流量的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

1、 電氣工程與自動化學(xué)院 現(xiàn)場總線技術(shù)課程實踐 題目：流量的 PLC 限制系統(tǒng)設(shè)計 專業(yè)班級：自動化 101 班 學(xué)號：20211757 學(xué)生姓名：艾文鵬 指導(dǎo)老師：朱俊林 日期：2021 年 6 月 25 日摘要 流量限制是過程限制系統(tǒng)的一個關(guān)鍵.采用工業(yè)限制計算機,根據(jù)專家系統(tǒng)確定最優(yōu)工況的各試驗流量,通過AD采集模塊接收流量計傳感器的數(shù)據(jù),對采集的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析并向PLC發(fā)出指令,PLC采用PI限制方法,通過PI限制的參數(shù)設(shè)定及自整定.根據(jù)PI調(diào)節(jié)的輸出與輸入的偏差成正比,還與偏差對時間的積分成正比,消除了限制過程中產(chǎn)生的靜差,實現(xiàn)了流量閉環(huán)調(diào)節(jié)的精確限制.設(shè)計了監(jiān)控軟件、PLC軟件

2、、PLC與工控計算機的通信軟件,實現(xiàn)了流量的限制、數(shù)據(jù)采集和處理.試驗說明,PI限制方法對流量的調(diào)節(jié)具有較好的穩(wěn)定性和動態(tài)特性. 討論計算機水流量PLC監(jiān)控系統(tǒng).選用電磁流量計和經(jīng)典文丘里管流量計系統(tǒng).結(jié)合杰控組態(tài)軟件制作出人機界面,把組態(tài)與PLC進(jìn)行連接,組態(tài)與PLC 間不斷進(jìn)行交換數(shù)據(jù),通過組態(tài)畫面實時反映現(xiàn)場流量的實時變化情況,然后定 義與組態(tài)王實時數(shù)據(jù)庫中變量相對應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)備,通過PLC采集設(shè)備 的數(shù)據(jù),并通過通信接口把數(shù)據(jù)傳輸給計算機. 關(guān)鍵詞：流量計；PLC;人機界面；限制系統(tǒng)；流量調(diào)節(jié)；PI限制摘要2 第一章引言4 1.1 設(shè)計目的4 1.2 設(shè)計主要過程4 1.3 設(shè)計

3、主要內(nèi)容5 1.3.1 硬件模塊設(shè)計5 1.3.2 組態(tài)軟件的應(yīng)用設(shè)計5 1.3.3 基于STEP-7的程序設(shè)計6 1.3.4 綜合設(shè)計6 第二章系統(tǒng)的硬件選型7 2.1 硬件選型7 2.2 選型的步驟8 2.3 選型的結(jié)果9 2.4 選型技術(shù)參數(shù)9 第三章系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計11 3.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計11 3.2 硬件連接圖11 3.3 系統(tǒng)I/O分配表12 3.4 硬件組態(tài)和變頻器參數(shù)13 3.4.1 硬件組態(tài)配置13 3.4.2 變頻器參數(shù)設(shè)定14 第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計16 4.1 軟件設(shè)計整體構(gòu)架16 4.1.1 杰控組態(tài)軟件設(shè)計16 4.1.2 組態(tài)設(shè)計17 4.1.3 PLC程序設(shè)計流

4、程圖24 4.1.4 程序設(shè)計梯形圖24 4.2 問題及其解決方法27 4.3 調(diào)試過程及方法27 4.4 軟件調(diào)試結(jié)果28 第五章設(shè)計總結(jié)30 參考文獻(xiàn)31第一章引言 1.1 設(shè)計目的 本次課程設(shè)計的目的是采用西門子S7-300系列PLC來實現(xiàn)過程限制系統(tǒng)的設(shè)計.學(xué)習(xí)使用變頻器,并對其內(nèi)控與外控模式運用自如；掌握PLC限制單元的使用,對西門子S7-300編程進(jìn)而對整個過程進(jìn)行限制； 學(xué)會使用AD、DA轉(zhuǎn)換模塊,了解其工作機制,熟知模數(shù)、 數(shù)模換換的接口地址通過模擬量I/O模塊, 并對其進(jìn)行編程采集與限制；與此同時,學(xué)會使用不同的傳感器件流量計、電磁 閥等的限制欲使用.熟悉杰控組態(tài)軟件的使用方

5、法,根據(jù)所給資料自己獨立繪出一個上位機,設(shè)置相應(yīng)的變量,使整個上位機與我們的硬件設(shè)備連接起來,并對 模擬量進(jìn)行閉環(huán)PID限制,到達(dá)PLC編程-上位機限制-實現(xiàn)整個流量的PLC過程限制系統(tǒng)的要求.通過杰控組態(tài)軟件進(jìn)行相應(yīng)的實時監(jiān)控,具顯示的內(nèi)容包括啟動、停止按鈕、PID參數(shù)給定窗口、給定流量、實際流量、相應(yīng)的實時曲線顯示窗口等功能,從而形成一個完整的過程限制系統(tǒng). 當(dāng)今,PLC的使用范圍越來越廣,從替代繼電器的簡單限制到更復(fù)雜的自動化限制.應(yīng)用于所有與自動檢測,自動化限制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域,包括各種機床、 機械、 電力設(shè)施、 民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等.可知,現(xiàn)在的工業(yè)生產(chǎn)和各領(lǐng)域的機械限制都

