基于組態(tài)軟件的自動(dòng)配料系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告

1緒論1.1課題背景近年來(lái)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)IT技術(shù)趨于成熟，人們對(duì)工業(yè)上快速、精準(zhǔn)的需求，對(duì)自動(dòng)化的要求也不斷增加，所以自動(dòng)化軟件在工業(yè)中漸漸趨于重要的地位。其給工業(yè)信息集中化、生產(chǎn)的自動(dòng)化以及社會(huì)信息集中化帶來(lái)了重要的意義，也使得大量的限制與監(jiān)控系統(tǒng)及設(shè)備在工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的得到了廣泛的應(yīng)用。自動(dòng)化組態(tài)軟件在工業(yè)上的應(yīng)用之所以更好的解決了傳統(tǒng)工業(yè)限制以及手動(dòng)限制上的不足和缺陷，是因?yàn)樽詣?dòng)化人機(jī)界面更好地讓用戶隨意組合出自己要限制的對(duì)象以及自動(dòng)化限制的目的。這就是為什么提出自動(dòng)配料系統(tǒng)這樣一個(gè)課題了。1.2配料系統(tǒng)配料系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于化工、飼料、食品、塑料、建材、冶金等工農(nóng)上，自動(dòng)配料技術(shù)可以針對(duì)各種各樣不同類型的物料（液體或固體）傳輸、比例配料、加熱、攪拌以及成品裝袋等全過(guò)程或半過(guò)程生產(chǎn)線。配料系統(tǒng)一般由電動(dòng)機(jī)和電磁閥組成，系統(tǒng)能同時(shí)限制多臺(tái)電動(dòng)機(jī)和電磁閥，可以進(jìn)行各種物料（液體或固體）的液體計(jì)量、自動(dòng)配料和流量限制。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，物料配比的精準(zhǔn)是一道特別重要的工序，它對(duì)其產(chǎn)品的質(zhì)量有特別重要的意義。傳統(tǒng)的配料不僅生產(chǎn)效率低下，其配料的精準(zhǔn)性更是難以保證，而且人工操作又將人為的因素帶到了配料系統(tǒng)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，因此使得配料的工藝在生產(chǎn)就很難得到實(shí)現(xiàn)，且阻礙了工藝精準(zhǔn)的提高以及帶來(lái)了產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題，所以高精度和高效率的生產(chǎn)配料系統(tǒng)對(duì)工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)時(shí)尤為重要的。1.3配料系統(tǒng)的發(fā)展20世紀(jì)50年頭起，伴隨著計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)以及通信技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)配料系統(tǒng)從初步形成走向成熟。自動(dòng)配料系統(tǒng)的發(fā)展至今，經(jīng)驗(yàn)了四個(gè)階段：人工手動(dòng)限制階段機(jī)械電氣限制階段單片機(jī)限制階段工控機(jī)限制階段人工手動(dòng)限制階段最初，由于配料系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備之間沒(méi)有任何物理鏈接，彼此之間很少通信甚至沒(méi)有通信，基本是各自獨(dú)立的。各個(gè)設(shè)備的限制須要操作人員進(jìn)行限制與監(jiān)測(cè)，因此，一個(gè)人員只能限制與監(jiān)測(cè)一臺(tái)設(shè)備至兩個(gè)設(shè)備，而且須要操作人員進(jìn)行手動(dòng)記錄，人為因素對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量影響特別大。此種配料系統(tǒng)不僅耗費(fèi)人力，而且質(zhì)量得不到保證，它一般用于配料不太精確的場(chǎng)合。機(jī)械電氣限制階段電子技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了大量的為配料系統(tǒng)服務(wù)的中小型設(shè)備以及儀器儀表等，但由于電子技術(shù)還未成熟，這些產(chǎn)品不僅電路特別困難，抗干擾的實(shí)力比較差以及線路簡(jiǎn)潔老化等問(wèn)題，而且修理特別頻繁和修理困難等問(wèn)題，使得這些產(chǎn)品對(duì)地域上有所限制，所以，不能得到大量的運(yùn)用。單片機(jī)限制階段隨著大規(guī)模的集成電路的趨于成熟，單片機(jī)形成并不斷走向成熟。由于單片機(jī)的抗干擾性強(qiáng)、電路簡(jiǎn)潔、運(yùn)用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)使它漸漸取代了機(jī)械電氣成為配料系統(tǒng)的核心限制，也大大的滿意了市場(chǎng)的需求。因此，單片機(jī)限制的配料系統(tǒng)成為了中小企業(yè)首選。工控機(jī)限制階段微機(jī)的成熟將配料系統(tǒng)帶入可工控機(jī)的時(shí)代，工控機(jī)優(yōu)化集中優(yōu)化了配料系統(tǒng)，使其結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔、操作更加簡(jiǎn)潔、人機(jī)界面更加友好。工控機(jī)只需操作人員要簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)和調(diào)試就能完成其困難的限制。