【正文】 進(jìn)行控制，自動(dòng)完成移液、稀釋和分配功能。目的是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化編程。 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(yè) 共 45 頁(yè) 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專用紙 加液過(guò)程中注射泵可能會(huì)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(guò)載、閥過(guò)載、活塞不允許移動(dòng)、命令溢出等等。 智能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制過(guò)程 （ 1） 智能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的硬件設(shè)置見圖 21。見圖 24 所示。 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(kù)與 I/O服務(wù)程序的數(shù)據(jù)交換 ,通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理從一組工業(yè)控制對(duì)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(lái)，同時(shí)完成報(bào)警、歷史記錄、趨勢(shì)曲線等監(jiān)視功能，并可生成歷史數(shù)據(jù)文件。在開發(fā)過(guò)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(guò)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。因此本系統(tǒng)采用組態(tài)王 與 PLC200 的 PPI 通訊協(xié)議。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(hào) )，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(guò)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(yè) 共 45 頁(yè) 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專用紙 置來(lái)實(shí)現(xiàn)。 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。如圖 36 所示。 見圖 310 所示。登陸畫面如圖 311 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 39 頁(yè) 共 45 頁(yè) 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(guò)程中的數(shù)據(jù)、狀態(tài)等，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄的一種重要形式。 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(yè) 共 45 頁(yè) 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。 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。通過(guò)組態(tài)界面與 PLC 的連接達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的。比如當(dāng) 檢驗(yàn) 過(guò)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(huì)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(guò)程的需要。 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(duì) 樣品制備系統(tǒng) 的監(jiān)控，通過(guò)生動(dòng)、形象的組態(tài)畫面來(lái)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(huì)需要用腳本來(lái)完成。 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(kù)。 如圖 35 所示。打開組態(tài)王 后，將西門子 PLC200 上電，用 RS232 通過(guò) PLC200 的編程口，把電腦和 PLC 連接起來(lái)，定義組態(tài)王設(shè)備 PLC\西門子 \S7200 系列 \PPI。這兩種方式的上位機(jī)組態(tài)王的設(shè)置基本相同，首先使用“設(shè)備配置向?qū)А? 定義外部設(shè)備，分別選擇西門子 S7200 系列 PPI 通信和西門子 S7200 系列通訊卡通信，并設(shè)定如下通信參數(shù) :波特率 9600bps,數(shù)據(jù)位 8 位，停止位 1 位，偶校驗(yàn)。 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè) 共 45 頁(yè) 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專用紙 圖 31 組態(tài)王與外部設(shè)備通訊示意圖 組態(tài)王和 PLC200 的通訊有多種方式，比如：自由口協(xié)議、 PPI 協(xié)議、 Modbus 協(xié)議、MPI 協(xié)議；使用自由口方式進(jìn)行通訊時(shí)，亞控公司（組態(tài)王）提供了自由口通訊的初始化程序（組態(tài)王光盤中提供此程序）；使用 PPI 協(xié)議相對(duì)最簡(jiǎn)單，這也是國(guó)產(chǎn)軟件中最多的驅(qū)動(dòng)； S7200 使用 Modbus 協(xié)議進(jìn)行通訊時(shí)，亞控公司提供了 PLC(MODBUS)通訊的初始化程序（組態(tài)王光盤中提供此程序）；上述三種都需要使用 PC/PPI 硬件電纜，經(jīng)濟(jì)上比較實(shí)惠；當(dāng)然具體配置可以參考在線 幫助；使用 MPI 協(xié)議需要上位機(jī)安裝 MPI 通訊卡（ CP5611 或者CP5613），成本相對(duì)高一些；當(dāng)然還可以使用 DP 協(xié)議，那 PLC 還需要配置 EM277 作為 DP從站來(lái)配置，價(jià)格也相對(duì)更高。 