基于PLC的電子計(jì)算器設(shè)計(jì)論文

西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 畢業(yè) 任務(wù)書 一、題目 基于 PLC的電子計(jì)算器 二、指導(dǎo)思想和目的要求 PLC 即可編程邏輯控制器 （可編程控制器件 Programmable Logic Controller）是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè) 計(jì)。 可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過程 。 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的 F系列 PLC平均無故障時間高達(dá) 30 萬小時。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時間則更長。從 PLC的機(jī)外電 路來說，使用 PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。 三、主要技術(shù)指標(biāo) 1.實(shí)現(xiàn)簡單的四則運(yùn)算，要求完成梯形圖并且運(yùn)行正常，掌握所涉及到的命令指令，了解各模塊功能。 設(shè)計(jì) 論文 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 2.實(shí)現(xiàn)組態(tài)的實(shí)時監(jiān)控，要求完成模擬畫面并且能夠進(jìn)行模擬運(yùn)算。 四、進(jìn)度和要求 1.第 1 3 周：布置畢業(yè)設(shè)計(jì)及英譯漢任務(wù)，學(xué)習(xí)組態(tài)軟件組態(tài)王 V6.53。查閱資料，完成總體設(shè)計(jì)方案論證，確定控制系統(tǒng)框圖。 2.第 4周：研究普通計(jì)算器的控制系統(tǒng)的組成和控制方法。 第 5周：確定控制系統(tǒng)具體詳細(xì)的方案。 3.第 6 7周：對 PLC 進(jìn)行點(diǎn)的分配，用梯形圖編程，組態(tài)王做上位監(jiān)控畫面。 4.第 8 9周：實(shí)際調(diào)試，并按要求編寫論文初稿，交指導(dǎo)老師審閱修改。 5.第 10 11周：修改論文第二稿。 6.第 12 13周：定最終稿打印，復(fù)印，交評閱。 7.第 14 15周：準(zhǔn)備答辯，評閱，答辯 五、主要參考書及參考資料 1 王冬青 ,丁峰 . 歐姆龍 CP1 系列 PLC 原理與應(yīng)用 . 1 版 M. 電子工業(yè)出版社 ， 2011. 2 廖常初主編 .PLC 編程及應(yīng)用 .3版 M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,2008. 3 程周主編 .歐姆龍系列 PLC設(shè)計(jì)實(shí)踐 . 1 版 M.北京：中國石油工業(yè)出版社，2007. 4 洪志育主編 .例說 PLC. 1版 M.人民郵電出版社， 2006. 5張鳳珊電氣控制及可編程序控制器 2 版 M北京 : 中國輕工業(yè)出版社，2003 6 史國生電氣控制與可編程控制器技術(shù) . 3版 M北京 : 化學(xué)工業(yè)出版社， 2010. 7 吳中俊 ,黃永紅 .可編程序控制器原理及應(yīng)用 M.北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2005. 8 王永華 .現(xiàn)代電氣控制及 PLC 應(yīng)用技術(shù) M.北京 :航空航天大學(xué)出版社 ,2003. 學(xué)生 _ 張婉 _ 指導(dǎo)教師 _ 馮超 _ 系主任 _ 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 摘 要 在人們?nèi)粘Ｉ钪?，買東西、記賬、學(xué)習(xí)等等，凡是與數(shù)有關(guān)的，我們都可以用到計(jì)算器，可見計(jì)算器真的很重要。計(jì)算器一般由運(yùn)算器、控制器、存儲器、鍵盤、顯示器、電源和一些可選外圍設(shè)備及電 子配件通過人工或機(jī)器設(shè)備組成。從某種角度而言，廣義的“計(jì)算機(jī)”是包括“電子計(jì)算器”的。 基于 PLC設(shè)計(jì)的電子計(jì)算器比傳統(tǒng)計(jì)算器更可靠，更方便，性能更好，更容易適應(yīng)當(dāng)今高速發(fā)展的社會，大大方便了人們的生活。隨著電子計(jì)算器地不斷發(fā)展，以及它的使用范圍越來越廣，未來對電子計(jì)算器的需求量會越多，而 PLC作為當(dāng)代最先進(jìn)的控制器之一，基于它設(shè)計(jì)的計(jì)算器會比傳統(tǒng)電子計(jì)算器有著無法比擬的優(yōu)勢，所以在未來基于 PLC設(shè)計(jì)的電子計(jì)算器這個課題會得到更大的突破。 為了鞏固大學(xué)四年所學(xué)知識，在本次設(shè)計(jì)中要實(shí)現(xiàn)的功能包括兩點(diǎn)，一是實(shí)現(xiàn) 簡單的加減乘除運(yùn)算，二是利用組態(tài)軟件模擬出計(jì)算器的畫面。這就會用到兩個軟件 CX-Programmer 和組態(tài)王，分別用來編寫程序和實(shí)現(xiàn)組態(tài)畫面。通過查閱大量的資料，并且在老師的幫助下，完成了梯形圖的設(shè)計(jì)。在梯形圖中，運(yùn)用到了 MOV、 FLT 以及浮點(diǎn)型運(yùn)算等相關(guān)指令。再利用組態(tài)王軟件和 PLC 通訊連接，通過組態(tài)王對其進(jìn)行仿真模擬，實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控。 關(guān)鍵詞 ： 電子計(jì)算器， PLC，梯形圖，組態(tài) 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 ABSTRACT In Peoples Daily life, shopping, bookkeeping, learning, etc., all related to the number, we can use the calculator, calculator is really important. Generally calculator made by arithmetic unit, controller, memory, keyboard, display, power supply and some optional peripherals and electronic parts by manual or machine equipment. In some ways, generalized the computer is including the electronic calculator. There are integrated circuit in the electronic calculator, but the function of the calculator is simple, cheap price, good for carrying and good stability. Based on PLC design of the electronic calculator than traditional calculators are more reliable, more convenient, better