【正文】 此次設(shè)計(jì)由于時(shí)間和條件的限制只完成其之一部分的控制，主要是灰渣輸送過(guò)程，其除渣系統(tǒng)示意圖如下： 圖 除渣系統(tǒng)示意圖 使系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)，然后按動(dòng)“系統(tǒng)選擇”按鈕對(duì) A、 B 系統(tǒng)進(jìn)行選擇，按動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)開始啟動(dòng)，啟動(dòng)順序如下： 按照 A、 B 系統(tǒng)的選擇，從 M6 埋刮板輸送機(jī)開始，間隔 8 秒鐘按下列順序進(jìn)行啟動(dòng)： M6→ M5→ M4→ G1。例如 M6A 啟動(dòng)時(shí)發(fā)生故障，則 M6B 將自動(dòng)啟動(dòng)。 系統(tǒng)正常啟動(dòng)后，“系統(tǒng)運(yùn)行”燈將亮。 以下為除渣系統(tǒng)的部分流程圖： 第 9 頁(yè) 開 始啟 動(dòng) M 6 A 啟 動(dòng) M 6 BM 6 B 是 否 故 障M 6 B 事 故 報(bào) 警系 統(tǒng) 故 障 停 止M 6 A 是 否 故 障M 6 A 事 故 報(bào) 警M 6 A 是 否 故 障M 6 B 是 否 故 障進(jìn) 入 下 一 步系 統(tǒng) A / B 選 擇選 擇 A 系 統(tǒng) 選 擇 B 系 統(tǒng)N O Y E SY E SN O N OY E SY E SN O圖 部分除渣系 統(tǒng)流程圖 以上為此次設(shè)計(jì)的控制 要求， 從系統(tǒng)的可行性和難易程度以及經(jīng)濟(jì)方面考慮，我采用德國(guó)西門子公司出品的小型可編程控制器 S7— 200 來(lái)編程控制，同時(shí)使用北京亞控公司產(chǎn)品組態(tài)王 來(lái)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)控！ 其中可編程控制器S7— 200 將在第二章中作詳細(xì)介紹，組態(tài)王 將在第三章中作詳細(xì)介紹。為了改變這一狀況，美國(guó)通用汽車公司在 1968 年公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置來(lái)取代繼電器控制裝置，并提出十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)： (1)編程方便，可隨時(shí)修改程序。 (5)數(shù)據(jù)可直接輸入管理計(jì)算機(jī)。 (9)在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小的變更。為了使這一新型工業(yè)控制裝置的生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì) (NEMA)經(jīng)過(guò)四年的調(diào)查工作，于 1980 年首先將其正式命名 PC(Programmable Controller)，并給出了其定義。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件則需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。它能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊聯(lián)網(wǎng)以及各種應(yīng)用指令。 (3)大型 PLC 一般 I/O 點(diǎn)數(shù)在 1024 點(diǎn)以上的稱為大型 PLC。大型 PLC 還可以采用三 CPU 構(gòu)成 第 12 頁(yè) 表決式系統(tǒng)，使機(jī)器的可靠性更高。一般小型 PLC 采用這種結(jié)構(gòu)。 整體式 PLC 一般配備有特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使 PLC 的功能得以擴(kuò)展。 (3)疊裝式 PLC： 將整體適和模塊式結(jié)合起來(lái)，稱為疊裝式 PLC。目前 PLC 在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電子、機(jī)械制造、汽車、船舶、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保、娛樂等各行各業(yè)。（ 2）系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化方向發(fā)展。 PLC 的功能來(lái)看，它的應(yīng)用范圍大致包括以下幾個(gè)方面： 第 13 頁(yè) (1)邏輯控制： PLC 具有邏輯運(yùn)算功能，可以實(shí)現(xiàn)各種通斷控制。 (3)計(jì)數(shù)控制： PLC 具有計(jì)數(shù)控制功能。計(jì)數(shù)器的實(shí)際計(jì)數(shù)值也可以通過(guò)人一機(jī)對(duì)話裝置實(shí)時(shí)地讀出或修改。 PLC 可以接模擬量輸入和輸出模擬量信號(hào)。新一代的大、中型PLC 還能進(jìn)行函數(shù)運(yùn)算、浮點(diǎn)運(yùn)算等。 (8)其它： PLC 還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，例如 :定位控制模塊， CRT模塊 等 。（ 4）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、 第 14 頁(yè) 調(diào)試方便。從硬件結(jié)構(gòu)看，它也有中央處理器（ CPU）、存儲(chǔ)器、輸入 /輸出（ I/O）接口、電源等組成。