液體自動(dòng)混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 38 / 38廣東嶺南職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 液體自動(dòng)混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 寧常嬌 指導(dǎo)教師 黎川林 專 業(yè) 機(jī)電一體化 班 級(jí) 13級(jí)明美 班 二級(jí)學(xué)院 現(xiàn)代制造學(xué)院 2015年 7 月摘 要PLC是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的通用自動(dòng)控制裝置，也可以說(shuō)它是一種用程序來(lái)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(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)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

2、有力的保障。本文所介紹的多種液體混合的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，再通過(guò)組態(tài)，可直接對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、更方便工作和管理。關(guān)鍵詞：PLC，液位傳感器，定時(shí)器目錄前言5第1章液體自動(dòng)混合系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)71.1方案設(shè)計(jì)原則71.2 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)要求71.3控制方式系統(tǒng)的要求的設(shè)計(jì)81.4系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)思想9第2章液體自動(dòng)混合系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)112.1硬件選型112.1.1 PLC機(jī)型選擇112.1.2 PLC容量選擇122.1.3 I/O模塊的選擇132.1.4 電源模塊的選擇142.2 PLC I/O點(diǎn)分配152.2.1分析原理

3、152.2.2 PLC的I/O接線圖162.3主電路的設(shè)計(jì)162.4 液體混合控制系統(tǒng)示意17第3章 液體自動(dòng)混合系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)193.1 程序設(shè)計(jì)的一般方法193.1.1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法193.1.2邏輯設(shè)計(jì)法193.1.3順序設(shè)計(jì)法193.2 PLC控制的相關(guān)流程圖203.2.1 控制流程圖203.3 可編程控制器梯形圖20第4章 組態(tài)設(shè)計(jì)244.1組態(tài)王軟件244.2組態(tài)王相關(guān)操作24第5章 系統(tǒng)調(diào)試305.1系統(tǒng)模擬調(diào)試305.2系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試30第6章 系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及維護(hù)336.1 系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及維護(hù)336.2 系統(tǒng)故障分析及處理336.2.1 PLC主機(jī)系統(tǒng)故障分析及處理336.2

4、.2 PLC的I/O端口系統(tǒng)故障分析及處理346.2.3 現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備故障分析及處理346.3 系統(tǒng)抗干擾性的分析和維護(hù)34結(jié)論36謝 辭37參考文獻(xiàn)38前言為了提高產(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。但是由于這些行業(yè)中多為易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì)，以至現(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。所以為了幫助相關(guān)行業(yè)，特別是中小

5、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)工業(yè)中，便于學(xué)以致用。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)最大的汽車制造廠商通用汽車（GM）公司提出了公開(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、面向問(wèn)題“自然語(yǔ)言”編程，生產(chǎn)一種新型的工業(yè)通用繼電器，使

6、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（PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER），簡(jiǎn)稱PLC（有的稱為PC),并在GM公司的汽車自動(dòng)裝配線上實(shí)驗(yàn)獲得了成功。PLC一經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動(dòng)化程度高、可靠性好、設(shè)計(jì)周期短、使用和維護(hù)簡(jiǎn)便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，備受國(guó)內(nèi)外技術(shù)人員和工商業(yè)界廠商的極大關(guān)注，生產(chǎn)PLC的廠商云起。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。采用基于

7、PLC的控制系統(tǒng)來(lái)取代園林單片機(jī)、繼電器等構(gòu)成的控制系統(tǒng)，采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有良好的可移植性和可維護(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)，因此具有廣闊是市場(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)幾乎都需要它，例如燈光照明、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用于兩種液體混合裝置的設(shè)計(jì)的控制，對(duì)學(xué)習(xí)與實(shí)用是很好的結(jié)合。本設(shè)計(jì)的主要研究范圍及要求達(dá)到的技術(shù)參數(shù)有：1.液

8、體混合裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)混合罐安全、高效的加液、混液、出液的控制；2.滿足混合液的各項(xiàng)技術(shù)要求；3.具體內(nèi)容包括兩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)故障分析等等第1章液體自動(dòng)混合系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1.1 方案設(shè)計(jì)原則整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程是按工藝流程設(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、合用，減小設(shè)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。控制由人工

9、控制到自動(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。對(duì)于本課題來(lái)說(shuō)，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(jí)，控制裝置需要根據(jù)企業(yè)設(shè)備和工藝現(xiàn)況來(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(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。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(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)在就這個(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

10、統(tǒng)方案。1.2 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)要求在該混合液體裝置中，需要完成兩種液體的進(jìn)料、混合、卸料的功能，控制要求如下：1.混合過(guò)程：開(kāi)始排放混合液體閥打開(kāi)延時(shí)10S后自動(dòng)關(guān)閉，A液體閥Y1打開(kāi)，注入A液體。當(dāng)液面上升到SL2時(shí)，關(guān)閉A液體閥Y1，同時(shí)注入B液體閥Y2打開(kāi)，注入B液體。當(dāng)液面上升到SL3時(shí)，關(guān)閉B液體閥，并開(kāi)始定時(shí)攪拌，攪拌10S后停止。2.停止過(guò)程：停止攪拌后自動(dòng)排放混合液體，當(dāng)混合液體的頁(yè)面下降到SL1時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)到10S后關(guān)閉排氣閥Y4。一個(gè)循環(huán)結(jié)束。3.當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，報(bào)警燈閃爍。保護(hù)動(dòng)作自動(dòng)關(guān)閉相應(yīng)的閥門(mén)和開(kāi)啟相應(yīng)的閥門(mén)。停止混合系統(tǒng)運(yùn)行。4.本設(shè)計(jì)使用液位H、I、L 3個(gè)傳