S7200 PLC 與 組態(tài)王 的 PPI 通信 在制作 PLC 的監(jiān)控畫面之前，我們需要將組態(tài)王與 PLC 連接起來(lái)。 ProjManager 用于新建工程、工程管理，并能對(duì)已有工程進(jìn)行搜索、備份及有效恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)字典的導(dǎo)入和導(dǎo)出。 圖 23 模擬運(yùn)行曲線界面 在此對(duì)話框中你可以查看電機(jī)的加速時(shí)間，減速時(shí)間、勻速運(yùn)行時(shí)間、指令總的運(yùn)行時(shí)間、總的運(yùn)行距離等。編寫具體的 PLC程序如下： 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 共 45 頁(yè) 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專用紙 清洗泵控制子程序是由兩個(gè)定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖輸出的，輸出點(diǎn)定義為 。在 ATCH中設(shè)置發(fā)送完成中斷，最后開全局中斷。 程序舉例： Z25IS30A1195OS12A0R 注射量為 5ml Z25IS20A5630OS20A0IS20A4510OS20A0R 注射量為 45ml Z25gIS20A5630OS20A0G3R 注射量為 75ml Z25gIS20A5630OS12A0G3IS20A4510OS12A0R 注射量為 95ml S7200 PLC 與注射泵之間采用 RS485 的通信方式，考慮到通信協(xié)議的問(wèn)題，采用S7200PLC 的自由口通信協(xié)議，將注射泵程序轉(zhuǎn)換為 PLC 程序如下： （ 1） 主程序： 所有的功能全都寫成子程序的形式，方便程序的閱讀和修改。首先繪制工藝流程圖如下，見圖 13所示。 粉碎機(jī)控制的子程序設(shè)計(jì)（模擬量控制） 粉碎機(jī)的速度是由可編程控制器（ PLC）來(lái)控制的，具體控制是 PLC通過(guò)模擬量模塊控制單向直流調(diào)壓模塊來(lái)控制粉碎機(jī)的轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)在 STEP7 中的新建項(xiàng)目如圖 11 所示。 本文采用組態(tài)王設(shè)計(jì) 樣品粉碎及加液控制系統(tǒng) 的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)包括 粉碎機(jī)、注射泵操作參數(shù)設(shè)定、動(dòng)作和狀態(tài)監(jiān)控界面和機(jī)械臂工作監(jiān)控界面。 WinCC 使用 Microsoft SQL Server 2021 作為其組態(tài)數(shù)據(jù)和歸檔數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以使用ODBC， DAO， OLEDB， WinCC OLEDB 和 ADO 方便的訪問(wèn)歸檔數(shù)據(jù)。 MCGS 的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)功能是通過(guò)編寫腳本程序?qū)崿F(xiàn)的， MCGS 具有訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)部函數(shù)，腳本語(yǔ)法采用類 BASIC 的結(jié)構(gòu)，可以快速訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，如添加、修改或刪除記錄。 X 軸通常 固定在機(jī)器人支架上。 Hub 實(shí)現(xiàn)多軸控制，最多可同時(shí)控制 32 軸（可選模塊）十二、編碼器反饋模塊，堵轉(zhuǎn)檢測(cè) /堵轉(zhuǎn)預(yù)防（可選模塊）十三、外形尺寸小十四、 CE 和 RoHS。 AMP 公司 ST 系列驅(qū)動(dòng)器采用新技術(shù)研發(fā)出來(lái)的智能型驅(qū)動(dòng)器，參數(shù)由軟 件進(jìn)行設(shè)置，可編程控制，直觀，方便，準(zhǔn)確，操作簡(jiǎn)單，優(yōu)秀的性能、良好的質(zhì)量和較高的性價(jià)比可以幫助您成功的完成運(yùn)動(dòng)控制項(xiàng)目。 本系統(tǒng)采用 采用蘭格公司（中美合資）自主研發(fā)的高性能、高可靠性適合工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用的精密注射泵（工業(yè)用注射泵）。公司的 IKAT10 基本型粉碎機(jī)，處理量為 的高性價(jià)比粉碎機(jī)，即使是很小的轉(zhuǎn)子也能保持很好的線性控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 共 45 頁(yè) 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專用紙 度。 13K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。 變量的編制 具體變量表如表 31所示。為 操作人員提供了方便，并設(shè)置了報(bào)警顯示，以便工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理故障。特別適合于開發(fā)消費(fèi)電子、商業(yè)應(yīng)用的電子、玩具、家電等等。 圖圖圖圖圖 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 根據(jù)粉碎和加液系統(tǒng)的要求，現(xiàn)擬定一下設(shè)計(jì)方案： 方案一： 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 共 45 頁(yè) 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專用紙 控制器選用 單片機(jī) 。 根據(jù)食品檢測(cè)要求，首先需要將送檢樣品在特定的溶劑中粉碎，使得被檢測(cè)物充分溶解在溶劑中。 