嵌入式組態(tài)控制技術(shù)（第四版）課件 項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)

項(xiàng)目描述：根據(jù)客戶需求，在已經(jīng)開發(fā)的運(yùn)料小車硬件機(jī)構(gòu)上，采用觸摸屏和可編程控制器進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)。要求該電氣控制系統(tǒng)既能實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車的虛擬仿真運(yùn)行，又能與PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。運(yùn)料小車的動(dòng)作流程為：從儲(chǔ)物罐1位置開始裝載物料1，運(yùn)輸?shù)絻?chǔ)物罐2處，卸載物料1，再從儲(chǔ)物罐2處裝載物料2，運(yùn)輸?shù)絻?chǔ)物罐1處，卸載物料2，然后返回到儲(chǔ)物罐1位置。該動(dòng)作流程要求能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行，也能單周期運(yùn)行，還能手動(dòng)操作運(yùn)行。能力目標(biāo)：1．設(shè)計(jì)自動(dòng)運(yùn)料小車虛擬仿真運(yùn)行系統(tǒng)；2．實(shí)施觸摸屏組態(tài)界面的動(dòng)畫設(shè)計(jì)；3．掌握運(yùn)行策略編程與組態(tài)虛擬運(yùn)行調(diào)試；4．設(shè)計(jì)PLC程序，實(shí)現(xiàn)連機(jī)調(diào)試功能。項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)解決方案設(shè)計(jì):為了實(shí)現(xiàn)客戶的虛實(shí)結(jié)合要求，項(xiàng)目的解決方案只能在軟件程序設(shè)計(jì)上做變化，整個(gè)項(xiàng)目必須開發(fā)觸摸屏腳本程序和PLC控制程序兩套軟件，運(yùn)行時(shí)，可以通過兩套軟件的切換，滿足客戶虛實(shí)結(jié)合的控制需求。其次，系統(tǒng)分自動(dòng)、單周期、手動(dòng)三個(gè)模式，自動(dòng)流程是典型的狀態(tài)流程運(yùn)行模式，因此控制程序的設(shè)計(jì)以狀態(tài)編程方式為主。最后，系統(tǒng)在滿足客戶要求的同時(shí)，還要考慮界面的審美素養(yǎng)，運(yùn)行畫面給人以美的感受。系統(tǒng)的解決方案框架:項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)組態(tài)軟件設(shè)計(jì):(1)在觸摸屏上設(shè)計(jì)一個(gè)“虛擬仿真”與“連機(jī)運(yùn)行”的切換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)腳本程序運(yùn)行與PLC程序聯(lián)動(dòng)運(yùn)行的自由切換。虛擬仿真運(yùn)行模式可適用于系統(tǒng)前期的仿真測(cè)試。在連機(jī)運(yùn)行時(shí)，使用PLC聯(lián)動(dòng)模式，各個(gè)控制設(shè)備均由PLC完成控制，完成真實(shí)設(shè)備的連機(jī)調(diào)試。(2)觸摸屏界面能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行的每個(gè)階段都有動(dòng)畫和數(shù)據(jù)顯示。(3)觸摸屏系統(tǒng)內(nèi)部同時(shí)能記錄運(yùn)行中的各項(xiàng)重要數(shù)據(jù)，便于后期查閱和調(diào)取。(4)整個(gè)系統(tǒng)擁有完善的安全機(jī)制，可以對(duì)運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警顯示和處理。項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)任務(wù)1：數(shù)據(jù)庫組態(tài)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中建立變量，如表所示。