11、感器控制液體A、液體B的進(jìn)入和混合液排出的3個(gè)電磁閥門(mén)及攪拌機(jī)的啟停。1.3 控制方式系統(tǒng)的要求的設(shè)計(jì)就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)、單片機(jī)控制、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制、可編程序控制器控制。 1.繼電器控制系統(tǒng)控制功能是用硬件繼電器實(shí)現(xiàn)的。繼電器串接在控制電路中根據(jù)主電路中的電壓、電流、轉(zhuǎn)速、時(shí)間及溫度等參量變化而動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)電力拖動(dòng)裝置的自動(dòng)控制及保護(hù)。系統(tǒng)復(fù)雜，在控制過(guò)程中，如果某個(gè)繼電器損壞，都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價(jià)格不太貴，但是控制柜的安裝接線工作量大，因此整個(gè)控制柜價(jià)格非常高，靈活性差，響應(yīng)速度慢。 2.單片機(jī)

12、控制單片機(jī)作為一個(gè)超大規(guī)模的集成電路，機(jī)構(gòu)上包括CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和多種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強(qiáng)的控制功能，成為功控領(lǐng)域、尖端武器、日常生活中最廣泛的計(jì)算機(jī)之一。但是，單片機(jī)是一片集成電路，不能直接將它與外部I/O信號(hào)相連。要將它用于工業(yè)控制還要附加一些配套的集成電路和I/O接口電路，硬件設(shè)計(jì)、制作和程序設(shè)計(jì)的工作量相當(dāng)大。 3.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制 工控機(jī)采用總線結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品兼容性強(qiáng)，有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、實(shí)用性強(qiáng)、功能復(fù)雜的領(lǐng)域中占優(yōu)勢(shì)。但工控機(jī)價(jià)格較高，將它用于開(kāi)關(guān)量控制有些大材小用。且其外部I/O接線一般都用于多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷電路

13、板上引出，不如接線端子可靠。 4.可編程序控制器控制 可編程控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇，用戶不用自己設(shè)計(jì)和制作硬件裝置，只須確定可編程序控制器的硬件配制和設(shè)計(jì)外部接線圖，同時(shí)采用梯形圖語(yǔ)言編程，用軟件取代繼電器電器系統(tǒng)中的觸點(diǎn)和接線，通過(guò)修改程序適應(yīng)工藝條件的變化。 可編程控制器(PLC)從上個(gè)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?，F(xiàn)在PLC已經(jīng)發(fā)展成為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

14、和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等多種性能，是名符其實(shí)的多功能控制器。由PLC為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、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。故選擇PLC來(lái)實(shí)施本次設(shè)計(jì)。(1) 開(kāi)關(guān)量的邏輯控制 這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 (2) 運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制，世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。(3) 閉環(huán)過(guò)程

15、控制過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。(4) 數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。(5) 通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制

16、的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。1.4 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)思想控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用和維護(hù)方便。物料混合設(shè)備要節(jié)能、安全、高效和滿足生產(chǎn)及應(yīng)用要求：1可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)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。2配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)

17、運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。3易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。4系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適

18、合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。5體積小，重量輕，能耗低6硬件配套齊全，擁護(hù)使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)第2章 液體自動(dòng)混合系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 2.1 硬件選型2.1.1 PLC機(jī)型選擇機(jī)型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠、維護(hù)使用方便及最佳的性能價(jià)格比。具體應(yīng)考慮的因素如下所述。1結(jié)構(gòu)合理對(duì)于工藝過(guò)程比較固定、環(huán)境條件較好、維修量較小的場(chǎng)合，選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；否則，選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC，物料混合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC能夠達(dá)到要求。2功能強(qiáng)、弱適當(dāng) 對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制的工程項(xiàng)目，若控制速度要求不高，一般選用低檔的PLC，西門(mén)子公司的S7-200系列機(jī)或歐姆龍公司的C

19、OM1。3機(jī)型統(tǒng)一 PLC的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。整體式結(jié)構(gòu)把PLC的I/O和CPU放在一塊印刷電路板上，并封裝在一個(gè)殼體內(nèi)，省去了插接環(huán)節(jié)，因此體積小、價(jià)格便宜。但由于整體式結(jié)構(gòu)的PLC功能有限，只適用于控制要求比較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。一般大型的控制系統(tǒng)都使用模塊式結(jié)構(gòu)，這樣功能易擴(kuò)展，比整體式靈活。一個(gè)大型企業(yè)選用PLC時(shí)，盡量要做到機(jī)型統(tǒng)一。由于同一機(jī)型的PLC，其模塊可互為備用，以便備件的采購(gòu)和管理；另外，功能及編程方法統(tǒng)一，有利于技術(shù)人員的培訓(xùn)；其外部設(shè)備通用也有利于資源共享。若配備了上位計(jì)算機(jī)，可把各獨(dú)立系統(tǒng)的多臺(tái)PLC聯(lián)成一個(gè)多級(jí)分布式控制相互通信，集中協(xié)調(diào)管理。物料混合控制系統(tǒng)控

20、制要求比較簡(jiǎn)單選擇整體式結(jié)構(gòu)的PLC。4是否在線編程PLC的特點(diǎn)之一是使用靈活。當(dāng)被控設(shè)備的工藝過(guò)程改變時(shí)，只需用編程器重新修改程序，就能滿足新的控制要求，給生產(chǎn)帶來(lái)很大方便。PLC的編程分為離線編程和在線編程兩種。離線編程的PLC，其主機(jī)和編程器共用物料混合控制系統(tǒng)采用離線編程。5PLC的環(huán)境適應(yīng)性由于PLC是直接用于工業(yè)控制的工業(yè)控制器，生產(chǎn)廠家都把它設(shè)計(jì)成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠地工作。盡管如此，每種PLC都有自己的環(huán)境技術(shù)條件，用戶在選用時(shí)，特別是在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)環(huán)境條件要進(jìn)行充分的考慮。一般PLC及其外部電路（I/O模塊、輔助電源等）都能在下列環(huán)境條件下可靠工作：溫度：工作溫度0