但由于限制與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)離生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)較遠(yuǎn)，因此對(duì)其硬件條件穩(wěn)定性的要求特別高，他必須要較完整的抗干擾方法才能使其系統(tǒng)正常運(yùn)行。不然，當(dāng)工控機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)也將崩潰，這樣損失是巨大的。1.4本課題主要探討的內(nèi)容和任務(wù)試驗(yàn)室里有現(xiàn)成的組態(tài)軟件和PLC等硬件資源。我們可以利用這些硬件資源完成對(duì)自動(dòng)配料系統(tǒng)限制和監(jiān)查設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，并且運(yùn)用這些硬件對(duì)所設(shè)計(jì)的工程聯(lián)機(jī)驗(yàn)證其正確性。詳細(xì)設(shè)計(jì)任務(wù)如下：(1)基于組態(tài)王組態(tài)軟件平臺(tái)的自動(dòng)配料系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)；(2)自動(dòng)配料系統(tǒng)所需硬件選型以及硬件接線圖的設(shè)計(jì)；(3)自動(dòng)配料系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)；(4)自動(dòng)配料系統(tǒng)的部分開(kāi)發(fā)與調(diào)試。1.5論文的組織結(jié)構(gòu)本文設(shè)計(jì)各章內(nèi)容主要如下所示：緒論主要闡述了自動(dòng)配料系統(tǒng)的概況，分析了自動(dòng)配料系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域以及發(fā)展的狀況,介紹了論文的組織結(jié)構(gòu)。主要介紹本文所須要的探討軟硬件的概述及運(yùn)用要求主要分析和選擇了自動(dòng)配料系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用到的軟硬件的型號(hào)，并且介紹組態(tài)王6.53軟件的概述及特點(diǎn)。提出了總體的設(shè)計(jì)方案并且合理設(shè)計(jì)出其流程，并且通過(guò)對(duì)自動(dòng)配料系統(tǒng)的流程圖設(shè)計(jì)出一套較為合理的硬件接線以及設(shè)計(jì)出PLC的梯形圖，然后在試驗(yàn)室運(yùn)用西門子S7-200系類的CUP226實(shí)物進(jìn)行監(jiān)控，驗(yàn)證程序的合理性。主要通過(guò)選用合適的組態(tài)軟件為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，分析加熱的溫度、液位的位置據(jù)的采集系統(tǒng)的功能需求和技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)之上依據(jù)預(yù)定的功能利用組態(tài)王6.53組態(tài)軟件與西門子S7-200的實(shí)物聯(lián)機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)程序，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，整體地完成系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。2相關(guān)技術(shù)軟件本文主要利用兩種軟硬件軟件完成對(duì)配料的自動(dòng)限制，兩種軟硬件分別是可編程限制器硬件（PLC）和組態(tài)軟件。2.1可編程限制器（PLC）可編程限制器又被叫作PLC,它的英文全稱是ProgrammablelogicController,它是新世紀(jì)計(jì)算機(jī)計(jì)算發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的產(chǎn)物，它是一個(gè)新型的計(jì)算機(jī)限制裝置。它可以采納一系列的限制指令對(duì)工業(yè)機(jī)械裝備在其生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行有效的限制。將和他連接的全部的設(shè)備以及儀器儀表形成一個(gè)整體?？删幊滔拗破饔幸苍S有四十多年的發(fā)展歷史了，從它的誕生到現(xiàn)在，是一個(gè)質(zhì)的飛躍。它是一個(gè)過(guò)程，是一個(gè)從無(wú)到有的、從有到優(yōu)的過(guò)程。它將限制系統(tǒng)從電氣時(shí)代帶領(lǐng)到了數(shù)字時(shí)代。在工農(nóng)業(yè)的領(lǐng)域中，可編程限制器漸漸取代了其他限制成為了這個(gè)領(lǐng)域中的重要的地位。如今，我們國(guó)家也可以自主生產(chǎn)自己的編程限制器。不過(guò)，生產(chǎn)的領(lǐng)域還停留在中小型設(shè)備的生產(chǎn)。這些生產(chǎn)的編程限制器大多數(shù)用在機(jī)床上。例如上海的東屋生產(chǎn)的設(shè)備就是應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域的。PPLC的出現(xiàn)是在上個(gè)世紀(jì)的60年頭末，當(dāng)時(shí)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化生產(chǎn)中，都是通過(guò)氣動(dòng)以及電氣設(shè)備或儀器作為開(kāi)關(guān)量，依據(jù)肯定的邏輯關(guān)系來(lái)進(jìn)行相關(guān)次序限制，從而使整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一系列的依據(jù)肯定要求動(dòng)作并且還能實(shí)現(xiàn)硬件互鎖功能，同時(shí)還完成離散量的采集功能。