項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)組態(tài)控制界面包括模擬運(yùn)行調(diào)試開關(guān)、啟動(dòng)開關(guān)、模式選擇、手動(dòng)操作四個(gè)部分。任務(wù)2：窗口組態(tài)項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)儲(chǔ)料罐1的設(shè)計(jì)：選擇“工具箱”中的“插入元件”，在“圖形對(duì)象庫”的“儲(chǔ)藏罐”中選擇“罐9”。然后，在罐體上繪制一個(gè)矩形，填充顏色選擇淡藍(lán)色，如圖所示。儲(chǔ)料罐2同樣設(shè)置，填充顏色選擇深藍(lán)色。項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)運(yùn)料小車的設(shè)計(jì)：運(yùn)料小車分車頭往右和車頭往左運(yùn)行兩種類型，稱為：右移小車和左移小車。通過“工具箱”中的“插入元件”選擇合適的小車。先右鍵點(diǎn)擊右移小車，選擇“排列”，“分解單元”，如圖所示。再次右鍵點(diǎn)擊，選擇“排列”，“分解圖符”。項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)把中間藍(lán)色料倉拉出來。剩余的小車部分“構(gòu)成圖符”，如左圖所示。雙擊小車部分，增加“水平移動(dòng)”和“可見度”動(dòng)畫屬性功能?！八揭苿?dòng)”動(dòng)畫屬性功能的表達(dá)式為：移動(dòng)。表達(dá)式的值為：0至35，如右圖，偏移量根據(jù)組態(tài)軟件畫面右下角的第一個(gè)數(shù)值來確定。當(dāng)表達(dá)式的值為0時(shí)，最小移動(dòng)偏移量為0，當(dāng)表達(dá)式的值為35時(shí)，最大移動(dòng)偏移量為500，即沿觸摸屏畫面右移500個(gè)分辨率點(diǎn)，該位置正好是第一次卸料點(diǎn)。項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)“可見度”動(dòng)畫屬性功能的表達(dá)式為：料種=0，當(dāng)表達(dá)式非零時(shí)，選擇對(duì)應(yīng)圖符可見，如左圖所示。再雙擊小車中間藍(lán)色料倉，把填充顏色靜態(tài)屬性選擇為淡藍(lán)色，并增加“水平移動(dòng)”、“大小變化”和“可見度”動(dòng)畫屬性功能，如右圖所示。最后把中間藍(lán)色料倉放回小車內(nèi)。項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)小車中間藍(lán)色料倉的“水平移動(dòng)”和“可見度”參照小車設(shè)置，與上一頁P(yáng)PT中的圖相同。小車中間藍(lán)色料倉的“大小變化”動(dòng)畫屬性功能的表達(dá)式為：車料。表達(dá)式的值為：0至10。對(duì)應(yīng)的變化百分比從0%至100%，如圖所示。即當(dāng)車料的數(shù)值從0變化到10時(shí)，小車中間藍(lán)色料倉方塊從0%上升到100%。項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)左移小車參照右移小車設(shè)置，左移小車的“水平移動(dòng)”屬性設(shè)置參照左圖進(jìn)行設(shè)置。左移小車的“可見度”屬性設(shè)置參照右圖進(jìn)行設(shè)置。左移小車中間藍(lán)色料倉的填充顏色靜態(tài)屬性請(qǐng)選擇為深藍(lán)色，“大小變化”屬性設(shè)置與上一頁圖一致。左移小車中間藍(lán)色料倉的“水平移動(dòng)”屬性設(shè)置與左圖相同，“可見度”屬性設(shè)置與右圖相同。項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)右行、左行箭頭設(shè)置：箭頭使用常用符號(hào)，圓圈符號(hào)的填充顏色選擇紅色，增加“填充顏色”動(dòng)畫屬性功能。右行箭頭中左邊第一個(gè)紅色圓圈的“填充顏色”動(dòng)畫屬性設(shè)置為：“移動(dòng)>=8.5and移動(dòng)<35and左=0and方向<>2”，如圖所示。