6、是與此密切相關(guān)的,對其學(xué)習(xí)研究具有重大意義. 1.2 設(shè)計主要過程 考慮到這次是對過程限制系統(tǒng)的初次整體設(shè)計,本設(shè)計分為四個步驟進(jìn)行,分別為：第一步,過程限制柜模塊選取,所選取的流量傳感器、電磁閥等硬件的連接和變頻器的限制方式設(shè)置；第二步,基于杰控組態(tài)軟件的上位機設(shè)計,我們需要根據(jù)資料學(xué)習(xí)的東西包括工程治理、設(shè)備通信、運行數(shù)據(jù)庫、畫面制作、畫 面顯示、變量報警等,通過這些木塊的學(xué)習(xí)進(jìn)而組合形成一個我們需要的界面控制臺；第三步,基于STEP-7的S7-300PLC程序的設(shè)計,使用FB41背景數(shù)據(jù)塊和FC105FC106模塊實現(xiàn)整個環(huán)節(jié)的A/D、D/A、PID閉環(huán)限制系統(tǒng)的設(shè)計；第四步,所有局部的

7、綜合限制設(shè)計,將前期設(shè)計的所有模塊進(jìn)行所有的整合一體設(shè)計調(diào)試,最終實現(xiàn)我們的設(shè)計要求. 1.3 設(shè)計主要內(nèi)容 1.3.1 硬件模塊設(shè)計 我們需要的物理設(shè)備有主要有,一個儲水箱、一個裝水箱、流量計一個、電動閥一個、變頻器一個,水泵一個和假設(shè)干開關(guān)水管等材料構(gòu)成. 1.3.2 組態(tài)軟件的應(yīng)用設(shè)計 組態(tài)軟件系統(tǒng)是集多年P(guān)LC工程應(yīng)用、開發(fā)和效勞經(jīng)驗,基于WindowsNT、Windows2000/XP操作平臺,獨立研制開發(fā)的純32位、高檔次的軟件,具運行穩(wěn)定、速度快、簡單易用、功能強大、擴(kuò)展性好,能為用戶提供經(jīng)濟(jì)完善的工業(yè)自動化監(jiān)控解決方案.本次組態(tài)軟件需要使用的功能有,首先,學(xué)會如何使用工程治理包

8、括備份和調(diào)入等；完成設(shè)備通訊的設(shè)計,主要包括S7TCP1動安裝、啟動驅(qū)動、定義設(shè)備數(shù)據(jù)表、監(jiān)視設(shè)備數(shù)據(jù)表,設(shè)備數(shù)據(jù)表的定義至關(guān)重要,它是直接和我們的程序限制連接起來的紐帶；緊接著就是畫面制作了,根據(jù)設(shè)計的需求繪制一個相對美觀的界面,然后添加一些靜態(tài)文本、按鍵、文本框、曲線圖、柱狀圖等,從而構(gòu)成一個完整的限制界面；選擇相應(yīng)的畫面,啟動畫面顯示. 1.3.3 基于STEP-7的程序設(shè)計 本次程序設(shè)計主要采用梯形圖的方式,設(shè)計的過程首先使用模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊FC105對流量計的數(shù)值進(jìn)行實時采集,SCAL或能接受一個整型值IN,并將其轉(zhuǎn)換為以工程單位表示的介于下限和上限LO_LIM和HI_LIM之間的實型值

9、.將結(jié)果寫入OUTFC105轉(zhuǎn)換得到的數(shù)值再作為FB41模塊進(jìn)行PID調(diào)節(jié),然后將調(diào)節(jié)得出的結(jié)果送給數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊FC106進(jìn)行轉(zhuǎn)換,SCALE功能接受一個整型值IN,并將其轉(zhuǎn)換為以工程單位表示的介于下限和上限LO_LIM和HI_LIM之間的實型值.將結(jié)果寫入OUT輸出的結(jié)果再送給變頻器,從而實現(xiàn)變頻器的外控模式調(diào)節(jié),從而實現(xiàn)流量的限制. 1.3.4 綜合設(shè)計 完成了上述各個模塊之后,再進(jìn)行綜合設(shè)計,整個過程限制系統(tǒng)就是由硬件外圍電路和設(shè)備加軟件限制局部限制的.我們通過PL阱程,再與組態(tài)軟件進(jìn)行 鏈接,實現(xiàn)一個限制界面,繼而限制物理設(shè)備的完整限制系統(tǒng).第二章系統(tǒng)的硬件選型 2.1 硬件選型 本設(shè)

