【正文】 平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁 共 45 頁 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專用紙 圖 33 對設(shè)備進(jìn)行邏輯名稱設(shè)定 設(shè)定好設(shè)備邏輯名稱后，單擊“下一步”選擇串口號，電腦一般采用 COM1 口通訊，PLC 與電腦相連接的 RS232 也是通過 COM1 口經(jīng)行通訊的，因此本機(jī)通訊設(shè)定為 COM1，不使用虛擬串口（ GPRS）因此不用設(shè)定。 如圖 35 所示。 圖 37 信息總結(jié) 所有通訊信息設(shè)置完畢后，可以對此次通訊設(shè)置經(jīng)行測試，右擊組態(tài)王中的 S7200設(shè)備選擇進(jìn) 行測試：在通訊參數(shù)選項(xiàng)中：設(shè)備地址 2，波特率 9600，數(shù)據(jù)位 8，偶校驗(yàn)，停止位 1，通訊超時(shí) 1000 毫秒，采樣頻率 1000 毫秒。 組態(tài)軟件中的硬件驅(qū)動(dòng)參數(shù)設(shè)置完成后，在數(shù)據(jù)變 量中添加組態(tài)和硬件相連接的變量，形成變量數(shù)據(jù)庫。在運(yùn)行時(shí)，工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況要以動(dòng)畫的形式反映在屏幕上，操作者在計(jì)算機(jī)前發(fā)布的指令也要迅速送達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場，所有這一切都是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為中介環(huán)節(jié)。 自動(dòng)樣品提取凈化集成裝置系統(tǒng)控制界面設(shè)計(jì) 本監(jiān)控系統(tǒng)能夠完成對 樣品制備系統(tǒng) 的監(jiān)控，通過生動(dòng)、形象的組態(tài)畫面來實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況， 系統(tǒng) 中某些設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)圖表的繪制會需要用腳本來完成。 在設(shè)備狀態(tài)畫面顯示有整個(gè)樣品粉碎和注射泵控制系統(tǒng)主要設(shè)備，包括粉碎機(jī)、注射泵、機(jī)械臂等，可監(jiān)視它們實(shí)時(shí)的工作狀態(tài)以及液位和流量變化；在遠(yuǎn)程模式下可在此畫面直接對設(shè)備如粉碎機(jī)、加液泵、機(jī)械臂等進(jìn)行上位控制。比如當(dāng) 檢驗(yàn) 過程需要大量的控制變量參數(shù)時(shí)，如果一個(gè)接一個(gè)地設(shè)置這些變量參數(shù)就會耽誤時(shí)間，而使用 方法 ，則可以一次設(shè)置大量的控制變量參數(shù)，滿足生產(chǎn)過程的需要。 （ 5） 菜單功能 本操作系統(tǒng)就有 Windows 標(biāo)準(zhǔn)的菜單操作功能，用戶能很快的使用本操作系統(tǒng)。通過組態(tài)界面與 PLC 的連接達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的。它既能反映系統(tǒng)實(shí)時(shí)的生產(chǎn)情況，也能對長期 的生產(chǎn)過程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，使管理人員能夠?qū)崟r(shí)掌握和分析生產(chǎn)情況。 圖 318 報(bào)警界面 （ 9）打印界面 在打印界面中可以設(shè)置打印的格式、紙張類型及打印預(yù)覽等等。見圖 320 所示。 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 41 頁 共 45 頁 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專用紙 圖 319 打印界面 （ 10）模擬系統(tǒng)運(yùn)行界面 模擬系統(tǒng)運(yùn)行界面可以模擬實(shí)際設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行時(shí)的參數(shù)等等。 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 40 頁 共 45 頁 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專用紙 圖 317 報(bào)表界 （ 8）設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)報(bào)警界面 通過報(bào)警界面可以判斷每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及故障點(diǎn)和故障原因。 