【導(dǎo)讀】目前，自動化技術(shù)日益完善與成熟，在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)發(fā)展扮演了日益重要的角色。生產(chǎn)過程自動化的程度已成為衡量工業(yè)企業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標(biāo)志。本論文的設(shè)計(jì)思想是以氣力除灰為原理構(gòu)建鍋爐除灰、除渣系統(tǒng)，由此把。我在設(shè)計(jì)過程中利用SIEMENSPPI通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的關(guān)聯(lián)，構(gòu)建。了完整的工業(yè)過程組態(tài)模擬控制系統(tǒng)。然后是程序的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件構(gòu)成等組成。了本次的主體設(shè)計(jì)思路。

　　

【正文】 時地執(zhí)行。 (5)較高的開放性 組態(tài)王遵循 Windows 下標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)數(shù)據(jù)交換（ DDE）協(xié)議，借助于 DDE 與其他軟件聯(lián)合工作，數(shù)據(jù)傳輸速度快。 (6)網(wǎng)絡(luò)功能 組態(tài)王可運(yùn)行在基于 EtherNET 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)上?？蓪?shí)現(xiàn)上下位機(jī)以及更高層次的廠級連網(wǎng)。 組態(tài)王 “組態(tài)王”軟件包由工程管理器（組態(tài)王）、工程瀏覽器（ Touch Explorer）、畫面運(yùn)行系統(tǒng)（ Touch View）、信息窗口等四部分組成。其中，工程管理器用于新建工程、工程管理等。工程瀏覽器內(nèi)嵌畫面開發(fā)系統(tǒng)，即組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)。工程瀏覽器（ Touch Explorer） 和畫面運(yùn)行系統(tǒng)（ Touch View）是各自獨(dú)立的Windows 應(yīng)用程序，均可單獨(dú)使用；兩者又相互依存，在工程瀏覽器的畫面開發(fā)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)開發(fā)的畫面應(yīng)用程序必須在畫面運(yùn)行系統(tǒng)（ Touch View）運(yùn)行環(huán)境中才能運(yùn)行。 工程管理器 工程管理器主要用于組態(tài)王工程的管理 ,比如新建工程、搜索工程、工程的備份、工程的恢復(fù)、變量的導(dǎo)入導(dǎo)出、定義工程的屬性等。 第 25 頁 工程瀏覽器 工程瀏覽器使組態(tài)王的核心部分和管理開發(fā)系統(tǒng) ,它將畫面、命令語言、數(shù)據(jù)庫、設(shè)備、系統(tǒng)配置等進(jìn)行集中管理 ,在同一個窗口中按照樹形結(jié)構(gòu)進(jìn)行排列 ,方便用戶使用。 (1)畫面開發(fā)系統(tǒng)：工程瀏覽器內(nèi)嵌畫面開發(fā)系統(tǒng)。在畫面開發(fā)系統(tǒng)中用戶可以完成圖形畫面設(shè)計(jì)、動畫連接定義等 ,畫面開發(fā)系統(tǒng)具有完善的圖形功能 ,在畫面開發(fā)系統(tǒng)中用戶可以定義 21 種動畫連接方式。 (2)命 令語言：組態(tài)王允許用戶定義命令語言來驅(qū)動應(yīng)用程序 ,從而可以增強(qiáng)應(yīng)用程序的靈活性。 (3)數(shù)據(jù)庫：組態(tài)王支持多種內(nèi)存變量和 I/O 變量 ,另外還支窗口報警變量、報警組變量、歷史趨勢曲線變量和時間變量。 (4)I/O 設(shè)備：組態(tài)王支持多種 I/O 設(shè)備 ,包括 PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器和現(xiàn)場總線。 (5)系統(tǒng)配置：用戶可以在組態(tài)王中進(jìn)行各種配置 ,從而適應(yīng)不同的工作環(huán)境。 畫 面運(yùn)行系統(tǒng)用于顯示在畫面開發(fā)系統(tǒng)中創(chuàng)建的動態(tài)畫面 ,并負(fù)責(zé)實(shí)時數(shù)據(jù)庫于通訊程序的數(shù)據(jù)交換 ,把數(shù)據(jù)死亡變化以動畫的形式顯示出來 ,同時可以完成報 警、歷史記錄、趨勢曲線等監(jiān)控功能 ,還可以生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)文件。 