【正文】 是在英文狀態(tài)下開發(fā)的，它具有應(yīng)用時間長、用戶界面不理想、不支持或不免費支持國內(nèi)普遍使用的硬件設(shè)備、組態(tài)軟件本身的費用和組態(tài)軟件培訓(xùn)的費用高昂等因素，這些也正是國內(nèi)組態(tài)軟件在國內(nèi)不能廣泛應(yīng)用的原因 [4]，它有如下優(yōu)點。這當(dāng)然會用到一些必要應(yīng)用軟件來實現(xiàn)對溫度的模擬控制，這正是加熱爐反應(yīng)系統(tǒng)追求的結(jié)果。它的研究結(jié)果可以通過 MCGS 組態(tài)界面呈現(xiàn)給用戶，也可以通過觀測實驗箱上面的指示燈來實現(xiàn)，然后對照著加熱反應(yīng)爐監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)界面及PLC 程序設(shè)計的控制要求逐一核對其功能是否實現(xiàn)。它通過編程、組態(tài)器件的連接，最后調(diào)試的研究方法來實現(xiàn)加熱爐的功能與監(jiān)控的實現(xiàn)。這也促進了對溫度控制的發(fā)展，讓溫度控制越來越精確。通過學(xué)習(xí)歐姆龍的編程手冊，以及一 些基本的指令我們就能夠達到簡單的一些應(yīng)用，另外它是一款可編程的控制器，也就是 說是可以隨時修改的。 2．從管理的角度來看，用組態(tài)軟件開發(fā)的系統(tǒng)具有與 Windows 一致的圖形化操作界面，非常便于生產(chǎn)的組織與管理。 4 組態(tài)軟件的狀況及發(fā)展趨勢 組態(tài)軟件現(xiàn)在比較知名的有西門子、 MCGS、組態(tài)王 kingview，當(dāng)然還有更多的其它的一些軟件我們未曾涉獵到的。而這些軟件除和功能完善、產(chǎn)品包裝、市場推廣等方面具都有一定的優(yōu)勢 [5]。有的裝置直接內(nèi)嵌“ Web Server”，通過以太網(wǎng)就可以直接訪問過程實時數(shù)據(jù)。 第 二 章 控制系統(tǒng)設(shè)備簡介 1 歐姆龍 編程軟件的介紹 （ 1）歐姆龍軟件的功能及特點 CXProgrammer 是一個用于對 OMRON CS1 系列 PLC、 CV 系列 PLC、以及 C 系列 PLC建立、測 試和維護程序的工具。 CXProgrammer 提供了一個生成工程文件的功能，此工程文件包含按照需要生成的多個 PLC，對于每一個 PLC，可以定義梯形圖，地址和網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)、內(nèi)存、 IO、擴展指令（如果需要的話）和符號。 CXProgrammer 不能同一時刻打開多個工程文件，但是馬上就能夠使用CXProgrammer 來處理多個工程文件。 在梯形圖中， PLC 程序的順序從左到右，從上到下。 圖 22 梯形圖界面 梯形圖程序區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)特征如下： 1)光標(biāo)。梯形圖程序的一個邏輯單元。左總線 提供電源總線的圖形表示。 4)網(wǎng)格點，顯示各個單元格連接處的點。當(dāng)元素和指 第 5 頁 共 40 頁 令被添加到當(dāng)前梯級時 ， 程序?qū)詣訖z測其是否有效。 在送料階段中開啟排氣閥 Y1和進料閥 Y2，這樣氮氣便進入反應(yīng)爐，當(dāng)反應(yīng)爐內(nèi)的水的液位到達上液面時，系統(tǒng) 將同時關(guān)閉排氣閥 Y1和進料閥 Y2，此時結(jié)束送料過程。當(dāng)溫度升高到給定值 80℃時溫度變送器 X2動作，切斷加熱爐電源 Y5，并段延時 10S，讓爐內(nèi)的反應(yīng)物充分反應(yīng)完，加熱過程結(jié)束系統(tǒng)進入泄料階段。