21、55，最高為60儲(chǔ)存溫度： -4085濕度：相對(duì)濕度5%95%(無(wú)凝結(jié)霜)振動(dòng)和沖擊： 滿足國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)電源：交流200V，允許變化范圍為-15%15%，頻率為4753Hz瞬間停電保持l0ms環(huán)境：周圍空氣不能混有可燃性、爆炸性和腐蝕性氣體對(duì)于需要應(yīng)用在特殊環(huán)境下的PLC，要根據(jù)具體的情況進(jìn)行合理的選擇。2.1.2 PLC容量選擇PLC容量包括兩個(gè)方面：一是I/O的點(diǎn)數(shù)；二是用戶存儲(chǔ)器的容量（字?jǐn)?shù)）。PLC容量的選擇除滿足控制要求外，還應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ?，以做備用。根?jù)經(jīng)驗(yàn)，在選擇存儲(chǔ)容量時(shí)，一般按實(shí)際需要的10%25%考慮裕量。對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)，存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)為開(kāi)關(guān)量I/O乘以8；對(duì)于有模

22、擬量控制功能的PLC，所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)為模擬內(nèi)存單元數(shù)乘以100。通常，一條邏輯指令占用存儲(chǔ)器一個(gè)字。計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、移位及算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎噶钫加么鎯?chǔ)器兩個(gè)字。各種指令占存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)可查閱PLC產(chǎn)品使用手冊(cè)。I/O點(diǎn)數(shù)也應(yīng)留有適當(dāng)裕量。由于目前I/O點(diǎn)數(shù)較多的PLC價(jià)格也較高，若備用的I/O點(diǎn)的數(shù)量太多，將使成本增加。根據(jù)被控對(duì)象的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)，并考慮到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，通常I/O點(diǎn)數(shù)按實(shí)際需要的10%15%考慮備用量。2.1.3 I/O模塊的選擇PLC是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它的控制對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，它的工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。它與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的聯(lián)系是通過(guò) 通過(guò)I/

23、O接口模塊可以檢測(cè)被控生產(chǎn)過(guò)程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)作為控制器對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)。同時(shí)控制器又通過(guò)I/O接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的被控設(shè)備，驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。外部設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程中的信號(hào)電平各種各樣，各種機(jī)構(gòu)所需的信息電平也是各種各樣的，而PLC的CPU所處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以I/O接口模塊還需實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。PLC從現(xiàn)場(chǎng)收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號(hào)都需經(jīng)過(guò)一定距離。為了確保這些信息的正確無(wú)誤，PLC的I/O接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據(jù)實(shí)際需要，PLC相應(yīng)有許多種I/O接口模塊，包括開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊及

24、模擬量輸出模塊，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇使用。1確定I/O點(diǎn)數(shù)I/O點(diǎn)數(shù)的確定要充分的考慮到裕量，能方便地對(duì)功能進(jìn)行擴(kuò)展。對(duì)一個(gè)控制對(duì)象，由于采用不同的控制方法或編程水平不一樣，I/O點(diǎn)數(shù)就可能有所不同。2開(kāi)關(guān)量I/O標(biāo)準(zhǔn)的I/O接口用于同傳感器和開(kāi)關(guān)（如按鈕、限位開(kāi)關(guān)等）及控制（開(kāi)/關(guān)）設(shè)備（如指示燈、報(bào)警器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。典型的交流I/O信號(hào)為24240V（AC），直流I/O信號(hào)為524V（DC）。 3選擇開(kāi)關(guān)量輸入模塊主要從下面兩方面考慮：一是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)與PLC輸入模塊距離的遠(yuǎn)近來(lái)選擇電平的高低。一般24V以下屬于低電平，其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)。如12V電壓模塊一般不超

25、過(guò)10m，距離較遠(yuǎn)的設(shè)備選用較高電壓模塊比較可靠。二是高密度的輸入模塊，如32點(diǎn)輸入模塊，能允許同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不得超過(guò)總輸入點(diǎn)數(shù)的60%。4選擇開(kāi)關(guān)量輸出模塊時(shí)應(yīng)從以下三個(gè)方面來(lái)考慮：一是輸出方式選擇。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出。其中，繼電器輸出價(jià)格便宜，使用電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力強(qiáng)，且有隔離作用。但繼電器有觸點(diǎn)，壽命較短，且響應(yīng)速度較慢，適用于動(dòng)作不頻繁的交直流負(fù)載。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載時(shí)，最大開(kāi)閉頻率不得超過(guò)1Hz。晶閘管輸出（交流）和晶體管輸出（直流）都屬于無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)輸出，適用于通斷頻繁

26、的感性負(fù)載。感性負(fù)載在斷開(kāi)瞬間會(huì)產(chǎn)生較高反電壓，必須采取抑制措施。二是輸出電流的選擇。模塊的輸出電流必須大于負(fù)載電流的額定值，如果負(fù)載電流較大，輸出模塊不能直接驅(qū)動(dòng)時(shí)，應(yīng)增加中間放大環(huán)節(jié)。對(duì)于電容性負(fù)載、熱敏電阻負(fù)載，考慮到接通時(shí)有沖擊電流，要留有足夠的余量。三是允許同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)。在選用輸出點(diǎn)數(shù)時(shí)，不但要核算一個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力，還要核算整個(gè)輸出模塊的滿負(fù)荷負(fù)載能力，即輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的總電流值不得超過(guò)模塊規(guī)定的最大允許電流值。2.1.4 電源模塊的選擇電源模塊的選擇一般只需考慮輸出電流。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理器模塊、I/O模塊、專用模塊等消耗電流的總和。以下步驟為選擇電