由于這些設(shè)備繁多，制作成本高，修理困難等問(wèn)題。為了進(jìn)一步壓縮生產(chǎn)成本，美國(guó)通用汽車公司提出想運(yùn)用其他方法代替電氣限制的方案。不久，這個(gè)方案就得到實(shí)現(xiàn)，美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司開(kāi)發(fā)出了新的限制，它主要是通過(guò)在集成電路以及電子技術(shù)上的限制設(shè)備，第一次運(yùn)用軟件的方式代替大部分的電氣限制硬件。第一代可編程限制器產(chǎn)生了，當(dāng)時(shí)被叫做ProgrammableController，簡(jiǎn)稱PC。由于個(gè)人計(jì)算機(jī)的問(wèn)世和發(fā)展，使得與可編限制器的名稱有沖突，可編程序限制器被更名為ProgrammableLogicController（PLC），其不但便利人們的記憶更突顯了可編程限制器的功能以及特點(diǎn)。但是，現(xiàn)在仍有人講PLC稱之為PC。PLC發(fā)展快速的時(shí)期是在20世紀(jì)80-90年頭中葉，年增長(zhǎng)率總是呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，其增長(zhǎng)率大約30%-40%之間。在此期間，由于微電子技術(shù)、通信技術(shù)以及微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC的數(shù)據(jù)計(jì)算功能、人機(jī)接口功能、模擬量處理功能以及網(wǎng)絡(luò)功能有著很大的提高。就這樣PLC以獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)漸漸代替了傳統(tǒng)的限制方法在工農(nóng)業(yè)限制領(lǐng)域中處于統(tǒng)治地位。P現(xiàn)代PLC的特點(diǎn)比較多。它的這些特點(diǎn)，使得PLC在工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中有著不行撼動(dòng)的地位。。運(yùn)用方法簡(jiǎn)潔。用戶在開(kāi)發(fā)自己須要的限制程序時(shí)，并不須要學(xué)習(xí)太困難的計(jì)算機(jī)學(xué)問(wèn)。簡(jiǎn)潔明白的梯形圖和指令表讓用戶更為便利的運(yùn)用它，大大縮短的其開(kāi)發(fā)的時(shí)間，也使得現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試變得更加簡(jiǎn)潔。PLC的程序修改也比較便利，它只須要要在電腦上或者操作板上就能對(duì)程序進(jìn)行修改，不須要拆開(kāi)機(jī)器就能簡(jiǎn)潔的完成了。安裝簡(jiǎn)便，便于修理。在大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，PLC其大多數(shù)環(huán)境下可以干脆運(yùn)行，他只須要與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)驅(qū)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行對(duì)應(yīng)的I/O端的連接就可以干脆寫入程序就能運(yùn)行了。與其連接的各個(gè)模塊之間都有運(yùn)行裝置和故障警示裝置，能夠讓用戶更精確的了解生產(chǎn)的運(yùn)行狀況以及便于更快的查找出故障所在。與此同時(shí)，PLC還有特別強(qiáng)大的自我檢查功能，其為用戶供應(yīng)了更便利的修理環(huán)境。抗干擾實(shí)力和牢靠性實(shí)力強(qiáng)。PLC的抗干擾的主要措施有兩種，分別是隔離和濾波。其中隔離是指將PLC的各個(gè)輸入輸出口之間的相互分隔開(kāi)，以免各個(gè)供電端口之間相互干擾，保證其供電質(zhì)量。另外，濾波是指將PLC的內(nèi)部電源進(jìn)行濾波處理，使外界的干擾信號(hào)削減對(duì)PLC內(nèi)部的電源的干擾，保證PLC內(nèi)部的電源的供電質(zhì)量。另外，正確的接地地點(diǎn)和比較完善的接地系統(tǒng)也是PLC抗干擾的措施之一。PLC的牢靠性強(qiáng)主要體現(xiàn)于其在大多數(shù)惡劣的環(huán)境下，都能正常牢靠的工作，且運(yùn)用時(shí)間長(zhǎng)和修復(fù)時(shí)間短。環(huán)境要求低。生產(chǎn)PLC的技術(shù)要求使得其能在振動(dòng)、電磁干擾等相對(duì)比較惡劣的條件下能夠比較穩(wěn)定的進(jìn)行工作。其也是能在限制領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位的緣由。2.1.5編程設(shè)備：編程器可分為簡(jiǎn)易型和智能型。其的作用是PLC的限制指令的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用、監(jiān)測(cè)程序運(yùn)行狀況、檢查和維護(hù)程序等。它不能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)干脆限制運(yùn)行。我們一般運(yùn)用編程器有手持式編程器，但也可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行編程及運(yùn)行。人機(jī)界面：在最早的PLC的人機(jī)界面特別簡(jiǎn)潔。直到后來(lái)，由于微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，觸摸屏式得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。輸入輸出設(shè)備：它用來(lái)永久性的存放編寫的程序的，如輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。2.1.6在運(yùn)行PLC時(shí)，我們須要留意的問(wèn)題如下：溫度。