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 39 頁 共 45 頁 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專用紙 圖 316 參數(shù)設(shè)置界面 （ 7）報(bào)表界面 數(shù)據(jù)報(bào)表是反應(yīng)運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)、狀態(tài)等，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄的一種重要形式。見圖 315 所示。見圖 314 所示。 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 36 頁 共 45 頁 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專用紙 圖 313 試管設(shè)置界面 （ 4） 方法編輯界面 方法是 一個(gè) 參 數(shù) 集合，而對于批處理器，一個(gè) 方法 可能被用來描述批處理過程中的不同步驟。登陸畫面如圖 311 所示。數(shù)據(jù)庫中變量的集合形象地稱為 “ 數(shù)據(jù)詞典 ” ，數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細(xì)信息。 見圖 310 所示。 圖 38 串口設(shè)備測試：通訊參數(shù)設(shè)置 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 32 頁 共 45 頁 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專用紙 通訊參數(shù)設(shè)置完畢后，選擇設(shè)備測試選項(xiàng)，如圖 39 所示。如圖 36 所示。 圖 34 選擇串口號 串口號選擇好后，單擊“下一步”進(jìn)行設(shè)備地址設(shè)置， 設(shè)備地址格式為：由于 S7200 系列 PLC 的型號不同，設(shè)備地址的范圍不同，所以對于某一型號設(shè)備的地址范圍， 請見相關(guān)硬件手冊。 圖 32 組態(tài)王定義設(shè)備 按照組態(tài)王定義設(shè)備的要求進(jìn)行設(shè)置，將所選設(shè)備設(shè)置為：生產(chǎn)廠家：西門子；設(shè)備名稱： S7200 系列；通訊描述： PPI。在制作好的監(jiān)控畫面中，將畫面的圖素與定義的變量建立“動(dòng)畫連接”，在 TouchVew 中運(yùn)行，即可建立實(shí)時(shí)通信，得到一個(gè) 反映工業(yè)現(xiàn)場的監(jiān)控畫面。后者采用“ PLC地址 .2”地址格式，小數(shù)點(diǎn)前的數(shù)字為有效地址 PLC 的地址 (即站號 )，小數(shù)點(diǎn)后為數(shù)字 2，所設(shè)定的地址范圍為 ～ ，其中 PLC 的地址可通過編程軟件 STEP 7Micro/WIN 設(shè)組態(tài)王 COM 組件 計(jì)算機(jī) 外部設(shè)備 動(dòng)畫顯示線程 驅(qū)動(dòng)設(shè)備 4 驅(qū)動(dòng)設(shè)備 3 驅(qū)動(dòng)設(shè)備 2 驅(qū)動(dòng)設(shè)備 1 數(shù)據(jù)采集線程 歷史記錄線程 其他線程 模塊 PLC 智能儀表 其他工控設(shè)備 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁 共 45 頁 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專用紙 置來實(shí)現(xiàn)。在第一種方式下，使用 PLC 編程軟件 STEP 7Micro/WIN32 安裝通訊硬件，在“ SET PG/PC Interface”對話框中配置 PC/PPI cable,選擇 Interface Parameter Assignment 為 PPI，并設(shè)置 PPI 參數(shù)默認(rèn)值 ,雙擊通訊框中得刷新圖標(biāo)后建立與 S7200 的通信連接。因此本系統(tǒng)采用組態(tài)王 與 PLC200 的 PPI 通訊協(xié)議。組態(tài)王與 I/O 設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換采用五種方式 :串行通訊方式、 DDE方式、板卡方式、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)方式、人機(jī)接口卡方式。在開發(fā)過程中，只需根據(jù)工程瀏覽器提供的“設(shè)備配置向?qū)А保徊讲酵瓿蛇B接過程，即可實(shí)現(xiàn)組態(tài)王和相應(yīng)外部設(shè)備驅(qū)動(dòng)的連接。 使用組態(tài)王 ，用戶無須具備計(jì)算機(jī)編程的知識，就可以在短時(shí)間內(nèi)輕而易舉地完成一個(gè)運(yùn)行穩(wěn)定，功能全面，維護(hù)量小并且具備專業(yè)水準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。 