第二個(gè)紅色圓圈的“填充顏色”動(dòng)畫屬性設(shè)置為：“移動(dòng)>=17.5and移動(dòng)<35and左=0and方向<>2”，第三個(gè)紅色圓圈的“填充顏色”動(dòng)畫屬性設(shè)置為：“移動(dòng)>=26.25and移動(dòng)<35and左=0and方向<>2”。項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)左行箭頭中右邊第一個(gè)紅色圓圈的“填充顏色”動(dòng)畫屬性設(shè)置為：“移動(dòng)<=26.5and移動(dòng)>0and右=0and方向<>1”，第二個(gè)紅色圓圈的“填充顏色”動(dòng)畫屬性設(shè)置為：“移動(dòng)<=17.5and移動(dòng)>0and右=0and方向<>1”，第三個(gè)紅色圓圈的“填充顏色”動(dòng)畫屬性設(shè)置為：“移動(dòng)<=8.5and移動(dòng)>0and右=0and方向<>1”。項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)流程圖設(shè)置：流程圖標(biāo)識(shí)均使用工具箱中的“標(biāo)簽”，裝料、右移、卸料、裝料、左移、卸料這6個(gè)標(biāo)簽的靜態(tài)填充顏色選擇黃色，增加“填充顏色”動(dòng)畫屬性功能，如左圖所示。裝料1、右移、卸料1、裝料2、左移、卸料2這6個(gè)標(biāo)簽的“填充顏色”動(dòng)畫屬性功能分別設(shè)置為：“流程=1”至“流程=6”，如右圖所示。項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)流程圖工作狀態(tài)顯示設(shè)置：流程圖工作狀態(tài)由3部分組成，分別是：自動(dòng)、單流程、手動(dòng)三個(gè)狀態(tài)，這三個(gè)狀態(tài)分別用3個(gè)標(biāo)簽來顯示，三個(gè)標(biāo)簽增加可見度功能，自動(dòng)狀態(tài)的表達(dá)式為：模式-0，如左圖所示。單流程狀態(tài)的表達(dá)式為：模式-2，如右圖所示。手動(dòng)狀態(tài)的表達(dá)式為：模式-4。當(dāng)表達(dá)式非零時(shí)，3個(gè)標(biāo)簽的可見度均為：對(duì)應(yīng)圖符不可見。項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)開關(guān)設(shè)置：從工具箱插入元件中選擇“開關(guān)10”，數(shù)據(jù)對(duì)象的連接如左圖所示。模式選擇設(shè)置：選擇工具箱中的“旋鈕輸入器”，在“刻度與標(biāo)注屬性”設(shè)置中：主劃線數(shù)目為4，次劃線數(shù)目為0，標(biāo)注顯示選擇“不顯示”。操作屬性設(shè)置中，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)象的名稱為：模式，最大逆時(shí)鐘角度對(duì)應(yīng)值設(shè)置為：0，最大順時(shí)鐘角度對(duì)應(yīng)值設(shè)置為：4，如右圖所示。項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)旋鈕輸入器外圍一圈用標(biāo)簽輸入文字：自動(dòng)、復(fù)位、單周期、復(fù)位、手動(dòng)。手動(dòng)操作模式設(shè)置：手動(dòng)操作模式由4個(gè)按鈕組成，分別為：裝料、卸料、左、右。在操作屬性設(shè)置中，四個(gè)按鈕分別連接對(duì)應(yīng)名稱的四個(gè)數(shù)據(jù)變量，操作功能都選擇為“置1”模式。裝料按鈕的操作屬性設(shè)置如左圖所示，左移按鈕的操作屬性設(shè)置如右圖所示。項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)任務(wù)3：策略組態(tài)本項(xiàng)目中，運(yùn)料小車的運(yùn)行主要由“循環(huán)策略”中的腳本程序?qū)崿F(xiàn)。具體的操作步驟如下：首先，雙擊進(jìn)入“循環(huán)策略”，雙擊“按照設(shè)定的時(shí)間循環(huán)運(yùn)行”策略屬性，把策略執(zhí)行方式設(shè)置為：40ms周期循環(huán)，如圖所示。