27、源的一般規(guī)則：1確定電源的輸入電壓；2將框架中每塊I/O模塊所需的總背板電流相加，計(jì)算出I/O模塊所需的總背板電流值；3I/O模塊所需的總背板電流值再加上以下各電流： （1） 框架中帶有處理器時(shí)，則加上處理器的最大電流值； （2） 當(dāng)框架中帶有遠(yuǎn)程適配器模塊或擴(kuò)展本地I/O適配器模塊時(shí)，應(yīng)加上其最大電流值。4如果框架中留有空槽用于將來(lái)擴(kuò)展時(shí)，可做以下處理； （1） 列出將來(lái)要擴(kuò)展的I/O模塊所需的背板電流； （2） 將所有擴(kuò)展的I/O模塊的總背板電流值與步驟。5在框架中是否有用于電源的空槽，否則將電源裝到框架的外面。6根據(jù)確定好的輸入電壓要求和所需的總背板電流值，從用戶手冊(cè)中選擇合適的電源模塊

28、。具體應(yīng)考隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類越來(lái)越多，而且功能也日益完善。PLC的種類繁多，其結(jié)構(gòu)、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等各有不同，當(dāng)然使用場(chǎng)合也有所不同。因此選擇合理的PLC對(duì)提高PLC控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)意義重大。因此在選擇機(jī)型時(shí)不僅要滿足其功能要求及維護(hù)等方面的慮：（1）合理的結(jié)構(gòu)形式（2）安裝方式的選擇（3）相當(dāng)?shù)墓δ芤螅?）系統(tǒng)可靠性的要求2.2 PLC I/O點(diǎn)分配 2.2.1分析原理通過(guò)分析控制任務(wù)，如不考慮產(chǎn)量顯示，則共需要5個(gè)數(shù)字量輸入和7個(gè)數(shù)字量輸出，CPU型號(hào)可以選擇S7-200PLC的CPU224（本機(jī)上有14個(gè)數(shù)字量輸入和10個(gè)數(shù)字量輸出）。由于

29、系統(tǒng)需要顯示灌裝的灌數(shù)，產(chǎn)量上限為1600，可以使用4個(gè)帶譯碼電路的BCD數(shù)碼顯示管顯示灌裝產(chǎn)量，這樣就另外需要16點(diǎn)數(shù)字量輸出?？梢允褂?個(gè)數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊EM22（DC24V）或使用一個(gè)數(shù)字量輸入/輸出混合擴(kuò)展模塊EM233(DI16/DO16*DC24V)。SL1(L)、SL2(I)、SL3(H)為3個(gè)液位傳感器，液體淹沒(méi)時(shí)接通。進(jìn)液閥QO.1、QO.2分別控制A液體和B液體進(jìn)液，出液閥Q0.3控制混合液體出液。該系統(tǒng)所使用的輸入輸出設(shè)備的I/O分配如表2-1所示。表2-1輸入和輸出設(shè)備I/O分配表輸入輸出I1.0啟動(dòng)按鈕SB1Q0.1液體A電磁閥Y1I1.1停止按鈕SB2Q0.2液體

30、B電磁閥Y2I1.2低液面?zhèn)鞲衅鱏L1Q0.3混合液電磁閥Y4I1.3中液面?zhèn)鞲衅鱏L2Q0.0攪動(dòng)電動(dòng)機(jī)接觸器I1.4高液面?zhèn)鞲衅鱏L32.2.2 PLC的I/O接線圖根據(jù)表2-1輸入和輸出設(shè)備及I/O點(diǎn)分配表畫(huà)出圖2-1 I/O主要接線圖如下: 啟動(dòng)按鈕SB1、停止按鈕SB2分別由I1.0和I1.1控制。圖2-1 I/O接線圖2.3 主電路的設(shè)計(jì)根據(jù)以上所選的CJX1-9，220V型接觸器、DZ47-63系列小型斷路器、JR16B-60/3D型熱繼電器和型號(hào)為Y90S-6/0.75KW的電動(dòng)機(jī)可畫(huà)出其硬件電氣原理圖如圖2-2所示。其中本次設(shè)計(jì)中的混合液體攪拌由電動(dòng)機(jī)M啟動(dòng)。帶有短路保護(hù)、過(guò)

31、載保護(hù)等，短路保護(hù)由FU熔斷器來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，過(guò)載保護(hù)由FR熱繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)其保護(hù)功能。圖2-2主電路2.4 液體混合控制系統(tǒng)示意本設(shè)計(jì)為兩種液體混合攪拌控制，其元件、要求如下：1.初始狀態(tài) 開(kāi)始排放混合液體閥Y4打開(kāi)延時(shí)10S后自動(dòng)關(guān)閉2. 啟動(dòng)操作 按下啟動(dòng)按鈕SB1，液體裝置開(kāi)始按以下順序工作： （1）進(jìn)液閥Y1打開(kāi)，A液體流入容器，液位上升。 (2）當(dāng)液位上升到SL2（I）處時(shí)，進(jìn)液閥Y1關(guān)閉，A液體停止流入，同時(shí)打開(kāi)進(jìn)液閥Y2，B液體開(kāi)始流入容器。 （3）當(dāng)液位上升到SL3（H）處，進(jìn)液閥Y2關(guān)閉，B液體停止流入，同時(shí)攪拌電動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作。 （4）當(dāng)攪拌電機(jī)定時(shí)攪拌10S后制動(dòng)停止攪拌，

32、同時(shí)Y4打開(kāi)，開(kāi)始放液，液位開(kāi)始下降。 （5）當(dāng)液位下降到SL1（L）處時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)10秒后關(guān)閉放液閥Y4，自動(dòng)開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)。3.停止操作 工作中，若按下停止按鈕SB2，裝置不會(huì)立即停止，而是完成當(dāng)前工作循環(huán)后再停止。如圖2-3所示，SL1（L）、SL2（I）、SL3（H）為3個(gè)液位傳感器，液體淹沒(méi)時(shí)接通。進(jìn)液閥Y1、Y2分別控制液體A和液體B進(jìn)液，出液閥Y4控制混合液體出液。圖2-3 攪拌系統(tǒng)示意圖第3章 液體自動(dòng)混合系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1 程序設(shè)計(jì)的一般方法 3.1.1 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法也叫湊試法。在掌握一些典型控制環(huán)節(jié)和電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選

