PLC大學(xué)本科方案設(shè)計(jì)書(shū)(完整版)液體自動(dòng)混合裝置的PLC控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)書(shū)[]

1、封面作者： PanHongliang僅供個(gè)人學(xué)習(xí)液體自動(dòng)混合裝置的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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

2、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)AutomaticLiquidMixingDeviceThe ofPLCControl System DesignABSTRACTlogic controller PLC is widely used in industrial control, rise in theproportion. Mainly by the PLC CPU module, output module and theprogramming device composition

3、.industrial mixing equipment, making the mixing process control, andwork to enhance the stability of the mixing device formixing machine smooth, orderly, and accurate work to create astrong guarantee. This paper described a variety of liquids can be mixed in thePLC control program for single-cycle o

4、r continuous work, with power and memoryfunction, can continue to run after restoration. In addition, PLC communicationnetworking functions as well, and through configuration, can be directly on-sitemonitoring, work and management more convenient.KEY WORDS: PLC, level sensor, timer目錄前 言 1 第 1 章液體自動(dòng)混

5、合系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 31.1 方案設(shè)計(jì)原則 31.2 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)要求 31.3 控制方式系統(tǒng)的要求的設(shè)計(jì) 41.4 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)思想 6第 2 章液體自動(dòng)混合系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 72.1 硬件選型 72.1.1 PLC 機(jī)型選擇 72.1.2 PLC 容量選擇 82.1.3 I/O 模塊的選擇 82.1.4 電源模塊的選擇 102.2 PLC I/O 點(diǎn)分配 112.2.1 分析原理 112.2.2 PLC 的 I/O 接線圖 11PLC is a general-purpose computertechnology as the core of theautomatic control dev

6、ice, you can alsosay that it is anapplication tochange the control computer. With themicroprocessor,computer andcommunications technology, the rapiddevelopment ofprogrammableand the rapidinput module,It is used inof automated2.3 主電路的設(shè)計(jì) 112.4 液體混合控制系統(tǒng)示意 12第 3 章液體自動(dòng)混合系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 136.2.1程序設(shè)計(jì)的一般方法 131.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法

7、 132.邏輯設(shè)計(jì)法 133.順序設(shè)計(jì)法 131.3 PLC 控制的相關(guān)流程圖 143.控制流程圖 141.3 可編程控制器梯形圖 14第 4 章組態(tài)設(shè)計(jì) 161.組態(tài)王軟件 162.組態(tài)王相關(guān)操作 16第 5 章系統(tǒng)調(diào)試 193.1 系統(tǒng)模擬調(diào)試 193.2 系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試 19第 6 章系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及維護(hù) 213.1.1系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及維護(hù) 213.1.2系統(tǒng)故障分析及處理 211.PLC 主機(jī)系統(tǒng)故障分析及處理 212.PLC 的 I/O 端口系統(tǒng)故障分析及處理3.現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備故障分析及處理 223.1.3系統(tǒng)抗干擾性的分析和維護(hù) 22 結(jié) 論 24 謝辭 25 參考文獻(xiàn) 26附 錄

8、 2721外文資料翻譯29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

9、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(chē)制造廠商通用汽車(chē)（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（D

10、EC）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(chē)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?chē)?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

11、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：3.2.1液體混合裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)混合罐安全、高效的加液、混液、出液的 控制；3.2.

12、2滿足混合液的各項(xiàng)技術(shù)要求；3.2.3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)3.3 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 控制到自動(dòng)控制， 由模擬控制到微機(jī)控制

13、，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(lèi)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)確定系統(tǒng)方案。3.4 系統(tǒng)的

14、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 閥丫1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液體閥丫2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)閉排氣閥丫4。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)傳感器控制液體

15、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。3.5 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

16、片機(jī)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

17、刷電路板上引出，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?？删幊炭刂破?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

18、、運(yùn)動(dòng)控制功 能和數(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)。5.1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。5.2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、

19、電梯等 場(chǎng)合。5.3閉環(huán)過(guò)程控制 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。5.4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)。5.5通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與

20、其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì) 算機(jī)控制的發(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。3.6 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。可 以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。

21、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)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

22、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)6.2 硬件選型2.1.1PLC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)量控制的工程工程，若控制速度要求

23、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COM13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)

24、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 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PLC都有自己的進(jìn)行充分的考慮。一般PLC及

25、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055C,最高為60C儲(chǔ)存溫度：-40C+85C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?chē)諝獠荒芑煊锌扇夹?、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。2.1.2PLC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浚?做備用。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在選擇存儲(chǔ)容量時(shí)，

26、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。2.1.3I/O模塊的選擇PLC是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它的控

27、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/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

28、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

29、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

30、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)1 Hz。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

31、.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(zhuān)用模塊等消耗電流的總和。以下步驟為 選擇電源的一般規(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

32、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。具體應(yīng)考隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類(lèi)越來(lái)越多，而且功能也日 益完善。PLC的種類(lèi)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?.2.1系統(tǒng)可靠性的要求2.2PLC I/O 點(diǎn)分配2.2.1分析原理通過(guò)分析控

33、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

34、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 B 電磁閥 Y2I1.2低液面?zhèn)鞲衅?SL1Q0.3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L36.2.3 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2-1I/O主要接線 圖如下：?jiǎn)?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、

35、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)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3.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：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)液閥丫1關(guān)閉，A液體停

36、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)液閥丫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)丫4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)閉放液閥丫4，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)液閥丫1、丫2分別控制液體A和液體B進(jìn)液， 出液閥丫4控制混合液體出液。圖 2-3 攪拌系統(tǒng)示意圖第 3