PLC所需的環(huán)境溫度處于0℃到55℃之間。所以要給PLC足夠的散熱空間，不能安裝在發(fā)熱元件的旁邊，在PLC的限制柜中應(yīng)當(dāng)裝有通風(fēng)的百葉窗。也不能太陽(yáng)光干脆照耀在PLC上，假如必要時(shí)應(yīng)當(dāng)安裝電風(fēng)扇強(qiáng)濕度。PLC各個(gè)輸入/輸出點(diǎn)之間有著絕緣性能，PLC四周環(huán)境的濕度不能大，否則將會(huì)輸入/輸出點(diǎn)的運(yùn)用。振動(dòng)。應(yīng)避開(kāi)讓PLC靠近劇烈的振動(dòng)源，使其的輸入/輸出點(diǎn)與外部設(shè)備之間能正常牢靠的連接。假如運(yùn)用環(huán)境不行避開(kāi)振動(dòng)，應(yīng)當(dāng)實(shí)行減震措施。空氣。最好不要靠近高腐蝕性和高易燃性的氣體。假如在此條件下工作，可以將PLC安設(shè)在密閉性較好的限制箱當(dāng)中，必要時(shí)也可以在限制箱中安裝凈化空氣的裝置。電源PLC本身是能反抗一般電源線所帶來(lái)的內(nèi)部干擾的。但假如在高牢靠性和電磁干擾嚴(yán)峻的場(chǎng)合下，必需配備一臺(tái)隔離變壓器，削減PLC與電源之間的干擾，保證其能正常牢靠的運(yùn)行。2.2組態(tài)軟件組態(tài)軟件全名叫做組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)（SupervisoryControlandDataAcquisition）簡(jiǎn)稱為SCADA。它的作用是對(duì)數(shù)據(jù)的采集以及監(jiān)視限制。其實(shí)際意義就是以創(chuàng)建一個(gè)平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建出一個(gè)帶有自動(dòng)限制系統(tǒng)監(jiān)控功能的工具性軟件。簡(jiǎn)潔的人機(jī)界面使它在工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。例如：調(diào)溫系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、化工以及石油開(kāi)采等數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視限制和過(guò)程限制的領(lǐng)域。組態(tài)軟件的發(fā)展上個(gè)世紀(jì)80年頭中葉，組態(tài)軟件得到了基本形成。當(dāng)時(shí)運(yùn)用的主控機(jī)是單片機(jī)，雖然其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，但是也能完成監(jiān)控的功能。到了90年頭中期，由于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的飛速發(fā)展，組態(tài)軟件也進(jìn)入了一個(gè)黃金時(shí)代。由于它解決大中規(guī)模系統(tǒng)的監(jiān)控問(wèn)題，得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，其認(rèn)同率也越來(lái)越高，因此它也漸漸取代了單片機(jī)的組態(tài)軟件成為了現(xiàn)在最受歡迎的組態(tài)軟件。到后來(lái)進(jìn)入21世紀(jì)之后，由于組態(tài)軟件幾乎涵蓋了全部工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，因此其結(jié)構(gòu)越來(lái)越困難、規(guī)模越來(lái)越大，用戶對(duì)其要求也越來(lái)越多。工業(yè)組態(tài)軟件在國(guó)內(nèi)外發(fā)呈現(xiàn)狀國(guó)外的組態(tài)軟件分別如下：InTouch是萬(wàn)維公司開(kāi)發(fā)，其開(kāi)發(fā)的時(shí)間比較久遠(yuǎn)，它的開(kāi)發(fā)歷史將近30年了。它是第一個(gè)能在IE閱讀器中運(yùn)用的組態(tài)軟件。所以有著強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)化功能，可以實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)和工廠和工廠之間的監(jiān)控。iFIX是IntellutionDynamics自動(dòng)化軟件最重要的組件之一，它基于WindowsNT／2000平臺(tái)，具有強(qiáng)大的自動(dòng)化監(jiān)視與限制的功能的軟件。T.A.Engineering公司的AIMAX，同時(shí)供應(yīng)16位和32位Windows下的不同版本。但是由于它的動(dòng)畫效果做的不是很好，不太好的直觀動(dòng)畫效果使運(yùn)用的客戶覺(jué)得其檔次太低了。WINCC是德國(guó)西門子公司生產(chǎn)開(kāi)發(fā)的。它的功能比較強(qiáng)大，但是由于結(jié)構(gòu)比較困難是的管理方面不是太好。。Citech是悉雅特公司的自動(dòng)化軟件之一，雖然它出現(xiàn)時(shí)間比較晚，但是其不亞于任何一款組態(tài)軟件。其也是操作特別簡(jiǎn)便。不過(guò)唯一不足的是其操作方式面對(duì)用戶的較少，更多的是面對(duì)程序員的。Movicon由意大利PROGEA公司開(kāi)發(fā)。它以簡(jiǎn)潔、開(kāi)放為特點(diǎn)而著名于自動(dòng)化軟件市場(chǎng)。REVIWE是羅克韋爾公司生產(chǎn)開(kāi)發(fā)的。這款軟件雖然不是被太多人運(yùn)用，但是羅克韋爾公司還是比較著名的自動(dòng)化軟件供應(yīng)商。國(guó)內(nèi)的組態(tài)軟件分別如下：世紀(jì)星是世紀(jì)長(zhǎng)秋公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)比較杰出的組態(tài)組態(tài)軟件，其自動(dòng)化程度特別高。