【正文】 工操作，無論在配料、混料等階段都存在諸多不確定因素，產(chǎn)品質(zhì)量無法保證，廢品多、人工投入大，抗干擾能力差以及系統(tǒng)升級(jí)改造困難等等，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率也難于提高。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 關(guān)鍵詞： PLC ；組態(tài)軟件 WinCC；觸摸屏；液體混合 控制系統(tǒng) 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 III Abstract In the industrial production, the production of drink and the burdening in winery can not live without the fluid mixing. The traditional device of fluid mixing has been operated by man, there were many uncertain factors at the moment when it is burdening and mixing. It can not make sure of the quality of production ,it has a mass of discard and artificial input ,and the ability of antijamming is bad, and the upgrade of the system is difficult and so on. It is difficult to improving the quality of production and the production efficiency. Using of the simulation system to proceed simulate operate for the system that needed to operate, it will be find the malady of the system beforehand, and proceed adjusting and improving, it can avoid the emergence of some fault and decrease the unnecessary lose. This text introduces the liquid hybrid system design based on Siemens PLC. Make use of WinCC and the manual control of touch panel to design the menu of the liquid hybrid control, Live simulation, Tag logging, Alarm Logging and so on. It achieves the liquid hybrid simulation system design based on WinCC. The allocation of this control system is flexible, and it has reliable control, and it is easy to maintain, it improves the production efficiency, and make sure of the steady operation of the system. Key Words： PLC； WinCC； Touch Panel； The control system of the liquid hybrid吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 I 目 錄 摘 要 5 系統(tǒng)構(gòu)成框圖 19 創(chuàng)建變量 26 基于 WinCC 的液體混合仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì) II 建立項(xiàng)目 30 創(chuàng)建配方畫面 33 變頻器與 PLC 實(shí)現(xiàn)固定頻率控制過程 38 S7PLCSIM 簡(jiǎn)介 38 S7PLCSIM 的主要功能 38 PLCSIM 與 WinCC 仿真結(jié)果 40 PLCSIM 與觸摸屏仿真結(jié)果 46 附 錄 B WinCC（ Windows Control Center）是西門子開發(fā)的在 WINDOWS 環(huán)境下解決生產(chǎn)和過程自動(dòng)化、可視化信息、顯示和實(shí)現(xiàn)控制策略，即實(shí)現(xiàn) SCADA 系統(tǒng)人機(jī)接口（ HMIHuman Machine Interface）的組態(tài)軟件。 采用 PLC對(duì)容器中的液位進(jìn)行監(jiān)控控制，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少，監(jiān)控系統(tǒng)不僅自動(dòng)化程度高還具有在線修改功能，靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于多段液位控制的監(jiān)控場(chǎng)合。每一個(gè)回路大概要 2300 美金左右， DCS 開發(fā)的邏輯運(yùn)算一個(gè)與非門的運(yùn)算需要幾十毫秒，而 PLC 只要零點(diǎn)幾毫秒。 1976 年正式命名，并給予定義： PLC 是一種數(shù)字控制專用電子計(jì)算機(jī)，它使用了可編程序存儲(chǔ)器儲(chǔ)存指令，執(zhí)行諸如邏輯、順序、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)與演算等功能，并通過模擬和數(shù)字輸入、輸出等組件，控制各種機(jī)械或工作程序。目前已有許多企業(yè)采用先進(jìn)控制器對(duì)傳統(tǒng)接觸控制進(jìn)行改造，大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性和自控程度，為企業(yè)提供了更可靠的生產(chǎn)保障，所以 PLC在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到了良好的應(yīng)用。斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)。 PLC 有多種程序設(shè)計(jì)語言可供使用。 以上特點(diǎn)使用 PLC 控制系統(tǒng)具有可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活，抗干擾 能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)今后 PLC 控制系統(tǒng)還會(huì)得到更廣泛的使用。 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 第 2 章 工藝及控制方案的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)構(gòu)成框圖是指，系統(tǒng)在投入使用的工作環(huán)境下的硬件組成。 并且能夠利用這樣的通訊來實(shí)現(xiàn)觸摸屏對(duì) WinCC 的動(dòng)畫控制。