10、計硬件主要包括,過程限制系統(tǒng)設(shè)備一套包括三個流動水箱、一個儲水水箱、假設(shè)干水管、開關(guān)假設(shè)干、抽水泵一個等、流量計一個、電動閥一個、變頻器一套等. 考慮到流量的精度和準(zhǔn)確度,本設(shè)計采用上海艾特自動化儀表的 MLF-1流量計,根本參數(shù)有：流量精度為0.5級,輸出信號為4-20毫安,量程范圍為0.3立方米,口徑10毫米等 變頻器采用西門子全新一代標(biāo)準(zhǔn)變頻器MicroMaster420,它是全新一代模塊化設(shè)計的多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器.它友好的用戶界面,讓你的安裝、操作和限制象玩游戲一樣靈活方便.全新的IGBT技術(shù)、強大的通訊水平、精確的限制性能、和高可靠性都讓限制變成一種樂趣. 水泵電動機采用浙江松久電機的

11、A02-7112系列三項異步電動機,功率為370VV額定電壓380伏,額定電流1.0A,額定頻率50HZ；轉(zhuǎn)速2780r/min,絕緣等級B,噪聲65dB 硬件組態(tài)采用可編程限制器CPU314C-2PN/DPCPU314C-2DP是緊湊型 CPU適合安裝在分布式結(jié)構(gòu)中.通過其擴(kuò)展工作存儲器,該緊湊型CPU&適用 于中等規(guī)模的應(yīng)用.集成的數(shù)字量和模擬量輸入和輸出可與過程信號直接連接. 集成的的PROFIBUSDPfc站/從站以及PROFINETIO限制器/I-設(shè)備接口,用 于PROFIBUS和PROFINET的分布式連接.這使得CPU314C-2PN/DP可作為進(jìn)行快速處理的分布式單元使

12、用,也可作為PROF舊US和PROFINET系統(tǒng)中具有低端現(xiàn)場總線系統(tǒng)的上位限制器. 采用西門子電源模塊PS307/5A,6ES7307-1EA01-0AACH門子PS307/5A/10A電源模塊單元為S7-300/ET200M提供電源,將120/230伏交流電壓轉(zhuǎn)變到所需要的24伏直流工作電壓輸出電流2安、5安或10安.S7-300需要24伏直流電源.PS307負(fù)載電源模塊將120或230伏交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?4伏直流工作電壓. 24伏直流電源用來為SIMATICS7-300和傳感器及執(zhí)行元件供電 模擬量輸入采用SM331命令地址為6ES7331-7KF02-OABO標(biāo)稱型號是 AI8*12Bi

13、t,光電隔離,U/I/熱電偶/電阻中斷,診斷；分辨率9、12、14位,八位模擬量輸入. 模擬量輸出采用SM332命令地址為6ES7332-5HD01-OABO標(biāo)稱型號是 AO4*12Bit,光電隔離,U/I診斷；分辨率11、12位,四位模擬量輸出. 數(shù)字量模塊SM323數(shù)字量輸入/輸出模塊,8輸入,8輸出.24VDC8出, 24VDC0.5A,晶體管輸出,光電隔離,擴(kuò)展溫度范圍 PS3075A AI8*12Bit6ES7331-7KF02-OABO AO4*12Bit6ES7332-5HD01-OABO DI8/DO8*DC24V/0,5A6ES7323-1BH01-0AA0 2.2 選型的步

14、驟 硬件的選型是從本設(shè)計的核心去實現(xiàn)的,硬件方面要符合標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓、電流、頻率等.因此選型的步驟可以分為如下幾步來進(jìn)行： 1、了解設(shè)計所提供的硬件資源,根據(jù)所有的設(shè)備進(jìn)行實踐選型； 2、確定流量最大時流量計的最大值,以確定所選AD采集設(shè)備符合要求； 3、確定電源模塊是否符合設(shè)備的規(guī)格； 4、確定變頻器所能設(shè)置的最大頻率值； 5、確定口雁集到的數(shù)據(jù)值是否符合設(shè)備要求； 2.3 選型的結(jié)果 最終確定采用的硬件設(shè)備主要有,上海艾特自動化儀表的MLF-1流量計,變頻器采用西門子全新一代標(biāo)準(zhǔn)變頻器MicroMaster420,水泵電動機采用浙江松久電機的A02-7112系列三項異步電動機,硬件組態(tài)采用可

15、編程限制器CPU314C-2PN/DP 2.4 選型技術(shù)參數(shù) 一、MLF-1流量計 根本參數(shù)有：流量精度為0.5級,輸出信號為4-20毫安,量程范圍為0.3立方米,口徑10毫米等. 二、變頻器MicroMaster420 200V-240V 0%單相/三相,交流,0.12kW-5.5kW; 380V-480V 0%三相,交流,0.37kW-11kW 模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計,具有最多的靈活性； 標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)訪問結(jié)構(gòu),操作方便. 三、可編程限制器 西門子可編程限制器6ES7314-6EH04-0AB0SIMATIS7-300,CPU314C-2PN/DP COMPACCPUWITH192KBYTEWORKIN