performance, easier to adapt to the rapid development of society, greatly convenient peoples life. With electronic calculator for development, and its use scope is more and more widely, the future will be more demand for electronic calculator, one of the most advanced controller and PLC as a contemporary, based on the design of the calculator has incomparable advantages than traditional electronic calculator, so this subject is based on programmable logic controller (PLC) in the future design of electronic calculators to get a bigger breakthrough. In order to consolidate the knowledge in the four years at college, in the design in order to realize the functions including two points, one is to realize the arithmetic of simple addition, subtraction, multiplication, and division, but using the configuration simulation computer images. CX - this will be used for two software Programmer and kingview, respectively is used to write procedures and implement the configuration screen. Through consulting a large number of data, and with the help of the teacher, completed the design of ladder diagram. In ladder diagram, using the MOV, PLT and floating-point arithmetic and related instructions. Using the kingview software and PLC communication, through kingview carries on the simulation, real-time 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 monitoring. KEY WORDS : Electronic calculators, PLC, Ladder,Configuration 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 目 錄 摘 要 . 3 ABSTRACT . 4 第一章 前 言 . 8 1.1 課題來源 . 8 1.2 電子計(jì)算器的發(fā)展 . 9 1.2.1 電子計(jì)算器的起源 . 9 1.2.2 電子計(jì)算器的構(gòu)成 . 9 1.3 課題研究的意義和目的 . 10 1.3.1 課題的意義 . 10 1.3.2 課題研究的目的 . 11 1.4 控制要求 . 11 1.5 設(shè)計(jì)任務(wù) . 11 第二章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) . 12 2. 1 PLC 的產(chǎn)生和定義 . 12 2.2 PLC 目前的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢 . 12 2.2.1PLC 的發(fā)展現(xiàn)狀 . 12 2.2.2 PLC 的發(fā)展趨勢 . 13 2.3 OMRON 系列 PLC . 14 2.4 方案對比 . 14 2.4.1 基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的電子計(jì)算器 . 14 2.4.2 基于 PLC 設(shè)計(jì)的電子計(jì)算器 . 15 2.5 控制程序流程圖及分析 . 15 2.6 系統(tǒng)變量定義及分配表 . 16 2.7 命令語言的介紹 . 17 2.8 梯形圖的編寫 . 19 第三章 控制系統(tǒng)人機(jī)界面設(shè)計(jì) . 23 3.1 人機(jī)界面軟件介紹 -組態(tài)王 . 23 3.2 使用組態(tài)王軟件開發(fā)具有以下特點(diǎn) . 24 3.3 人機(jī)界面制作過程 . 25 3.3.1 組態(tài)王監(jiān)控畫面的創(chuàng)建 . 25 3.3.2 設(shè)置動畫連接 . 28 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 第四章 系統(tǒng)調(diào)試 . 32 4.1 對梯形圖進(jìn)行調(diào)試 . 32 4.2 組態(tài)的調(diào)試 . 33 4.2.1 加法的檢驗(yàn) . 33 4.2.1 除法的檢驗(yàn) . 34 4.2.3 減法的檢驗(yàn) . 35 致 謝 . 37 參考文獻(xiàn) . 38 畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié) . 39 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 第 一章 前 言 1.1 課題來源 人們在日常生活中，算工數(shù)、看時間、量溫度要計(jì)數(shù)，清點(diǎn)人數(shù)、記錄成績要計(jì)數(shù)，統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品、了解生產(chǎn)情況要計(jì)數(shù)等。人們做任何事情都應(yīng)心中有數(shù)，廣義的講就是計(jì)算，所以計(jì)算是十分重要的概念。 我國古代最早采用的一種計(jì)算工具叫籌策，又被叫做算籌這種算籌多用竹子制成， 也有用木頭，獸骨充當(dāng)材料的約二百七十枚一束，放在布袋里可隨身攜帶直到今天仍在使用的珠算盤，是我國古代計(jì)算工具領(lǐng)域中的另一項(xiàng)發(fā)明，明代時的珠算盤已經(jīng)與現(xiàn)代的珠算盤幾乎相同。 17世紀(jì)初，西方國家的計(jì)算工具有了較大的發(fā)展，英國數(shù)學(xué)家納皮爾發(fā)明的 納皮爾算籌 ，英國牧師奧卻德發(fā)明了圓柱型對數(shù)計(jì)算尺，這種計(jì)算尺不僅能做加減乘除、乘方、開方運(yùn)算，甚至可以計(jì)算三角函數(shù)，指數(shù)函數(shù)和對數(shù)函數(shù)，這些計(jì)算工具不僅帶動了計(jì)算器的發(fā)展，也為現(xiàn)代計(jì)算器發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)，成為現(xiàn)代社會應(yīng)用廣泛的計(jì)算工具 1642年，年 僅 19歲的法國偉大科學(xué)家帕斯卡引用算盤的原理，發(fā)明了第一部機(jī)械式計(jì)算器，在他的計(jì)算器中有一些互相聯(lián)鎖的齒輪，一個轉(zhuǎn)過十位的齒輪會使另一個齒輪轉(zhuǎn)過一位，人們可以像撥電話號碼盤那樣，把數(shù)字撥進(jìn)去，計(jì)算結(jié)果就會出現(xiàn)在另一個窗口中，但是只能做加減計(jì)算。 