基于PLC與組態(tài)王的電機(jī)正反轉(zhuǎn)監(jiān)控系統(tǒng)

電氣信息工程學(xué)院大作業(yè)11—12學(xué)年第二學(xué)期課題名稱基于PLC與組態(tài)王的電機(jī)正反轉(zhuǎn)的監(jiān)控系統(tǒng)姓名邵冬晨學(xué)號(hào)09813215班級(jí)09東電氣〔2〕班成績(jī)基于PLC與組態(tài)王的電機(jī)正反轉(zhuǎn)監(jiān)控系統(tǒng)[摘要]介紹了利用組態(tài)王6.5軟件制作人機(jī)界面的一個(gè)電機(jī)正反轉(zhuǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，利用三菱FX2系列可編程控制器實(shí)現(xiàn)控制，用組態(tài)王人機(jī)界面監(jiān)控電機(jī)正反轉(zhuǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。首先分析了電機(jī)正反轉(zhuǎn)系統(tǒng)的要求，然后進(jìn)行了可編程控制I/O點(diǎn)的分配、編寫了組態(tài)王控制程序、繪制了原理圖；同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了PLC與上位機(jī)組態(tài)王軟件的通訊、設(shè)備的連接與配置、數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)造、圖形界面的設(shè)計(jì)、動(dòng)畫連接的建立、報(bào)警窗口的建立和曲線圖的建立等；最后調(diào)試成功。實(shí)踐證明，PLC和組態(tài)王6.5軟件結(jié)合可以方便的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、檢測(cè)，并且具有良好的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：組態(tài)王PLC電機(jī)正反轉(zhuǎn)Abstract:Thepaperintroducesamonitoringsystemofelectricmachinepositive-negativerotationwhichusesKingview6.5softwaretomakeman-machineinterface.ItmakesthecontrolrealizewiththeuseofprogrammablelogiccontrollerofMitsubishiFX2series,alsomonitoringtheoperationalconditionsoftheelectricmachinepositive-negativerotationsystemwiththeKingviewman-machineinterface.Firstofall,itwillanalyzetherequirementsofelectricmachinepositive-negativerotation,andthen,theallocationoftheI/Opointofprogrammablecontroller,theredactionofcontrolprogramofKingviewandthedrawingofschematicdiagram.Meanwhile,itmakesthecommunicationbetweenPLCanduppercomputeroftheKingviewsoftware,theattachmentandallocationofdeviceandthestructureofdatabase,thedesignationofgraphicalinterface,theestablishmentofanimationconnection,alarmingwindowandcurvechartrealize.Atlast,itisthesuccessofdebugging.ThepracticeprovesthattheconnectionofPLCandKingview6.5softwarecanrealizethedesignationandexaminationofAutomaticmonitoringsystemconvenientlyandhasgoodapplicationvalueanddataacquisition.Keywords:KingviewPLCelectricpositive-negativerotation1.引言隨著我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的開展，現(xiàn)代工業(yè)日新月異，人們對(duì)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的要求越來越高。作為一種組態(tài)軟件，組態(tài)6.5可構(gòu)造一個(gè)有效的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并以圖形界面清晰準(zhǔn)確、設(shè)計(jì)開發(fā)過程簡(jiǎn)單易學(xué)的特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于各種工程領(lǐng)域?；谌釬X2系列PLC控制的電機(jī)正反轉(zhuǎn)監(jiān)控系統(tǒng)為例，如何在組態(tài)王中設(shè)計(jì)開發(fā)一個(gè)電機(jī)正反轉(zhuǎn)監(jiān)控系統(tǒng)[1]。2.三菱FX2系列PLC可編程序控制器〔ProgrammableController，PC，后又稱為PLC〕是近幾年迅速開展并得到廣泛應(yīng)用的新一代工業(yè)自動(dòng)化控制裝置。