信息窗口 信息窗口是一個獨(dú)立的應(yīng)用程序 ,用于記錄和顯示組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng) ,運(yùn)行系 統(tǒng)在運(yùn)行工程中的有關(guān)信息。信息窗口中顯示的信息可以以文件的形式存儲在指定目錄中或者用打印機(jī)出來。在工程瀏覽器、畫面運(yùn)行系統(tǒng)啟動時 ,信息窗口會自動啟動。 和組態(tài)王 相比 版本又增加了一些新的功能： (1)支持大畫面和導(dǎo)航圖功能； (2)采用高速歷史庫； (3)提供專用撥號網(wǎng)絡(luò)功能； (4)WEB 版本出新，采用分組式發(fā)布和瀏覽，獨(dú)立的安全管理，支持 IE 端的報表查詢 和打印，支持IE端的數(shù)據(jù)下載。 第 26 頁 通過以上介紹使我們對組態(tài)王軟件有了一個初步了解 ,它功能強(qiáng)大 ,模擬控制畫面形象逼真 ,操作簡單易學(xué)。 故 本次設(shè)計(jì)選用組態(tài)王 版本來模擬鍋爐除灰、除渣系統(tǒng)。 根據(jù)以上的資料和具體的設(shè)計(jì)要求 ,我在此次設(shè)計(jì)中選用 S7200可編程控制器編寫控制程序并用組態(tài)王 .這樣就將 PLC 和組態(tài)王軟件完美的結(jié)合起來對具體的工程進(jìn)行控制。 在下一章里將會詳細(xì)介紹此次設(shè)計(jì)的每一步，以及如何將 PLC 和組態(tài)王相關(guān)聯(lián)。 第 27 頁 4 組態(tài)王和 PLC 在控制 系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn) 通過以上的分析已經(jīng)很明確在鍋爐除灰 、除渣 系統(tǒng)中所需要控制的變量 ，了解到整個控制系統(tǒng)的 流程圖 以及控制要求 后 ， 就可在 PLC 中將這些變量按照輸入輸出點(diǎn)的類型進(jìn)行地址分配，根據(jù)所需要控制的點(diǎn)數(shù)進(jìn)行硬件配置，之后方可編寫程序使其能滿足控制要求，接著在組態(tài)王里創(chuàng)建工程， 創(chuàng)建 通信 協(xié)議，在數(shù)據(jù)詞典里設(shè)置變量使它和 PLC 里的 I/O 點(diǎn)相關(guān)連 ，這樣就可以實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的關(guān)聯(lián)，實(shí)行監(jiān)控和控制 。下面將進(jìn)一步詳細(xì)介紹。 鍋爐除灰系統(tǒng) 鍋爐除灰系統(tǒng) I/O 分配表 表 鍋爐除灰系統(tǒng) I/O 分配表 序號 名稱 信號類型 輸入輸出 1 9爐飛灰 1發(fā)送器料位高 DI 2 9爐飛灰發(fā)送器組 3密封壓力低 DI 3 9爐飛灰發(fā)送器組輸送氣源壓力低 DI 4 9爐飛灰發(fā)送器組出料閥開到位 DI 5 9爐飛灰發(fā)送器組管道壓力高 DI 6 手動除灰 DI 7 系統(tǒng)復(fù)位 DI 8 開 9爐飛灰發(fā)送器組進(jìn)氣閥 DO 9 開 9爐飛灰發(fā)送器組 3進(jìn)料閥 DO 10 開 9爐飛灰發(fā)送器組 3密封氣閥 DO 11 開 9爐飛灰發(fā)送器組出料閥 DO 12 開 9爐飛灰發(fā)送器組補(bǔ)氣閥 DO 第 28 頁 13 9爐飛灰發(fā)送器組運(yùn)行 DO 14 系統(tǒng)總報警信號 DO 15 9爐飛灰發(fā)送器組密封壓力低報警 DO 16 9爐飛灰發(fā)送器組氣源壓力低報警 DO 17 9爐飛灰發(fā)送器組出料閥未到位報警 DO 18 9爐飛灰發(fā)送器組管道壓力高報警 DO 19 9爐飛灰發(fā)送器組 40 秒除灰完成指示燈 DO 鍋爐除灰系統(tǒng)硬件 構(gòu)成 由于除灰系統(tǒng)所用到的 I/O 點(diǎn)數(shù)比較少，在 S7200PLC 中 CPU226 本身 就 集成了 24 個輸入點(diǎn)和 16 個輸出點(diǎn)，共 40個 I/O 點(diǎn)，完全符合本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求所以不用接擴(kuò)展插槽。 其硬件配置圖如下： 圖 鍋爐除灰系統(tǒng)硬件配置圖 除灰系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 由于除灰系統(tǒng)信息點(diǎn)數(shù)比較少，控制要求也比較簡單，所以我采用步進(jìn)指令進(jìn)行編程，這種方法相比較容易理解，書寫起來比較簡單，適合有一定順序，有規(guī)則的系統(tǒng)。在這里我將簡述幾條程序來說明主要控制思想。 