33、擇、組合。這種方法對(duì)于一些簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是比較湊效的，可以收到快速、簡(jiǎn)單的效果。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的具體步驟如下：1確定輸入/輸出電器；2確定輸入和輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)、選擇PLC機(jī)型、進(jìn)行I/O分配；3做出系統(tǒng)動(dòng)作工程流程圖；4選擇PLC指令并編寫(xiě)程序； 5編寫(xiě)其它控制要求的程序；將各個(gè)環(huán)節(jié)編寫(xiě)的程序聯(lián)系起來(lái)，即得到一個(gè)滿足控制要求的程序。3.1.2 邏輯設(shè)計(jì)法工業(yè)電氣控制線路中，有很多是通過(guò)繼電器等電器元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而繼電器、交流接觸器的觸點(diǎn)都只有兩種狀態(tài)即：斷開(kāi)和閉合，因此用“0”和“1”兩種取值的邏輯代數(shù)設(shè)計(jì)電氣控制線路是完全可以的。該方法是根據(jù)數(shù)字電子技術(shù)中的邏輯設(shè)計(jì)法進(jìn)行PLC程序的設(shè)計(jì)，它

34、使用邏輯表達(dá)式描述問(wèn)題。在得出邏輯表達(dá)式后，根據(jù)邏輯表達(dá)式畫(huà)出梯形圖。3.1.3 順序設(shè)計(jì)法對(duì)那些按動(dòng)作的先后順序進(jìn)行控制的系統(tǒng)，非常適合使用順序控制設(shè)計(jì)法進(jìn)行編程。順序控制法規(guī)律性很強(qiáng)，雖然編程相當(dāng)長(zhǎng)，但程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性。在用順序控制設(shè)計(jì)法編程時(shí)，功能圖是很重要的工具。功能圖能夠清楚地表現(xiàn)出系統(tǒng)各工作步的功能、步與步之間的轉(zhuǎn)換順序及其轉(zhuǎn)換條件。功能圖由流程步、有向線段、轉(zhuǎn)移和動(dòng)作組成，在使用時(shí)它有一些使用規(guī)則，具體如下：1. 步于步之間必須用轉(zhuǎn)移隔開(kāi)；2. 轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移之間必須用步隔開(kāi)；3. 轉(zhuǎn)移和步之間用有向線段連接，正常畫(huà)順序功能圖的方向是從上向下或則從左向右。按照正常順序畫(huà)圖時(shí)，有向

35、線段可以不加箭頭，否則必須加箭頭。4. 一個(gè)順序功能圖中至少有一出初始步。3.2 PLC控制的相關(guān)流程圖3.2.1 控制流程圖液體自動(dòng)混合的控制是比較復(fù)雜的，要滿足控制的要求，電梯在接收用戶信號(hào)的同時(shí)，還要不斷處理各種定時(shí)信號(hào)。液體混合動(dòng)作的循環(huán)過(guò)程為：開(kāi)閥門(mén)Y1-一關(guān)閥門(mén)Y1-開(kāi)閥門(mén)Y2-關(guān)閥門(mén)Y2-攪拌一定時(shí)一放液體一定時(shí)一關(guān)閥門(mén)Y4-停止一個(gè)循環(huán)。同時(shí)在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)遵循定時(shí)原則。系統(tǒng)的軟件流程圖 ，如圖3-1所示。圖3-1程序流程圖3.3 可編程控制器梯形圖標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言梯形圖語(yǔ)言也是我們最常用的一種語(yǔ)言，它有以下特點(diǎn)1. 它是一種圖形語(yǔ)言，沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點(diǎn)、線圈、串聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和

36、一些圖形符號(hào)構(gòu)成，左右的豎線稱為左右母線。2. 梯形圖中接點(diǎn)（觸點(diǎn)）只有常開(kāi)和常閉，接點(diǎn)可以是PLC輸入點(diǎn)接的開(kāi)關(guān)也可以是PLC內(nèi)部繼電器的接點(diǎn)或內(nèi)部寄存器、計(jì)數(shù)器等的狀態(tài)。3. 梯形圖中的接點(diǎn)可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。4. 內(nèi)部繼電器、計(jì)數(shù)器、寄存器等均不能直接控制外部負(fù)載，只能做中間結(jié)果供CPU內(nèi)部使用。5. PLC是按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先后順序執(zhí)行，在同一掃描周期中的結(jié)果留在輸出狀態(tài)暫存器中所以輸出點(diǎn)的值在用戶程序中可以當(dāng)做條件使用。功能左邊畫(huà)輸入、右邊畫(huà)輸出。根據(jù)圖3-1流程圖，分析畫(huà)出梯形圖如3-2所示。圖3-2梯形圖梯形圖分析：1.初始狀態(tài) 當(dāng)裝置投入運(yùn)行時(shí)，進(jìn)

37、液閥QO.1、QO.2關(guān)閉，出液閥QO.3 打開(kāi)10秒將容器中的殘存液體放空后關(guān)閉。2.啟動(dòng)操作 按下啟動(dòng)按鈕SB1，液體裝置開(kāi)始按以下順序工作：（1） 進(jìn)液閥QO.1打開(kāi)，A液體流入容器，液位上升。（2） 當(dāng)液位上升到SL2（I）處時(shí)，進(jìn)液閥QO.1關(guān)閉，A液體停止流入，同時(shí)打開(kāi)進(jìn)液閥QO.2，B液體開(kāi)始流入容器。（3） 當(dāng)液位上升到SL3（H）處，進(jìn)液閥QO.2關(guān)閉，B液體停止流入，同時(shí)攪拌電動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作。（4） 當(dāng)攪拌電機(jī)定時(shí)攪拌10S后制動(dòng)停止攪拌，同時(shí)QO.3打開(kāi)，開(kāi)始放液，液位開(kāi)始下降。（5） 當(dāng)液位不能下降到SL1（L）處時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)10秒后關(guān)閉放液閥QO.3，自動(dòng)開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)