16、MEMORY4DI/16DO,4AI,2AO,1PT100, 4FASTCOUNTERS(60KHZ),1.INTERFACEMPI/DP12MBIT/S,2.INTERFACE ETHERNETPROFINET,WITH2PORTSWITCH,INTEGRATED24VDCPOWERSUPPLY, FRONTCONNECTOR(2X40PIN)ANDMICROMEMORYCARDREQUIRED 四、電源模塊 PS307電源模塊是西門子公司為S7-300專配的DC24Vt源,PS307系列模 塊除輸出額定電流不同外(有2、5、10A),其工作原理和參數(shù)都一樣.系統(tǒng)選用 5A的電源模塊. PS

17、3075A模塊根本電路如圖2-1所示.PS3075A模塊的輸入接單相交流 系統(tǒng),輸入電壓120/230V,50/60HZ,在輸入和輸出之間有可靠的隔離.輸出電 壓允許范圍20(5%)V,最大上升時間2.5s,最大殘留紋波150mVPS307可 安裝在導(dǎo)軌上,除了給S7-300供電,也可給I/O模塊提供負(fù)載電源. 圖2.1PS307電源模塊(10A)根本電路圖 第三章系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 系統(tǒng)整體硬件設(shè)計可以用圖3.1.1所示：,其主要組成模塊下列圖已經(jīng)標(biāo)識清楚. 圖3.1.1硬件整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.2硬件連接圖 所用到的過程限制設(shè)備如下列圖3.2.1所示 主要限制局部硬件連接圖

18、可見圖3.2.2所示: 圖3.2.2設(shè)備硬件連接圖 3.3 系統(tǒng)I/O分配表 限制系統(tǒng)的輸入/輸出信號的名稱、代碼及地址編號如下表所示: 符號 地址 備注 FC105_IN PIW262 :模擬量輸入 FC105_OUT MD102 模擬量輸出 BIPOLAR I8.0 :啟動轉(zhuǎn)換模式 SP_INT MD200 初始給定值 PV_IN MD102 反應(yīng)輸入 GAIN DB1.DBD14 比例值 TI MD160 積分時間 LMN MD150 PID調(diào)節(jié)輸出 FC106_IN MD150 r數(shù)字量輸入 FC106_OUT MW250 數(shù)字量輸出 PQW276 MW250 :變頻器給定值 PQW2

19、78 27648 電動閥給定值 3.4 硬件組態(tài)和變頻器參數(shù) 3.4.1 硬件組態(tài)配置 在硬件組態(tài)完畢后,進(jìn)行程序裝載時,發(fā)現(xiàn)無法建立連接,此時說明PLC的 IP地址與主機地址不在一個網(wǎng)絡(luò)上,需要進(jìn)行修改,修改方法,在組態(tài)中雙擊 PN-IO點擊屬性進(jìn)行修改,如下列圖3.3.1所示.在實驗進(jìn)行過程中,會出現(xiàn)SF 燈亮現(xiàn)象,說明硬件組態(tài)與實際儀器的型號不符,此時需要進(jìn)行硬件組態(tài)檢查)HITCon篁5IUTIC300Stalion(Configuralion) 哈K4S1.LnatrlEJJCView上,前白中Mlp HP當(dāng)f*曲玲口盟*? Elhnot(iTFKDFJZITET一工口-Wysl所口

20、二J 09)O 1 ?PS30T5A A E ?CfU314C-EFH/DF & FSF 心 亞PJ ?Four土/ 月用 ?F? 2.S 班“BP占 = 史6 工才 上加t 工& 1JPSJtJPJl 3 4 1UBxl2fiit 5 陽4第1回門 8 |口工日008富峻WQ5A 7 Ml 3|)UB S. 0- Cmn4Xbt _Uddjul#. Q F. M. 工. 1 RrsSOT鼬 60 2 團(tuán)CPU3MC=gP8/3F 3.3 J7 同歸J* 屐 囹 E-g 3事 囪F0rt1 J7 國F0rtJ J.J 8120HB JJM. 13W. ?i I3世 四、 M.

21、2 JCiue 火區(qū). 的E at 1尸3tlPJV 班一 S. 3 4 #J3KlZEit 6ES7 25B. 5 AJ12Bit 6EST 272. 6 .137口口日xDCE4V/55A BEST B B 7 8_ 1- JLO fl 圖3.3.1PLC硬件組態(tài)配置 3.4.2 變頻器參數(shù)設(shè)定 電動機的額定參數(shù)：功率0.37KW 電壓380V 電流1.0A轉(zhuǎn)速2780r/min 快速調(diào)試: 步驟 參數(shù)名 設(shè)定值 參數(shù)說明 備注 1 P0010 1 進(jìn)入快速調(diào)試 2 P0100 0 電網(wǎng)頻率 3 P0304 380 額定電壓 4 P0305 1.8 額定電流 5 P0307 0.37 額定

22、頻率 ST=Pro9 6 P0310 50 額定頻率 7 P0311 2780 額定轉(zhuǎn)速 8 P0700 2 內(nèi)控1;外控2 內(nèi)控/外控選擇 9 P1000 1 內(nèi)控1;外控2 10 P1080 0 最小頻率 11 P1082 50 取大頻率 12 P1120 10 斜坡上升時間 13 P1121 10 斜坂下降時間 14 P3900 1 結(jié)束快速調(diào)試 電機類型修改為異步電機步驟: 步驟 參數(shù)名 設(shè)定值 參數(shù)說明 備注 1 P0010 1 進(jìn)入快速調(diào)試 2 P0003 2 設(shè)置訪問級別 3 P0300 1異步,2同步 異步/同步選擇 日止升少 4 P1300 0線性,2拋物線 限制方式選擇 線

