【正文】 畫面上的變量鏈接 變量鏈接是上位機與下位機 通訊的重要步驟 ，如果不能夠進行正確的變量鏈接，則會導致上位機與下位機通訊出錯。 HMI 系統(tǒng)代表人 (操作員 )與過程 (機器 /設備 )之間的接口。在觸摸屏變量設置中 ，要設置所并的 M 點。 創(chuàng)建調(diào)速畫面 調(diào)速畫面主要涵蓋低速調(diào)節(jié)，高速調(diào)節(jié) 。 BOP 具有五位數(shù)字的七段顯示，用于顯示參數(shù)的序號和數(shù)值，報警和故障信息，以及該參數(shù)的設定值和實際值。 變 頻器運行過程中，在顯示任何一個參數(shù)時按下此鍵并保持不動 2 秒鐘，將顯示以下參數(shù)值（在變頻器運行中，從任何一個參數(shù)開始）： 1. 直流回路電壓（用 d 表示 – 單位： V） 2. 輸出電流（ A） 3. 輸出頻率（ Hz） 4. 輸出電壓（用 o 表示 – 單位： V）。參數(shù)設置完成后， P0010=0，變頻器進入“運行準備就緒”狀態(tài)。 表 63 PLC 數(shù)字量輸入約定表 按鈕 對應 PLC 輸入點 功能描述 SB1 電機運行 SB2 電機停止 SB3 電機運行時，以固定頻率 1 運行 SB4 電機運行時，以固定頻率 2 運行 2 段固定頻率控制狀態(tài)如表 64 所示。 電動機點動 在變頻器無輸出的情況下按此鍵，將使電動機起動，并按預設定的點動頻率運行。 MM440 變頻器特點 MM440 主要特性：易于安裝，參數(shù)設置簡單；易于調(diào)試；牢固的 EMC 設計；可由IT 電源供電；對控制信號響應快速而且可重復；參數(shù)設置范圍廣泛，確保其可對廣泛的應用對象進行配置；電纜連接簡單；具有多個繼電器輸出；具有多個模擬量輸出（ 020mA）； 6 個帶隔離的數(shù)字輸入，并可切換為 NPN/PNP 接線；有多種可選件供用戶選用：用于與 PC 通信模塊，基本操作面板（ BOP），高級操作板（ AOP），用于進行現(xiàn)場總線通信的 PROFIBUS 通信模塊。 吉林化工學院畢業(yè)設計說明書 31 圖 58 創(chuàng)建配方畫面 在配方畫面中進行配方的選擇，在配方按鈕中，要進行與變量的鏈接，才能實現(xiàn)配方選擇的功能，點擊屬性中的動畫，選擇可見性，與 相應的變量進行鏈接，如：配方 A與變量 fA 鏈接。點擊下一步進入畫面模板以畫面提示的選擇相應完成畫面瀏覽、系統(tǒng)畫面、庫、項目信息等步驟。按鈕添加步驟及組態(tài)，在創(chuàng)建主畫面中已詳細表述，在這里就不再贅述。在其內(nèi)部即可新建所需變量。 圖 46 主畫面流程圖 在主畫面中，添加按鈕是一項非常重要的工作，在系統(tǒng)運行時，可以通過按鈕去改變所處界面，添加按鈕過程如圖 47 所示。作為 SIMATIC 全集成自動化系統(tǒng)的重要組成部分， WinCC 確保與 SIMATIC S5， S7 和 505 系列的 PLC 連接的方便和通訊的高效； WinCC 與 STEP7 編程軟件的緊密結(jié)合縮 短了項目開發(fā)的周期。當電機快速運行結(jié)束時，閥門 C 打開，使產(chǎn)品注入到儲物罐。 程序段 7— 10 分析如下： 通過定時器對閥門打開時間的定時，對液體混合比例進行控制。 在下位機編程的過程中，要有清晰的思路，才能進行正確的編程。各種 CPU有不同的性能，有的 CPU 集成有數(shù)字量和模擬量輸入 /輸出點，有的 CPU 集成有 PROFIBUSDP等通信接口。 電磁閥 Y1 閉合 （ Y1 為 ON），開始注入液體 A，電磁閥 Y2 閉合 （ Y2 為 ON），開始注入液體 B。 上位機 WinCC 與觸摸屏通過 TCP/IP 協(xié)議，與下位 機經(jīng)過以太網(wǎng)卡 CP3431 與下位機進行通訊。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變量十分容易。例如：冗余的設計。 