其主要任務(wù)有：控制從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)的接收與存儲(chǔ)；用掃描的方式通過(guò)I/O 部件接收現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映像寄存器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；診斷電源、 PLC 內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤 等； PLC 進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，存儲(chǔ)器逐條讀取用戶指令，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞、邏輯運(yùn)算或數(shù)字運(yùn)算等；根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像寄 第 15 頁(yè) 存器的內(nèi)容，再經(jīng)由輸出部件實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。系統(tǒng)程序包括系統(tǒng)監(jiān)控程序、 用戶指令解釋程序、標(biāo)準(zhǔn)程序模塊、系統(tǒng)調(diào)用、管理等程序以及各種關(guān)系參數(shù)等。 （ 3）輸入、輸出單元 輸入、輸出單元是可編程序控制器的 CPU 與現(xiàn)場(chǎng)輸入、輸出裝置或其他外部設(shè)備之間的連接接口部件。它的作用是供用戶進(jìn)行程序的編程、編輯、調(diào)試和監(jiān)視等。 （ 5）電源單元 電源單元是 PLC 的電源供給部分。 PLC 除上述五部分外，隨機(jī)型的不同還有多種外部設(shè)備，其作用是幫助編程，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控以及網(wǎng)絡(luò)通訊，常用的外部設(shè)備有編程器，打印機(jī)，盒式磁帶錄音機(jī)，計(jì)算機(jī)等。各電器的動(dòng)作似乎是同時(shí)完成的，但實(shí)際輸入― 輸出響應(yīng)是滯后的。 PLC 工作的全過(guò)程可用圖 所示的運(yùn)行框圖來(lái)表示。 PLC 上電處理完成以后進(jìn)入掃描工作過(guò)程。 第三部分是出錯(cuò)處理。 S7200 在下列領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用：機(jī)床電氣、紡織機(jī)械、印刷機(jī)械、塑料機(jī)械、包裝機(jī)械、煙草機(jī)械、沖壓機(jī)械、鑄造機(jī)械、運(yùn)輸岱、食品工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、陶瓷工業(yè)、環(huán)保設(shè)備、電力自動(dòng)化設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、電梯、中央空調(diào)、真空裝置、恒壓供水和換工系統(tǒng)中各種泵和電磁閥的控制等。整體式 PLC 可以直接裝入機(jī)床火電控柜中，它是機(jī)電一體化特有產(chǎn)品。最大可擴(kuò)展到 248 點(diǎn)數(shù)字量 I/O 或 35 路模擬量 I/O， 最多有 26KB 程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空 第 19 頁(yè) 間。當(dāng)線圈帶電時(shí)，其觸電是閉合的觸點(diǎn)的狀態(tài)是 ON或是 1。 （ 2） 定時(shí)器指令和計(jì)數(shù)器指令 S7― 200 PLC 為用戶提供了三種類型的定時(shí)器：接通延時(shí)定時(shí)器 TON，記憶接通延時(shí)定時(shí)器 TONR，斷電延時(shí)定時(shí)器 TOF。記憶接通延時(shí)定時(shí)器具有記憶功能，它用于對(duì)許多間隔的累計(jì)定時(shí)，而斷電延時(shí)定時(shí)器用于斷電后的單一時(shí) 間間隔計(jì)時(shí)。它的最大計(jì)數(shù)值為32767。在實(shí)際用于中，使用比較指令為上下限 第 20 頁(yè) 控制以及數(shù)值條件判斷提供了方便。 比較指令的關(guān)系符有：等于 =、大于 、小于 、不等 、大于等于 =、小于等于 =等 6種。 S7— 200PLC 指令豐富，指令功能強(qiáng)，易于掌握、操作方 便 ,且它具有通信和聯(lián)網(wǎng)功能 ,可以 方便的與組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的連接的來(lái)完成整個(gè)工業(yè)過(guò)程組態(tài)模擬控制系統(tǒng)。由于每一套 DCS 都是比較通用的控制系統(tǒng)，可以應(yīng)用到很多領(lǐng)域中，為了使用戶在不需要編代碼程序的情況下便可以生成自己需要的應(yīng)用系統(tǒng)，每個(gè) DCS 廠商在 DCS 中都預(yù)裝了系統(tǒng)軟件及應(yīng)用軟件，而其中的應(yīng)用軟件實(shí)際上就是組態(tài)軟件。 從近幾年的調(diào)查結(jié)果來(lái)看國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件大部分市場(chǎng)人被國(guó)外幾家公司占據(jù)如： Fix、 Intuch 等而這些軟 件除了在功能完備、產(chǎn)品包裝市場(chǎng)推廣等方面有一定優(yōu)勢(shì)外并非所有方面盡善盡美。總體技術(shù)一般 .功能較完整 .但對(duì)系統(tǒng)資源耗費(fèi)巨大，許多大而全的功能對(duì)中國(guó)用戶并不實(shí)用；澳大 第 22 頁(yè) 利亞 Cit 公司的 Citech 是組態(tài)軟件的后起之秀。 