【文章內(nèi)容簡介】 LDAOAN=LDAOAN==TONT37,+30LDAT37OAN=LDO=LDAOAN==LDAOAN=LDO=LDAOAN=TONT38,+50 第4章 組態(tài)設(shè)計組態(tài)定義：在使用工控軟件中，我們經(jīng)常提到組態(tài)一詞，組態(tài)英文是“Configuration”，其意義究竟是什么呢？簡單的講，組態(tài)就是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法，完成工程中某一具體任務(wù)的過程。與硬件生產(chǎn)相對照，組態(tài)與組裝類似。如要組裝一臺電腦，事先提供了各種型號的主板、機(jī)箱、電源、CPU、顯示器、硬盤、光驅(qū)等，我們的工作就是用這些部件拼湊成自己需要的電腦。當(dāng)然軟件中的組態(tài)要比硬件的組裝有更大的發(fā)揮空間，因為它一般要比硬件中的“部件”更多，而且每個 “部件” 都很靈活，因為軟部件都有內(nèi)部屬性，通過改變屬性可以改變其規(guī)格（如大小、性狀、顏色等）。在組態(tài)概念出現(xiàn)之前，要實現(xiàn)某一任務(wù)，都是通過編寫程序（如使用BASIC , C , FORTRAN等）來實現(xiàn)的。編寫程序不但工作量大、周期長，而且容易犯錯誤，不能保證工期。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，解決了這個問題。對于過去需要幾個月的工作，通過組態(tài)幾天就可以完成[19]。組態(tài)用途：組態(tài)軟件是有專業(yè)性的。一種組態(tài)軟件只能適合某種領(lǐng)域的應(yīng)用。組態(tài)的概念最早出現(xiàn)在工業(yè)計算機(jī)控制中。如DCS(集散控制系統(tǒng))組態(tài)，PLC（可編程控制器）梯形圖組態(tài)。人機(jī)界面生成軟件就叫工控組態(tài)軟件。其實在其他行業(yè)也有組態(tài)的概念，人們只是不這么叫而已。如AutoCAD，PhotoShop，辦公軟件(PowerPoint)都存在相似的操作，即用軟件提供的工具來形成自己的作品，并以數(shù)據(jù)文件保存作品，而不是執(zhí)行程序。組態(tài)形成的數(shù)據(jù)只有其制造工具或其他專用工具才能識別。但是不同之處在于，工業(yè)控制中形成的組態(tài)結(jié)果是用在實時監(jiān)控的。組態(tài)工具的解釋引擎，要根據(jù)這些組態(tài)結(jié)果實時運(yùn)行。從表面上看，組態(tài)工具的運(yùn)行程序就是執(zhí)行自己特定的任務(wù)。雖然說組態(tài)就是不需要編寫程序就能完成特定的應(yīng)用。但是為了提供一些靈活性，組態(tài)軟件也提供了編程手段，一般都是內(nèi)置編譯系統(tǒng)，提供類BASIC語言，有的甚至支持VB。在當(dāng)今工控領(lǐng)域，一些常用的大型組態(tài)軟件主要有：（Rockwell)SE,ABBOptiMax，愛默生DeltaV,WinCC，iCentroView, iFix，Wonderware Intouch，組態(tài)王（KINGVIEW），紫金橋（RealInfo），力控，易控，巨控組態(tài)（giantview），天工組態(tài)等。本次設(shè)計仿真組態(tài)中，我們用到時軟件組態(tài)王[20]。 I/O設(shè)備建立打開組態(tài)王軟件，在新建工程里建立工程，其中最主要的是設(shè)備的建立，我們在實驗中用到的是COM1口，所以在選擇的時候選擇了COM1口，通信設(shè)備選擇的是西門子S7200系列的PPI。