這款組態(tài)軟件在中國(guó)行業(yè)里還是備受關(guān)注的。自上世紀(jì)90年頭以來(lái)，已經(jīng)銷售近三萬(wàn)套。其軟件廣泛應(yīng)用于、在工業(yè)領(lǐng)域得到了比較廣泛的應(yīng)用。力控組態(tài)軟件是由北京三維公司推出的力控監(jiān)控組態(tài)軟件。它應(yīng)用范圍比較大，基本上涉足于工農(nóng)業(yè)每一個(gè)行業(yè)當(dāng)中。例如：電力、礦產(chǎn)等。組態(tài)王是由北京亞控有限公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的作為國(guó)產(chǎn)。其目標(biāo)是為客戶建立具有易用性較強(qiáng)、動(dòng)畫效果好、技術(shù)性能卓越、高穩(wěn)定性、高牢靠性并且價(jià)格低廉的自動(dòng)化組態(tài)軟件。MCGS又被叫做昆侖通態(tài)。它是由北京昆侖通態(tài)公司生產(chǎn)開(kāi)發(fā)的。MCGS的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)潔、可視化好、易維護(hù)、性能牢靠等。通過(guò)用戶窗口，創(chuàng)建人機(jī)交互界面，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)將組態(tài)軟件核心和外部聯(lián)系起來(lái)。組態(tài)軟件的特點(diǎn)新一代的組態(tài)軟件有如下特點(diǎn)：持續(xù)性和可擴(kuò)展性。在組態(tài)軟件在運(yùn)用過(guò)程當(dāng)中，即使現(xiàn)場(chǎng)和用戶要求發(fā)生變更時(shí)，不必要做太大改動(dòng)就能很快地完成系統(tǒng)的更新以及升級(jí)。封裝性。用戶所須要的功能都被組態(tài)軟件以一種較為便利的方式包裝起來(lái)了。因此用戶并不須要學(xué)習(xí)太多的高深的編程語(yǔ)言，就能高質(zhì)量的完成一個(gè)較為困難的工程。通用性。在實(shí)際工程中我們須要較多的底層設(shè)備，例如：PLC以及各類儀表等。組態(tài)軟件為用戶供應(yīng)這些設(shè)備的模擬狀態(tài)，便利用戶不須要用實(shí)際的硬件也能完成一個(gè)具有實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)處理、動(dòng)畫效果、歷史數(shù)據(jù)曲線的工程，且不受其行業(yè)的限制。實(shí)時(shí)多任務(wù)。可以實(shí)行多想的任務(wù)同時(shí)在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上處理，例如：圖形顯示及人機(jī)對(duì)話、實(shí)時(shí)通信等任務(wù)。組態(tài)軟件的功能組態(tài)軟件主要有三個(gè)方面的功能，其分別如下：超強(qiáng)的圖形顯示效果。大多數(shù)的組態(tài)軟件都能在Windows系列的系統(tǒng)下運(yùn)行并且強(qiáng)大的人機(jī)界面使得用戶不須要繁瑣的編程也能創(chuàng)建出豐富的動(dòng)畫，例如：閃耀、移動(dòng)等效果，讓畫面更加生動(dòng)、直觀。優(yōu)越的開(kāi)放性。組態(tài)軟件的開(kāi)放性能使得軟件不再單一可以被多種產(chǎn)品所支持。這也是衡量一個(gè)組態(tài)軟件功能強(qiáng)大的重要標(biāo)準(zhǔn)。大量的功能模塊。組態(tài)軟件供應(yīng)大量的限制功能模塊，運(yùn)用戶能實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程，能讓用戶不須要在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)就能進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。超強(qiáng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。組態(tài)軟件配有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)，能存儲(chǔ)各類的數(shù)據(jù)量，例如：離散量等，還能與外部數(shù)據(jù)實(shí)行交換并且運(yùn)用。強(qiáng)大的吩咐語(yǔ)言庫(kù)。組態(tài)軟件的吩咐語(yǔ)言庫(kù)供應(yīng)了大量的吩咐語(yǔ)言，能讓用戶依據(jù)自己的要求來(lái)編寫自己想要的程序。強(qiáng)大的平安防范系統(tǒng)。組態(tài)軟件賜予不同的用戶操作權(quán)限也是不一樣的，從而保證了系統(tǒng)能的平安牢靠運(yùn)轉(zhuǎn)。仿真功能。組態(tài)軟件供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)供應(yīng)了強(qiáng)大的仿真，從而削減了大量的經(jīng)費(fèi)和開(kāi)發(fā)時(shí)間。3自動(dòng)配料限制系統(tǒng)硬軟件的選型3.1自動(dòng)配料的工作原理及基本結(jié)構(gòu)自動(dòng)配料系統(tǒng)的運(yùn)作是由電磁閥和液位傳感器來(lái)限制的，電磁閥的主要原理是運(yùn)用電磁鐵通電時(shí)的電磁力，使得液體壓力與液體流量連續(xù)且按比例的追蹤限制的信號(hào)，并隨著信號(hào)的變更而變更。自動(dòng)配料系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。它的組成主要是電動(dòng)機(jī)、加熱器、電磁閥等。PLC限制攪拌機(jī)與電磁閥的啟動(dòng)和停止，它限制精確，自動(dòng)化水平高。配料的精準(zhǔn)是由傳感器和組態(tài)軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控的。