【正文】 產(chǎn)的，最大的特點(diǎn)就是易學(xué)易用。 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括 上位機(jī)監(jiān)控組態(tài)界面 的設(shè)計(jì)，以及 智能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器程序、注射泵動(dòng)作程序和 PLC程序的設(shè)計(jì) 。在主程序中調(diào)用各個(gè)功能子程序，來(lái)達(dá)到控制的目的。 命令串 如 [IA6000OA0R]移動(dòng)閥到輸入口位置，移動(dòng)活塞位置到 6000，然后旋轉(zhuǎn)閥到輸入口位置，最終返回活塞位置到 0。清洗泵的控制過(guò)程是，先導(dǎo)入氣源壓力 ~,再通過(guò)脈沖信號(hào)來(lái)控制，輸入脈沖的最高頻率為 10HZ，幅值為 24V。該軟件包由工程管理器 (ProjManager)、工程瀏覽器(TouchExplorer)、畫(huà)面運(yùn)行系統(tǒng) (TouchVew)三部分組成。見(jiàn)圖 31 所示。 按照上述過(guò)程，結(jié)合本次設(shè)計(jì)內(nèi)容，把建立 PPI 通訊的過(guò)程通過(guò)圖片一步步加以詳細(xì)說(shuō)明。 圖 39 串口設(shè)備測(cè)試：設(shè)備測(cè)試 將設(shè)備測(cè)試中的寄存器選為 M，數(shù)據(jù)類型選為 Bit，單擊“添加”加入你所要測(cè)試的組態(tài)變量，就可以測(cè)試出現(xiàn)在的設(shè)置是否已經(jīng)將組態(tài)與西門(mén)子 PLC200 通過(guò) PPI 協(xié)議連接起來(lái)。用戶 利用方法 可以在控制過(guò)程中得心應(yīng)手，提高效率。見(jiàn)圖 318 所示。是控制過(guò)程必不可少的一個(gè)部分。 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 34 頁(yè) 共 45 頁(yè) 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專用紙 圖 311 登陸系統(tǒng)界面 (2) 點(diǎn)擊控制系統(tǒng)進(jìn)入按鈕，進(jìn)入設(shè)備狀態(tài)畫(huà)面，見(jiàn)圖 312。 圖 36 通訊參數(shù)設(shè)定 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 31 頁(yè) 共 45 頁(yè) 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專用紙 通訊參數(shù)設(shè)置完后，單擊“下一步”就出現(xiàn)您所設(shè)定的所有通訊信息，如圖 37 所示。 在組態(tài)王的“數(shù)據(jù)字典”中定義相關(guān)變量，選擇變量類型為 I/O 型，并選擇連接設(shè)備，指定所訪問(wèn)的寄存器名及寄存器類型。在運(yùn)行期間，組態(tài)王可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)接口和外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)，包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)或指令。 圖 24 Feed/Set Output 參數(shù)設(shè)置界面 本條指令的功能是移動(dòng)到設(shè)定位置后使一個(gè) I/O 輸出，設(shè)置完參數(shù)后，選擇 Analysis選項(xiàng)卡，可以查看電機(jī)運(yùn)行曲線、加 /減速度時(shí)間、總的運(yùn)行時(shí)間，總的運(yùn)行距離等。通過(guò)該子程序可以試試查看泵的狀態(tài)并在上位機(jī)界面中做 出報(bào)警指示，通知操作者采取相應(yīng)的處理措施。 SP1C1有強(qiáng)大的指令系統(tǒng)，用戶可設(shè)置參數(shù)。首先根據(jù)工藝及控制要求給出程序的流程圖如圖 12 所示。 比較各種組態(tài)軟件 并考慮性價(jià)比 ，最終選擇使用 國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件中最穩(wěn)定的組態(tài)軟件 —組態(tài)王作為上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。 mm 。 6）程序駐留模式。無(wú)極調(diào)速可慢速不同速度要求的場(chǎng)合。 SIMATIC S7200 系列 PLC 適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。 從系統(tǒng)穩(wěn)定性和開(kāi)發(fā)時(shí)間的角度考慮，最終方案確立選擇控制器為可編程邏輯控制器（ PLC）。該溶劑，是樣本制備的中間產(chǎn)品。 課題的引進(jìn) 根據(jù) 項(xiàng)目工藝要求 設(shè)計(jì) 樣品粉碎模塊及加液泵控制系統(tǒng) 。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。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。 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。 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。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。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。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。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(mén)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。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)。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。 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)。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。 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。 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) 。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。 13K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。 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）。 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。 MCGS 的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)功能是通過(guò)編寫(xiě)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。 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。 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。 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(xiě)成子程序的形式，方便程序的閱讀和修改。編寫(xiě)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 。 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。 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(pán)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(pán)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。打開(kāi)組態(tài)王 后，將西門(mén)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(mén)子 \S7200 系列 \PPI。 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)。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。 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。 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。登陸畫(huà)面如圖 311 所示。如圖 36 所示。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(huà)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)。在開(kāi)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?，一步步完成連接過(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。見(jiàn)圖 24 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 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。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)專用紙 進(jìn)行控制，自動(dòng)完成移液、稀釋和分配功能。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)合元件以及輸出線圈時(shí)，使用梯形圖可 以追蹤電信號(hào)在電源示意線之間的流動(dòng)。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，不能向訪問(wèn)日常使用的 SQL Server 2021 那樣訪問(wèn) WinCC 的 SQL Server 2021 數(shù)據(jù)庫(kù)。定位精度為 177。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。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。綜上所述選擇西門(mén)子的 PLC。 PLC 是專為工業(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，但性價(jià)比是最高的 。之后，將固體殘?jiān)鼮V掉，利用真空泵和濾網(wǎng)抽取溶劑。PLC 與其他職能控制設(shè)備一起，可以組成“集