1694年，萊布尼茲在德國將其改進(jìn)成可以進(jìn)行乘除的計(jì)算。此后，一直要到 1950年代末才有電子計(jì)算器的出現(xiàn)。 計(jì)算器是人們?nèi)粘９ぷ骱蛯W(xué)習(xí)生活中的常用工具，人們利用它代替了許多位數(shù)的復(fù)雜計(jì)算，包括加減乘除和其他運(yùn)算。尤其袖珍式液晶顯示電子計(jì)算器具有計(jì)算迅速、準(zhǔn)確、操作 簡單、容易掌握、輕便、耗電省等優(yōu)點(diǎn)，因此，越來越受到人們的歡迎和使用。它的需求廣泛，在計(jì)算器的發(fā)展上存在著很大的空間和市場意義，這就給我的設(shè)計(jì)帶來了意義。我這次設(shè)計(jì)的電子計(jì)算器是基于 PLC西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 來制作完成的，該計(jì)算器將采用梯形圖編寫來實(shí)現(xiàn) 4位數(shù)范圍內(nèi)的加減乘除基本的四則運(yùn)算。 PLC是一個可進(jìn)行數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換，可進(jìn)行定位控制等一個功能強(qiáng)大的工業(yè)控制器，具有高可靠性，以它為基礎(chǔ)制作的計(jì)算器將具有很高的可靠性。 1.2 電子計(jì)算器的發(fā)展 1.2.1 電子計(jì)算器的起源 電子計(jì)算器是由電子計(jì)算機(jī)發(fā)展過來的。世界上第一 臺電子計(jì)算機(jī) ENIAC在美國賓夕法尼亞大學(xué)誕生，由賓州大學(xué)莫奇來博士和他的學(xué)生愛克特設(shè)計(jì)。這部機(jī)器使用了 18800 個真空管，長 50英尺，寬 30英尺， 占地 1500 平方英尺，重達(dá) 30噸（大約是一間半的教室大，六只大象重）。它的計(jì)算速度快，每秒可從事 5000次的加法運(yùn)算，運(yùn)作了九年之久。由於吃電很兇， 據(jù)傳 ENIAC 每次一開機(jī)，整個費(fèi)城西區(qū)的電燈都為之黯然失色，當(dāng)時制作它的目的是用來計(jì)算炮彈彈道。 隨著電子工業(yè)的迅速發(fā)展，為電子計(jì)算機(jī)提供了一代比一代更有效、更可靠、體積更小的元件。于是便制成了越來越先進(jìn)的電子 計(jì)算機(jī)，例如，半導(dǎo)體代替了電子管，集成電路又代替了半導(dǎo)體，大規(guī)模集成電路取代集成電路，并且正向著超大規(guī)模集成電路發(fā)展。 1971年，作為電子計(jì)算機(jī)的一個分支，世界上第一部袖珍電子計(jì)算器由美國加利福尼亞州英特爾公司的年輕工程師小霍夫研制成功 。 此后，美、日、德、英、法等國相竟發(fā)展袖珍計(jì)算器，從此電子計(jì)算器走上了不斷發(fā)展的康莊大道?，F(xiàn)在的計(jì)算器的發(fā)展在其設(shè)計(jì)上普遍追尋用簡單經(jīng)濟(jì)的技術(shù)芯片實(shí)現(xiàn)功能齊全的市場產(chǎn)品 ，如日本卡西歐系列科學(xué)計(jì)算器、佳能 WS，信發(fā) TR 12位數(shù)電子計(jì)算器，國外電子計(jì)算器正向著智能化 、高精度，小體積方向發(fā)展。中國近年來，電子計(jì)算器的發(fā)展也比較迅速，不少廠家推出了與卡西歐科學(xué)計(jì)算器功能類似的產(chǎn)品，如廣州羅納多計(jì)算器、深圳金泰富計(jì)算器等，一定程度上實(shí)現(xiàn)了計(jì)算器芯片的國產(chǎn)化。 1.2.2 電子計(jì)算器的構(gòu)成 計(jì)算器一般由運(yùn)算器、控制器、存儲器、鍵盤、顯示器、電源和一些可選外圍設(shè)備及電子配件通過人工或機(jī)器設(shè)備組成。低檔計(jì)算器的運(yùn)算器、控制器由數(shù)字邏輯電路實(shí)現(xiàn)簡單的串行運(yùn)算，其隨機(jī)存儲器只有一、二個單元，供累加存儲西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 用。高檔計(jì)算器由微處理器和只讀存儲器實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)算程序，有較多的隨機(jī)存儲 單元以存放輸入程序和數(shù)據(jù)。鍵盤是計(jì)算器的輸入部件，一般采用接觸式或傳感式。為減小計(jì)算器的尺寸，一鍵常常有多種功能。顯示器是計(jì)算器的輸出部件，有發(fā)光二極管顯示器或液晶顯示器等。除顯示計(jì)算結(jié)果外，還常有溢出指示、錯誤指示等。計(jì)算器電源采用交流轉(zhuǎn)換器或電池，電池可用交流轉(zhuǎn)換器或太陽能轉(zhuǎn)換器再充電。為節(jié)省電能，計(jì)算器都采用 CMOS工藝制作的大規(guī)模集成電路，并在內(nèi)部裝有定時不操作自動斷電電路。計(jì)算器可選用的外圍設(shè)備有微型打印機(jī)、盒式磁帶機(jī)和磁卡機(jī)等。 計(jì)算器這一小小的程序機(jī)器實(shí)際上是從計(jì)算機(jī)中割裂出來的衍生品，但因其 方便快捷的操作模式，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于商業(yè)等日常生活中，極大的方便了人們對于數(shù)字的整合運(yùn)算。 1.3 課題研究的意義和目的 1.3.1 課題的意義 在人們?nèi)粘Ｉ钪?，買東西、記賬、學(xué)習(xí)等等，凡是與數(shù)有關(guān)的，我們都可以用到計(jì)算器，可見計(jì)算器真的很重要?；?PLC設(shè)計(jì)的電子計(jì)算器比傳統(tǒng)計(jì)算器更可靠，更方便，性能更好，更容易適應(yīng)當(dāng)今高速發(fā)展的社會，大大方便了人們的生活。隨著電子計(jì)算器地不斷發(fā)展，以及它的使用范圍越來越廣，未來對電子計(jì)算器的需求量會越多，而 PLC作為當(dāng)代最先進(jìn)的控制器之一，基于它設(shè)計(jì)的計(jì)算器會比傳統(tǒng) 電子計(jì)算器有著無法比擬的優(yōu)勢，所以在未來基于 PLC設(shè)計(jì)的電子計(jì)算器這個課題會得到更大的突破。 次設(shè)計(jì)中，將選用 OMRON系列 PLC，通過梯形圖和編程指令兩種手段來實(shí)現(xiàn)簡易計(jì)算器的加減乘除功能。論文中將對計(jì)算器的發(fā)展、計(jì)算器的控制及設(shè)計(jì)要求、PLC的選定及其有關(guān)知識、硬件結(jié)構(gòu)的連接及相關(guān)模塊設(shè)計(jì)、軟件流程圖的設(shè)計(jì)、梯形圖和編程指令的編寫、系統(tǒng)的測試及有關(guān)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)闡述?；?PLC設(shè)計(jì)的電子計(jì)算器能夠完成簡單的加減乘除功能，并能夠在組態(tài)王軟件上實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控。 