【正文】 見(jiàn)圖 319 所示。見(jiàn)圖 316 所示。 在此界面中可以為選擇的試管編輯新方法、調(diào)用以前保存的方法、試管中的樣品、操作人等。 （ 1） “登陸系統(tǒng) ”畫(huà)面 該監(jiān)控系統(tǒng)一方面完成對(duì)設(shè)備和 運(yùn)行 數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，另一方面還要完成對(duì) 操作人員信息的采集，如登陸時(shí)間、登陸者姓名、所做實(shí)驗(yàn)等。建立數(shù)據(jù)庫(kù)的方式：?jiǎn)螕魯?shù)據(jù)詞典，在單擊新建則出現(xiàn)圖 49 所示，在對(duì)話(huà)框中輸入變量名，以及變量屬性，連接的設(shè)備以及數(shù)據(jù)類(lèi)型，和數(shù)據(jù)的開(kāi)放性即DDE 接口，以及數(shù)據(jù)的安全設(shè)置。 圖 35 設(shè)備地址設(shè)定 設(shè)備地址設(shè)定為 2，單擊“下一步”進(jìn)行通訊參數(shù)設(shè)定，在組態(tài)王中的添加的設(shè)備為S7200，設(shè)備地址為 2，嘗試恢復(fù)間隔為 30 秒，最長(zhǎng)恢復(fù)時(shí)間 24 小時(shí)，使用動(dòng)態(tài)優(yōu)化。主界面如圖 32 所示。在設(shè)定 PLC 地址時(shí)，兩種方式有所不同，前者將 PLC 地址設(shè)為默認(rèn)地址 2。如果是簡(jiǎn)單的小系統(tǒng)，使用 PPI 協(xié)議就足夠了。 組態(tài)王的通訊機(jī)制是組態(tài)王把每一臺(tái)與之通訊的設(shè)備看作是外部設(shè)備，為實(shí)現(xiàn)和外部設(shè)備的通訊，組態(tài)王內(nèi)置有大量的設(shè)備驅(qū)動(dòng)作為外部設(shè)備的通訊接口。TouchExplorer 是“組態(tài)王”軟件的核心部分 和管理開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，是應(yīng)用工程的開(kāi)發(fā)環(huán)境，內(nèi)嵌畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，可完成對(duì)畫(huà)面的設(shè)計(jì)、動(dòng)畫(huà)的連接等工作。 單擊程序功能選擇對(duì)話(huà)框中的 彈出如下對(duì)話(huà)框。本程序?yàn)?HZ的脈沖輸出。 （ 1） 發(fā)送查詢(xún)狀態(tài)子程序： 注射泵的運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)不斷的往 PLC返回?cái)?shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)注射泵返回?cái)?shù)據(jù)分析可以獲知注射泵的運(yùn)行狀態(tài)。 在主程序中調(diào)用發(fā)送加液子程序、中斷程序、發(fā)送狀態(tài)查詢(xún)子程序、接收加液泵狀態(tài)子程序、初始化子程序等。 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 共 45 頁(yè) 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)用紙 圖 13 注射泵控制流程圖 SP1C1 是一款結(jié)構(gòu)緊湊，用于精密流體傳輸?shù)?OEM產(chǎn)品。控制的關(guān)鍵點(diǎn)在于量程的轉(zhuǎn)換，例如：輸入量為電流信號(hào)其對(duì)應(yīng)關(guān)系是電流 020mA(0~32021),420mA(6400~32021)。 圖 11 新建項(xiàng)目界面 （ 2） 創(chuàng)建程序 在這里 對(duì) PLC 進(jìn)行編程，首先使用梯形邏輯圖（ LAD）作為編程語(yǔ)言。以及報(bào)警指示、報(bào)表打印、配方和故障處理功能。但是 WinCC 的控件和內(nèi)部腳本函數(shù)只能訪(fǎng)問(wèn) SQL Server 2021 中的歸檔數(shù)據(jù)，而無(wú)法讀出或?qū)懭肫渌鼣?shù)據(jù)。但是 MCGS 沒(méi)有自帶的能夠訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的控件，很難實(shí)現(xiàn)顯示記錄數(shù)不定的數(shù)據(jù)表的全部?jī)?nèi)容的功能。 Y 軸由兩根龍門(mén)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)。 （ 5） 機(jī)械臂 由德國(guó)百格拉公司提供型號(hào)。一、先進(jìn)的技術(shù) 1）先進(jìn)的電流控制技術(shù)，電流大小由高速 DSP 芯片通過(guò)軟件控制，精度可達(dá) 2）輸入信號(hào)平滑處理，自動(dòng)微步計(jì)算，即使在低細(xì)分下也能保證運(yùn)行平滑 3）抗共振算法，抑制系統(tǒng)中頻共振 4）低速波形平滑算法，抑制低速力矩波動(dòng)二、模式 1）脈沖 /方向 2）雙脈沖 3）正交相位脈沖（編碼器跟隨） 4）速度模式，速度軟件設(shè)定或模擬量調(diào)節(jié) 5）命令控制模式。