它的生產(chǎn)和開展與繼電器有很大的關(guān)系。繼電器是一種弱電信號(hào)控制強(qiáng)電信號(hào)的電磁開關(guān)，在復(fù)雜的繼電器控制系統(tǒng)中，故障的查找和排除是非常困難的，顯然，將計(jì)算機(jī)功能的完備、靈活、通用與繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，制造一種新型的工業(yè)控制裝置成為電氣控制系統(tǒng)的開展方向[2]。組態(tài)軟件——組態(tài)王6.53組態(tài)王的最新版本〔6.53〕是亞控公司根據(jù)當(dāng)前自動(dòng)化技術(shù)的開展趨勢(shì)，面向高端自動(dòng)化市場(chǎng)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)用效勞平臺(tái)為目標(biāo)，集成了對(duì)亞控科技自主研發(fā)的工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)〔KingHistorian〕的支持，可以為企業(yè)提供一個(gè)對(duì)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(tái)，使企業(yè)能夠及時(shí)有效地獲取信息，及時(shí)地做出反響，以獲得最優(yōu)化的結(jié)果。組態(tài)王6.53保持了組態(tài)王早期版本的功能強(qiáng)大、運(yùn)行穩(wěn)定且使用方便的特點(diǎn)，并根據(jù)國(guó)內(nèi)眾多用戶的反響及意見，對(duì)一些功能進(jìn)行了完善和擴(kuò)充。組態(tài)王6.53提供了豐富的簡(jiǎn)捷、易用的配置界面，提供大量的圖形元素和圖庫(kù)精靈，同時(shí)也為用戶創(chuàng)立圖庫(kù)精靈提供簡(jiǎn)單易用的接口；該款產(chǎn)品的歷史曲線、溫控曲線以及配方功能進(jìn)行了大幅提升與改良，軟件的功能性可用性有了很大的提高[3]。系統(tǒng)的控制要求正確連接PLC與PYS3電機(jī)正反轉(zhuǎn)模塊的實(shí)際接線，實(shí)現(xiàn)PLC與組態(tài)王之間的正常通信，在組態(tài)王中繪制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的監(jiān)控系統(tǒng)，按下“正轉(zhuǎn)〞按鈕電機(jī)星型正轉(zhuǎn)，5秒后轉(zhuǎn)換為三角型正轉(zhuǎn)，5秒后相互切換；按下“反轉(zhuǎn)〞按鈕電機(jī)三角型反轉(zhuǎn)，5秒后轉(zhuǎn)換為星型反轉(zhuǎn)，5秒后相互切換；按下“停止〞按鈕電機(jī)停止工作，并且定義相關(guān)變量，進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)畫連接。對(duì)電機(jī)正反轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)，并且繪制電機(jī)正反轉(zhuǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的報(bào)警窗口，次數(shù)大于3次進(jìn)行報(bào)警，大于10將計(jì)數(shù)自動(dòng)清零。對(duì)電機(jī)正反轉(zhuǎn)監(jiān)控系統(tǒng)建立電機(jī)正轉(zhuǎn)次數(shù)的實(shí)時(shí)曲線顯示。對(duì)電機(jī)正反轉(zhuǎn)監(jiān)控系統(tǒng)建立電機(jī)反轉(zhuǎn)次數(shù)的歷史曲線顯示。完成以上指標(biāo)的同時(shí)要求畫圖美觀，對(duì)電機(jī)正反轉(zhuǎn)監(jiān)控系統(tǒng)可以直觀的控制和監(jiān)視，到達(dá)實(shí)驗(yàn)的要求。PLC控制系統(tǒng)設(shè)5.1I/O分配如根據(jù)上述控制要求，系統(tǒng)I/O分配如圖5-1所示輸入輸出器件說明器件說明XO正轉(zhuǎn)Y0KM1(正轉(zhuǎn))X1反轉(zhuǎn)Y1KM2(反轉(zhuǎn))X2停止Y2KM△(三角型連接)Y3KMY(星型連接)圖5-1PLC模擬控制電動(dòng)機(jī)I/O地址表5.2PLC外部連接圖的設(shè)計(jì)PLC外部連接圖如圖5-2所示圖5-2電動(dòng)機(jī)星三角啟動(dòng)控制線路電氣接口圖組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)中，電機(jī)正反轉(zhuǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控軟件采用了北京亞控公司的Kingview6.5組態(tài)王軟件。6.1PLC與上位機(jī)組態(tài)王之間的通信組態(tài)王6.5把每臺(tái)與之通信的設(shè)備〔包括PLC、智能模塊、板卡、智能儀表、變頻器等〕看作外部設(shè)備，它內(nèi)置了大量的設(shè)備驅(qū)動(dòng)作為組態(tài)王與外部設(shè)備的通信接口。在開發(fā)過程你只需根據(jù)“設(shè)備配置向?qū)Ж暤奶崾疽徊讲酵瓿蛇B接過程即可。運(yùn)行期間，組態(tài)王就可通過通信接口和外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)，包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)/指令[1]。