系統(tǒng)恢復(fù)到原始狀態(tài)，準(zhǔn)備進入下一反應(yīng)循環(huán)，重復(fù)前三個階段的控制過程。 （ 3）加熱反應(yīng)爐的 I/O分配 加熱反應(yīng)爐的 I/O 分配由輸入輸出設(shè)備兩大部分組成。 啟 動采 集 下 液 面 、 爐 內(nèi) 溫 度 、 爐 內(nèi) 壓 力 值是 否 小 于 給 定 值打 開 排 氣 閥 和 進 料 閥檢 測 上 液 面 是 否 上 升 到 上 限 值延 時 1 0 S ， 打 開 氮 氣 閥檢 測 爐 內(nèi) 壓 力 是 否 上 升 到 上 限 值關(guān) 閉 氮 氣 閥接 通 加 熱 爐 電 源檢 測 爐 內(nèi) 溫 度 是 否 上 升 到 上 限 值切 斷 加 熱 爐 電 源延 時 1 0 S打 開 排 氣 閥檢 測 爐 內(nèi) 壓 力 是 否 下 降 到 下 限 值打 開 泄 放 閥檢 測 下 液 面 是 否 下 降 到 下 限 值延 時 1 0 S ， 關(guān) 閉 泄 放閥 和 排 氣 閥關(guān) 閉 排 氣 閥 和 進料 閥報 警NYYYYYN 圖 24 系統(tǒng)流程圖 第 8 頁 共 40 頁 (5)PLC 的程序設(shè)計 梯形圖如下： 根據(jù)加熱反應(yīng)爐對電氣控制系統(tǒng)的要求，本設(shè)計控制系統(tǒng)包括手動在內(nèi)的共 6 個輸入信號：下液面檢測信號 SK1，上液面檢測信號 SK3，分別輸入 PLC 接點,溫度變送器 SK2接 PLC接點 ,壓力變送器輸入信號 SK4接 PLC輸入接點； SB1,SB2 分別為啟動按鈕和停止按鈕，接 PLC 輸入接點 ,。 ，便于方案設(shè)計。 “運行策略”的概念。不同的構(gòu)造有著不同的功能，且各自獨立。 第三章 控制界面的創(chuàng)建 1 工程的建立 （ 1）建立工程步驟： MCGS 組態(tài)環(huán)境。 第 11 頁 共 40 頁 圖 31文件下拉菜單 2 變量的定義 （ 1）變量的分配 變量定義前需要對系統(tǒng)進行分析，確定需要的變量，本系統(tǒng)至少需要 20 個變量，見表 。 “對象名稱”改為 X1；“對象初”改為 0；對象類型改為開關(guān)型；“對象內(nèi)容注釋”欄填入：下液面是否超過值，如圖 33所示。 圖 32 實時數(shù)據(jù)庫 圖 33 數(shù)據(jù)對像屬性設(shè)置 第 13 頁 共 40 頁 3 控制界面的設(shè)計與制作 按照 MCGS 組態(tài)軟件的要求，建立并編輯自動控制畫面如圖 21 示。 ，出現(xiàn)“窗口 0”圖標(biāo)，如圖 34 所示。 “工作臺”的“用戶窗口”中，“窗口 0”圖標(biāo)已變?yōu)椤凹訜岱磻?yīng)爐控制系統(tǒng)”。 圖 34 用戶窗口選項卡 第 14 頁 共 40 頁 圖 35 用戶窗口屬性 （ 2）界面編輯步驟 1．反應(yīng)爐的繪制 打開 MCGS 組態(tài)環(huán)境中的編輯圖標(biāo)，點擊插入元件，雙擊窗口左側(cè)“對象元件列表”中的“反應(yīng)器”，展開該列表項，單擊“反應(yīng)器 11”，如圖 36 所示。 圖 36 元件管理對話框 第 15 頁 共 40 頁 2．其他元器件的繪制 利用類似于繪制上述反應(yīng)爐的 方法分別畫出四個閥門、四個傳感器、溫度計、壓力計、九個指示燈、三個按鈕等元器件。 1．反應(yīng)爐內(nèi)水位變化的動畫設(shè)置 雙擊反應(yīng)爐構(gòu)件。