發(fā)展 PLC 于 60年代末期在美國首先出現(xiàn)，目的是用來取代繼電器，執(zhí)行邏輯、計時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性程序控制系統(tǒng)。 WinCC組態(tài)軟件提供了適用于工業(yè)的圖形顯示、消息、歸檔 以及報表的各種功能模板，能實現(xiàn)高性能的過程偶合、快速的畫面更新和可靠的資料處理，具有較高的實用性 [13]。 38 S7PLCSIM 與實際 PLC 的區(qū)別 2 本課題設計的主要內(nèi)容 2 現(xiàn)狀 1 選題的目的及意義 該控制系統(tǒng)配置靈活、控制可靠、維修方便，提高了生產(chǎn)效率，保證了系統(tǒng)穩(wěn)定運行。 利用仿真系統(tǒng)對所需要操作的系統(tǒng)進行仿真操作，這樣可以提前發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的弊病，可以進行及時的調(diào)整與改進，可以避免一些故障的發(fā)生，減少不必要的損失。 33 西門子 MICROMASTER 4 變頻器概述 36 第 7 章 上位機與 PLCSIM 的仿真 系統(tǒng)集成商可應用 WinCC作為其系統(tǒng)擴展的基礎，通過開放接口開發(fā)自己的應用軟件。以高檔次 PLC 系列產(chǎn)品代替 DCS，一般情況下可以 節(jié)約資金 。它的連線打打減少。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快找到故障的部位。本次設計硬件系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖 21 所示。 圖 22 液體混合控制系統(tǒng)工藝流程圖 控制方案 “ 手動” 控制 方式：在該方式下，控制人員利用觸摸 屏上的控制按鈕，對系統(tǒng)進行操作，進行配方的選擇，以及實現(xiàn)電機調(diào)速，其它動作將是系統(tǒng)自動進行。 S7300 已將 HMI（人機接口）服務集成到操作系統(tǒng)內(nèi)，大大減少了人機對話的編程要求。詳細 I/O 點表見附錄 A。當系統(tǒng)運行時， A、 B、 C 閥門以及 電機出現(xiàn)故障，或在注料動作發(fā)生時，傳感器檢測到儲物罐內(nèi)液體為高液面，則中間變量 被復位，系統(tǒng)停止運行。 程序段 21 分析如下： 程序段 21 為停止電機運行程序段。 4． 利用 STEP 仿真器，對下位機程序進行仿真，如圖 34 所示。 圖 41 項目管理器 基于 WinCC 的液體混合仿真系統(tǒng)設計 16 圖 42 創(chuàng)建新項目 創(chuàng)建主畫面 單擊圖形編輯器，在屏幕右側(cè)單擊右鍵，點擊新建畫面，在所得新畫面之后，點擊右鍵，進行重命名，如圖 43 所示。 系統(tǒng)登錄畫面如圖 411 所示。此時完成報警畫面之前所需進行的工作。 3． WinCC flexible 選件： WinCC flexible 選件可以擴展 WinCC flexible 的標準功能。在退出按鈕中，選擇函數(shù)時，選擇 StopRuntime 即可。參數(shù)默認為系統(tǒng)所給定值。 改變電動機轉(zhuǎn)動方向 按此鍵可以改變電動機的轉(zhuǎn)動方向。具體控制接線圖如圖 61 所示。但是，在許多情況下，沒有硬件設備，或者直接應用硬件調(diào)試可能會存在些風險，所以，首先要對程序進行仿真調(diào)試。 跳轉(zhuǎn)功能 在顯示任何一個參數(shù)（ rXXXX 或 PXXXX）時短時間按下此鍵，將立即跳轉(zhuǎn)到 r0000, 如果需要的話，您可以接著修改其它的參數(shù)。 基于 WinCC 的液體混合仿真系統(tǒng)設計 34 表 61 BOP 基本操作面板上的按鈕功能 顯示 /按鈕 功能 功能的說明 狀態(tài)顯示 LCD 顯示變頻器當前的設定值。 