完成液體注入后，下方的混合罐開始工作，利用變頻器的控制，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，進(jìn)行一次快攪拌，一次慢攪拌，如此交替。按配方所需，達(dá)到定時(shí)時(shí)間后，電磁閥Y1， Y2 打開（ Y1， Y2 為 OFF）。 S7300 不需要附加任何硬件，軟件和編程，就可以建立一個(gè) MPI 網(wǎng)絡(luò)。 CPU前面板上有狀態(tài)故障指示燈，模式選擇開關(guān)， 24V 電源端子和微存儲(chǔ)卡插槽。 7． 導(dǎo)軌 鋁質(zhì)導(dǎo)軌用來固定和安裝 S7300 上述的各種模塊。程序流程圖是編程之前必須做的一項(xiàng) 工作。 圖 33 符號(hào)編輯器中的符號(hào)設(shè)置 基于 WinCC 的液體混合仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 3． 打開 OB1 塊，進(jìn)行程序編寫。通過對(duì)閥門 A打開的時(shí)間定時(shí)為 3s，對(duì)閥門 B 打開的時(shí)間定時(shí)為 4s，即可設(shè)置配方 A 的比例為 3:4。操作人員能夠很容易的掌握操作方法 [5]。 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 程序段 23， 24 分析 如 下： 程序段 23， 24 為 控制排空程序段。本次設(shè)計(jì)主要是液體混合控制的仿真設(shè)計(jì)，所以不能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)故障的檢測(cè)，所以在下位機(jī)程序中，需要進(jìn)行手動(dòng)故障的控制， A、 B、 C3 個(gè)閥門以及電機(jī)是本次設(shè)計(jì)的主 要故障點(diǎn)，一旦以上四個(gè)故障點(diǎn)中的任意一個(gè)發(fā)生故障，則系統(tǒng)停止運(yùn)行，需要工作人員進(jìn)行檢修。此外， WinCC還有對(duì) SIMATIC PLC 進(jìn)行系統(tǒng)診斷的選項(xiàng)，給硬件維護(hù)提供了方便。 7． 文本庫(kù) 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 文本庫(kù)（ text library）編輯不同語言版本下的文本消息。 圖 47 按鈕組態(tài)過程 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 在右側(cè)對(duì)象選項(xiàng)板內(nèi)選擇窗口對(duì) 象，點(diǎn)擊按鈕，在畫面上用鼠標(biāo)拖動(dòng)，則出現(xiàn)按鈕，點(diǎn)擊右鍵屬性對(duì)按鈕進(jìn)行文本設(shè)置，之后點(diǎn)擊右鍵組態(tài)對(duì)話框，在最下方，單擊鼠標(biāo)改變畫面一欄中，點(diǎn)擊后面圖標(biāo)，選擇要點(diǎn)擊按鈕需進(jìn)入的畫面即可。 用于進(jìn)入系統(tǒng)按鈕的添加程序入下： SetTagBit(denglu， 0)。 本設(shè)計(jì)在上位機(jī)組態(tài)中，所需變量主要由以下變量組成： 1． 控制開關(guān)變量： Astart,Bstart,Cstart,motorstart。在編輯報(bào)警畫面之前，要進(jìn)行報(bào)警記錄以及變量記錄的編 輯，才能使報(bào)警畫面在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。 基于 WinCC 的液體混合仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 第 5 章 觸摸屏軟件 WinCC Flexible 簡(jiǎn)介 西門子視窗控制中心 SIMATIC（ Windows Control Center）是 HMI/SCADA軟件中的后起之秀， 1996 年進(jìn)入世界工控組態(tài)軟件市場(chǎng)，當(dāng)年就被美國(guó) Control Engineering 雜志評(píng)為最佳 HMI 軟件，以最短的時(shí)間發(fā)展成第三個(gè)在世界范圍內(nèi)成功的 SCADA 系統(tǒng)；而在歐洲，他無可爭(zhēng)議地成為第一 [8]。WinCC flexible 的組件如下： 1． WinCC flexible 工程系統(tǒng)： WinCC flexible 工程系統(tǒng)是用于處理所有基本組態(tài)任務(wù)的軟件。 創(chuàng)建項(xiàng)目，創(chuàng)建畫面 如圖 51， 52 所示。 圖 55 編輯用戶管理 圖 56 創(chuàng)建登錄畫面 基于 WinCC 的液體混合仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 創(chuàng)建啟動(dòng)畫面 啟動(dòng)畫面的創(chuàng)建主要涵蓋本次設(shè)計(jì)所需的主要控制部分，包括系統(tǒng)的啟動(dòng)，停止，配方選擇及調(diào)速。在事件中的按下中，對(duì)相應(yīng)的變量進(jìn)行置位。如圖 59 所示。 性能特 征：快速電流限制（ FCL）功能，避免運(yùn)行中不應(yīng)用有的跳閘；內(nèi)置直流注入制動(dòng)；復(fù)合制動(dòng)功能改善了制動(dòng)特性；內(nèi)置的制動(dòng)單元（僅限外形尺寸為 A 至 F 的MM440 變頻器）；自由功能塊；動(dòng)力制動(dòng)的緩沖功能；定位控制的斜坡下降曲線。缺省值運(yùn)行時(shí)此鍵是被封鎖的。釋放此鍵時(shí)，變頻器停車。 訪問參數(shù) 按此鍵即可訪問參數(shù)。 表 64 2段固定頻率控制狀態(tài)表 固定頻率 ,“ 6”端口 ,“ 5”端口 對(duì)應(yīng)頻率設(shè)置參數(shù) 頻率（ Hz） 近似轉(zhuǎn)速（ r/min） 1 0 1 P1001 15 418 2 1 0 P1002 30 837 OFF 0 0 0 0 操作步驟 1． 按圖 61 連接電路，確認(rèn)無誤后，合上變頻器電源空氣開關(guān) QS。 S7PLCSIM 的主要功能 S7PLCSIM 可以在計(jì)算機(jī)上對(duì) S7300/400PL。參數(shù)號(hào) P0010，出廠缺省值 0，設(shè)置值 30；參數(shù)號(hào) P0970，出廠缺省值 0，設(shè)置值 1. 3． 設(shè)置電動(dòng)機(jī)參數(shù)。 減少數(shù)值 按此鍵即可減少面板上顯示的參數(shù)數(shù)值 . 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 35 變頻器與 PLC 實(shí)現(xiàn)固定頻率控制過程 目的 本次設(shè)計(jì)利用變頻的調(diào)整頻率來實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速， 所以要利用變頻器與 PLC 實(shí)現(xiàn)固定頻率控制。 功能 此鍵用于瀏覽輔助信息。 停止變頻器 OFF1：按此鍵，變頻器將按選定的斜坡下降速率減速停車 .缺省值運(yùn)行時(shí)此鍵被封鎖；為了 允許此鍵操作，應(yīng)設(shè)定 P0700=1。 MM440 變頻器按鈕操作 本次設(shè)計(jì)在液體混合攪拌時(shí)，利用了變