點選位置動畫連接項中大小變化，在動畫組態(tài)屬性設(shè)置頁中生成大小變 化標(biāo)簽，打開大小變化標(biāo)簽，進行設(shè)置，在表達式項里，選擇數(shù)據(jù)庫中的水參量，在大小變化連接項目里，最小變化百分比為 0，表達式值取 0，最大變化百分比 100，表達式值 80。單擊“運行策略”選項卡，進入“運行策略”頁，如圖 39所示。選中“循環(huán)策略”，單擊右側(cè)“策略屬性”按鈕，彈出“策略組態(tài)：循環(huán)策略”窗口。單擊新增策略行末端的方塊，定時器被加到該策略，如圖310所示。狀態(tài)報告功能：即是否到設(shè)定時間。 第 17 頁 共 40 頁 圖 39 運行策略窗口 圖 310 循環(huán)策略窗口 在“設(shè)定值”欄填入： 10，代表設(shè)定時間為 10s。在“計時狀態(tài)”一欄填入 ZHV1。 圖 311 定時器屬性窗口 第 18 頁 共 40 頁 (2)腳本程序 1. 腳本程序的語句形式 腳本程序共有四種基本語句：賦值語句、條件語句、 IF 語句、退出語句。而組對象、事件型數(shù)據(jù)、只讀的內(nèi)部數(shù)據(jù)對象、系統(tǒng)內(nèi)部函數(shù)以及常量，均不能出現(xiàn)在賦值號的左邊，因為不能對這些對象進行寫操作。 IF 語句的表達式一般為邏輯表達式，也可以是值為數(shù)值型的表達式，當(dāng)表達式的值為非 0 時，條件成立，執(zhí)行 Then 后的語句，否則，條件不成立，將不執(zhí)行該條件塊中包含的語句，開始執(zhí)行該條件塊后面的語句。選中策略工具箱的“腳本程序”，光標(biāo)變?yōu)槭? 第 19 頁 共 40 頁 形。輸入附錄 1中的程序清單?？梢哉f，系統(tǒng)重要的數(shù)據(jù)顯示對安全生產(chǎn)非常重要。 2．雙擊該對象，彈出屬性設(shè)置窗口。按照同樣的方法，將“壓力”、“溫度”添加到組對象成員中，如圖 314 所示。 圖 315 實時數(shù)據(jù)報表 歷史報表：歷史報表通常用語從歷史數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)記錄，并以一定的格式顯示歷史數(shù)據(jù)，利用歷史表格動畫構(gòu)件實現(xiàn)歷史報表的步驟類似于實時數(shù)據(jù)顯示。 在 MCGS 組態(tài)軟件中如何實現(xiàn)實時曲線呢？具體操作如下： 在 MCGS 組態(tài)平臺上，單擊“用戶窗口”，在“用戶窗口”中雙擊“數(shù)據(jù)顯示”進入， 第 22 頁 共 40 頁 在“工具箱”中單擊“實時曲線” 圖標(biāo)，可以調(diào)整其大小，然后雙擊曲線，彈出“實時曲線構(gòu)件屬性設(shè)置”窗口，按如圖 316設(shè)置： 圖 316 實時曲線設(shè)置窗口 按“確認(rèn)”即可，在運行環(huán)境中單擊“數(shù)據(jù)顯示”菜單，就可看到實時曲線。雙擊曲線，彈出“歷史曲線構(gòu)件屬性設(shè)置”窗口，如圖所示，在“歷史 曲線構(gòu)件屬性設(shè)置”中，“水”曲線顏色為“藍色”；“溫度”曲線顏色為“紅色”，“壓力”曲線顏色為“紫色”。單擊“主控窗口”選項卡，進入“運行環(huán)境菜單”單擊右鍵新增一個菜單項。經(jīng)過以上設(shè)置，在 MCGS 運行環(huán)境中方便于用戶窗口中各窗口的切換。首先打開“設(shè)備窗口”中的設(shè)備工具箱，點擊“設(shè)備管理”分別創(chuàng)建通用串口父設(shè)備及與本項目所用 PLC 機型相符的歐姆龍 Host Link 兩個子窗口，確保在 PLC 與上位機通信時不產(chǎn)生連接錯誤。串口父設(shè)備用來設(shè)置通信參數(shù)和通信端口。 