TouchVew 是“組態(tài)王”軟件的實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境，用于顯示畫面開發(fā)系統(tǒng)中建立的動(dòng)畫圖形畫面，并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫與 I/O服務(wù)程序的數(shù)據(jù)交換 ,通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理從一組工業(yè)控制對象采集到的各種數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)的變化用動(dòng)畫的方式形象地表示出來，同時(shí)完成報(bào)警、歷史記錄、趨勢曲線等監(jiān)視功能，并可生成歷史數(shù)據(jù)文件。見圖 26 所示 圖 26 Output Parameters 設(shè)置界面 基于組態(tài)王 的上位機(jī)監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì) 組態(tài)王 簡介 “組態(tài) 王”是在 PC 機(jī)上建立工業(yè)控制對象人機(jī)接口的一種智能軟件包，它以 Windows 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 共 45 頁 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專用紙 98/Windows 2021/ Windows 中文操作系統(tǒng)作為其操作平臺，具有圖形功能完備，界面一致友好，易學(xué)易用的特點(diǎn)。見圖 24 所示。在上面的對話框中設(shè)置電機(jī)要走的距離、速度、加速度、減速度、正反向等等，設(shè)置完參數(shù)后通過選擇 Analysis 選項(xiàng)卡，控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁 共 45 頁 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專用紙 可以查看電機(jī)的運(yùn)行曲線。 智能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制過程 （ 1） 智能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的硬件設(shè)置見圖 21。 清洗泵控制的子程序設(shè)計(jì) 加液完成后為了防止交叉污染需要對加液針進(jìn)行清洗 ， 本系統(tǒng)采用單作用式氣動(dòng)隔膜泵（內(nèi)置電磁閥型 /氣控型）。 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁 共 45 頁 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專用紙 加液過程中注射泵可能會出現(xiàn)錯(cuò)誤狀態(tài)，例如活塞不允許移動(dòng)、加液泵堵塞、活塞驅(qū)動(dòng)過載、閥過載、活塞不允許移動(dòng)、命令溢出等等。首先，設(shè)置通信的波特率（如果選擇 PLC通信口是 port0口，則在 SMB30中設(shè)置，如果選擇的通信口是 port1口，則在 SMB130中設(shè)置。目的是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化編程。例如： 單命令 如 [A6000R] 移動(dòng)活塞位置到 6000。通過計(jì)算機(jī)或微處理器對其調(diào)用發(fā)送加液子程序 0 發(fā)送完成中斷 0 0 定時(shí)器開始定時(shí) 0 定時(shí)時(shí)間到調(diào)用發(fā)送查詢狀態(tài)子程 1序 0 忙（ N） 閑（ Y） 結(jié)束主程序 主程序開始 發(fā)送完成中斷 2 0 調(diào)用接收子程序 2 接收完成中斷 1 0 判斷泵的狀態(tài) 否（ N） 調(diào)用初始化子程序 初始化完成中斷 3 0 是（ N） 活塞過載 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁 共 45 頁 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專用紙 進(jìn)行控制，自動(dòng)完成移液、稀釋和分配功能。）模擬量的處理是由模擬量模塊將數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬信號，其對應(yīng)關(guān)系是電流 0~20mA(0~32021） ,4~20mA(6400~32021)模擬量的輸出方式很多，但是最終還是給出 0~32021 的工程值給 AQW0。模擬量的輸出方式有很多，視用途而定。 首先介紹實(shí)現(xiàn)工藝的幾個(gè)主要的控制編程過程： 主程序設(shè)計(jì) 為了程序的閱讀和修改方便，將采用模塊化編程。