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對所學(xué) PLC原理與應(yīng)用、組態(tài)控制 軟件、自動控制原理、電子技術(shù)及模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)等的基本理論和基本知識加深理解和應(yīng)用，掌握電子計(jì)算器的控制原理和控制方法，明確設(shè)計(jì)步驟和方法，增強(qiáng)動手能力，使自己所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合，為今后的工作打下一定的基礎(chǔ)，掌握工程設(shè)計(jì)的西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 一般程序和方法。 1.3.2 課題研究的目的 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對所學(xué) PLC原理與應(yīng)用、組態(tài)控制軟件、自動控制原理、電子技術(shù)及模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)等的基本理論和基本知識加深理解和應(yīng)用，掌握電子計(jì)算器的控制原理和控制方法，明確設(shè)計(jì)步驟和方法，增強(qiáng)動手能力，使自己所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合 ，為今后的工作打下一定的基礎(chǔ)，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序和方法。 在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中認(rèn)真將所學(xué)理論知識和實(shí)際操作結(jié)合起來，正確對待每一個環(huán)節(jié)，遇到問題及時查找資料或者詢問老師，能夠按照計(jì)劃認(rèn)真完成畢業(yè)設(shè)計(jì)及論文。 1.4 控制要求 1由模擬按鍵輸入的數(shù)值顯示在組態(tài)王實(shí)時監(jiān)控畫面上； 2按加、減、乘、除鍵時，第一次輸入的值被存放在緩沖區(qū)中，當(dāng)輸入加、減、乘、除運(yùn)算符號時，對應(yīng)的加、減、乘、除運(yùn)算指示燈會亮； 3接著輸入一個數(shù)，之后若是按下“ =”鍵，則此加、減、乘、除數(shù)被存放于另一個緩沖區(qū)中，與剛才輸入的數(shù) 做運(yùn)算，且相對應(yīng)的運(yùn)算指示燈熄滅； 4用上位計(jì)算機(jī)做組態(tài)監(jiān)控畫面。 1.5 設(shè)計(jì)任務(wù) 1.根據(jù)要求完成電子計(jì)算器的程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)簡單的加減乘除運(yùn)算。 2.根據(jù)程序設(shè)計(jì)用組態(tài)軟件完成電子計(jì)算器的實(shí)時監(jiān)控。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 第二章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 2. 1 PLC 的產(chǎn)生和定義 1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）研制出了世界上第一臺可編程序控制器，并應(yīng)用于通用汽車公司的生產(chǎn)線上。當(dāng)時叫可編程邏輯控制器 PLC（ Programmable Logic Controller），目的是用來取代繼電器 ，以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時、計(jì)數(shù)等順序控制功能。緊接著，美國 MODICON公司也開發(fā)出同名的控制器， 1971年，日本從美國引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制成了日本第一臺可編程控制器。 1973年，西歐國家也研制出他們的第一臺可編程控制器。 隨著半導(dǎo)體技術(shù)，尤其是微處理器和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，到 70年代中期以后，特別是進(jìn)入 80年代以來， PLC已廣泛地使用 16位甚至 32位微處理器作為中央處理器，輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，使 PLC在概念、設(shè)計(jì)、性能價格比以及應(yīng)用方面都有了新的突破 。這時的PLC已不僅僅是邏輯判斷功能，還同時具有數(shù)據(jù)處理、 PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能，稱之為可編程序控制器（ Programmable Controller）更為合適，簡稱為 PC，但為了與個人計(jì)算機(jī)（ Persona1 Computer）的簡稱 PC相區(qū)別，一般仍將它簡稱為PLC（ Programmable Logic Controller）。 “可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲和執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作命令 ，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！?可編程序控制器是應(yīng)用面最廣、功能強(qiáng)大、使用方便的通用工業(yè)控制裝置，自研制成功開始使用以來，它已經(jīng)成為了當(dāng)代工業(yè)自動化的主要支柱之一。 2.2 PLC 目前的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢 2.2.1PLC 的發(fā)展現(xiàn)狀 目前，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的發(fā)展， PLC已由最西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 初一位機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在的以 16位和 32位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化 PC，而且實(shí)現(xiàn) 了多處理器的多通道處理。如今， PLC技術(shù)已非常成熟，不僅控制功能增強(qiáng)，功耗和體積減小，成本下降，可靠性提高，編程和故障檢測更為靈活方便，而且隨著遠(yuǎn)程I/O和通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理以及圖象顯示的發(fā)展，使 PLC向用于連續(xù)生產(chǎn)過程控制的方向發(fā)展，成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的一大支柱。 現(xiàn)在，世界上有 200多家 PLC生產(chǎn)廠家， 400多品種的 PLC產(chǎn)品，按地域可分成美國、歐洲、和日本等三個流派產(chǎn)品，各流派 PLC產(chǎn)品都各具特色。其中，美國是 PLC生產(chǎn)大國，有 100多家 PLC廠商，著名的有 A-B公司、通用電氣（ GE）公司、莫迪康 （ MODICON）公司。歐洲 PLC產(chǎn)品主要制造商有德國的西門子（ SIEMENS）公司、 AEG公司、法國的 TE公司。