一般手工進(jìn)行樣本制備，先將試樣切碎，放入試管加入溶劑后，手持均質(zhì)器將試樣粉碎，接上真空泵，經(jīng)濾紙抽出溶劑，濾去固體殘?jiān)?；將溶劑放?xx 設(shè)備吹干后，加入定量溶 劑再次溶解，將溶劑通過(guò) xx 小柱洗凈雜質(zhì)，完成樣品制備。 （ 6） 通信及聯(lián)網(wǎng) PLC 通信包含 PLC 之間的通信、主機(jī)與遠(yuǎn)程 I/O 口之間的通信以及 PLC 與其它智能設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置）之間的通信。世界上各主要 PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)程控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。它取代最傳統(tǒng)的繼電器控制電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制。 如今， PLC 技術(shù)已非常成熟，其中世界上生產(chǎn) PLC 產(chǎn)品的廠家就多大 200 多個(gè)。這樣使 PLC 的功能大大增強(qiáng)。PLC 裝置中的器件主要采用分立元件和中、小規(guī)模集成電路，存儲(chǔ)器采用磁芯存儲(chǔ)器。同時(shí)對(duì)均質(zhì)器、注射泵控制系統(tǒng)及機(jī)械臂進(jìn)行集成控制編程，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化樣品加液粉碎處理模塊單元。如以后將在糖尿病患者皮下植入連續(xù)血糖測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含一個(gè)小型傳感器，它每隔一段時(shí)間檢測(cè)皮下體液并獲得血糖數(shù)據(jù)。 國(guó)外對(duì)注射泵的研制較早，如日本、美國(guó)和德國(guó)等國(guó)家上世紀(jì) 80 年代末就進(jìn)行了注射泵的研制。其控制過(guò)程首先是在上位機(jī)組態(tài)界面中對(duì)各個(gè)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，然后通過(guò)組態(tài)界面與西門子 PLC 可編程控制器通信達(dá)到對(duì)各個(gè)設(shè)備控制的目的。 KingView。利用智能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，結(jié)合工藝流程編制機(jī)械臂控制程序，完成多個(gè)工位的加液。近幾年，重大食品安全事件的頻頻發(fā)生以及消費(fèi)者對(duì)安全食品的需求，使得食品安全問(wèn)題成為全世界矚目的熱點(diǎn)。樣品粉碎及加液泵控制系統(tǒng)是一套全自動(dòng)，全功能的樣品制備系統(tǒng)，采用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)通過(guò)上位機(jī)軟件來(lái)控制，可以獨(dú)立完成樣品的粉碎、加液、抽濾、提取生成的樣品等工作。比如當(dāng) 檢驗(yàn) 過(guò)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(huì)耽誤時(shí)間，而使用配方，則可以一次設(shè)置大量的控制變量參數(shù)，滿足生產(chǎn)過(guò)程的需要。該處理模塊具備按設(shè)定參數(shù)進(jìn)行樣品加液功能、樣品均質(zhì)粉碎功能、清洗功能，從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)處理 16 個(gè)樣品的加液均質(zhì)的功能。產(chǎn)生了許多粉碎設(shè)備，主要有機(jī)械式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式粉碎機(jī)。 國(guó)內(nèi)對(duì)注射泵的研制起步較晚，大都在 90 年代中期經(jīng)行研制，市場(chǎng)也有一些注 射泵，如北京科力豐高科技發(fā)展有限公司的 ZNB 系列產(chǎn)品，其中 ZNBXB 的控制精度為 3%5%，注射范圍 ,北京思路高公司的恒速注射泵 TCIII產(chǎn)品的控制精度 3%,速度范圍 ,深圳康福特公司也有注射泵。 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 共 45 頁(yè) 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專用紙 總的來(lái)說(shuō)，在歐美國(guó)家注射泵研制和應(yīng)用都以進(jìn)入一個(gè)相對(duì)成熟和穩(wěn)定的階段，而國(guó)內(nèi)注射泵的研制和檢測(cè)使用尚落后于歐美國(guó)家，只在大的企業(yè)和研究所獲得應(yīng)用，目前仍 處于推廣階段，因此注射泵的市場(chǎng)前景很廣闊。 雖然 PLC 問(wèn)世時(shí)間不長(zhǎng)，但在 PLC 誕生不久即顯示出了其在工業(yè)控制中的重要地位，如德國(guó)、日本、法國(guó)等國(guó)家相繼研制成各自的 PLC。因此，早期的 PLC 的性能優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點(diǎn)包括簡(jiǎn)單易懂、便于安裝、體積小、功耗低、有故障指示及能重復(fù)使用等。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、記數(shù)等功能外，還增加了算數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通信、自診斷等功能。既可以用于舊設(shè)備的技術(shù)改造，又可以用于新產(chǎn)品的開發(fā)和機(jī)電一體化設(shè)計(jì)。為了使 PLC 處理模擬量、必須實(shí)現(xiàn)模擬量（ Ａｎａｌｏｇ ）和數(shù)字量（Ｄｉｇｉｔａｌ）之間的轉(zhuǎn)換（Ａ／Ｄ及Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換）， PLC 廠家都生產(chǎn)配套的Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換模塊，使PLC 用于模擬量控制。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。 課題的引進(jìn) 根據(jù) 項(xiàng)目工藝要求 設(shè)計(jì)