項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)流程策略編寫：點(diǎn)擊菜單欄的“新增策略行”，通過策略工具箱分別添加：流程、開關(guān)還原、復(fù)位2、復(fù)位1、單次循環(huán)、自動(dòng)、手動(dòng)7個(gè)運(yùn)行策略。流程策略編寫：由于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，必須一直判斷當(dāng)前流程所處的狀態(tài)，所以流程策略表達(dá)式條件為：模擬運(yùn)行開關(guān)=1，條件設(shè)置如圖所示。項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)流程腳本程序是根據(jù)當(dāng)前運(yùn)行情況，判斷小車當(dāng)前運(yùn)行的步驟，整個(gè)流程分為：裝料、右移、卸料、裝料、左移、卸料，對(duì)應(yīng)的流程狀態(tài)分別為流程數(shù)值的1至6，樣例程序如圖所示。IF裝料=1and料種=0or裝卸=0THEN流程=1ENDIFIF右=1or方向=1THEN流程=2ENDIFIF卸料=1and料種=0or裝卸=1THEN流程=3ENDIFIF裝料=1and料種=1or裝卸=2THEN流程=4ENDIFIF左=1or方向=2THEN流程=5ENDIFIF卸料=1and料種=1or裝卸=3THEN流程=6ENDIFIF移動(dòng)>0THEN移動(dòng)=0IF車料>0THEN車料=0''注釋：移動(dòng)或車料有數(shù)值時(shí)，復(fù)位當(dāng)前的數(shù)值IF左=1THEN左=0''注釋：小車左移時(shí)，復(fù)位左移信號(hào)IF右=1THEN右=0''注釋：小車右移時(shí)，復(fù)位右移信號(hào)IF裝料=1THEN裝料=0''注釋：小車裝料時(shí)，復(fù)位裝料信號(hào)IF卸料=1THEN卸料=0''注釋：小車卸料時(shí)，復(fù)位卸料信號(hào)IF裝卸<>10THEN裝卸=10''注釋：在裝卸的任意狀態(tài)，均設(shè)置裝卸的值為初值IF方向<>0THEN方向=0IF流程<>0THEN流程=0IF料種<>0THEN料種=0''注釋：不管小車朝哪個(gè)方向前進(jìn)，不管運(yùn)行到哪個(gè)流程，不管搬運(yùn)什么料種，均復(fù)位方向、流程和料種；項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)開關(guān)策略編寫：本系統(tǒng)中開關(guān)策略的作用是關(guān)閉開關(guān)后，還原到初始狀態(tài)。因此啟動(dòng)開關(guān)被復(fù)位后才起作用，所以流程策略表達(dá)式為：開關(guān)=0and模擬運(yùn)行開關(guān)=1，表達(dá)式的值非0時(shí)條件成立，內(nèi)容注釋為：開關(guān)-還原，表達(dá)式條件設(shè)置如左圖所示。復(fù)位2策略編寫：復(fù)位2的策略是清空和復(fù)位單周期流程和手動(dòng)狀態(tài)的。復(fù)位2策略的表達(dá)式是：“模式=3and模擬運(yùn)行開關(guān)=1”，滿足表達(dá)式的值非0時(shí)條件成立，即可以啟動(dòng)本條策略行功能，如右圖所示。復(fù)位2策略的功能和開關(guān)策略的停止功能一致，復(fù)位2的腳本程序直接引用上一頁開關(guān)腳本程序即可。項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)復(fù)位1策略編寫：復(fù)位1的策略是清空和復(fù)位自動(dòng)流程和單周期流程的。復(fù)位1策略的表達(dá)式是：“模式=1and模擬運(yùn)行開關(guān)=1”，滿足表達(dá)式的值非0時(shí)條件成立，即可以啟動(dòng)本條策略行功能，如左圖所示。復(fù)位1策略的功能和開關(guān)策略、復(fù)位2策略的功能基本一致，但是可以省略4個(gè)手動(dòng)狀態(tài)動(dòng)作的表達(dá)式，如右圖所示。項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)單次循環(huán)策略編寫：?jiǎn)未窝h(huán)策略是運(yùn)料小車的單周期運(yùn)行模式。單次循環(huán)策略的表達(dá)式是：“模式=2and模擬運(yùn)行開關(guān)=1”，滿足表達(dá)式的值非0時(shí)條件成立，即可以啟動(dòng)單次循環(huán)策略行功能，如左圖所示。