日本有許多 PLC制造商，如三菱、歐姆龍、松下、富士等，韓國的三星（ SAMSUNG）、 LG等，這些生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品占有 80%以上的 PLC市場份額。 經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi) PLC生產(chǎn)廠家約有三十家，國內(nèi) PLC應(yīng)用市場仍然以國外產(chǎn)品為主。國內(nèi)公司在開展 PLC業(yè)務(wù)時有較大的競爭優(yōu)勢，如：需求優(yōu)勢、產(chǎn)品定制優(yōu)勢、成本優(yōu)勢、服務(wù)優(yōu)勢、響應(yīng)速度優(yōu)勢。 2.2.2 PLC 的發(fā)展趨勢 隨著 PLC應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大， PLC技術(shù)及其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)都在不斷改進(jìn)，功能日益強(qiáng)大，性價比越來越高。 1在產(chǎn)品規(guī)模方面，向兩極發(fā)展。一方面，大力發(fā)展速度更快、性價比更高的小型和超小型 PLC。以適應(yīng)單機(jī)及小型自動控制的需要。另一方面，向高速度、大容量、技術(shù)完善的大型 PLC方向發(fā)展。隨著復(fù)雜系統(tǒng)控制的要求越來越高和微處理器與計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對 PLC的信息處理速度要求也越來越高，要求用戶存儲器容量也越來越大。 2.向通信網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。 PLC網(wǎng)絡(luò)控制是當(dāng)前控制系統(tǒng)和 PLC技術(shù)發(fā)展的潮流。PLC與 PLC之間的聯(lián)網(wǎng)通信、 PLC與上位計(jì)算機(jī)的聯(lián) 網(wǎng)通信已得到廣泛應(yīng)用。目前，PLC制造商都在發(fā)展自己專用的通信模塊和通信軟件以加強(qiáng) PLC的聯(lián)網(wǎng)能力。各PLC制造商之間也在協(xié)商指定通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 PLC已成為集散控制系統(tǒng)（ DCS）不可缺少的組成部分。 3.向模塊化、智能化發(fā)展。 為滿足工業(yè)自動化各種控制系統(tǒng)的需要，近年西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 來， PLC廠家先后開發(fā)了不少新器件和模塊，如智能 I/O模塊、溫度控制模塊和專門用于檢測 PLC外部故障的專用智能模塊等，這些模塊的開發(fā)和應(yīng)用不僅增強(qiáng)了功能，擴(kuò)展了 PLC的應(yīng)用范圍，還提高了系統(tǒng)的可靠性。 4.編程語言和編程 工具的多樣化和標(biāo)準(zhǔn)化。 多種編程語言的并存、互補(bǔ)與發(fā)展是 PLC軟件進(jìn)步的一種趨勢。 PLC廠家在使硬件及編程工具換代頻繁、豐富多樣、功能提高的同時，日益向 MAP(制造自動化協(xié)議 )靠攏，使 PLC的基本部件，包括輸入輸出模塊、通信協(xié)議、編程語言和編程工具等方面的技術(shù)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。 2.3 OMRON 系列 PLC 在全世界上百個 PLC制造廠中，有幾家舉足輕重的公司，它們分別為德國的西門子公司，美國羅克韋爾自動化公司所屬的 A-B公司， GE-Fanuc公司，法國的施耐德公司，日本的三菱公司，以及日本歐姆龍公司，由此可 以知道， OMRON系列 PLC在全世界也占有一定的地位。 歐姆龍系列 PLC根據(jù) I/O點(diǎn)數(shù)量主要分為：微型系列： CPM1A、 CPM2A、 CP1H、CP1L；小型系列： CPM2C、 CQM1H、 CJ1M；中型系列： C200H、 CJ1、 CS1；大型系列： CV、 CS1D。 其特點(diǎn)主要表現(xiàn)在： (1)、應(yīng)用簡單； (2)、可靠性高； (3)、抗電磁干擾性能好，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)； (4)、功能完善； (5)、成熟的工控網(wǎng)絡(luò)體系，通信便捷，易于遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控 10。在本次設(shè)計(jì)中，我將用到數(shù)據(jù)傳送指令 MOV(021)，四則運(yùn)算類指令 +F（ 456）、 -F（ 456）、 *F（ 456）、 /F(456),這幾個運(yùn)算指令是+BC(406)， -BC(416)， *B(424)， /B(434)演變過來的，而了使運(yùn)算結(jié)果出現(xiàn)小數(shù)和負(fù)數(shù)，我使用了浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算。 2.4 方案對比 2.4.1 基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的電子計(jì)算器 在一片半導(dǎo)體硅片上集成了中央處理器、存儲器和各種 I/O接口，這樣一塊集成電路芯片具有一臺微型計(jì)算器的屬性，因而被稱為單片微型計(jì)算機(jī)，簡稱單片機(jī)。單片機(jī)自 20世紀(jì) 70年代問世以來，已廣泛應(yīng)用在工業(yè)自動化、自動檢測與控制、智能儀器儀表、家用電器 、機(jī)電一體化設(shè)備、汽車電子等各個方面?；趩纹瑱C(jī)設(shè)計(jì)的電子計(jì)算器，在性能方面比傳統(tǒng)計(jì)算器有了很大的改進(jìn)，同時，單片機(jī)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，成本相對較低。然而，用單片機(jī)制作的主控板受制版工藝、布局西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 結(jié)構(gòu)、器件質(zhì)量等因素的影響導(dǎo)致抗干擾能力差，故障率高，不易擴(kuò)展，對環(huán)境依賴性強(qiáng) ,開發(fā)周期長。在當(dāng)今科技日新月異，突飛猛進(jìn)的時代，要求產(chǎn)品改朝換代的周期非常短，同時也需要產(chǎn)品有很高的可靠性。這對單片機(jī)來說可謂是一個致命的缺點(diǎn)。 2.4.2 基于 PLC 設(shè)計(jì)的電子計(jì)算器 PLC采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路 采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。此外， PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出報(bào)警信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障及診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。其次，它易于設(shè)備的擴(kuò)展、便于維護(hù)、開發(fā)周期短。 