23、性 5 P0003 1 設(shè)置訪問級別 6 P3900 1 結(jié)束快速調(diào)試 注意：必須選擇外控選項啟動畫面制 畫面制作平 畫面屬性參 第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計 4.1 軟件設(shè)計整體構(gòu)架 流量的PLC限制系統(tǒng)設(shè)計其軟件設(shè)計局部包含兩個局部,分別為限制界面組 態(tài)軟件的設(shè)計和基于STEP羽PLC程序設(shè)計.大概設(shè)計構(gòu)架如下列圖4.1.1所示: 4.1.1 杰控組態(tài)軟件設(shè)計 FameVieWA態(tài)軟件系統(tǒng)是北京杰控公司集多年P(guān)LC工程應(yīng)用、開發(fā)和效勞經(jīng)驗,基于WindowsNT、Windows2000/XP操作平臺,獨立研制開發(fā)的純32位、高檔次的軟件,具運行穩(wěn)定、速度快、簡單易用、功能強大、擴(kuò)展性好,能為用戶提供

24、經(jīng)濟(jì)完善的工業(yè)自動化監(jiān)控解決方案；已經(jīng)被成功應(yīng)用于冶金、機場、化工、電力、配電、環(huán)保、筑路、核輻照、煙草、啤酒、鐵路、煤炭、樓宇、水處理、鍋爐、碼頭輸送等各個行業(yè),經(jīng)實踐證實適合所有的大中小型自動化工程應(yīng)用. 本系統(tǒng)設(shè)計主要用的功能主要有,工程治理、設(shè)備通訊、畫面制作、畫面顯 圖4.1.2杰控組態(tài)界面設(shè)計 圖4.1.1流量PLC限制軟件設(shè)計 示等局部.具體細(xì)分如下列圖4.1.2所示 定義數(shù)據(jù)表 4.1.2 組態(tài)設(shè)計 一、工程治理 1、新建工程 點擊新建工程圖標(biāo),出現(xiàn)下面圖4.1.3所示對話框：工程內(nèi)容缺省在組態(tài)軟件系統(tǒng)目錄及相應(yīng)子目錄下,新建工程就是去除或更新系統(tǒng)目錄下有關(guān)內(nèi)容； 所以在創(chuàng)立新

25、工程時,應(yīng)先備份當(dāng)前工程到其他目錄下缺省為“我的工程備份子目錄；如果當(dāng)前工程還沒有備份保存,建議先進(jìn)行備份,否那么當(dāng)前的工程會喪失；按下確定按鈕,會兩次出現(xiàn)確定去除當(dāng)前工程的提示.之后便開始創(chuàng)立新的工程. 健工程 備帶當(dāng)前工程備帶當(dāng)前工程 ,JEIEE,=,L,-,EL,L,E,-1ST,r!-!,-,!-S,-,EL,=m,r,=ILf 新建工程型前工程破去除新建工程型前工程破去除 圖4.1.3新建工程 2、工程備份 備份工程就是將當(dāng)前工程形成副本,要養(yǎng)成經(jīng)常備份工程的習(xí)慣,防止項目內(nèi)容喪失.使用菜單中“工程-備份命令保存工程內(nèi)容到指定目錄下,工程備份的界面如下列圖4.1.4所示. 圖4.1

26、.4工程備份 3、工程調(diào)入 沒有翻開工程的概念,由于工程治理器運行后,所治理和使用的工程就是當(dāng)前系統(tǒng)目錄下的內(nèi)容；假設(shè)需治理和運行另外的工程,就需要去除當(dāng)前工程,調(diào)入另外一個工程調(diào)入的目的是將備份的數(shù)據(jù)庫和畫面等文件拷貝到系統(tǒng)的當(dāng)前目錄下；調(diào)入工程之前,要先去備份工程,防止當(dāng)前工程喪失；調(diào)入某工程,請執(zhí)行“工程-調(diào)入命令,界面如下4.1.5所示： 圖4.1.5調(diào)入工程 4、運行工程 可以在兩種方式下運行： 組態(tài)方式和運行方式； 工程治理器被單獨啟動后,進(jìn)入組態(tài)方式,通訊驅(qū)動和實時數(shù)據(jù)庫不被啟動,只能對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置和組態(tài)通過“工程-啟動監(jiān)控系統(tǒng)菜單命令或單擊工具條運行按鈕,可以使系統(tǒng)工作在“運行