它通過(guò)外部計(jì)算機(jī)后臺(tái)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)微處理器的精準(zhǔn)控制，完成復(fù)雜而廣泛的操作任務(wù)。 125W 高效馬達(dá)，即使攪拌不同的溶液，轉(zhuǎn)速也能保持極高的穩(wěn)定性。 6 個(gè)獨(dú)立的 30kHz 高速計(jì)數(shù)器， 2 路獨(dú)立的 20kHz高速脈沖輸出，具有 PID 控制器。 表 31 輸入輸出地址分配表 變量名 輸入地址 對(duì)應(yīng)的外部設(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 10 頁(yè) 共 45 頁(yè) 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)用紙 Zero_x 機(jī)械臂傳感器 1 Zero_z 機(jī)械臂傳感器 2 Limit_Position_1 機(jī)械臂傳感器 3 Limit_Position_2 機(jī)械臂傳感器 4 Limit_Position_3 機(jī)械臂傳感器 5 Limit_Position_4 機(jī)械臂傳感器 6 Work_position_1 機(jī)械臂傳感器 7 Work_position_2 智能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 Work_position_3 智能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 Work_position_4 智能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 Add_liquor_position 智能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 Shatter_position 智能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 Cleanout_position_1 智能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 Cleanout_position_2 智能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 Cleanout_position_3 智能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 Prepare_for_work 智能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 Filtrate_position 智能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 Clean_pump 智能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 變量名 輸出地址 對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備 Prepare_for_work 智能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 Filtrate_position 真空泵 Clean_pump 清洗泵 Disintegrator AQW0 EM232 系統(tǒng)硬件設(shè)備的選型 （ 1） 控制器 三菱普及，松下不常見(jiàn)，歐姆龍實(shí)用，西門(mén)子全面。 3 硬件選型及設(shè)計(jì) 樣品粉碎及加液控制系統(tǒng)有一個(gè)注射泵（注射泵與 PLC 之間通過(guò)通信來(lái)連接）、粉碎機(jī)（通過(guò)模擬量模塊來(lái)控制，所以 PLC 應(yīng)具有模擬量模塊）、智能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（該驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)是靠在智能驅(qū)動(dòng)器中編寫(xiě)程序來(lái)完成對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制）其具有 4 個(gè)輸入， 8 個(gè)輸出。在外接設(shè)備時(shí)連線(xiàn)較多，只適用于小型的控制電路。優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)含量高、易上手、使用靈活、 成本低廉 。其基本步驟是：將樣本切割后放入試管，試管中根據(jù)樣本特征及檢測(cè)項(xiàng)目加入不同溶劑，使用粉碎器，將試管中的樣本粉碎。制備過(guò)程要求加入和抽取準(zhǔn)確體積的溶劑，多次清洗均質(zhì)器、取樣針，操作繁復(fù)，過(guò)程很長(zhǎng)，人工制備效率很低容易污染樣品。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的很快，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)。 （ 4） 過(guò)程控制 過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等閉環(huán)模擬量的控制， PLC 能夠控制大量的過(guò)程控制總的參數(shù)。 PLC 可用于單臺(tái)設(shè)備的控制、多機(jī)群控制及生產(chǎn)自動(dòng)化流水線(xiàn)控制等，如印刷機(jī)、注塑機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、切紙機(jī)械、磨床、包裝機(jī)械、電鍍流水線(xiàn)及電梯控制等。比較著名的廠家有美國(guó)的 AB、通用 (GE)、莫迪康（ MODICON），日本的三菱（ MITSBISHI）、歐姆龍（ OMRON）、富士電機(jī)（ FUJI）、松下電工、德國(guó)的西門(mén)子 （ SIEMENS）、法國(guó)的 TE、施耐德（ SCHNEIDER）、以及韓國(guó)的三星（ SUMSUNG）、 LG 等。在硬件方面，在保留了原有的開(kāi)發(fā)模塊的基礎(chǔ)上，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程 I/O 模塊、各種特殊功能模塊。在硬件上采取了一定得措施，以提高其抗干擾的能力。 可編程控制器（ PLC）的發(fā)展及應(yīng)用 可編程控制器（ PLC）的發(fā)展 可編程控制器（ Programmable Logic Controller,PLC）是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展起來(lái)的一種技術(shù)。當(dāng)血糖過(guò)高時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)發(fā)出報(bào)警。現(xiàn)在市場(chǎng)大多是流行的國(guó)外產(chǎn)品，類(lèi)型多樣性能較好，如美國(guó)自然基因公司的Harvard Apparatus PHD 22/2021 型注射泵（控制精度為 %，速度范圍 微升 /小時(shí)到 ）和 SP500 型注射泵控制精度為 1%，最小流速 、最高流速300ml/h,美國(guó) IMED 公司 Gemini PC2TX 型注射泵，速度范圍 ，并且可以實(shí)現(xiàn)四路控制，此外還有德國(guó)貝朗（ B|BRAUN）公司的 Multifuse 型、 Perfusor Compact型（控制精度可達(dá)到 2%）、 Infusomat fms 型，型號(hào)眾多，以色列也有相應(yīng)產(chǎn)品。實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的自動(dòng)提取和凈化。 Formula。 配方是機(jī)器設(shè)置參數(shù)的一個(gè)集合，而對(duì)于批處理器，一個(gè)配方可能被用來(lái)描述批處理過(guò)程中的不同步驟。應(yīng)用現(xiàn)代化的分析技術(shù)，研究建立快速準(zhǔn)確的食品安全分析方法勢(shì)在必行。 樣品粉碎是樣品 制備當(dāng)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，但傳統(tǒng)手工操作步驟繁瑣，容易產(chǎn)生人工誤差。組態(tài)王支持對(duì)配方的管理，用戶(hù)利用此功能可以在控制過(guò)程中得心應(yīng)手，提高效率。Database 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 45 頁(yè) 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)用紙 1 緒論 課題的內(nèi)容及要求 本課題主要 研究?jī)?nèi)容是將樣品粉碎、加液控制和直角坐標(biāo)機(jī)械臂組成自動(dòng)化樣品加液粉碎處理模塊單元。 樣品粉碎模塊及注射泵控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史和應(yīng)用領(lǐng)域 從 20 世紀(jì) 60 年代末 70 年代，世界上許多國(guó)家都致力于跨學(xué)科、夸行業(yè)的超細(xì)粉碎技術(shù)的研究。但是國(guó)外注射泵居高不下的價(jià)格，是國(guó)內(nèi)醫(yī)療機(jī)構(gòu)普及注射泵的只要障礙。胰島素泵將會(huì)根據(jù)血糖傳感器測(cè)得糖尿病患者的血糖水平，然后自動(dòng)控制泵向患者體內(nèi)注射胰島素，實(shí)現(xiàn)真正的只能傳送。由于傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)，存在著比較明顯的缺點(diǎn)，如設(shè)備體積大、可靠性差、動(dòng)作速度慢、功能少、難以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制，到了 20 世紀(jì) 60 年代末，由于汽車(chē)制造業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)， 1969 年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）根據(jù)美國(guó)通用汽車(chē)公司（ GM）提出的著名的“ GM 十條”內(nèi)容的要求研制出第一臺(tái) PLC，并在美國(guó)通用汽車(chē)自動(dòng)裝配生產(chǎn) 線(xiàn)上使用，獲得了成功。