圖3.1自動(dòng)配料簡(jiǎn)圖3.2電器元件的選型電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)（Motors）又稱之為電動(dòng)馬達(dá)或者馬達(dá)。它是一種能將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備，其一般是一種旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)器。它的應(yīng)用范圍特別的廣，基本上每一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，都要用到電動(dòng)機(jī)，它是不行取代的。電動(dòng)機(jī)選擇原則：依據(jù)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不同以及不同的用途上，選擇適當(dāng)負(fù)載特性的電動(dòng)機(jī)。例如：是氣動(dòng)還是制動(dòng)、是正反轉(zhuǎn)還是調(diào)速等等。依據(jù)運(yùn)用環(huán)境的不同選擇不同的電動(dòng)機(jī)。例如：不同的溫度、不同的濕度、有無(wú)灰塵、淋水以及是否處在易燃易爆等環(huán)境下。依據(jù)負(fù)載的大小來(lái)選擇相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)，這個(gè)時(shí)候我們須要計(jì)算出合適的電動(dòng)機(jī)容量，其通常電動(dòng)機(jī)在75%—100%額定負(fù)載率時(shí)效率最高。但有時(shí)候我們必須要選擇額定負(fù)載率在80%—90%的電動(dòng)機(jī)，因?yàn)槲覀円紤]電動(dòng)機(jī)溫升限度、過(guò)載實(shí)力以及啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等因素。為了便于修理、生產(chǎn)中牢靠性高以及便于互換等因素，應(yīng)優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)。低壓斷路器的選擇低壓斷路器又被叫做空氣自動(dòng)開(kāi)關(guān)，它能接通和斷開(kāi)正常、過(guò)載以及斷路的電流。低壓斷路器能在線路出現(xiàn)故障，可以起到愛(ài)護(hù)作用，而且可以重復(fù)運(yùn)用，不用常常更換。它以便利、快捷、簡(jiǎn)潔、平安等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的運(yùn)用。低壓斷路器的選擇原則：低壓斷路器的額定電壓肯定要大于或等于被限制負(fù)載的額定電壓；低壓斷路器的額定電流肯定要大于或等于被限制負(fù)載的額定電流；脫扣器的額定電流肯定要大于或等于被限制負(fù)載的額定電流；極限分?jǐn)鄬?shí)力肯定要大于或等于限制電了中最大短路電流；電路末端單相對(duì)地短路電流與斷路器瞬間或短延時(shí)，脫扣器整流之比要大于或等于1.25倍；熱繼電器的選擇熱繼電器是對(duì)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載進(jìn)行愛(ài)護(hù)。因?yàn)槠涑杀据^低、結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)潔、體積較小等特點(diǎn)很適合做電動(dòng)機(jī)的負(fù)載元件，所以在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。熱繼電器選用的原則：熱繼電器的額定電流要大于電動(dòng)機(jī)的額定電流，但是不能太大；熱繼電器一般用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載愛(ài)護(hù)，所以肯定要依據(jù)電動(dòng)的型號(hào)來(lái)選擇合適的熱繼電器；主要用于愛(ài)護(hù)電機(jī)用，所以要選用過(guò)電動(dòng)機(jī)的額定功率之后才能選擇合適的熱繼電器；熱繼電器的動(dòng)作時(shí)間比較長(zhǎng)，所以只要在電動(dòng)機(jī)過(guò)熱燒壞之前都可以選用；熱繼電器四周的環(huán)境溫度基本要在一般狀況下的溫度；熱繼電器的整定電流要等于電動(dòng)機(jī)的額定電流才能保證其運(yùn)行。接觸器的選擇接觸器它不須要人力，也可以自動(dòng)的通斷主電路電源，大大保證了操作人員的人生平安，被廣泛的應(yīng)用在電力、配電與用電等多種場(chǎng)合下。接觸器的選用原則選用的接觸器類型肯定要與電路的其他元件相適應(yīng)；接觸器的容量等級(jí)選定肯定要與電路的負(fù)載相符合；選用的接觸器允許的動(dòng)、熱穩(wěn)定電流肯定要大于或等于電路的三相短路電流；選用的接觸器的額定電壓、額定電流、電流容量以及協(xié)助觸頭的數(shù)量肯定要與電路的負(fù)載相符合；要依據(jù)電路中其他元器件來(lái)選擇合適的接觸器。電磁閥的選擇電磁閥作用是限制氣體或液體的方向、流量和速度等參數(shù)的執(zhí)行元件。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，方向限制閥等一系列的電磁閥是我們運(yùn)用最常見(jiàn)的。電磁閥的選擇原則：依據(jù)管道的直徑的大小和接口的形式來(lái)選擇合適的電磁閥；依據(jù)流體的溫度變更和流體的屬性來(lái)選擇選自合適的電磁閥；依據(jù)電氣來(lái)選擇合適的電磁閥；依據(jù)其工作時(shí)間的多久來(lái)選擇合適的電磁閥；依據(jù)不同的地域選擇合適電磁閥的協(xié)助功能。液位傳感器的選擇液位傳感器作用是將液位凹凸的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，供PLC運(yùn)用，它相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)量。液位傳感器的選擇原則：依據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境來(lái)選擇合適的液位傳感器；依據(jù)其靈敏度的選擇選擇合適的液位傳感器；依據(jù)頻率的特性選擇合適的液位傳感器；依據(jù)其線性接線來(lái)選擇合適的液位傳感器；依據(jù)穩(wěn)定要求的不一樣選擇合適的液位傳感器。依據(jù)上文，我們可以選擇如表2.1所示所需的電氣元件。表2.1電器元件選型表符號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量M1主傳送帶電功機(jī)Y132M-41QF1低壓斷路器NS100N1FR1熱繼電器JR161KM1接觸器CJ20J-25A