地址選擇的是2，新建組態(tài)如圖41所示。圖41 新建I/O設(shè)備由圖41可以清楚的看到，所有的工程的界面任務(wù)欄，有設(shè)備項下拉菜單的COM口。其他的選項無需修改直接使用，在建立畫面之前，要做好所有的要用到的數(shù)據(jù)，其中包括I/O接口，內(nèi)部數(shù)據(jù)等。對于全自動焊錫機(jī)的組態(tài)數(shù)據(jù)詞典建立如圖42所示。圖42 組態(tài)數(shù)據(jù)詞典建立圖 如圖42，在組態(tài)的建立中，我們先把那些需要用到的數(shù)據(jù)量建立存庫，有些是I/O離散型，有些內(nèi)部整形，根據(jù)不同的作用建立，這里我們用到了SBSBSQSQSQSQSQSQSQSQ8和Y0、YYYYYYY7，前面幾個是系統(tǒng)啟動停止限位開關(guān)，屬于離散型變量，所以設(shè)為I/O離散，后面幾個是系統(tǒng)的輸出變量，主要是控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，也設(shè)為I/O離散型，為了便于在組態(tài)中更加直觀的顯示整個控制系統(tǒng)的實現(xiàn)操作，我們在其中加入了一些內(nèi)部整形變量，包括“機(jī)械手上下”控制除渣機(jī)械手砥柱的上下移動，“機(jī)械手左右”控制除渣機(jī)械手的左右移動，“機(jī)械手上下1”控制除渣機(jī)械手的上下移動，“焊盤上下”控制焊盤砥柱的上下移動，“焊盤左右”控制焊盤左右移動，“焊盤上下1”控制焊盤上下移動。這些內(nèi)部整形變量是輔助系統(tǒng)的輸出變量來完成顯示的。其中也包括一些指示燈，直接和I/O的輸出輸入相連接，以達(dá)到系統(tǒng)的每個步驟的清晰顯示。系統(tǒng)的輸出數(shù)據(jù)也使用I/O的離散變量來實現(xiàn)，在程序的運(yùn)行中，當(dāng)有輸出數(shù)據(jù)變化時，數(shù)據(jù)詞典中的變量也隨之變化，并且由此來驅(qū)動內(nèi)部整形數(shù)據(jù)流變量的變化，從而實現(xiàn)組態(tài)里的動畫顯示。 畫面創(chuàng)建組態(tài)畫面的建立窗口如圖43所示。圖43 自動焊錫機(jī)組態(tài)開發(fā)界面在工程和數(shù)據(jù)詞典全部建立之后，從頂部的畫面處，點(diǎn)擊進(jìn)入系統(tǒng)的開發(fā)界面。如上圖43所示。在這個窗口我們建立我們需要的動畫畫面，做好焊錫機(jī)的焊盤機(jī)械手、除渣機(jī)械手、錫爐還有兩個機(jī)械手的底座，最上面的一排開關(guān)盒最下面的幾個指示燈。開關(guān)包括啟動、停止、除渣機(jī)械手焊盤機(jī)械手的上下左右位限。為了畫面的逼真和美觀，特讓底座和豎桿使用相同的黑色，這樣可以使系統(tǒng)在運(yùn)行時，豎桿移動和底座的顏色相同，看起來更加真實。而指示燈分別是工件焊接、系統(tǒng)運(yùn)行、系統(tǒng)停止，在工作狀態(tài)時，分別顯示不同的燈，工件焊接指示燈在沒有工作時是關(guān)閉狀態(tài)，在工件焊接的3秒鐘時間里，指示燈“工件焊接”是閃爍狀態(tài)。做好這些只是動畫的建立，要想達(dá)到控制的要求，要用這些動畫畫面組建和數(shù)據(jù)詞典建立聯(lián)系，讓每一個畫面部件都能按想要的動作運(yùn)行，建立畫面如圖44所示。圖44 動畫組態(tài)在這個界面中進(jìn)行組態(tài)設(shè)計，根據(jù)控制的操作動畫與要求來作圖，畫出所有需要的畫面，然后進(jìn)行一一組態(tài)，把每個需要的變量和輸入輸出聯(lián)系起來，達(dá)到PLC控制的最基本條件。