圖 41 通用串口設(shè)備設(shè)置窗口 2 為 PLC 創(chuàng)建連接通道 輸入輸出裝置讀取數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)的通道稱為設(shè)備通道，建立設(shè)備通道和實時數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)對象的對應(yīng)關(guān)系的過程稱為通道連接。點擊該對話窗口基本屬性中的“設(shè)置設(shè)備內(nèi)部屬性”，在歐姆龍 Host Link 通道屬性設(shè)置對話框中根據(jù)需要增加或刪除用于數(shù)據(jù)變量連接的通道，設(shè)置設(shè)備內(nèi)部屬性，建立設(shè)備通道并指明數(shù)據(jù)類型，以便將實時數(shù)據(jù)庫中的變量與PLC 輸入輸出通道建立正確的連接。為 PLC 創(chuàng)建連接 第 25 頁 共 40 頁 通道后，連接 PLC 通道和實時數(shù) 據(jù)庫中的數(shù)據(jù)變量，由 MCGS 設(shè)計完成的人機界面即可對 PLC 中數(shù)據(jù)實現(xiàn)讀寫操作。加熱反應(yīng)爐監(jiān)控系統(tǒng)的其它數(shù)據(jù)變量的對應(yīng)及連接方式類似。 剛進入運行環(huán)境， “指示燈”變量 =0，則指示燈顯示紅色；鼠標(biāo)單擊“指示燈試驗”按鈕，“指示燈”變量 =1，指示燈顯示綠色；再次單擊“指示燈試驗”按鈕，“指示燈”變量 =0，指示燈顯示紅色。上限液位器報警 X3=1 ELSE X3=0 ENDIF IF Y4=1 THEN 39。 進入運行環(huán)境，單擊“進料閥 Y2”，觀察反應(yīng)爐內(nèi)液位的變化。單 擊啟動按鈕 SB1，看加熱反應(yīng)爐監(jiān)控畫面的排氣閥 Y1 進料閥 Y2 是否會打開，水位是 否上升，數(shù)據(jù)是否增加等相應(yīng)的動作，并能夠按要求動作。并單擊復(fù)位按鈕系統(tǒng)是否能還原到初始值。 （ 2）爐內(nèi)水位無限上升 。 （ 4）報表信息無法顯示 報表的動畫 ，或是連接出 錯。 MCGS也是一款比較好用的軟件，只是我 需要花更多的時間對這款軟件的了解。 致 謝 大學(xué)年四年的時光轉(zhuǎn)眼就到了畢業(yè)之際，當(dāng)然這四年有喜有悲，我應(yīng)該感謝一路陪我走來的老師和我親愛的同學(xué)們，同時也得感謝我的家人對我大學(xué)四年的支持，他們?yōu)榱宋业膶W(xué) 業(yè)付出了太多，我們應(yīng)當(dāng)懷著感恩的心的去對待生活。劉老師在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段都給予了我悉心的指導(dǎo)。 我們即將畢業(yè)，在此，再一次向四年中在學(xué)習(xí)和生活中給予過我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)致謝。上限液位器報警 X3=1 ELSE X3=0 ENDIF IF Y4=1 THEN 39。按下啟動按鈕 IF 階段 =0 THEN 39。液位升到上限 Y1=0 39。時間到 Y3=1 39。進入第 2階段 ZHV2=0 39。溫度升到設(shè)定值 Y5=0 39。處于第三個階段 IF ZHV1=1 THEN ZHV2=0 39。啟動定時器 IF Y1=0 AND Y4=0 THEN 階段 =0 39。從新進入第 1階段 ENDIF IF 水 72 OR 壓力 82 OR 溫度 82 THEN 報警燈 =1 SB2=1 SB1=0 ENDIF IF 水 =70 and 溫度 =80 and 壓力 =80 then 報警燈 =0 ENDIF 第 35 頁 共 40 頁 附錄 2 第 36 頁 共 40 頁