1SB1按鈕LA10-K1KA1-KA4電磁閥ZQDFDN254SQ1-SQ3液位傳感器TTC—10233.3自動(dòng)配料液體輸送的選擇自動(dòng)配料液體輸送系統(tǒng)一般管道輸送實(shí)行。輸送的管道外形如圖3.1所示。它的基本特點(diǎn)如下：不受氣候條件影響可以連續(xù)運(yùn)輸，所以有較高的牢靠性；管道能走捷徑，不須要太遠(yuǎn)的距離；運(yùn)輸量比較大；能耗較??；平安牢靠，無(wú)污染，成本低；封閉式運(yùn)輸，損耗較少。圖3.1管道輸送3.4PLC的選型在國(guó)內(nèi)外PLC的供應(yīng)商中，我們比較熟識(shí)的是西門子公司。他的旗下有很多PLC軟硬件。我們只須要運(yùn)用西門子S7-200CUP216就能完成自動(dòng)配料的限制系統(tǒng)的要求了。3.5組態(tài)軟件的選型市場(chǎng)上組態(tài)軟件有很多種類型的，有國(guó)外的也有國(guó)內(nèi)的。例如：力控、WINCC等，等本文采納的是組態(tài)王6.53組態(tài)軟件。組態(tài)王6.53組態(tài)軟件是一個(gè)適用于多種場(chǎng)合的工業(yè)監(jiān)控軟件，它適用于全部的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上。它能以Windows系列的操作系統(tǒng)為平臺(tái)，為用戶能創(chuàng)建出高質(zhì)量的監(jiān)控工程。組態(tài)王6.53的主要特點(diǎn)適應(yīng)性強(qiáng)。組態(tài)王6.53組態(tài)軟件適用于絕大多少的生產(chǎn)場(chǎng)合；開(kāi)放性好。組態(tài)王6.53組態(tài)軟件可以與多種軟件相連接，支持國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的PLC、變頻器、數(shù)據(jù)采集卡等等；易于擴(kuò)展；經(jīng)濟(jì)。組態(tài)王6.53組態(tài)軟件運(yùn)用成本比較低；開(kāi)發(fā)周期短。組態(tài)王6.53組態(tài)軟件沒(méi)有太多繁瑣的語(yǔ)言，易懂，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)既簡(jiǎn)潔又便利。組態(tài)王6.53組態(tài)軟件的構(gòu)成組態(tài)王6.53主要是由以下部分組成，分別為：工程管理器。它是用來(lái)創(chuàng)建新工程和對(duì)已有工程進(jìn)行管理、修改等以及一系列優(yōu)化的功能。工程閱讀器。它是在已有工程基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)工程工具，它用來(lái)做出一個(gè)具有完整動(dòng)畫效果和監(jiān)測(cè)等任務(wù)的界面。運(yùn)行系統(tǒng)工程運(yùn)行界面。它將相互連接的各個(gè)設(shè)備之間進(jìn)行通信，并能依據(jù)所設(shè)計(jì)的思想生動(dòng)態(tài)畫面效果使人能與機(jī)器的相互溝通。且能夠直觀的視察機(jī)器的運(yùn)行狀況。4自動(dòng)配料系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案4.1電氣限制的電路設(shè)計(jì)圖4.2中2個(gè)斷路器不僅能引入三相電源，而且能夠?yàn)殡娐饭?yīng)短路愛(ài)護(hù)。圖中的一個(gè)熱繼電器FR1可以為電機(jī)供應(yīng)過(guò)載愛(ài)護(hù)。圖4.1電氣限制電路圖4.2限制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址的安排PLC對(duì)自動(dòng)配料系統(tǒng)設(shè)計(jì)其基礎(chǔ)就是PLC硬件接線上對(duì)輸入/輸出信號(hào)地址的安排。要編程就要先安排I/O地址；當(dāng)I/O地址確定后，才可繪制接線圖。輸入/輸出安排如下表4.1所示。表4.1輸入/輸出安排表輸入端子輸入裝置輸出端子輸出裝置I0.0啟動(dòng)/停止Q0.0A料入閥門I0.1SL3傳感器Q0.1B料入閥門I0.2SL2傳感器Q0.2C料入閥門I0.3SL1傳感器Q0.3加熱系統(tǒng)Q0.4攪拌電機(jī)Q0.5混合液出口閥門4.3限制系統(tǒng)的硬件接線圖安排好了I/O地址，我們可以設(shè)計(jì)出硬件接線圖。如圖4.2所示。圖4.2硬件接線圖4.4系統(tǒng)流程圖自動(dòng)配料的系統(tǒng)流程圖。如圖4.3所示。圖4.3系統(tǒng)流程圖4.5系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)分析和確定自配料的限制路途和要求后，然后就可以西門子S7-200編程軟件中編寫程序。西門子S7-200是一個(gè)可在Windows系列下運(yùn)行，應(yīng)用S7-200系列可編程限制器的編程軟件進(jìn)行編程。如圖4.4所示。圖4.4新建工程西門子S7-200PLC的很多基本指令。例如：邏輯、計(jì)數(shù)器等等。在位邏輯編輯器有“與”、“或”、“輸出”等基本指令時(shí)我們常常用到的指令。西門子S7-200的PLC是通過(guò)其內(nèi)部的軟延時(shí)繼電器進(jìn)行定時(shí)指令限制的。