為了便于觀察，特在這里加入了三個指示燈，“工件焊接”表示工件的焊接時間計時，在工件焊接時這個指示燈就會閃爍直到焊接完成，“系統(tǒng)運(yùn)行”表示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)時開放的，可以進(jìn)行控制操作，“系統(tǒng)停止”表示系統(tǒng)為停止運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行操作無效，并且不管系統(tǒng)運(yùn)行什么動作，按下這個按鈕，系統(tǒng)將會強(qiáng)制停止。其他的按鈕都是外部I/O接口對應(yīng)連接。雙擊動畫部件，就會彈出類似于上圖的對話框。在這里我們要重點(diǎn)提出，里面有兩個有上下左右移動動作的畫面，所以要用到里面的“水平移動”“垂直移動”兩個控制變量。再聯(lián)系前面我們建立的數(shù)據(jù)詞典中的內(nèi)部整形變量，配合組態(tài)中的命令語言，就可以控制畫面里的動畫運(yùn)動動作，其中命令語言如圖45所示。圖45 內(nèi)部命令語言在本次組態(tài)設(shè)計中，有些動作如機(jī)械手的上下左右移動不能同過PLC控制語言直接實現(xiàn)，所以在組態(tài)中假如一些內(nèi)部整形變量，這樣動畫更加直觀。像本系統(tǒng)中每次有移動的動作都會有與之對應(yīng)的內(nèi)部語言執(zhí)行對應(yīng)的動作，以便于視覺上更加逼真的效果。如：外部的除渣機(jī)械手上升動作，此時與這個動作對應(yīng)的是變量Y0，經(jīng)程序執(zhí)行后，根據(jù)內(nèi)部語言if(\\本站點(diǎn)\SB2==0amp。amp。\\本站點(diǎn)\SB1==1amp。amp。\\本站點(diǎn)\Y0==1){ \\本站點(diǎn)\機(jī)械手上下=\\本站點(diǎn)\機(jī)械手上下+10。 \\本站點(diǎn)\機(jī)械手上下1=\\本站點(diǎn)\機(jī)械手上下1+10。}if(\\本站點(diǎn)\SB2==0amp。amp。\\本站點(diǎn)\SB1==1amp。amp。\\本站點(diǎn)\Y2==1){ \\本站點(diǎn)\機(jī)械手左右=\\本站點(diǎn)\機(jī)械手左右+10。}if(\\本站點(diǎn)\SB2==0amp。amp。\\本站點(diǎn)\SB1==1amp。amp。\\本站點(diǎn)\Y1==1){ \\本站點(diǎn)\機(jī)械手上下1=\\本站點(diǎn)\機(jī)械手上下110。 \\本站點(diǎn)\機(jī)械手上下=\\本站點(diǎn)\機(jī)械手上下10。}if(\\本站點(diǎn)\SB2==0amp。amp。\\本站點(diǎn)\SB1==1amp。amp。\\本站點(diǎn)\Y3==1){ \\本站點(diǎn)\機(jī)械手左右=\\本站點(diǎn)\機(jī)械手左右10。}if(\\本站點(diǎn)\SB2==0amp。amp。\\本站點(diǎn)\SB1==1amp。amp。\\本站點(diǎn)\Y4==1){ \\本站點(diǎn)\焊盤上下=\\本站點(diǎn)\焊盤上下+10。 \\本站點(diǎn)\焊盤上下1=\\本站點(diǎn)\焊盤上下1+10。}if(\\本站點(diǎn)\SB2==0amp。amp。\\本站點(diǎn)\SB1==1amp。amp。\\本站點(diǎn)\Y7==1){ \\本站點(diǎn)\焊盤左右=\\本站點(diǎn)\焊盤左右+10。