38、。3.停止操作 工作中，若按下停止按鈕SB2，待整個(gè)循環(huán)進(jìn)行到結(jié)束，即待灌內(nèi)液體排完，切斷Y4，不再接通Y1，停止Y1，停止工作。第4章 組態(tài)設(shè)計(jì)4.1 組態(tài)王軟件系統(tǒng)的監(jiān)控軟件采用了北京亞控公司的kongview65組態(tài)王軟件，組態(tài)王是北京亞控科技發(fā)展有限公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)集成人機(jī)界面（HMI）系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)的工業(yè)上位監(jiān)控軟件，可直接插入第三方ActiveX控件，允許Visual Basic、Visual C+直接訪問(wèn)組態(tài)王等。利用它來(lái)設(shè)計(jì)電梯監(jiān)控系統(tǒng)主要步驟有：設(shè)備配置，構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)變量，圖形界面的設(shè)計(jì)，建立動(dòng)態(tài)連接，運(yùn)行調(diào)試等。組態(tài)王是運(yùn)行于Microsoft windows 982000

39、xp中文平臺(tái)的中文界面的人機(jī)界面軟件，采用了多線程、COM 組件等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)多任務(wù)，軟件運(yùn)行可靠。Touch View 是“組態(tài)王65”軟件的實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境，它從設(shè)備中采集數(shù)據(jù)，并存于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，還負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)的變化以動(dòng)畫(huà)的形式形象地表示出來(lái)，同時(shí)可以完成變量報(bào)警、操作記錄、趨勢(shì)曲線等監(jiān)視功能，并按實(shí)際需求記錄在歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中。趨勢(shì)曲線、工程記錄、安全防范等重要功能都有簡(jiǎn)潔的操作方法。4.2 組態(tài)王相關(guān)操作首先創(chuàng)建工程路徑，啟動(dòng)“組態(tài)王”工程管理器（ProjManager），選擇菜單“文件新建工程”或單擊“新建”按鈕。單擊“下一步”繼續(xù)。彈出“新建工程向?qū)е?duì)話框”。在工程路徑文本框中輸

40、入一個(gè)有效的工程路徑，或單擊“瀏覽”按鈕，在彈出的路徑選擇對(duì)話框中選擇一個(gè)有效的路徑。單擊“下一步”繼續(xù)。彈出“新建工程向?qū)е龑?duì)話框”。 1設(shè)計(jì)圖形界面（定義畫(huà)面）第一步：定義新畫(huà)面。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”處輸入新的畫(huà)面名稱，如“Test”，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)“第四章 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)入內(nèi)嵌的組態(tài)王畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。第二步：在組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中從“工具箱”中分別選擇“矩形”和“文本”圖標(biāo)，繪制一個(gè)矩形對(duì)象和一個(gè)文本對(duì)象如4-1圖示。圖4-1

41、新畫(huà)面對(duì)話框2定義設(shè)備繼續(xù)上節(jié)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薄?選擇“仿真PLC”的“串行”項(xiàng)，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А睘橥獠吭O(shè)備取一個(gè)名稱，輸入PLC，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А?。圖4-2 配置向?qū)?duì)話框?yàn)樵O(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，假設(shè)為1，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А痹O(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

42、完成后，可以在工程瀏覽器的右側(cè)看到新建的外部設(shè)備“PLC”。在定義數(shù)據(jù)庫(kù)變量時(shí)，只要把IO變量連結(jié)到這臺(tái)設(shè)備上，它就可以和組態(tài)王交換數(shù)據(jù)了。圖4-3 配置向?qū)?duì)話框 3構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)（定義變量）繼續(xù)上節(jié)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)話框在“變量名”處輸入變量名，如：a；在“變量類型”處選擇變量類型如：內(nèi)存實(shí)數(shù)，其它屬性目前不用更改，單擊“確定”即可。下面繼續(xù)定義一個(gè)IO變量，在“變量名”處輸入變量名，如：b；在“變量類型”處選擇變量類型如：IO整數(shù)；在“連接設(shè)備”中選擇先前定義好的IO設(shè)備：PLC；在“數(shù)據(jù)類型”中

43、定義為：bit類型。其它屬性目前不用更改，單擊“確定”即可。 4建立動(dòng)畫(huà)連接打開(kāi)主界面，雙擊“開(kāi)始”按鈕，出現(xiàn)動(dòng)畫(huà)連接畫(huà)面。在按下時(shí)左邊打溝，點(diǎn)擊“確定”，出現(xiàn)命令語(yǔ)言輸入窗口，在該窗口中輸入相應(yīng)的命令，再點(diǎn)擊“確定”，就完成了“開(kāi)始”按鈕的動(dòng)畫(huà)連接設(shè)置。這樣，點(diǎn)擊“開(kāi)始”后，系統(tǒng)就開(kāi)始運(yùn)行，此按鈕就相當(dāng)于PLC 硬件圖中的綠色啟動(dòng)開(kāi)關(guān)?！巴Ｖ埂卑粹o的動(dòng)畫(huà)連接設(shè)置類似打開(kāi)主界面，雙擊目前溫度值下面的框，出現(xiàn)動(dòng)畫(huà)連接畫(huà)面。在模擬值輸出左邊打鉤，出現(xiàn)模擬值輸出連接畫(huà)面。點(diǎn)擊表達(dá)式框右邊的問(wèn)號(hào)，選擇變量“當(dāng)前液位”。輸出格式中設(shè)置整數(shù)位數(shù)為2，小數(shù)位數(shù)為1，顯示格式設(shè)置為十進(jìn)制，最后點(diǎn)擊“確定”。這