下面介紹組態(tài)王6.5與PLC之間通訊的實(shí)現(xiàn)步驟：工程的創(chuàng)立選擇菜單“文件/新建工程〞或單擊“新建〞按鈕，彈出“新建工程向?qū)е花晫?duì)話框，如圖6-1所示。圖6-1新建工程向?qū)е粓D6-2新建工程向?qū)е螕簟跋乱徊建暲^續(xù)，彈出“新建工程向?qū)Ф晫?duì)話框，如圖6-2所示。在方框內(nèi)輸入新建工程的存放路徑，也可以單擊“瀏覽〞按鍵，從下拉列表中選擇一個(gè)工程路徑。點(diǎn)擊“下一步〞繼續(xù)，彈出“新建工程向?qū)е晫?duì)話框，如圖6-3所示。在工程名稱輸入工程名稱，輸入“電機(jī)正反轉(zhuǎn)〞。單擊“完成〞完成工程的新建。單擊“是〞按鈕，那么將新建的工程設(shè)為組態(tài)王的當(dāng)前工程。定義的工程信息會(huì)出現(xiàn)在工程管理器的信息表格中，如圖6-4所示[3]。圖6-3新建工程向?qū)е龍D6-4工程管理器設(shè)備連接利用廠家提供的專用PLCUSB編程電纜，將PLC通過編程口與上位機(jī)組態(tài)王串口〔COM口〕連接，進(jìn)行串行通信。定義I/O設(shè)備首先雙擊工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“設(shè)備/COM1〞，彈出串口設(shè)置對(duì)話框，如圖6-5所示。圖6-5串口設(shè)置對(duì)話框要用組態(tài)軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控首先要完成通訊連接，組態(tài)王通訊參數(shù)應(yīng)與PLC的通訊參數(shù)設(shè)置保持一致。在本設(shè)計(jì)中采用的是三菱FX系列可編程控制器，當(dāng)使用RS232與上位機(jī)相連，PLC與組態(tài)王連接的I/O設(shè)備的缺省與推薦設(shè)置如圖6-6所示。按照?qǐng)D6-6中給定參數(shù)設(shè)置串口設(shè)置對(duì)話框。設(shè)置項(xiàng)缺省項(xiàng)推薦值波特率96009600數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度78停止位長(zhǎng)度11奇偶校驗(yàn)位偶校驗(yàn)偶校驗(yàn)圖6-6I/O設(shè)備的通訊參數(shù)然后選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱“設(shè)備/COM1〞，在工程瀏覽器有側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建〞圖標(biāo)，運(yùn)行“設(shè)備配置向?qū)Ж?，選擇PLC三菱FX2系類產(chǎn)品中“編程口〞，如圖6-7所示。圖6-7設(shè)備配置向?qū)?duì)話框單擊“下一步〞，為外部設(shè)備取一個(gè)名字，默認(rèn)即可，再單擊“下一步〞，為設(shè)備選擇連接串口；根據(jù)PLC與上位機(jī)連接選擇的串行口為COM3，那么選擇COM3，單擊“下一步〞，填寫設(shè)備地址為“2〞，單擊“下一步〞，設(shè)置通信故障恢復(fù)參數(shù)〔使用系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置即可〕，單擊“下一步〞，彈出“設(shè)備安裝向?qū)А畔⒖偨Y(jié)〞。檢查各項(xiàng)設(shè)置是否正確，確認(rèn)無誤后，單擊“完成〞[4]?！?〕構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)是“組態(tài)王〞軟件的核心局部，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)立各個(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的輸入輸出完全有組態(tài)王內(nèi)部變量代替。這樣，PLC的實(shí)際輸入輸出狀態(tài)能反映在組態(tài)監(jiān)控界面上，借助PLC的CPU通信功能，系統(tǒng)的運(yùn)行就可以真正的監(jiān)控，如圖6-8所示。圖6-8組態(tài)王數(shù)據(jù)變量定義6.2監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)在組態(tài)王工程瀏覽器左側(cè)的“工程目錄顯示區(qū)〞中選擇“畫面〞，新建一個(gè)名為“電機(jī)正反轉(zhuǎn)〞的新畫面，在此畫面上繪制各種圖素，如圖6-9所示。繪圖時(shí)運(yùn)用工具箱中的一些根本元素，如直線、橢圓、折線、文本和按鈕等等。圖6-9組態(tài)監(jiān)控畫面6.3動(dòng)畫連接動(dòng)畫連接就是將畫面上創(chuàng)立的各個(gè)圖素與所建立的相應(yīng)變量關(guān)聯(lián)，當(dāng)變量的值改變時(shí)，在畫面上以圖形對(duì)象的動(dòng)畫效果表現(xiàn)出來。本系統(tǒng)中要進(jìn)行動(dòng)畫連接的圖素有正反轉(zhuǎn)按鈕、停止按鈕、模擬電機(jī)、模擬開關(guān)等。為實(shí)現(xiàn)模擬系統(tǒng)的動(dòng)畫效果，在進(jìn)行動(dòng)畫連接時(shí)除了設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)外，還必須編寫時(shí)間命令語言和應(yīng)用程序命令語言。