} if(\\本站點(diǎn)\SB2==0amp。amp。\\本站點(diǎn)\SB1==1amp。amp。\\本站點(diǎn)\Y5==1){ \\本站點(diǎn)\焊盤上下=\\本站點(diǎn)\焊盤上下10。 \\本站點(diǎn)\焊盤上下1=\\本站點(diǎn)\焊盤上下110。}if(\\本站點(diǎn)\SB2==0amp。amp。\\本站點(diǎn)\SB1==1amp。amp。\\本站點(diǎn)\Y6==1){ \\本站點(diǎn)\焊盤左右=\\本站點(diǎn)\焊盤左右10。}if(\\本站點(diǎn)\SB2==1){\\本站點(diǎn)\SB1=0。}以上便是組態(tài)中的所有的命令語言，命令語言的編寫主要是用于控制組態(tài)內(nèi)部的組件的移動動作，以及和外部PLC進(jìn)行通信連接。如上面的這段命令語言，主要是實現(xiàn)組態(tài)和PLC通信連接時要進(jìn)行的動作，有除渣機(jī)械手的上升下降移動動作，除渣機(jī)械手焊盤機(jī)械手的上升下降和左行右行動作，除此之外，還有描述工件焊接的閃爍指示燈等等，總之，命令語言的編寫是輔助PLC程序流程的圖像直觀化，也就是組態(tài)王軟件更好的進(jìn)行對控制過程的表現(xiàn)。 系統(tǒng)運(yùn)行所有的畫面建立完畢，連接沒有問題，通信保證準(zhǔn)確，命令語言能達(dá)到要求的情況下，PLC語言程序下載到西門子S7200后，進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)行操作實驗。數(shù)據(jù)詞典設(shè)計完成，圖像組件連接之后，就要進(jìn)行PLC和組態(tài)的通信了，系統(tǒng)的運(yùn)行圖如圖46所示。圖46 組態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行圖按下啟動按鈕，系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)，此時顯示“系統(tǒng)運(yùn)行”狀態(tài)，這里進(jìn)行第一個動作除渣機(jī)械手上升電機(jī)得電，運(yùn)行如圖47所示，圖中顯示機(jī)械手上升動作。圖47 除渣機(jī)械手得電上升此時除渣機(jī)械手得電繼續(xù)上升，當(dāng)運(yùn)行到機(jī)械手上升限位開關(guān)時，停止上升，機(jī)械手左行電機(jī)得電，除渣機(jī)械手開始左行，只有當(dāng)左行位碰開關(guān)觸動時才會停止左行，左行狀態(tài)如圖48所示。圖48 除渣機(jī)械手左行圖49 工件焊接圖49中顯示的是焊盤運(yùn)行到右限下限時的狀態(tài)，此時進(jìn)行工件的焊接，指示燈閃爍如上圖。組態(tài)完成后和PLC進(jìn)行通信連接，PLC運(yùn)行，就可以在這個界面操作控制系統(tǒng)了，在這里的限位按鈕開關(guān)為“讀寫”屬性，可以實現(xiàn)現(xiàn)場的控制。同時也可以在PLC上進(jìn)行手動控制。 組態(tài)設(shè)計小結(jié)經(jīng)過仔細(xì)的組態(tài)試驗，本組態(tài)系統(tǒng)完全符合自動焊錫機(jī)的控制要求，能完成所有的自動焊錫機(jī)將會出現(xiàn)的操作和動作，同時也證明組態(tài)的使用能帶給學(xué)習(xí)者從其他地方得不到的視覺直觀效果，組態(tài)王是一款適應(yīng)性很強(qiáng)的組態(tài)軟件，可以很好的在設(shè)計上減少我們走的彎路，更可以直觀的顯示我們在編寫PLC語言程序時犯下的錯誤，也能讓學(xué)習(xí)變的直接了斷。