27、方式下,在運行方式下的某些內(nèi)容被修改后,必須退出監(jiān)控系統(tǒng)重新啟動,通過“工程-退出監(jiān)控系統(tǒng)的菜單命令可實現(xiàn). 、設(shè)備通訊 1、安裝驅(qū)動 要使用某個驅(qū)動程序,首先進(jìn)行選擇安裝,才能在工程中使用；可以同時最 多安裝32種驅(qū)動程序;安裝驅(qū)動程序的步驟如下： 4.1.3 擇設(shè)備通訊功能； 2,執(zhí)行1.安裝驅(qū)動任務(wù),出現(xiàn)下面對話框： 圖4.1.6安裝驅(qū)動 3,從驅(qū)動列表中選擇要使用的通訊驅(qū)動程序; 4,選擇列表中包含常用驅(qū)動程序,如果其中沒有包含要使用的驅(qū)動程序,可以 手動添加； 5,驅(qū)動程序版本或參數(shù)常有更新,通過執(zhí)行更新驅(qū)動按鈕進(jìn)行更新 6,選擇列表右邊顯示此驅(qū)動程序提供的數(shù)據(jù)類型,不同設(shè)備驅(qū)動有不

28、同數(shù)據(jù)類 型,只有被選擇的數(shù)據(jù)類型才能真正被訪問,根據(jù)具體需求進(jìn)行選擇,最多可以支 持24種數(shù)據(jù)類型； 7,雙擊選擇的驅(qū)動程序名稱,或執(zhí)行安裝按鈕,可以把當(dāng)前選擇的驅(qū)動程序 安裝到系統(tǒng)中； 8.安裝完所需驅(qū)動后,執(zhí)行關(guān)閉按鈕結(jié)束安裝； 9,已被安裝的驅(qū)動程序,如要修改,重新進(jìn)行安裝即可； 2、添加驅(qū)動 安裝驅(qū)動程序界面選擇列表中只列出了最常用的主流驅(qū)動程序,可以被直接安裝 使用；手動添加驅(qū)動程序的步驟如下： 1,需要添加的驅(qū)動程序多由開發(fā)商提供,也可由高級用戶根據(jù)公布的驅(qū)動模板 自行編寫； 2,串口驅(qū)動模板的內(nèi)容參考用戶編程章節(jié)； 3,驅(qū)動程序由兩個文件組成,即配置文件*,ini和程序執(zhí)行文件

29、*,exe； 3,得到這兩個文件,并拷貝到系統(tǒng)安裝根目錄下； 4,選擇設(shè)備通訊功能； 5,執(zhí)行1,安裝驅(qū)動小務(wù)； 6,從選擇列表中找到并選擇其他-添加雙擊,并鼠標(biāo)雙擊； 7,列出了允許添加的驅(qū)動程序,選擇其中的某個驅(qū)動程序,執(zhí)行添加按鈕； 8,添加完成后,新的驅(qū)動程序會出現(xiàn)在驅(qū)動列表中； 3、啟動驅(qū)動 如果某驅(qū)動程序被安裝后且被選擇,那么在系統(tǒng)啟動過程中,自動啟動此驅(qū)動程序 1,如果驅(qū)動程序被安裝但沒有被選擇,那么在系統(tǒng)啟動過程中,不能啟動此驅(qū)動 程序,但在這種情況下,通過設(shè)備數(shù)據(jù)表,可以進(jìn)行仿真調(diào)試； 2,選擇設(shè)備通訊功能,執(zhí)行3.啟動驅(qū)動任務(wù)； 3,顯示在列表框中的驅(qū)動程序,是被安裝過的驅(qū)

30、動程序； 4.如果沒有被選擇(),那么在系統(tǒng)啟動過程中,不被啟動；5,只有被選擇以后(),才能在系統(tǒng)啟動過程中被啟動 4、定義設(shè)備數(shù)據(jù)表 選擇設(shè)備通訊功能,執(zhí)行4,定義設(shè)備數(shù)據(jù)表XE務(wù),出現(xiàn)設(shè)備表對話框 瞅 品敷據(jù)禾(L12B00.支持推先整卷及其ff通訊機制.301/64/125/256i加密新“制證新可快量力酎國1卯M) 口KB 設(shè)瞽號 S 本電參建 百的電址 氏度 01 3T哨w Q 的定 CTTTF 192.LEB.1.9 192.LBfl.3.LL.ST-300.2 OB- 1 2 4 冷 口慍 STOP lfi2.IM.3.9 Iffi.LOfi.a.Ll.ST-SW.Z IB-頤

31、提 1 4 4 D4 弗出版 smF IJ2.LEfll. LEB9.LLjST-300,2 DH-費括比 i 1Q 4 醵 P STOP lft .Utt.9 】裝.L觸LLl.介3M,2 -麴胃塊 1 1 4 % 工 S7TCE m.i&ei.f IfSJBfiLi.lHSTTWQ 國費哥舊 1 拎 4 07 命出下珥 S7TTP ISZ.LEB.19 Ja2.LEfl.3.LL.ET-3M.2 B-窈括塊 1 ZZ 4 JJS 輸出現(xiàn) 即TCP 12.L66.j.9 i匿Lflflusrm n-制精決 4 啊 DIO Dill DI2 D93 DH HE n：? D!B DID