在畫面的應(yīng)用程序命令語言對(duì)話框中輸入如下命令語言：if((\\本站點(diǎn)\Y0==1)||((\\本站點(diǎn)\Y2==1)&&(\\本站點(diǎn)\Y3==1)))\\本站點(diǎn)\正轉(zhuǎn)標(biāo)志=1;else\\本站點(diǎn)\正轉(zhuǎn)標(biāo)志=0;if((\\本站點(diǎn)\Y1==1)||((\\本站點(diǎn)\Y2==1)&&(\\本站點(diǎn)\Y3==1)))\\本站點(diǎn)\反轉(zhuǎn)標(biāo)志=1;else\\本站點(diǎn)\反轉(zhuǎn)標(biāo)志=0;if((\\本站點(diǎn)\Y0==0)&&(\\本站點(diǎn)\Y1==0))\\本站點(diǎn)\停止標(biāo)志=1;else\\本站點(diǎn)\停止標(biāo)志=0;對(duì)于正轉(zhuǎn)按鈕的彈起時(shí)命令語言設(shè)置為星型正轉(zhuǎn)，如圖6-10所示圖6-10正轉(zhuǎn)彈起按鈕命令語言反轉(zhuǎn)和停止同理可得；對(duì)于相關(guān)的指示燈直接相關(guān)聯(lián)到相關(guān)變量，為1的時(shí)候就亮，為0的時(shí)候就滅；多于模擬開關(guān)運(yùn)用模擬隱含，也是直接相關(guān)聯(lián)到相關(guān)變量，為0的時(shí)候翻開開關(guān)顯示，閉合開關(guān)隱含，為1的時(shí)侯翻開開關(guān)隱含，閉合開關(guān)閉合；對(duì)于模擬電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)用位置與大小變化圖6-11模擬電機(jī)旋轉(zhuǎn)動(dòng)畫連接的旋轉(zhuǎn)，關(guān)聯(lián)到變量轉(zhuǎn)子角度，其最大逆時(shí)針方向?qū)?yīng)角度和最大順時(shí)針方向?qū)?yīng)角度數(shù)字要進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定，如圖6-11所示。(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)圖6-12事件命令語言畫面的事件命令語言是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵局部，圖6-12a、b、c是對(duì)PLC正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止按鈕的關(guān)聯(lián)，控制PLC時(shí)也可以在組態(tài)王中可以實(shí)時(shí)監(jiān)視，d、e是實(shí)現(xiàn)5秒星型和三角型相互切換的事件語言，f、g是對(duì)模擬電機(jī)正反轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)事件程序編程。在本次考試中由于審題的錯(cuò)誤，原先的報(bào)警和曲線都做錯(cuò)了，將重新改正。訂正報(bào)警和曲線的建立在原先的數(shù)據(jù)庫(kù)中有些變量需要增減，如下列圖7-1所示。圖7-1組態(tài)王數(shù)據(jù)變量定義新建的正反轉(zhuǎn)次數(shù)有如下列圖7-2的事件命令語言，通過正反轉(zhuǎn)標(biāo)志來控制正反轉(zhuǎn)次數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警，也對(duì)實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線和歷史趨勢(shì)曲線相關(guān)聯(lián)正反轉(zhuǎn)次數(shù)。(a)(b)圖7-2事件命令語言7.1報(bào)警窗口的建立在工具箱中新建一個(gè)報(bào)警窗口，雙擊報(bào)警窗口有如下列圖7-3所示的菜單欄，命名報(bào)警窗口，選擇各項(xiàng)屬性。定義數(shù)據(jù)庫(kù)中的“正轉(zhuǎn)次數(shù)〞和“反轉(zhuǎn)次數(shù)〞的報(bào)警組名，報(bào)警限等屬性相關(guān)聯(lián)到報(bào)警窗口，在報(bào)警窗口的條件屬性中也要選擇對(duì)應(yīng)的報(bào)警組，這樣就可以實(shí)時(shí)報(bào)警，正反轉(zhuǎn)的其它根本參數(shù)圖7-4報(bào)警限相同，對(duì)于新建的“開發(fā)系統(tǒng)〞可以選擇菜單欄中的文件下的“全部存〞，然后在選擇文件下的“切換到View〞，進(jìn)入運(yùn)行系統(tǒng)，翻開菜單欄下“畫面〞中的翻開“電機(jī)正反轉(zhuǎn)可以觀察到如圖7-5所示的報(bào)警窗口。圖7-5報(bào)警窗口圖7-3報(bào)警菜單欄7.2監(jiān)控曲線的建立實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線的建立在工具箱中很容易找到實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線并新建一個(gè)，雙擊“實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線〞將曲線表達(dá)式相關(guān)聯(lián)到正轉(zhuǎn)次數(shù)即可，但是有一點(diǎn)特別要值得注意的是，正轉(zhuǎn)次數(shù)的最大最小值要進(jìn)行設(shè)定如圖7-6所示，正轉(zhuǎn)次數(shù)的實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線如圖7-7所示。圖7-6最大最小值的設(shè)