44、樣，變量“當(dāng)前液位”的動(dòng)畫(huà)連接設(shè)置就完成了。打開(kāi)主界面，雙擊“設(shè)定畫(huà)面”按鈕，出現(xiàn)動(dòng)畫(huà)連接畫(huà)面。在按下時(shí)左邊打溝，點(diǎn)擊“確定”，出現(xiàn)命令語(yǔ)言輸入窗口，在該窗口中輸入相應(yīng)的命令，再點(diǎn)擊“確定”，就完成了“設(shè)定畫(huà)面”按鈕的動(dòng)畫(huà)連接設(shè)置。運(yùn)行時(shí)，點(diǎn)擊主界面中的“設(shè)定畫(huà)面”就可以進(jìn)入設(shè)定畫(huà)面了。其他按鈕的動(dòng)畫(huà)連接方法和“開(kāi)始”按鈕類似，只是輸入的命令稍有不同。到這里，整個(gè)人機(jī)界面，HMI，就完成了。 5運(yùn)行和調(diào)試組態(tài)王工程已經(jīng)初步建立起來(lái)，進(jìn)入到運(yùn)行和調(diào)試階段。在組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中選擇“文件切換到 View”菜單命令，進(jìn)入組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)。在運(yùn)行系統(tǒng)中選擇“畫(huà)面打開(kāi)”命令，從“打開(kāi)畫(huà)面”窗口選擇“Test

45、”畫(huà)面。顯示出組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)畫(huà)面，即可看到矩形框和文本在動(dòng)態(tài)變化。圖4-4 組態(tài)模擬圖第5章 系統(tǒng)調(diào)試5.1系統(tǒng)模擬調(diào)試 根據(jù)所設(shè)計(jì)的關(guān)于攪拌控制的梯形圖，選用PLC的S7_200的仿真軟件進(jìn)行仿真。具體步驟如下：1首先把仿真軟件的CPU更改為CPU226（點(diǎn)CONFIGURACIONTIPO DE CPU，然后點(diǎn)Accepter）2導(dǎo)入梯形圖3點(diǎn)擊運(yùn)行4進(jìn)行調(diào)試觀察仿真軟件上的燈是否按照程序要求依次點(diǎn)亮，延時(shí)是否準(zhǔn)確。是就說(shuō)明程序正確，不是就說(shuō)明程序還存在問(wèn)題。5.2系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試PLC與上位計(jì)算機(jī)的通訊可以利用高級(jí)語(yǔ)言編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是用戶必須熟悉互連的PLC及PLC網(wǎng)絡(luò)采用的通信協(xié)議，嚴(yán)格的

46、按照通信協(xié)議規(guī)定為計(jì)算機(jī)編寫(xiě)通信程序，其對(duì)用戶要求較高，而采用工控組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)PLC與上位計(jì)算機(jī)之間的通訊，則相對(duì)簡(jiǎn)單，因?yàn)楣た亟M態(tài)軟件中一般都提供了相關(guān)設(shè)備的通訊驅(qū)動(dòng)程序，西門(mén)子公司的S7系列PLC與工控組態(tài)軟件、組態(tài)王之間可進(jìn)行連接實(shí)現(xiàn)PLC與上位計(jì)算機(jī)之間的通訊。下面介紹組態(tài)王6.5與S7-200 PLC 之間通訊的實(shí)現(xiàn)步驟。PPI協(xié)議是S7-200 CPU默認(rèn)的通信方式，它通過(guò)S7-200 CPU自身的端口（Port 0或Port 1）即可完成。 1設(shè)備連接利用PLC與計(jì)算機(jī)專用的PC/PPI電纜，將PLC通過(guò)編程口與上位計(jì)算機(jī)串口（口）連接，進(jìn)行串行通訊。串行通訊方式使用“組態(tài)王計(jì)算

47、機(jī)”的串口，I/O設(shè)備通過(guò)PC/PPI通訊電纜連接到“組態(tài)王計(jì)算機(jī)”的串口。 2通訊設(shè)備參數(shù)設(shè)置在組態(tài)王工程瀏覽器的工程目錄顯示區(qū)，點(diǎn)擊“設(shè)備”大綱項(xiàng)下PLC與上位計(jì)算機(jī)所連串口（口），進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。S7-200系列PLC編程口的通訊口參數(shù)設(shè)置：在組態(tài)王瀏覽器目錄內(nèi)容顯示區(qū)內(nèi)雙擊所設(shè)口對(duì)應(yīng)的“新建”圖標(biāo)，會(huì)彈出“設(shè)備配置向?qū)А睂?duì)話框。在此對(duì)話框中完成與組態(tài)王通訊的設(shè)備的設(shè)置。利用設(shè)備配置向?qū)Ь涂梢酝瓿纱型ㄓ嵎绞降腎/O設(shè)備安裝，安裝過(guò)程簡(jiǎn)單、方便。在配置過(guò)程中，用戶需選擇I/O設(shè)備的生產(chǎn)廠家、設(shè)備型號(hào)、連接方式，為設(shè)備指定一個(gè)邏輯設(shè)備名，設(shè)定設(shè)備地址。 3構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)是“組態(tài)王”軟件的核

48、心部分，在工程管理器中，選擇“數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)詞典”，雙擊“新建圖標(biāo)”，彈出“變量屬性”對(duì)話框，創(chuàng)建仿真電梯各個(gè)變量數(shù)據(jù)，這些變量與PLC內(nèi)部變量一一對(duì)應(yīng)，PLC的輸入輸出完全由組態(tài)王內(nèi)部變量代替。這樣，PLC的實(shí)際輸入輸出狀態(tài)都反映在組態(tài)監(jiān)控界面上，借助PLC的CPU通信功能，系統(tǒng)的運(yùn)行就可以實(shí)現(xiàn)真正的仿真。 4設(shè)計(jì)圖形界面并建立動(dòng)畫(huà)連接在組態(tài)王“畫(huà)面”上創(chuàng)建液體自動(dòng)混合的控制示意圖，建立各個(gè)按鈕及位圖，并將各個(gè)控制按鈕、指示燈及位圖與所建立相應(yīng)變量關(guān)聯(lián)，對(duì)相關(guān)單元進(jìn)行動(dòng)畫(huà)連接。 5系統(tǒng)運(yùn)行 啟動(dòng)組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)TOUCHVIEW，運(yùn)行液體自動(dòng)混合的控制系統(tǒng)。將PLC開(kāi)關(guān)指向“RUN”狀態(tài)