37、章液體自動(dòng)混合系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)的一般方法經(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。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

38、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。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

39、：步于步之間必須用轉(zhuǎn)移隔開(kāi)；轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移之間必須用步隔開(kāi)；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)，有向線段可以不加箭頭，否則 必須加箭頭。一個(gè)順序功能圖中至少有一出初始步。3.2PLC 控制的相關(guān)流程圖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)丫1-一關(guān)閥門(mén)丫1-開(kāi)閥門(mén)丫2-關(guān)閥門(mén)丫2-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 程序流程圖可編

40、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)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)和一些圖形符號(hào)構(gòu)成，左右的豎線稱為左右母線。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)。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)。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。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、

41、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：初始狀態(tài) 當(dāng)裝置投入運(yùn)行時(shí)，進(jìn)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。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Q0.1關(guān)閉，A液體停止流入，同時(shí)打開(kāi)進(jìn)液閥Q0.2，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Q0.2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)Q0.3打 開(kāi)，開(kāi)始放

42、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Q0.3，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，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?！拔谋尽眻D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kongview6.5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

43、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Microsoftwindows 98/2000/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6.5”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)

44、建工程路徑，啟動(dòng)“組態(tài)王”工程管理器（ProjMa nager），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)境一一

45、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”和圖 4-1 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COMT，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＿x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保顚?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

46、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(lèi)型”處選擇變量類(lèi)

47、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(lèi)型”處選擇變量類(lèi)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(lèi)型”中定義為：bit類(lèi)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

48、類(lèi)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(lèi)似 ，只是輸入的命令

49、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” 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

50、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。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

51、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(zhuān)用的PC/PPI電纜，將PLC通過(guò)編程口與上位計(jì)算 機(jī)串口（COM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（COM口），進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。S7-200系列PLC編程口的通訊COM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)COM口對(duì)應(yīng)的“

52、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?成串行通 訊方式的I/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 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，

53、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)，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，

54、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/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。系統(tǒng)故障分析及處理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

55、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

56、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。6.2.2PLC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?，F(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：

57、第1類(lèi)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(lèi)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(lèi)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。第2類(lèi)故障多發(fā)生在閥門(mén)等設(shè)備上。因?yàn)檫@類(lèi)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(lèi)設(shè)備的巡 檢，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。第3類(lèi)故障點(diǎn)是傳

58、感器和儀表，這類(lèi)故障在控制系統(tǒng)中一般反映 在信號(hào)的不正常。這類(lèi)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(lèi)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。系統(tǒng)抗干擾性的分析和維護(hù)由于PLC是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設(shè)計(jì)的裝置，因此一般不需要在采 取特殊措施就能直接用于工業(yè)環(huán)境中。但如果工作環(huán)境過(guò)于惡劣，如干擾 特別強(qiáng)烈，可能使PLC引起錯(cuò)誤的輸入信號(hào)；運(yùn)算出錯(cuò)誤的結(jié)果；產(chǎn)生 錯(cuò)誤的輸出信號(hào)；造成錯(cuò)誤的動(dòng)作，就不能保證控制系統(tǒng)正常、安全運(yùn) 行。因此為提高控制系統(tǒng)的可靠性，在設(shè)計(jì)時(shí)采取相應(yīng)有效的抗干擾措施

59、 是非常必要的。外界干擾的主要來(lái)源有：電源的干擾供電電源的波動(dòng)以及電源電壓中高次諧波產(chǎn)生的干擾。感應(yīng)電壓的干擾PLC周?chē)徑拇笕萘吭O(shè)備起動(dòng)和停止時(shí)，因電磁感應(yīng)引起的干擾；其它設(shè)備或空中強(qiáng)電場(chǎng)通過(guò)分布電容串入PLC引起的干擾。輸入輸出信號(hào)的干擾 輸入設(shè)備的輸入信號(hào)線間寄生電容引起的差模干擾和輸入信號(hào)線與大 地間的共模干擾；在性感負(fù)載的場(chǎng)合，輸出信號(hào)由斷開(kāi)-閉合時(shí)產(chǎn)生的突變電流和閉合-斷開(kāi)的反向感應(yīng)電勢(shì)以及電磁接觸器的接點(diǎn)產(chǎn)生電弧等產(chǎn) 生的干擾。外部配線干擾 因各種電纜選擇不合理，信號(hào)線絕緣降低，安裝，布線不合理等產(chǎn)生 的干擾。提高PLC控制系統(tǒng)抗干擾性能的措施：（1）科學(xué)選型；（2）選擇高性能

60、電源，抑制電網(wǎng)干擾；（3）正確選擇接點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)； （4）柜內(nèi)合理選線配線，降低干擾。結(jié)論本設(shè)計(jì)主要闡述液體混料罐的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)液體混料全過(guò)程：即進(jìn) 料、混料、出料的自動(dòng)控制。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。使用了西 門(mén)子S7-200型號(hào)PLC,設(shè)計(jì)了控制程序。盡管畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過(guò)程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng) 的適用條件,各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn),各種繼電器的安裝方式,我都是隨著 設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的。與老師的交流溝通也使我從各 種角度對(duì)設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識(shí)也對(duì)自己提出了新的要求由于客觀條件的限制,在本設(shè)計(jì)中沒(méi)有將指令程序通過(guò)編程器送入PLC, 并且還 進(jìn)行系 統(tǒng)模 擬調(diào)