【正文】 產(chǎn)的，最大的特點就是易學(xué)易用。 系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括 上位機監(jiān)控組態(tài)界面 的設(shè)計，以及 智能步進電機驅(qū)動器程序、注射泵動作程序和 PLC程序的設(shè)計 。在主程序中調(diào)用各個功能子程序，來達到控制的目的。 命令串 如 [IA6000OA0R]移動閥到輸入口位置，移動活塞位置到 6000，然后旋轉(zhuǎn)閥到輸入口位置，最終返回活塞位置到 0。清洗泵的控制過程是，先導(dǎo)入氣源壓力 ~,再通過脈沖信號來控制，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)、畫面運行系統(tǒng) (TouchVew)三部分組成。見圖 31 所示。 按照上述過程，結(jié)合本次設(shè)計內(nèi)容，把建立 PPI 通訊的過程通過圖片一步步加以詳細說明。 圖 39 串口設(shè)備測試：設(shè)備測試 將設(shè)備測試中的寄存器選為 M，數(shù)據(jù)類型選為 Bit，單擊“添加”加入你所要測試的組態(tài)變量，就可以測試出現(xiàn)在的設(shè)置是否已經(jīng)將組態(tài)與西門子 PLC200 通過 PPI 協(xié)議連接起來。用戶 利用方法 可以在控制過程中得心應(yīng)手，提高效率。見圖 318 所示。是控制過程必不可少的一個部分。 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計 第 34 頁 共 45 頁 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計專用紙 圖 311 登陸系統(tǒng)界面 (2) 點擊控制系統(tǒng)進入按鈕，進入設(shè)備狀態(tài)畫面，見圖 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 第 31 頁 共 45 頁 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計專用紙 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，指定所訪問的寄存器名及寄存器類型。在運行期間，組態(tài)王可以通過驅(qū)動接口和外部設(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到設(shè)定位置后使一個 I/O 輸出，設(shè)置完參數(shù)后，選擇 Analysis選項卡，可以查看電機運行曲線、加 /減速度時間、總的運行時間，總的運行距離等。通過該子程序可以試試查看泵的狀態(tài)并在上位機界面中做 出報警指示，通知操作者采取相應(yīng)的處理措施。 SP1C1有強大的指令系統(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 并考慮性價比 ，最終選擇使用 國內(nèi)組態(tài)軟件中最穩(wěn)定的組態(tài)軟件 —組態(tài)王作為上位機監(jiān)控系統(tǒng)。 mm 。 6）程序駐留模式。無極調(diào)速可慢速不同速度要求的場合。 SIMATIC S7200 系列 PLC 適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。 從系統(tǒng)穩(wěn)定性和開發(fā)時間的角度考慮，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 根據(jù) 項目工藝要求 設(shè)計 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算、計時、記數(shù)等功能外，還增加了算數(shù)運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通信、自診斷等功能。 雖然 PLC 問世時間不長，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、日本、法國等國家相繼研制成各自的 PLC。 國內(nèi)對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)進行樣品加液功能、樣品均質(zhì)粉碎功能、清洗功能，從而實現(xiàn)同時處理 16 個樣品的加液均質(zhì)的功能。樣品粉碎及加液泵控制系統(tǒng)是一套全自動，全功能的樣品制備系統(tǒng)，采用標準計算機通過上位機軟件來控制，可以獨立完成樣品的粉碎、加液、抽濾、提取生成的樣品等工作。利用智能步進電機驅(qū)動控制器，結(jié)合工藝流程編制機械臂控制程序，完成多個工位的加液。其控制過程首先是在上位機組態(tài)界面中對各個設(shè)備的參數(shù)進行設(shè)置，然后通過組態(tài)界面與西門子 PLC 可編程控制器通信達到對各個設(shè)備控制的目的。如以后將在糖尿病患者皮下植入連續(xù)血糖測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含一個小型傳感器，它每隔一段時間檢測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，存儲器采用磁芯存儲器。 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。世界上各主要 PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運程控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 一般手工進行樣本制備，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，濾去固體殘渣；將溶劑放入 xx 設(shè)備吹干后，加入定量溶 劑再次溶解，將溶劑通過 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 第 9 頁 共 45 頁 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計專用紙 控制器選用 單片機 。為 操作人員提供了方便，并設(shè)置了報警顯示，以便工作人員及時發(fā)現(xiàn)并處理故障。 13K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。 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)自動化應(yīng)用的精密注射泵（工業(yè)用注射泵）。 Hub 實現(xiàn)多軸控制，最多可同時控制 32 軸（可選模塊）十二、編碼器反饋模塊，堵轉(zhuǎn)檢測 /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)庫訪問功能是通過編寫腳本程序?qū)崿F(xiàn)的， MCGS 具有訪問數(shù)據(jù)庫的內(nèi)部函數(shù)，腳本語法采用類 BASIC 的結(jié)構(gòu)，可以快速訪問數(shù)據(jù)庫，如添加、修改或刪除記錄。 