梯形邏輯圖是編程語言的圖形表達(dá)形式，它的指令語法與繼電器的梯形邏輯圖相似，當(dāng)電信號通過各個(gè)觸點(diǎn)、復(fù)合元件以及輸出線圈時(shí)，使用梯形圖可 以追蹤電信號在電源示意線之間的流動(dòng)。 項(xiàng)目就像一個(gè)文件夾，所有數(shù)據(jù)都以分層的結(jié)構(gòu)存于其中，任何時(shí)候都可以使用。 可編程序控制器 (PLC)的程序設(shè)計(jì) PLC 的控制程序主要在西門子公司的 STEP 7 MicroWIN SP6 軟件環(huán)境中完成。通過監(jiān)控可以增加人機(jī)交互的能力，使操作人員實(shí)時(shí)的監(jiān)控系統(tǒng)，并使系統(tǒng)操作變的方便。另外，WinCC 自帶的 SQL Server 2021 數(shù)據(jù)庫與我們?nèi)粘Ｊ褂玫?SQL Server 2021 還有所區(qū)別，不能向訪問日常使用的 SQL Server 2021 那樣訪問 WinCC 的 SQL Server 2021 數(shù)據(jù)庫。 同時(shí)組態(tài)王還自帶了能夠訪問數(shù)據(jù)庫的控件，只須通過簡單設(shè)置就可顯示數(shù)據(jù)表的全部內(nèi)容。 力控 是由北京三維力控科技有限 公司生產(chǎn)的，是國內(nèi)比較有名的國產(chǎn)組態(tài)軟件。 現(xiàn)在市面 上位機(jī)監(jiān)控軟件有 MCGS 、力控、組態(tài)王 、 WinCC、 IFIX 等。定位精度為 177。 Y 軸由兩根龍門式導(dǎo)軌并排組成，其跨度大約 100 到 600 mm， Y 軸固定在 X 軸上，做上下運(yùn)動(dòng)。 標(biāo)準(zhǔn)化 WSM 系列機(jī)器人。三、 RS232 串口通信。通過 RS232 串口 通信接收運(yùn)動(dòng)控制命令，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。 （ 4） 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 二 /四相微步驅(qū)動(dòng)器、三相混合式驅(qū)動(dòng)器、五相混合式驅(qū)動(dòng)器、二 /四相整、半步動(dòng)器、智能可編程驅(qū)動(dòng)器等等。它的任務(wù)可編程、存儲功能大大提高了其自動(dòng)化程度，使其非常適合高自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域。 （ 3） 注射泵 注射泵大的方面分有醫(yī)用注射泵和工業(yè)用注射泵。采用快速易拆式接口，易于更換分散頭，不銹鋼分散頭 (直徑為 5mm、 8mm、 10mm)無需工具即 可拆卸、易于清洗。 （ 2） 粉碎機(jī) 粉碎機(jī)一般有 機(jī)械式粉碎機(jī)（ machine mill）、氣流粉碎機(jī)（ pneumatic cracker）、研磨機(jī) （ grinding machine）和低溫粉碎機(jī)（ lowtemperature mill）四個(gè)大類 。 2 個(gè) RS485 通訊 /編程口，具有 PPI 通訊協(xié)議、 MPI 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。 CPU226:本機(jī)集成 24 輸入 /16 輸出共 40 個(gè)數(shù)字量 I/O 點(diǎn)。綜上所述選擇西門子的 PLC。 每臺 步進(jìn)電機(jī) 有備妥、驅(qū)動(dòng)、報(bào)警、應(yīng)答四個(gè)信號 。要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制采樣對輸入進(jìn)行編碼的形式實(shí)現(xiàn)。利用上位機(jī)組態(tài)軟件完成 設(shè)備參數(shù)的設(shè)置、 數(shù)據(jù)的存儲、 配方 、 報(bào)表 。 PLC 是專為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的，在控制電路這一塊，功能的強(qiáng)大是前者無法比擬的，通過多種多樣的擴(kuò)展模塊，使外部接線量小、內(nèi)部工作性能的可靠性高，易學(xué)易懂，雖然單個(gè) CPU 貴，但性價(jià)比是最高的 。 單片機(jī)前期投 入過大，周期較長，而且不易改動(dòng)流程，抗干擾能力較 PLC 差一些。缺點(diǎn)： 抗干擾 能力低 、模塊化 擴(kuò)展能力 低 。本系統(tǒng)要求自動(dòng)加液、自動(dòng)粉碎、自動(dòng)清洗，自動(dòng)抽濾，為提高效率，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，一次進(jìn)行 4個(gè)樣本的制備。之后，將固體殘?jiān)鼮V掉，利用真空泵和濾網(wǎng)抽取溶劑。該模 塊包括機(jī)械臂。為提高樣品制備效率，提高樣本質(zhì)量，希望進(jìn)行自動(dòng)的樣控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平