系列版本在技術(shù)上已經(jīng)大為改觀 ,目前的 已經(jīng)支持無(wú)限點(diǎn)輸 入輸出。為了方便用戶使用，組態(tài)王中增加了設(shè)備配置向?qū)?，用戶只需要按照安裝向?qū)У奶崾揪涂梢酝瓿?I/O 設(shè)備的配置工作。 （ 1）串行通訊方式 這是組態(tài)王與 I/O 設(shè)備之間最常用的一種數(shù)據(jù)交換方 式。 第 23 頁(yè) （ 2） DDE 方式 DDE 方式是 WINDOWS 的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的傳輸協(xié)議。 （ 4）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)方式 I/O 設(shè)備作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與組態(tài)王計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。組態(tài)王計(jì)算機(jī)通過(guò)人機(jī)接口卡可以與一個(gè) PLC 連接，也可以與一個(gè) PLC的網(wǎng)絡(luò)連接。 (2)豐富的動(dòng)畫連接 組態(tài)王提供了二十一種動(dòng)畫連接方式，多種數(shù)值（模擬、離散、字符串）輸入輸出連接，用戶自定義操作。 (5)較高的開放性 組態(tài)王遵循 Windows 下標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換（ DDE）協(xié)議，借助于 DDE 與其他軟件聯(lián)合工作，數(shù)據(jù)傳輸速度快。其中，工程管理器用于新建工程、工程管理等。 第 25 頁(yè) 工程瀏覽器 工程瀏覽器使組態(tài)王的核心部分和管理開發(fā)系統(tǒng) ,它將畫面、命令語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)備、系統(tǒng)配置等進(jìn)行集中管理 ,在同一個(gè)窗口中按照樹形結(jié)構(gòu)進(jìn)行排列 ,方便用戶使用。 (3)數(shù)據(jù)庫(kù)：組態(tài)王支持多種內(nèi)存變量和 I/O 變量 ,另外還支窗口報(bào)警變量、報(bào)警組變量、歷史趨勢(shì)曲線變量和時(shí)間變量。 信息窗口 信息窗口是一個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用程序 ,用于記錄和顯示組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng) ,運(yùn)行系 統(tǒng)在運(yùn)行工程中的有關(guān)信息。 第 26 頁(yè) 通過(guò)以上介紹使我們對(duì)組態(tài)王軟件有了一個(gè)初步了解 ,它功能強(qiáng)大 ,模擬控制畫面形象逼真 ,操作簡(jiǎn)單易學(xué)。 第 27 頁(yè) 4 組態(tài)王和 PLC 在控制 系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn) 通過(guò)以上的分析已經(jīng)很明確在鍋爐除灰 、除渣 系統(tǒng)中所需要控制的變量 ，了解到整個(gè)控制系統(tǒng)的 流程圖 以及控制要求 后 ， 就可在 PLC 中將這些變量按照輸入輸出點(diǎn)的類型進(jìn)行地址分配，根據(jù)所需要控制的點(diǎn)數(shù)進(jìn)行硬件配置，之后方可編寫程序使其能滿足控制要求，接著在組態(tài)王里創(chuàng)建工程， 創(chuàng)建 通信 協(xié)議，在數(shù)據(jù)詞典里設(shè)置變量使它和 PLC 里的 I/O 點(diǎn)相關(guān)連 ，這樣就可以實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的關(guān)聯(lián)，實(shí)行監(jiān)控和控制 。在這里我將簡(jiǎn)述幾條程序來(lái)說(shuō)明主要控制思想。 圖 除灰系統(tǒng)程序圖三 在除灰系統(tǒng)里，分別有對(duì)氣源壓力、密封壓力、出料閥到位、管道壓力四個(gè)量需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，如果沒有滿足要求系統(tǒng)就不能繼續(xù)運(yùn)行，這些量是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)反饋回來(lái)的，但是設(shè)計(jì)中并沒有現(xiàn)場(chǎng)會(huì)返回這些點(diǎn)的信息，在此我是采用上圖所示程序進(jìn)行模擬的。 第 31 頁(yè) 圖 除灰系統(tǒng)程序圖四 此程序?yàn)閳?bào)警輸出程序，若任意檢測(cè)信號(hào)不滿足要求時(shí) 程序 將無(wú)條件的調(diào)轉(zhuǎn)到此狀態(tài)下，將 置位，將 和 復(fù)位同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器 T49，其中 代表 系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)燈， 代表系統(tǒng)運(yùn)行燈 ，等定時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間到后 程序?qū)⑻?轉(zhuǎn)到 狀態(tài)下。接著會(huì)彈出下圖所示 對(duì)話框提醒用戶是否將新建的工程設(shè)為當(dāng)前工程。 如下圖： 圖 創(chuàng)建新畫面 根據(jù)需要設(shè)置畫面屬性，之后點(diǎn)擊確定按鈕即可繪制除灰系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控畫面。如下圖： 圖 設(shè)備配置向?qū)D