本文采用組態(tài)王設(shè)計 樣品粉碎及加液控制系統(tǒng) 的上位機監(jiān)控系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)包括 粉碎機、注射泵操作參數(shù)設(shè)定、動作和狀態(tài)監(jiān)控界面和機械臂工作監(jiān)控界面。 粉碎機控制的子程序設(shè)計（模擬量控制） 粉碎機的速度是由可編程控制器（ PLC）來控制的，具體控制是 PLC通過模擬量模塊控制單向直流調(diào)壓模塊來控制粉碎機的轉(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。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 第 22 頁 共 45 頁 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計專用紙 清洗泵控制子程序是由兩個定時器來實現(xiàn)脈沖輸出的，輸出點定義為 。 ProjManager 用于新建工程、工程管理，并能對已有工程進行搜索、備份及有效恢復(fù)，實現(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 第 27 頁 共 45 頁 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計專用紙 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；使用自由口方式進行通訊時，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)議相對最簡單，這也是國產(chǎn)軟件中最多的驅(qū)動； S7200 使用 Modbus 協(xié)議進行通訊時，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)濟上比較實惠；當(dāng)然具體配置可以參考在線 幫助；使用 MPI 協(xié)議需要上位機安裝 MPI 通訊卡（ CP5611 或者CP5613），成本相對高一些；當(dāng)然還可以使用 DP 協(xié)議，那 PLC 還需要配置 EM277 作為 DP從站來配置，價格也相對更高。打開組態(tài)王 后，將西門子 PLC200 上電，用 RS232 通過 PLC200 的編程口，把電腦和 PLC 連接起來，定義組態(tài)王設(shè)備 PLC\西門子 \S7200 系列 \PPI。 組態(tài)軟件中的硬件驅(qū)動參數(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。比如當(dāng) 檢驗 過程需要大量的控制變量參數(shù)時，如果一個接一個地設(shè)置這些變量參數(shù)就會耽誤時間，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)過程的需要。 圖 318 報警界面 （ 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 第 39 頁 共 45 頁 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計專用紙 圖 316 參數(shù)設(shè)置界面 （ 7）報表界面 數(shù)據(jù)報表是反應(yīng)運行過程中的數(shù)據(jù)、狀態(tài)等，并對數(shù)據(jù)進行記錄的一種重要形式。登陸畫面如圖 311 所示。如圖 36 所示。后者采用“ PLC地址 .2”地址格式，小數(shù)點前的數(shù)字為有效地址 PLC 的地址 (即站號 )，小數(shù)點后為數(shù)字 2，所設(shè)定的地址范圍為 ～ ，其中 PLC 的地址可通過編程軟件 STEP 7Micro/WIN 設(shè)組態(tài)王 COM 組件 計算機 外部設(shè)備 動畫顯示線程 驅(qū)動設(shè)備 4 驅(qū)動設(shè)備 3 驅(qū)動設(shè)備 2 驅(qū)動設(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 第 28 頁 共 45 頁 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計專用紙 置來實現(xiàn)。在開發(fā)過程中，只需根據(jù)工程瀏覽器提供的“設(shè)備配置向?qū)А?，一步步完成連接過程，即可實現(xiàn)組態(tài)王和相應(yīng)外部設(shè)備驅(qū)動的連接。見圖 24 所示。 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計 第 20 頁 共 45 頁 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計專用紙 加液過程中注射泵可能會出現(xiàn)錯誤狀態(tài)，例如活塞不允許移動、加液泵堵塞、活塞驅(qū)動過載、閥過載、活塞不允許移動、命令溢出等等。通過計算機或微處理器對其調(diào)用發(fā)送加液子程序 0 發(fā)送完成中斷 0 0 定時器開始定時 0 定時時間到調(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） 活塞過載 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計 第 18 頁 共 45 頁 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計專用紙 進行控制，自動完成移液、稀釋和分配功能。梯形邏輯圖是編程語言的圖形表達形式，它的指令語法與繼電器的梯形邏輯圖相似，當(dāng)電信號通過各個觸點、復(fù)合元件以及輸出線圈時，使用梯形圖可 以追蹤電信號在電源示意線之間的流動。另外，WinCC 自帶的 SQL Server 2021 數(shù)據(jù)庫與我們?nèi)粘Ｊ褂玫?SQL Server 2021 還有所區(qū)別，不能向訪問日常使用的 SQL Server 2021 那樣訪問 WinCC 的 SQL Server 2021 數(shù)據(jù)庫。定位精度為 177。通過 RS232 串口 通信接收運動控制命令，實現(xiàn)實時控制。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)無需工具即 可拆卸、易于清洗。綜上所述選擇西門子的 PLC。 PLC 是專為工業(yè)自動化設(shè)計的，在控制電路這一塊，功能的強大是前者無法比擬的，通過多種多樣的擴展模塊，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 CPU 貴，但性價比是最高的 。之后，將固體殘渣濾掉，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