在軟件編程上，采用電氣工程人員所熟悉的繼電器控制線(xiàn)路的方式 — 梯形圖。并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器的容量，使各種邏輯線(xiàn)圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，使 PLC 的應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。 可編程控制器（ PLC）的應(yīng)用 由于微處理器芯片及有關(guān)元件的價(jià)格大大下降和 PLC功能的不斷完善及增強(qiáng)兩方面的原因，目前， PLC 在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、汽車(chē)、機(jī)械制造、冶金工業(yè)、化工、電力、交通、采礦、建材、輕工、造紙、環(huán)保、食品等各行各業(yè)。 （ 2） 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程 中，會(huì)經(jīng)常遇到許多諸如溫度、壓力、流量、液位和速度等模擬量。 PID 模塊的調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用的較多的調(diào)節(jié)方法，大、中型 PLC都有 PID 模塊，目前許多小型 PLC 也具有此功能模塊。PLC 與其他職能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。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 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 45 頁(yè) 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)用紙 品制備。之后，將固體殘?jiān)鼮V掉，利用真空泵和濾網(wǎng)抽取溶劑。缺點(diǎn)： 抗干擾 能力低 、模塊化 擴(kuò)展能力 低 。 PLC 是專(zhuān)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(wú)法比擬的，通過(guò)多種多樣的擴(kuò)展模塊，使外部接線(xiàn)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?xún)r(jià)比是最高的 。要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制采樣對(duì)輸入進(jìn)行編碼的形式實(shí)現(xiàn)。綜上所述選擇西門(mén)子的 PLC。 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。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(wú)需工具即 可拆卸、易于清洗。它的任務(wù)可編程、存儲(chǔ)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。通過(guò) 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。 標(biāo)準(zhǔn)化 WSM 系列機(jī)器人。定位精度為 177。 力控 是由北京三維力控科技有限 公司生產(chǎn)的，是國(guó)內(nèi)比較有名的國(guó)產(chǎn)組態(tài)軟件。另外，WinCC 自帶的 SQL Server 2021 數(shù)據(jù)庫(kù)與我們?nèi)粘Ｊ褂玫?SQL Server 2021 還有所區(qū)別，不能向訪(fǎng)問(wèn)日常使用的 SQL Server 2021 那樣訪(fǎng)問(wèn) WinCC 的 SQL Server 2021 數(shù)據(jù)庫(kù)。 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(mén)子公司的 STEP 7 MicroWIN SP6 軟件環(huán)境中完成。梯形邏輯圖是編程語(yǔ)言的圖形表達(dá)形式，它的指令語(yǔ)法與繼電器的梯形邏輯圖相似，當(dāng)電信號(hào)通過(guò)各個(gè)觸點(diǎn)、復(fù)合元件以及輸出線(xiàn)圈時(shí)，使用梯形圖可 以追蹤電信號(hào)在電源示意線(xiàn)之間的流動(dòng)。模擬量的輸出方式有很多，視用途而定。通過(guò)計(jì)算機(jī)或微處理器對(duì)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(kāi)始定時(shí) 0 定時(shí)時(shí)間到調(diào)用發(fā)送查詢(xún)狀態(tài)子程 1序 0 忙（ N） 閑（ Y） 結(jié)束主程序 主程序開(kāi)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(guò)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(yè) 共 45 頁(yè) 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)用紙