49、，按照控制的要求，觀察運(yùn)行狀態(tài)，記錄運(yùn)行結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)運(yùn)行正常，動(dòng)畫(huà)效果良好。本次設(shè)計(jì)的梯形圖運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控調(diào)試圖如圖5-1和圖5-2所示。圖5-1 梯形圖的運(yùn)行監(jiān)控調(diào)試圖圖5-2 梯形圖的運(yùn)行監(jiān)控調(diào)試圖第6章 系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及維護(hù) 為了延長(zhǎng)PLC控制系統(tǒng)的壽命，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)使用中要對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)備消耗、元器件設(shè)備故障發(fā)生點(diǎn)有比較準(zhǔn)確的估計(jì)，也就是說(shuō)，要知道整個(gè)系統(tǒng)哪些部件最容易出故障，以便采取措施，希望能對(duì)PLC過(guò)程控6.1 系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及維護(hù)系統(tǒng)故障一般指整個(gè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)失效的總和，它又可分為PLC故障和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)控制設(shè)備兩部分。PLC系統(tǒng)包括中央處理器、主機(jī)箱、擴(kuò)展機(jī)箱、I

50、/O模塊及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)和外部設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)控制設(shè)備包括I/O端口和現(xiàn)場(chǎng)控制檢測(cè)設(shè)備，如繼電器、接觸器、閥門(mén)、電動(dòng)機(jī)等。6.2 系統(tǒng)故障分析及處理6.2.1 PLC主機(jī)系統(tǒng)故障分析及處理PLC主機(jī)系統(tǒng)最容易發(fā)生故障的地方一般在電源系統(tǒng)，電源在連續(xù)工作，散熱中，電壓和電流的波動(dòng)沖擊是不可能避免的。系統(tǒng)總線的損壞主要由于現(xiàn)在PLC多為插件結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期使用插拔模塊會(huì)造成局部印刷板或底板、接插件接口等處地總線很壞，在空氣溫度變化，濕度變化的影響下，總線的塑料老化、接觸點(diǎn)的氧化等都是系統(tǒng)總線損耗的原因。所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和處理系統(tǒng)故障的時(shí)候要考慮到空氣、塵埃、紫外線等因素對(duì)設(shè)備的破壞。目前PLC的主存儲(chǔ)器大多采用

51、可擦寫(xiě)ROM，其使用壽命除了主要與制作工藝相關(guān)外，還和底板的供電、CPU模塊工藝水平有關(guān)。而PLC的中央處理器目前都才用高性能的處理芯片，故障率已經(jīng)大大下降。對(duì)于PLC主機(jī)系統(tǒng)的故障的預(yù)防及處理主要是提高集中控制室的管理水平，加裝降溫措施，定期除塵，使PLC的外部環(huán)境符合其安裝運(yùn)行要求；同時(shí)在系統(tǒng)維修是，嚴(yán)格按照操作進(jìn)行操作，謹(jǐn)防認(rèn)為的對(duì)主機(jī)系統(tǒng)造成損害。6.2.2 PLC的I/O端口系統(tǒng)故障分析及處理PLC最大的薄弱環(huán)節(jié)在I/O端口。PLC的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于其I/O端口，在主機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)水平相差無(wú)幾的情況下，I/O模塊式體現(xiàn)PLC性能的關(guān)鍵部件，因此它也是PLC損壞中的突出環(huán)節(jié)。要減少I(mǎi)/O模塊

52、的故障就要減少外部各種干擾對(duì)其影響，首先要按照其使用的要求進(jìn)行使用。不可隨意減少其外部保護(hù)設(shè)備，其次分析主要的干擾因素，對(duì)主要干擾源要進(jìn)行隔離或處理。6.2.3 現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備故障分析及處理在整個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障的地點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)中最容易出故障的有以下幾個(gè)方面： 1. 第1類故障點(diǎn)是在繼電器、接觸器。PLC控制系統(tǒng)的日常維護(hù)中，電氣備件消耗量最大的為各類繼電器或空氣開(kāi)關(guān)。主要原因除產(chǎn)品本身外，就是現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較惡劣，接觸器觸點(diǎn)易打火或氧化，然后發(fā)熱變形直至不能使用。所以減少此類故障應(yīng)盡量選用高性能繼電器，改善元器件使用環(huán)境，減少更換的頻率，以減少其對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響。 2. 第2類故障多發(fā)生在閥門(mén)等設(shè)備上。因?yàn)檫@類設(shè)備的關(guān)鍵執(zhí)行部位們利用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)推拉閥門(mén)或閘板的位置轉(zhuǎn)換，機(jī)械、電氣、液壓等各環(huán)節(jié)稍有不到位就會(huì)產(chǎn)生誤差或故障。長(zhǎng)期使用缺乏維護(hù)，機(jī)械、電氣失靈是故障產(chǎn)生的主要原因，因此在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要加強(qiáng)對(duì)此類設(shè)備的巡檢，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。3. 第3類故障點(diǎn)是傳感器和儀表，這類故障在控制系統(tǒng)中一般反映在信號(hào)的不正常。這類設(shè)備安裝時(shí)信號(hào)線的屏蔽層應(yīng)單端可靠接地，并盡量與動(dòng)力電纜分開(kāi)敷設(shè)，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在PLC內(nèi)部進(jìn)行軟件濾波。這類故障的發(fā)現(xiàn)及處理也和日常的巡檢有關(guān)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理。6.3 系統(tǒng)抗干擾性的分析和維護(hù)由