32、D2D EL K2 UZ3 D24 TK 4.1.7定義設(shè)備數(shù)據(jù)表 選中設(shè)備數(shù)據(jù)表的某個設(shè)備號,用鼠標(biāo)雙擊,會出現(xiàn)下面的設(shè)置對話框 設(shè)著號各新 的定I *以士網(wǎng)驅(qū)動使用普通網(wǎng)卡,不需51以11匚-門工訪同的叱網(wǎng)sJlFFlS口 4.1.8定義設(shè)備號 tH,錚 CP那么矩號*】口口*值號匚打帶型.法注仃阻止： IBi趣時IEJ.直試溜5! 掃搖源打出 酶S白西切別; 100D 3 3遣誼黜抿 期依類型班-熟亮段 訪阿方式：謾寫初H- 單元格式：字南-元而與整勘 磔索埃破1 開加*址2二32 培的墓.無中斷標(biāo)志 中撕時數(shù)JE保持. 目足洗俵芨圖用. 一:設(shè)備號要化計短苞志國人攫文日志文件省1號5酎

33、L讀題1相應(yīng)堂元桿刮卬,2,.1E1： 三、畫面制作 1、啟動畫面制作程序 有3種方法可以啟動畫面制作程序: 1 .選擇顯示畫面功能,執(zhí)行3.畫面制作,啟動畫面制作程序; 2 .通過工具欄中的圖標(biāo),啟動畫面制作程序; 3 .選擇顯示畫面功能,執(zhí)行1.文件治理任務(wù),出現(xiàn)畫面文件治理窗口,可 以啟動畫面制作程序,新建或修改某畫面； 2、畫面制作平臺 畫面制作程序啟動之后,提供的制作界面如下列圖4.1.9所示: 圖4.1.9畫面制作平臺 畫面制作窗口主要由7局部組成,可以同時制作多幅畫面,并通過 窗口進(jìn)行切換. 1 .制作窗口,是畫面制作的臺面,在上面可以放置所需要的任何圖形組件； 2 .菜單,提供

34、了所有畫面制作與操作的命令； 3 .滾動條,尺寸可以無限大,畫面尺寸超出屏幕顯示范圍時,通過滾動條漫游畫 4,狀態(tài)條,屏幕最下方是狀態(tài)條,它顯示狀態(tài)提示,鍵盤狀態(tài)及當(dāng)前圖形對象位 置； 5,工具箱,由多個操作按鈕組成,實現(xiàn)了常用的菜單操作,是為了方便對畫面進(jìn) 行操作；當(dāng)鼠標(biāo)指向工具條上的按鈕時,會在其下方顯示對應(yīng)的功能提示； 6,組件,以分欄列表的方式提供所有可用組件； 3、畫面屬性/參數(shù) 在畫面窗口的空白區(qū),鼠標(biāo)雙擊,出現(xiàn)對話框設(shè)置畫面屬性如圖4,1.10所 示: 圖4,1,10畫面屬性/參數(shù)設(shè)置 可以定義如下參數(shù)：畫面標(biāo)題、畫面顏色、高度、寬度、刷新間隔、編輯口令、動態(tài)只讀、翻開任務(wù)、關(guān)閉

35、任務(wù)、初始腳本、關(guān)閉腳本、循環(huán)腳本、自定義腳本、自適應(yīng)分辨率、無級縮放 4.1.3 PLC程序設(shè)計流程圖 本次基于STEP7的程序設(shè)計主要包含了模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、PID調(diào)節(jié)模塊幾局部,其實現(xiàn)過程流程圖如下列圖4.1.11所示: 4.1.4 程序設(shè)計梯形圖 整個設(shè)計過程中PLC軟件局部主要包含三局部：A/D采集局部、PID調(diào)節(jié)輸 出局部、D/A轉(zhuǎn)換局部. 一、A/D轉(zhuǎn)換模塊FC105 模數(shù)轉(zhuǎn)換局部由核心功能塊FC1051&成其梯形圖模塊如圖4.1.12所示 FC1O5 ScalingValues SCALE* 否 圖4.1.11PLC程序設(shè)計流程圖 HIMC1MV PIW262- IN

36、RET_VAL -W100 L08000e+ OUT -NID102 002- HIJ-IM 0.000000e+ 000- L0_LIM 18.0- BIPOLAR 圖4.1.12FC105功能塊圖 模擬量輸入值為當(dāng)前流量計所測得的電流值,PIW262X寸應(yīng)的地址為流量計I 的電流值.之后,經(jīng)過FC105轉(zhuǎn)換得出一個以工程單位表示的介于下限和上限(LO_LIM和HI_LIM)之間的實型值.將結(jié)果寫入OUTfPMD102O 二、PID調(diào)節(jié)模塊FB41 FB41稱為連續(xù)限制的PID用于限制連續(xù)變化的模擬量,與FB42的差異在于后者是離散型的,用于限制開關(guān)量,其他二者的使用方法和許多參數(shù)都相同或相