PLC的這些優(yōu)點(diǎn)注定了它將得到廣泛的發(fā)展?；?PLC設(shè)計(jì)的電子計(jì)算器，能夠充分發(fā)揮 PLC 的這些優(yōu)點(diǎn)，也使得計(jì)算器擁有很高的性能。 2.5 控制程序流程圖及分析 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 圖 2-1 系統(tǒng)程序圖 首先，如圖 2-1所示，啟動計(jì)算器；按下被加減乘除數(shù)；然 后按下加減乘除符號中的任意一個，此時相應(yīng)的運(yùn)算指示燈亮，與此同時，被加減乘除數(shù)放入緩存中；接著，按下等號鍵后運(yùn)算指示燈滅，且加減乘除數(shù)放入另一個緩存區(qū)內(nèi)，利用 CX-Programmer 畫出相應(yīng)的梯形圖，并運(yùn)用該軟件中給出的函數(shù)模塊進(jìn)行運(yùn)算。 2.6 系統(tǒng)變量定義及分配表 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 17 表 2-1 I/O分配表 類型 地址 說明 地址 說明 輸入 0.00 數(shù)字 0 0.08 數(shù)字 8 0.01 數(shù)字 1 0.09 數(shù)字 9 0.02 數(shù)字 2 0.10 開機(jī) 0.03 數(shù)字 3 0.11 等于 0.04 數(shù)字 4 1.00 加 0.05 數(shù)字 5 1.01 減 0.06 數(shù)字 6 1.02 乘 0.07 數(shù)字 7 1.03 除 輸出 100.00 中間繼電器 100.03 乘法指示燈 100.01 加法指示燈 100.04 除法指示燈 100.02 減法指示燈 100.05 預(yù)算指示燈 2.7 命令語言的介紹 考慮到運(yùn)算的過程中因?yàn)橛袦p法和除法的運(yùn)算，所以在編寫程序的時候使用的方法是首先將數(shù)字的格式轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)，然后再進(jìn)行浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算， 如圖2-2、 2-3所示 。將存放在 D0、 D5里 面的數(shù)字利用指令 FLT以浮點(diǎn)形式存到 D30、D35中。以便于進(jìn)行浮點(diǎn)型運(yùn)算。 圖 2-2 將第一個數(shù)字轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù) 圖 2-3 將第二個數(shù)字轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù) 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 圖 2-4 浮點(diǎn)加法運(yùn)算 在如圖 2-4 中所示，將 S1 所指定的數(shù)據(jù)和 S2 所指定的數(shù)據(jù)作為單精度浮點(diǎn)數(shù)據(jù)（ 32位： IEEE754）進(jìn)行加法運(yùn)算，結(jié)果輸出到 D。 圖 2-5 浮點(diǎn)減法運(yùn)算 在如圖 2-5 中所示，作為單精度浮點(diǎn)數(shù)據(jù)（ 32 位： IEEE754），從 S1 所指定的數(shù)據(jù)中減去 S2 所指定的數(shù)據(jù)， 將結(jié)果輸出到 D+1， D。 圖 2-6 浮點(diǎn)乘法運(yùn)算 在如圖 2-6 中所示，將 S1 所指定的數(shù)據(jù)和 S2 所指定的數(shù)據(jù)作為單精度浮點(diǎn)數(shù)據(jù)（ 32位： IEEE754）進(jìn)行乘法運(yùn)算，將結(jié)果輸出到 D+1， D。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 19 圖 2-7 浮點(diǎn)除法運(yùn)算 在如圖 2-7 中所示，將 S1 所指定的數(shù)據(jù)和 S2 所指定的數(shù)據(jù)作為單精度浮點(diǎn)數(shù)據(jù)（ 32位： IEEE754）進(jìn)行除法運(yùn)算，將結(jié)果輸出到 D+1， D。 2.8 梯形圖的編寫 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，以及前面對輸入、輸出點(diǎn)的分配可以編寫下面的梯形圖。如圖 2-8所示，該梯形圖中涉及到 MOV(021)、 FLT(452)、 +F（ 454）、 -F（ 455）、*F（ 456）、 /F（ 457）等指令。同時，也用到了一些中間繼電器，輸入繼電器等。 開機(jī)，如圖 2-8所示。 圖 2-8 開機(jī) 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20 輸入運(yùn)算符號，在普通輸入的基礎(chǔ)上，加入自鎖功能，使其保持輸出，如圖 2-9所示。 圖 2-9 給運(yùn)算部分加入自鎖功能 將第一個數(shù)字存入 D0，利用 FLT指令將其轉(zhuǎn)為浮點(diǎn)型數(shù)字存入 D30，如圖2-10、 2-11所示。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 21 圖 2-10 輸入第一個數(shù)字 圖 2-11 將第一個數(shù)字轉(zhuǎn)為浮點(diǎn) 型數(shù)字 按下加、減、乘、除中任意一鍵，相對應(yīng)的指示燈燈亮，中間繼電器 100.05輸出亮，將第二個數(shù)字存入 D5，同樣轉(zhuǎn)為浮點(diǎn)型數(shù)字存入 D35，如圖 2-12所示。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 22 圖 2-12 輸入第二個數(shù)字 當(dāng)?shù)扔谔栞斎牒?，進(jìn)行相應(yīng)的浮點(diǎn)型四則運(yùn)算，同時運(yùn)算指示燈滅，輸出結(jié)果后可進(jìn)行下一次運(yùn)算。如圖 2-13所示。 圖 2-13 輸出結(jié)果 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 23 第三章 控制系統(tǒng)人機(jī)界面設(shè)計(jì) 3.1 人機(jī)界面軟件介紹 -組態(tài)王 組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)，它以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺構(gòu)成的集 成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。 組態(tài)王 kingview6.55 是亞控科技根據(jù)當(dāng)前的自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢，面向低端自動化市場及應(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)時數(shù)據(jù)庫（ KingHistorian）的支持，可以為企業(yè)提供一個對整個生產(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)能夠及時有效地獲取信息，及時地做出反應(yīng)，以獲得最優(yōu)化的結(jié)果。 