第5章 軟硬件調(diào)試在西門子S7200中對程序進(jìn)行寫入編輯，程序輸入完成后，點(diǎn)擊全部編譯，程序運(yùn)行無誤，顯示全部正確。然后把PLC停止在“STOP”狀態(tài)，把寫好的遠(yuǎn)程系下載進(jìn)去，上電復(fù)位，進(jìn)行全程監(jiān)測。，系統(tǒng)上電，，除渣機(jī)械手上升電機(jī)得電上升。，表示機(jī)械手運(yùn)行到了上限，除渣機(jī)械手上升停止，，除渣機(jī)械手得電左行。，表示到達(dá)左行限位，除渣機(jī)械手停止左行，，表示除渣機(jī)械手得電下降，表示到達(dá)下降限位，除渣機(jī)械手停止下降，，表示除渣機(jī)械手右行。，，機(jī)械手停止右行。，，表示焊盤機(jī)械手得電上升，表示焊盤上升碰到限位開關(guān)，，，表示焊盤機(jī)械手得電右行，表示焊盤右行碰到限位開關(guān)，，，表示焊盤機(jī)械手得電下降，表示焊盤下降限位開關(guān)，焊盤機(jī)械手停止下降。，常開觸點(diǎn)接通狀態(tài)，，表示工件焊接，延遲3秒，然后T37的時間延遲開關(guān)接通， ，常開觸點(diǎn)處于接通狀態(tài)，，表示焊盤機(jī)械手得電上升，表示焊盤上升碰到限位，焊盤停止上升。，常閉觸點(diǎn)處于接通狀態(tài)，，表示焊盤機(jī)械手得電左行。，表示焊盤機(jī)械手左行碰到限位，焊盤停止左行。，常閉觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)，同時時間繼電器開始計時延遲，取下工件，五秒之后，進(jìn)入下一次程序循環(huán)。，系統(tǒng)所有運(yùn)行程序停止工作，系統(tǒng)停止運(yùn)行。 STEP 7 MicroWIN SP6，在文件菜單中新建一個工程“自動焊錫機(jī)”，此名字為我們要用到的設(shè)計名稱。接下來，在程序編輯功能區(qū)域中寫下設(shè)計的PLC語言程序，檢查失誤有錯誤，沒有錯誤進(jìn)行“全部編譯”，在軟件的最下面出現(xiàn)本次編譯的結(jié)果報錯，沒有錯誤后繼續(xù)進(jìn)行下一步。在菜單中點(diǎn)擊“下載” ，將剛才編輯的可用程序下載在PLC中，然后讓系統(tǒng)運(yùn)行，開始監(jiān)控程序運(yùn)行步驟。對于本設(shè)計，首先打開啟動按鈕開關(guān)SB1，除渣機(jī)械手上升/下降電機(jī)得電上升，按下SQ7（假設(shè)除渣機(jī)械手到達(dá)上升限位開關(guān)，后文出現(xiàn)的開關(guān)SQ全部為限位開關(guān)），除渣機(jī)械手運(yùn)行改變?yōu)橄蜃螅聪耂Q5，除渣機(jī)械手運(yùn)行改變?yōu)橄蛳?，按下SQ8，除渣機(jī)械手運(yùn)行改變?yōu)橄蛴遥聪耂Q6，除渣機(jī)械手運(yùn)行改變?yōu)橥Ｖ?，此時左側(cè)的焊盤得電上升，按下SQ3，焊盤運(yùn)行改變?yōu)橄蛴遥聪耂Q2，焊盤運(yùn)行改變?yōu)橄蛳拢聪耂Q4，焊盤停止運(yùn)行，在下限位置進(jìn)行工件焊接，計時3秒，工件焊接完成并且焊盤上升電機(jī)得電運(yùn)行上升，按下SQ3，焊盤運(yùn)行改變?yōu)橄蜃?，按下SQ1，焊盤運(yùn)行改變?yōu)橄蛳?，按下SQ4，焊盤運(yùn)行到下限位置停止，此時取出焊接完成的工件，延時5秒后自動進(jìn)入下一個循環(huán)，當(dāng)按下SB2，系統(tǒng)停止工作。以上是整個