)該I/O點(diǎn)的狀態(tài)顯示時(shí)說明該點(diǎn)連接成功；若無法連接則需重新設(shè)置PLC設(shè)備，再按此步驟從新添加連接，添加完畢后點(diǎn)擊確定即可。5.2 運(yùn)行調(diào)試1. 下載程序用STE

27、P7-Micro/WIN32編程軟件打開三種液體混合控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)程序，編譯無誤后，將程序下載到CPU226芯片模組中。2. 組態(tài)王與PLC連接按照本章5.1節(jié)中的步驟設(shè)置好組態(tài)王串口設(shè)備，待各I/O點(diǎn)都正常連接后，在組態(tài)王工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊設(shè)置好的PLC設(shè)備圖標(biāo)，選中“切換到View”選項(xiàng)，并打開創(chuàng)建好了的組態(tài)畫面，進(jìn)入運(yùn)行系統(tǒng)準(zhǔn)備進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試。3. 運(yùn)行調(diào)試進(jìn)入組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)后，將PLC芯片模組切換到“RUN”模式，根據(jù)三種液體混合控制系統(tǒng)控制要求，按照系統(tǒng)的運(yùn)行流程逐步對系統(tǒng)進(jìn)行模擬，確保系統(tǒng)所有功能及控制要求都符合要求。如圖5-2至圖5-6 為三種液體混合控制系統(tǒng)組態(tài)畫

28、面圖。圖5-2 三種液體混合控制系統(tǒng)組態(tài)畫面圖圖5-3 三種液體混合控制系統(tǒng)組態(tài)畫面圖圖5-4 三種液體混合控制系統(tǒng)組態(tài)畫面圖圖5-5 三種液體混合控制系統(tǒng)組態(tài)畫面圖圖5-6 三種液體混合控制系統(tǒng)組態(tài)畫面圖4. 調(diào)試注意事項(xiàng)對于本設(shè)計(jì)，在調(diào)試時(shí)要驗(yàn)證系統(tǒng)所有功能及各階段運(yùn)行狀態(tài)都能夠符合設(shè)計(jì)要求，每次調(diào)試至少應(yīng)完成系統(tǒng)的兩個(gè)工作循環(huán)：第一工作循環(huán)，主要驗(yàn)證系統(tǒng)啟動運(yùn)行后各控制設(shè)備與被控設(shè)備動作之間的連續(xù)性及關(guān)聯(lián)性，同時(shí)驗(yàn)證系統(tǒng)在完成本次工作循環(huán)后能夠自動進(jìn)入下一循環(huán)以及組態(tài)畫面在整個(gè)過程中的同步性；第二工作循環(huán)，主要驗(yàn)證在此工作循環(huán)完成之前按下停止按鈕后，系統(tǒng)還能夠按正常工作次序及要求完成本循

29、環(huán)剩余工作后才停止運(yùn)行，同時(shí)也驗(yàn)證組態(tài)畫面的同步性。5.3 PLC程序的模擬調(diào)試 1一般的PLC程序的模擬調(diào)試是把設(shè)計(jì)好的程序?qū)懭隤LC后，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫入時(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)際的輸入信號可以用鈕子開關(guān)和按鈕來模擬，各輸出量的通/斷狀態(tài)用PLC上有關(guān)的發(fā)光二極管來顯示，一般不用接PLC實(shí)際的負(fù)載(如接觸器、電磁閥等)?？梢愿鶕?jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開關(guān)或按鈕來模擬實(shí)際的反饋信號。對于順序控制程序，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)生步的活動狀態(tài)的正確變化，即該轉(zhuǎn)換所有的前級步是否變?yōu)椴换顒硬?，所有?/p>

30、后續(xù)步是否變?yōu)榛顒硬?，以及各步，被?qū)動的負(fù)載是否發(fā)生相應(yīng)的變化8。在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對系統(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。如果程序中某些定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的設(shè)定值過大，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)束后再寫入它們的實(shí)際設(shè)定值。 2對于本課題來說，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。(1) 初始狀態(tài)：

31、I0.0, I0.1, I0.2, I0.3, I0.4, 均為OFF。I0.5為ON.相對應(yīng)的指示燈也不會亮。(2) 液面上升到SL2時(shí)。強(qiáng)行合上I0.2，這時(shí)相對應(yīng)的指示燈就會亮，表示有液體輸出。(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，液體B停止流入液體C開始流入。(4) 液體上升到SL4時(shí)。強(qiáng)行合上I0.4，這時(shí)燈3滅燈4亮，表示閥3關(guān)閉，電動機(jī)開始通電，即液體C停止注入，電動機(jī)開始攪拌。(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，表示停止攪拌開始排放混合液體。(6) 液面下降。讓I0.0 ，I0.2 ，I0.3都復(fù)位即讓他們

32、為OFF狀態(tài)。表示液面下降以低于SL4 ,SL3 ,SL2。(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開始計(jì)時(shí)。20s后燈5滅 燈2亮，液體A開始注入容器，開始下一周期操作。(8) 停止操作。按下I0.5后還沒有停止，但當(dāng)上面一個(gè)循環(huán)結(jié)束后用T38的動合觸點(diǎn)把線路接通，Q1.0開始有輸出，其動斷觸點(diǎn)斷開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)。5.4 組態(tài)通訊調(diào)試 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)場部件無關(guān)。對于不同的硬件設(shè)施，只需為組態(tài)王配置相應(yīng)的通信驅(qū)動程序即可。組態(tài)王驅(qū)動程序采用最新軟件技術(shù)，使通訊程序和組態(tài)王構(gòu)成

33、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。組態(tài)王支持的硬件設(shè)備包括：可編程控制器（PLC）、 智能模塊、板卡、智能儀表，變頻器等等。工程人員可以把每一臺下位機(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)備庫中選擇設(shè)備的類型，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)動程序的配置更加方便。單擊“調(diào)試”菜單，彈出下拉式菜單，如圖5-1所示圖5-1 調(diào)試菜單此命令用于給出組態(tài)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、寫成功、寫失敗。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“”，表示該選項(xiàng)有

34、效，則組態(tài)王與I/O設(shè)備通訊時(shí)會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)行過程中，系統(tǒng)和PLC通訊失敗，這說明組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)和PLC沒有接通?？赡苁荘LC電纜沒有接好，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)王信息窗口中顯示/不顯示組態(tài)王與設(shè)備的通訊信息。同樣我們可以用信息窗口獲得其他一些錯(cuò)誤信息。 讀成功：在組態(tài)王信息窗口中顯示/不顯示組態(tài)王讀取設(shè)備寄存器數(shù)據(jù)時(shí)成功的信息。讀失?。涸诮M態(tài)王信息窗口中顯示/不顯示組態(tài)王讀取設(shè)備寄存器數(shù)據(jù)時(shí)失敗的信息。圖5-2 信息窗口通訊信息寫成功：在組態(tài)王信息窗口中顯示/不顯示組態(tài)王向設(shè)備寄存器寫數(shù)據(jù)時(shí)成功的信息。寫失?。涸诮M態(tài)王信息窗口中顯示/不顯示組態(tài)王向設(shè)備寄存器寫數(shù)據(jù)時(shí)失敗的信息。調(diào)試命令語言：該選項(xiàng)目前不起作用。6結(jié)論 本設(shè)計(jì)主要闡述液體混料罐的自動控制，實(shí)現(xiàn)液體混料全過程：即進(jìn)料、混料、出料的自動控制。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。使用了西門子S7-200型號PLC，設(shè)計(jì)了控制程序。盡管畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種繼電器的安裝方式，我都是