組態(tài)王保持了其早期版本功能強(qiáng)大、運(yùn)行穩(wěn)定且使用方便的特點(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。組態(tài)王kingview6.55 提供了豐富的、簡捷易用的配置界面，提供了大量的圖形元素和圖庫精靈，同時也為用戶創(chuàng)建圖庫精靈提供了簡單易用的接口；該款產(chǎn)品的歷史曲線、報(bào)表及 web 發(fā)布功能進(jìn)行了大幅提升與改進(jìn)，軟件的功能性和可用性有了很大的提高。 組態(tài)王在保留了原報(bào)表所有功能的基礎(chǔ)上新增了報(bào)表向?qū)Чδ?，能夠以組態(tài)王的歷史庫或 KingHistorian 為數(shù)據(jù)源，快速建立所需的班報(bào)表、日報(bào)表、周報(bào)表、月報(bào)表、季報(bào)表和年報(bào)表。此外，還可以實(shí)現(xiàn)值的行列統(tǒng)計(jì)功能。 組態(tài)王在 web 發(fā)布方面取得新的 突破，全新版的 Web 發(fā)布可以實(shí)現(xiàn)畫面發(fā)布，數(shù)據(jù)發(fā)布和 OCX 控件發(fā)布，同時保留了組態(tài)王 Web 的所有功能： IE 瀏覽客戶端可以獲得與組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)相同的監(jiān)控畫面， IE 客戶端與 Web 服務(wù)器保持高效的數(shù)據(jù)同步，通過網(wǎng)絡(luò)您可以在任何地方獲得與 Web 服務(wù)器上相同的畫面和數(shù)據(jù)顯示、報(bào)表顯示、報(bào)警顯示等，同時可以方便快捷的向工業(yè)現(xiàn)場發(fā)布控西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 24 制命令，實(shí)現(xiàn)實(shí)時控制的功能。 組態(tài)王集成了對 KingHistorian 的支持，且支持?jǐn)?shù)據(jù)同時存儲到組態(tài)王歷史庫和工業(yè)庫，極大地提高了組態(tài)王的數(shù)據(jù)存儲能力，能夠更好地滿足大點(diǎn)數(shù)用戶對存儲容量和 存儲速度的要求。 KingHistorian 是亞控新近推出的獨(dú)立開發(fā)的工業(yè)數(shù)據(jù)庫。具有單個服務(wù)器支持高達(dá) 100萬點(diǎn)、 256個并發(fā)客戶同時存儲和檢索數(shù)據(jù)、每秒檢索單個變量超過 20,000 條記錄的強(qiáng)大功能。能夠更好地滿足高端客戶對存儲速度和存儲容量的要求，完全滿足了客戶實(shí)時查看和檢索歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的要求。 它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場的實(shí)時監(jiān)測與控制，且在自動控制 系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動畫。通過對監(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)控畫面，有利于試驗(yàn)者實(shí)時現(xiàn)場監(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)控畫面，并以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報(bào)警窗口、實(shí)時趨勢曲線等，可便利的生成各種報(bào)表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能 3.2 使用組態(tài)王軟件開發(fā)具有以下特點(diǎn) (1)實(shí)驗(yàn)全部用軟件來實(shí)現(xiàn) ,只需利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)就可完 成自動控制系統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn) ,從而大大減少購置儀器的經(jīng)費(fèi)。 (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)。對用戶而言 ,操作簡單易學(xué)且編程簡單 ,參數(shù)輸入與修改靈活 ,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)時趨勢曲線 ,這些很強(qiáng)的交互能力使其在自動控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)揮理想的效果。 在采用組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)編制應(yīng)用程序過程中要考慮以下三個方面 : (1)圖形 ,是用抽象的圖形畫面來模擬實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場和相應(yīng)的工控設(shè)備。 (2)數(shù)據(jù) ,就是創(chuàng)建一個具體的 數(shù)據(jù)庫 ,并用此數(shù)據(jù)庫中的變量描述工控對象西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 25 的各種屬性 ,比如水位、流量等。 (3)連接 ,就是畫面上的圖素以怎樣的動畫來模擬現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行 ,以及怎樣讓操作者輸入控制設(shè)備的指令 3.3 人機(jī)界面制作過程 3.3.1 組態(tài)王監(jiān)控畫面的創(chuàng)建 1.創(chuàng)建新工程 圖 3-1 新建工程 2.設(shè)置配置向?qū)?要用組態(tài)軟件進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控首先要完成通訊連接，由于本系統(tǒng)采用的是 PLC與組態(tài)王之間的通訊，因此將 PLC的生產(chǎn)廠家、設(shè)備名稱、通訊方式等填入相應(yīng)的對話框即可。與組態(tài)王連接的 I/O設(shè)備的通訊參數(shù)如下 圖。 一定要注意組 態(tài)軟件的各個通訊 端口要與 PLC的各個通訊端口保持一致 。如圖 3-2所示。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 圖 3-2 通訊設(shè)備設(shè)置 3.選擇串 COM1 圖 3-3 選擇串口 4.編輯數(shù)據(jù)詞典：建立輸入輸出 編輯數(shù)據(jù)詞典的時候，輸入和輸出均選擇“ I/O 實(shí)型”，指示燈選擇“內(nèi)存離散”。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 27 圖 3-4 數(shù)據(jù)詞典 5.畫靜態(tài)圖 圖 3-5 靜態(tài)圖 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 28 3.3.2 設(shè)置動畫連接 1.設(shè)置運(yùn)算指示燈的動畫設(shè)置 選擇四個指示燈 ，以此作為加減乘除的運(yùn)算指示燈，給每一個指示燈做動畫設(shè)置。 