用“T”來(lái)進(jìn)行表示定時(shí)器，它是對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘計(jì)累計(jì)增量的。依據(jù)自動(dòng)配料的限制要求，自動(dòng)配料部分PLC限制程序如圖4.5所示。圖4.5自動(dòng)配料的PLC限制程序4.6PLC系統(tǒng)程序的模擬調(diào)試?yán)梦鏖T子S7-200CPU226實(shí)物進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試過(guò)程如下：系統(tǒng)的啟動(dòng)。如圖4.6所示。圖4.6調(diào)試啟動(dòng)SL3感應(yīng)到，A液體輸送完畢，啟動(dòng)B液體，如圖4.7所示。圖4.7A三種液體輸送完畢之后，開(kāi)啟攪拌機(jī)并且加熱，如圖4.8所示。圖4.8開(kāi)啟攪拌機(jī)并且加熱攪拌、加熱完畢，關(guān)閉攪拌機(jī)和加熱器。如圖4.9所示圖4.9關(guān)閉攪拌機(jī)和加熱器開(kāi)啟液體混合閥，如圖4.10所示。圖4.10開(kāi)啟液體混合閥5組態(tài)王組態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)組態(tài)軟件通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)I／O設(shè)備采集數(shù)據(jù)，操作人員通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析，能更好地對(duì)限制過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化。自動(dòng)配料系統(tǒng)的上位機(jī)管理和監(jiān)控運(yùn)用了國(guó)產(chǎn)組態(tài)王KingVIEW6.53軟件開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的。下位機(jī)軟件主要是由PLC、C語(yǔ)言限制下位機(jī)實(shí)現(xiàn)通道的選擇和數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)傳輸則由上與下位機(jī)經(jīng)過(guò)對(duì)串口的操作共同實(shí)現(xiàn)，具有較高的可行性。所以方案基本符合設(shè)計(jì)要求。5.1液位凹凸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路：以電磁閥和電機(jī)作為被控對(duì)象。用組態(tài)王對(duì)電磁閥和電機(jī)進(jìn)行限制，運(yùn)用安裝在于混合缸里的傳感器對(duì)液體進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。與此同時(shí)把傳感器所采集液位高度送回限制系統(tǒng)進(jìn)行分析、顯示出來(lái)。而且運(yùn)用溫度傳感感器對(duì)溶液的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，即使沒(méi)有攪拌時(shí)間到了，溫度沒(méi)有達(dá)到加熱器還是自動(dòng)加熱。5.2組態(tài)工程設(shè)計(jì)運(yùn)用組態(tài)王6.53組態(tài)軟件與西門子S7-200CUP226實(shí)物聯(lián)機(jī)模擬仿真自動(dòng)配料系統(tǒng)設(shè)計(jì)。5.2.1創(chuàng)建一個(gè)新的工程打開(kāi)組態(tài)王6.53組態(tài)軟件彈出它的“工程管理器”窗口，如圖5.1所示。圖5.1工程管理器單擊“新建”就會(huì)彈出“歡迎運(yùn)用本向?qū)А保鐖D5.2所示圖5.2新建工程導(dǎo)向之一單擊“下一步”出現(xiàn)“新建導(dǎo)向之二”，如圖5.3所示圖5.3新建導(dǎo)向之二添加工程所在的書目，單擊“下一步”，并且添加“工程名稱”和“工程描述”，單擊“完成”。如圖5.4所示圖5.4新建導(dǎo)向之三5.2.2選中工程，單擊“開(kāi)發(fā)”后雙擊“新建”，新建一個(gè)工程畫面，如圖5.5所示。圖5.5新建畫面完成上述參數(shù)設(shè)定之后單擊“確定”出現(xiàn)了“開(kāi)發(fā)系統(tǒng)畫面”，如圖5.6所示圖5.6開(kāi)發(fā)系統(tǒng)畫面建立自動(dòng)配料系統(tǒng)畫面如圖5.7所示，并且保存后關(guān)閉。圖5.6自動(dòng)配料系統(tǒng)畫面5.2.3雙擊COM1，設(shè)置數(shù)值。如圖5.7所示圖5.7串口設(shè)置5.2.4單擊“COM1”，選擇右邊主窗口的“新建”按鈕。并且選擇如圖5.8所示的通信描述。圖5.8設(shè)置向?qū)螕簟跋乱徊健?，并且輸入名稱“PLC1”。如圖5.9所示。圖5.9選擇串口號(hào)單擊“下一步”，選擇地址為“2”。如圖5.10所示。圖5.10設(shè)備地址設(shè)置指南單擊“下一步”，選擇通信參數(shù)，如圖5.11所示圖5.11通信參數(shù)單擊“下一步”，出現(xiàn)“信息總結(jié)”。里面有其設(shè)置的通信參數(shù)單擊，假如須要更改就點(diǎn)擊“上一步”修改,否則就點(diǎn)擊“完成”。5.2.5單擊數(shù)據(jù)詞典，再雙擊“新建變量”，設(shè)置參數(shù)。如圖5.12所示圖5.12定義變量同理，其他變量也同樣設(shè)置。數(shù)據(jù)如表5.1所示。表5.1定義變量參數(shù)序號(hào)變量名變量類型數(shù)據(jù)類型連接設(shè)備寄存器1開(kāi)關(guān)I/O離散BitPLCM0.02SL3I/O離散BitPLCM0.13SL2I/O離散BitPLCM0.24SL1I/O離散BitPLCM0.35計(jì)時(shí)I/O整數(shù)SHORTPLCV06液體A進(jìn)料I/O離散BitPLCQ0.07液體B進(jìn)料I/O離散BitPLCQ0.1