調(diào)速主要是指在兩種液體混合時，利用電機的運轉(zhuǎn)速度發(fā)生改變，使兩種液體進行充分的混合。本設計主要創(chuàng)建 5 個畫面，分別是：登錄畫面、啟動畫面、配方畫面、調(diào)速畫面、報 警畫面。 HMI 軟件 WinCC flexible 是用前瞻性的自動化理念，針對具有簡單高效的工程特征的機器級而設計的。 吉林化工學院畢業(yè)設計說明書 23 圖 414 設置對象屬性 圖 415 變量鏈接 創(chuàng)建報警畫面 在所有工業(yè)生產(chǎn)中，都會不可避免的發(fā)生一些隨機的故障，所以在控制系統(tǒng)中，需要對報警進行實時的顯示，才能對故障進行實時的維 修，盡可能減少損失。)。 5． 報表編輯器 報表編輯器（ report designer）提供許多標準的報表，也可以設計各種格式的報表，并可按照預定的時間進行打印。在 STEP7 的仿真中，可以明晰的觀察到各個變量的狀態(tài)。手動 ， ， 進行 3 種配方的控制，手動控制按鈕可以避免 3 種配方混合出錯，使每個配方都獨立的進行操作。 啟 動配 方 選 擇閥 門 A 或 閥 門 B 是 否 故 障N O電 機 攪 拌電 機 是 否 出 故 障 電 機 調(diào) 速閥 C 打 開閥 C 是 否 故 障進 入 儲 物 罐排 空結(jié) 束N ON OY E SY E SY E S儲 物 罐 中 液 位 是 否 為 高 液 位N OY E S 圖 31 程序流程圖 吉林化工學院畢業(yè)設計說明書 11 下位機程序分析 1． 進入 STEP7 軟件，進行硬件選擇，如圖 32 所示。通信處理器可以減輕 CPU 處理通信的負擔，并減少用戶對通信的編程工作。 S7300 的每個 CPU都有一個使用 MPI（多點接口）通信協(xié)議的 RS485 接口。 液體混合控制系統(tǒng)工藝流程簡介 液體混合控制系統(tǒng)如圖 22 所示：在生產(chǎn)現(xiàn)場，有兩個進料罐，裝載 2 種不同液體。 在運行此項目時，首先是通過觸摸屏的按鈕對 PLC程序進行操作的，然后利用 STEP7300程序通過與 WinCC的通訊對上位機畫面進行操作。 2． 易操作性 對 PLC 的操作包括程序輸入和程序更改的操作。當前國內(nèi)許多地方的此類控制系統(tǒng)主要是采用 DCS，這是由于液位控制系統(tǒng)的儀表信號較多，采用此系統(tǒng)性 價比相對較好，但隨著電子技術的不斷發(fā)展， PLC在儀表控制方面的功能已經(jīng)不斷強化。這兩者所研究的內(nèi)容不同， DCS 首先應用在石化系統(tǒng)，后來兩者都想占有市場， PLC 增加了模擬量的運算， DCS 開發(fā)了邏輯運算?？垢蓴_能力差以及系統(tǒng)升級改造困難等等，對產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率也難于提高 [7]。 15 創(chuàng)建項目 吉林化工學院畢業(yè)設計說明書 基于 WinCC 的液體混合仿真系統(tǒng)設計 Liquid Hybrid Simulation System Design based on WinCC 吉 林 化 工 學 院 Jilin Institute of Chemical Technology吉林化工學院畢業(yè)設計說明書 I 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。 5 液體混合控制系統(tǒng)工藝流程簡介 8 S7300 的組成部件 9 本次設計的下位機控制要求 16 創(chuàng)建登錄畫面 26 WinCC Flexible 簡介 32 第 6 章 變頻器控制 傳統(tǒng)的液體混合裝置完全由人工操作，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。稍晚一點推向市場的是 DCS，它是由原來的儀表技術人員開發(fā)的，它在運算放大器的基礎上用計算機的模擬運算代替原來的模擬運算。 吉林化工學院畢業(yè)設計說明書 3