單次循環(huán)策略的腳本程序如右圖項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)單次循環(huán)策略的腳本程序（續(xù)上一頁）：IF裝卸=1THEN車料=車料-0.1ENDIFIF裝卸=1and車料<=0THEN裝卸=2ENDIFIF裝卸=2THEN車料=車料+0.1ENDIFIF裝卸=2and車料>=10THEN方向=2ENDIFIF方向=2THEN移動(dòng)=移動(dòng)-0.2ENDIFIF移動(dòng)<=0THEN方向=0ENDIFIF裝卸=2and移動(dòng)<=0THEN裝卸=3ENDIFIF裝卸=3THEN車料=車料-0.1ENDIFIF車料<=0and裝卸=2THEN裝卸=11ENDIFIF料種=1or裝卸=2and移動(dòng)>=35THEN料種=1ENDIFIF移動(dòng)<=0and車料<=0THEN料種=0ENDIF項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)自動(dòng)循環(huán)策略編寫：自動(dòng)循環(huán)策略是運(yùn)料小車的自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行模式。單次循環(huán)策略的表達(dá)式是：“模式=0and模擬運(yùn)行開關(guān)=1”，滿足表達(dá)式的值非0時(shí)條件成立，即可以啟動(dòng)自動(dòng)循環(huán)策略行功能，如左圖所示。自動(dòng)循環(huán)的腳本程序與單次循環(huán)的腳本程序差別較小，主要是單個(gè)流程運(yùn)行結(jié)束后，是否觸發(fā)“裝卸=0”這個(gè)小車運(yùn)行的初始狀態(tài)。如右圖所示。IF裝卸=0THEN車料=車料+0.1ENDIFIF裝卸=0and車料>=10and移動(dòng)<=0THEN方向=1ENDIFIF方向=1THEN移動(dòng)=移動(dòng)+0.2ENDIFIF移動(dòng)>=35and方向=1THEN方向=0ENDIFIF裝卸=0and方向=0and車料>=10THEN裝卸=1ENDIF項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)自動(dòng)循環(huán)策略的腳本程序（續(xù)上一頁）：IF裝卸=1THEN車料=車料-0.1ENDIFIF裝卸=1and車料<=0THEN裝卸=2ENDIFIF裝卸=2THEN車料=車料+0.1ENDIFIF裝卸=2and車料>=10THEN方向=2ENDIFIF方向=2THEN移動(dòng)=移動(dòng)-0.2ENDIFIF移動(dòng)<=0THEN方向=0ENDIFIF裝卸=2and移動(dòng)<=0THEN裝卸=3ENDIFIF裝卸=3THEN車料=車料-0.1ENDIFIF車料<=0THEN裝卸=0ENDIFIF料種=1or裝卸=2and移動(dòng)>=35THEN料種=1ENDIFIF移動(dòng)<=0and車料<=0THEN料種=0ENDIF項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)手動(dòng)策略編寫：手動(dòng)策略是運(yùn)料小車的手動(dòng)控制模式。手動(dòng)策略的表達(dá)式是：“模式=4and模擬運(yùn)行開關(guān)=1”，滿足表達(dá)式的值非0時(shí)條件成立，即可以啟動(dòng)手動(dòng)策略行功能，如左圖所示。手動(dòng)運(yùn)行的腳本程序思路是：當(dāng)裝料、卸料、左移、右移按鍵觸發(fā)后，分別執(zhí)行車料額的加減和移動(dòng)的加減，當(dāng)各個(gè)加減數(shù)值運(yùn)行到位后，立刻復(fù)位該按鍵的功能，即代表完成該項(xiàng)按鍵的功能動(dòng)作。手動(dòng)運(yùn)行的腳本程序如右圖及下一頁P(yáng)PT所示。***手動(dòng)裝料腳本程序IF裝料=1THEN車料=車料+0.1ENDIFIF車料>=10THEN裝料=0ENDIF項(xiàng)目五：運(yùn)料小車控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)手動(dòng)運(yùn)行的腳本程序（續(xù)上一頁）：***手動(dòng)卸料及