圖 3-6 加法指示燈的設(shè)置 在設(shè)置指示燈的時候，還需 要設(shè)置命令語言，如圖 3-7，選擇命令語言，新建。點(diǎn)擊進(jìn)入后。編輯指示燈的命令語言中，需要注意的是在本身輸出上加 1.在編輯框內(nèi)輸入 “ 本站點(diǎn) 加法指示燈 =Bit（ 本站點(diǎn) 輸出 100通道， 2）； 本站點(diǎn) 加法指示燈 =Bit（ 本站點(diǎn) 輸出 100通道， 3）； 本站點(diǎn) 加法指示燈 =Bit（ 本站點(diǎn) 輸出 100通道， 4）； 本站點(diǎn) 加法指示燈 =Bit（ 本站點(diǎn) 輸出 100通道 ， 5）；” 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 29 圖 3-7 新建命令語言 圖 3-8 輸入命令語言 2.按鍵的動畫設(shè)置 本次設(shè)計(jì)中需要倆次的數(shù)據(jù)輸入，對數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置。以數(shù)字 1 為例，雙擊按鈕，出現(xiàn)設(shè)置對話框，選擇“按下時”輸入“ BitSet（ 本站點(diǎn) 輸入 10通道， 2,1）”，選擇“彈起時”輸入“ BitSet（ 本站點(diǎn) 輸入 10通道， 2,0）”。選擇全部函數(shù)中的 Bitset，插入本站點(diǎn)，選擇輸入 0通道，系統(tǒng)默認(rèn) 0位 1，故要設(shè)定數(shù)字 1,需輸入 2，后面 1代表常開， 0代表常閉。數(shù)字 2、 3、 4 以及運(yùn)算符號的設(shè)置以此類推。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 30 圖 3-9 設(shè)置數(shù)字按鈕 3.輸出設(shè)置 在設(shè)置輸出時，選擇“模擬值輸出”，如圖 3-10，繼續(xù)編寫本站點(diǎn)加存放繼電器位置。需要注意的是，在輸出格式中選擇小數(shù)點(diǎn)后后面的位數(shù)，在此次設(shè)計(jì)中，我選擇了 2位數(shù)。 圖 3-10 輸出設(shè)置 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 31 圖 3-11 輸入表達(dá)式 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 32 第四章 系統(tǒng)調(diào)試 4.1 對梯形圖進(jìn)行調(diào)試 將實(shí)驗(yàn)箱與電腦相連，在此圖標(biāo)下 使梯形圖在線工作，然后編譯。再點(diǎn)擊【 PLC】下的【傳送到 PLC】 ,出現(xiàn)顯示框圖 3-7所示。 圖 4-1下載、傳送到 PLC 將下載的程序全部傳送到 PLC，如圖 4-2所示 圖 4-2 執(zhí)行框圖 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 33 編譯完成后，首先看整個程序是否暢通（綠色為通，紅色則不通），在此基礎(chǔ)上檢查程序是否正確，若是有部分不妥之處，可采用“在線編輯”的方法。，點(diǎn)擊這個圖形 ，便可以打開梯形圖的監(jiān)控畫面，在監(jiān)視模式下可進(jìn)行小規(guī)模的修改，如修改某條指令，可點(diǎn)擊在線編輯，無需再次點(diǎn)擊 【傳送到 PLC】，可節(jié)省時間，修改完成，后點(diǎn)擊發(fā)送修改即可，如圖 3-9所示。 圖 4-3 監(jiān)視模式下修改框圖 4.2 組態(tài)的調(diào)試 因?yàn)槲以谕獾貙?shí)習(xí)，在實(shí)驗(yàn)室的時間有限，所以我就先做了一個簡易版本進(jìn)行調(diào)試，后期在自己的電腦上進(jìn)行補(bǔ)充。首先在 【文件】下選擇“全部存”，然后再選擇“轉(zhuǎn)換到 vier” 。 4.2.1 加法的檢驗(yàn) 加法運(yùn)算和乘法運(yùn)算相對而言是比較簡單的，因?yàn)樗倪\(yùn)算結(jié)果不存在小數(shù)點(diǎn)和負(fù)值，所以為了初步檢驗(yàn)程序是否可以進(jìn)行組態(tài)監(jiān)控，首先檢驗(yàn)比較簡單的西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 34 8+7，輸入第一個數(shù)字 8，顯示到 D30，加法 運(yùn)算符輸入后，運(yùn)算指示燈亮，輸入第二個數(shù)字后，顯示到 D35，按下等于鍵后，加法指示燈滅，輸出結(jié)果。如圖4-4 所示。 圖 4-4 8+7 的運(yùn)算結(jié)果 4.2.1 除法的檢驗(yàn) 在檢驗(yàn)除法的時候應(yīng)該盡量挑選有小數(shù)位的除法。檢驗(yàn) 2/5，輸入第一個數(shù)字 2，顯示到 D30，除法運(yùn)算符輸入后，運(yùn)算指示燈亮，輸入第二個數(shù)字后，顯示到 D35，按下等于鍵后，除法指示燈滅，輸出結(jié)果。如圖 4-5所示。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 35 圖 4-5 2/5 的運(yùn)算結(jié)果 4.2.3 減法的檢驗(yàn) 檢驗(yàn)減法的時候應(yīng)該挑選結(jié)果是負(fù)值的運(yùn)算。檢驗(yàn) 5-8，輸入 第一個數(shù)字 5，顯示到 D30，減法運(yùn)算符輸入后，運(yùn)算指示燈亮，輸入第二個數(shù)字后，顯示到 D35，按下等于鍵后，減法指示燈滅，輸出結(jié)果。如圖 4-6所示。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 36 圖 4-6 5-8 的運(yùn)算結(jié)果 在老師的幫助下，分別將梯形圖和組態(tài)的仿真模擬調(diào)試成功，電子計(jì)算器可以實(shí)現(xiàn)一位數(shù)的四則運(yùn)算，完成了任務(wù)書的要求。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 37 致 謝 歷時將近兩個月的時間終于將這篇論文寫完，在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過了。尤 其要強(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師，他對我進(jìn)行了無私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)。另外，在校圖書館查找資料的時候，圖書館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。在此向幫助和指導(dǎo)過我的各位老師表示最中心的感謝！感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫論文的過程中給予我了很多素材，還在論文的撰寫和排版燈過程中提供熱情的幫助。 在明德學(xué)院四年的學(xué)習(xí)生活就要結(jié)束了，我要感謝我所有的老師和 同學(xué)，沒有你們就不會有今天的我，我要感謝你們和我們的母校，是它讓我們聚在一起共同進(jìn)步。 最后，感謝評閱老師的辛勤勞動。由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請各位老師和學(xué)友批評和指正！ 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 38 參考文獻(xiàn) 1 王冬青 ,丁峰