37、似.PID的初始化可以通過在OB100中調(diào)用一次,將參數(shù)COM-RS置位,當(dāng)然也可在別的地方初始化它,關(guān)鍵的是要限制COM-RS置PID的調(diào)用可以在OB35中完成,一般設(shè)置時間為200Ms由于此設(shè)計采用的PID限制方式為連續(xù)限制方式,故用FB41來實現(xiàn).程序中通過SP_INT:PID的給定值；PV_IN:PID的反應(yīng)值(也稱過程變量)和GAIN比例增益；TI積分時間；TD微分時間；進(jìn)行整個過 程限制系統(tǒng)的調(diào)節(jié).其梯形圖塊如下列圖4.1.13所示 DB100 FB41 ContinuousControlOONTJC EJTENO C0M_RSTLim Lm_PER PVPELQNQLIN_HLJ

38、I P_SELQLIM_LLI I_5ELLHN_P IMTJIOLDLKN_I I_ITL_0NLO_D D_SELPV CYCLEEK SP.INT PV_IM P _PER MAM GAIK TI TD n( (_LAG DEADB_I LINJLK B*. 血20.- MD102- B+B- DB1.DBD14- MP160- Br.fB+b- -1D150 圖4.1.13PID調(diào)節(jié)模塊FB41 三、D/A轉(zhuǎn)換模塊FC106 本設(shè)計數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的核心為FC106模塊,PID輸出的值作為其輸入值,以工程單位表示的介于下限和上限LO_LIM和HI_LIM之間的實型值.將結(jié)果寫入OUT進(jìn)行轉(zhuǎn)

39、換之后送給變頻器,變頻器的地址為PQW276之后邊通過變頻器的 FC106 UnsealingValuesUnSCALE ENENO INRET.VAL OUT LO_LIM BIPOLAR MD150- 1.000000e+002- 0.000000e+ 000 18.0- -0200 -0250 圖4.1.14D/A轉(zhuǎn)換模塊FC106 4.2 問題及其解決方法 設(shè)計的初期,大局部功能都能如期完成,主要問題出在上位機與PLC程序的連接環(huán)節(jié).主要出現(xiàn)組態(tài)設(shè)置變量時定義變量數(shù)據(jù)表設(shè)置有問題,其網(wǎng)絡(luò)IP地址有問題,數(shù)據(jù)類型有問題,還有數(shù)據(jù)地址有問題等. 經(jīng)過朱老師的耐心指導(dǎo)和同學(xué)們之間的交流,最終

40、這些問題都得以解決.首 先,定義設(shè)備數(shù)據(jù)表時,其IP地址要與主機IP地址和組態(tài)IP地址相對應(yīng)；其次,數(shù)據(jù)的讀寫類型和起始地址也與STEP計的變量地址相對應(yīng),變量名也必須對應(yīng). 4.3 調(diào)試過程及方法 調(diào)試過程主要包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試局部,硬件調(diào)試主要通過電流表觀察 電流值是否與采集道德數(shù)據(jù)相對應(yīng),前提是變頻器已經(jīng)設(shè)置好為外控模式,各部分的線已經(jīng)連接好.流量計與模擬量輸入模塊短接,電磁閥與相應(yīng)的模擬量輸出相對應(yīng),變頻器的輸入借口與模擬量輸出的變頻器接口連接.通過改變對應(yīng)器件的輸入電流值,調(diào)試觀察線路是否有問題. 軟件調(diào)試包括組態(tài)軟件上位機調(diào)試和STEP7?序調(diào)試,組態(tài)軟件調(diào)試主要是測試運行狀態(tài)

41、下變量窗口是否異常,以及柱形圖和曲線圖變量設(shè)置是否正確.PLC編程調(diào)試分兩步進(jìn)行.第一、直接與硬件上設(shè)備之間聯(lián)機調(diào)試,觀察模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換是否正確,PID調(diào)節(jié)是否有作用等.第二、通過上位機和硬件設(shè)備一起調(diào)試,通過上位機設(shè)置窗口設(shè)置PID參數(shù),觀察PID調(diào)節(jié)之后的曲線得出理想的PID參數(shù).最終完成整個過程限制的系統(tǒng)設(shè)計. 4.4 軟件調(diào)試結(jié)果 硬件調(diào)試根本沒什么問題,調(diào)試過程也相對簡單,再次不做詳細(xì)介紹 組態(tài)軟件設(shè)計上位機調(diào)試結(jié)果如下列圖4.4.1所示: 3同二二 -14-至WETLiTM曰咐Ili-t 914,曲圖4.4.1組態(tài)軟件設(shè)計完成圖 梯形圖程序與上位機和硬件設(shè)備聯(lián)合調(diào)試,觀察輸出響應(yīng)曲線的變化,判斷 系統(tǒng)的穩(wěn)定性好不好,最終確定一個穩(wěn)定的PID參數(shù)值.其最終的結(jié)果如下列圖所小. 圖4.4.2給定彳1為30時調(diào)節(jié)曲線 圖4.4.3給定彳1為50時調(diào)節(jié)曲線 第五章設(shè)計總結(jié) 在大學(xué)的學(xué)習(xí)過程中,特別是工科類學(xué)校,課程設(shè)計是一個重要的實踐環(huán)節(jié),是我們步入社會參與實際工