第 29 頁 圖 除灰系統(tǒng)程序圖一 其中 代表初始狀態(tài) ，在 PLC 上電后就進(jìn)入這個狀態(tài)，在這個狀態(tài)里將 復(fù)位，將 置位，同時將 以后連續(xù)的 9個地址都復(fù)位；既可以滿足在初始情況下只有進(jìn)料閥是打開的，其他閥門全部關(guān)閉， 代表進(jìn)料閥。 圖 除灰系統(tǒng)程序圖二 當(dāng) 或 任意信號滿足時程序跳 至 狀態(tài)，同時將 狀態(tài)清 第 30 頁 零，而 狀態(tài)也就是系統(tǒng)開始啟動狀態(tài)，由于在組態(tài)王里 不能使用變量 I，所以可以將所有的 I 用 中間繼電器 M代替。 和 分別代表系統(tǒng)啟動信號和料位 高。 圖 除灰系統(tǒng)程序圖三 在除灰系統(tǒng)里，分別有對氣源壓力、密封壓力、出料閥到位、管道壓力四個量需要進(jìn)行現(xiàn)場檢測，如果沒有滿足要求系統(tǒng)就不能繼續(xù)運(yùn)行，這些量是通過現(xiàn)場反饋回來的，但是設(shè)計(jì)中并沒有現(xiàn)場會返回這些點(diǎn)的信息，在此我是采用上圖所示程序進(jìn)行模擬的。 在網(wǎng)絡(luò)就 16 里將 置位，也就是給密封閥加壓， 同時啟動定時器， 之后就要對密封壓力進(jìn)行檢測，如果在 5 秒鐘內(nèi)檢測到的密封壓力為低信號也就是代表此時的密封壓力低，系統(tǒng)不能繼續(xù)運(yùn)行，就要進(jìn)行報警。我在這里先默認(rèn)密封壓力為高信號，如果 在 5 秒鐘內(nèi)按下密封壓力低按鈕，就可以模擬現(xiàn)場的密封壓力低， 此時程序?qū)⒄{(diào)至 ，在 狀態(tài)里將進(jìn)行 報警 。 對其他信號的檢測與此一樣，在這里 就 不再贅述。 第 31 頁 圖 除灰系統(tǒng)程序圖四 此程序?yàn)閳缶敵龀绦?，若任意檢測信號不滿足要求時 程序 將無條件的調(diào)轉(zhuǎn)到此狀態(tài)下，將 置位，將 和 復(fù)位同時啟動定時器 T49，其中 代表 系統(tǒng)報警信號燈， 代表系統(tǒng)運(yùn)行燈 ，等定時器計(jì)時時間到后 程序?qū)⑻?轉(zhuǎn)到 狀態(tài)下。 圖 除灰系統(tǒng)程序圖五 若系統(tǒng) 發(fā)生報警，則將 開始的連續(xù) 5 個地址復(fù)位，即將所有閥門全部 第 32 頁 關(guān)閉 ，但是報警信號燈繼續(xù)閃爍，等故障排除后按下 按鈕即 系統(tǒng)復(fù)位按鈕， 程序 將跳至 狀態(tài)，即初始狀態(tài)，這樣系統(tǒng)就可以重新啟動了。 組態(tài)王下創(chuàng)建除灰系統(tǒng)畫面 （ 1）創(chuàng)建新工程 打開組態(tài)王 后既可看到組態(tài)王工程管理器， 在工程管理器中選擇菜單“ 文件 /新建工程 ” ，或者點(diǎn)擊工具欄的 “ 新建 ” 按鈕，出現(xiàn) “ 新建工程向?qū)е?” 對話框，如下圖 ： 圖 新建工程向?qū)?之一 點(diǎn)擊下一步后，通過點(diǎn)擊“瀏覽”選擇工程存放的路徑，將 此工程存放在 G：\組態(tài)王畫面， 如下圖： 圖 新建工程向?qū)е? 第 33 頁 點(diǎn)擊下一步 進(jìn)入新建工程向?qū)е?，在工程名稱下輸入新建工程的名稱，在工程描述中輸入對工程的簡要描述。 如下圖： 圖 新建工程向?qū)е? 點(diǎn)擊“完成”即可完成工程的新建。接著會彈出下圖所示 對話框提醒用戶是否將新建的工程設(shè)為當(dāng)前工程。 圖 設(shè)置工程為當(dāng)前工程 點(diǎn)擊“是” 即可 將剛新建的 鍋爐除灰系統(tǒng) 工程設(shè)置為當(dāng)前工程。最后，雙擊組態(tài)王工程管理器中新建工程的目錄， 就可以 進(jìn)入 組態(tài)王 工程瀏覽器 。 圖 組態(tài)王工程管理器 第 34 頁 圖 組態(tài)王 工程瀏覽器 （ 2）創(chuàng)建新畫面 在組態(tài)王工程瀏覽器 窗口中選擇“文件”中的“畫面”，雙擊右邊的新建，即彈出畫面屬性設(shè)置窗口。 如下圖： 圖 創(chuàng)建新畫面 根據(jù)需要設(shè)置畫面屬性，之后點(diǎn)擊確定按鈕即可繪制除灰系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控畫面。組態(tài)王中提供圖庫，打開圖庫就可以根據(jù)需要調(diào)用圖庫里面的元器件。 第 35 頁 圖 組態(tài)王圖庫 利用組態(tài)王圖庫里的圖像符號，也可以用工具箱里的工具根據(jù)需要自己制作組態(tài)畫面。 圖 組態(tài)王工具箱 下圖即為 我 繪制的鍋爐除灰系統(tǒng)組態(tài)畫面圖： 第 36 頁 圖 鍋爐除灰系統(tǒng)組態(tài)畫面圖 （ 3） 創(chuàng)建 I/O 配置 首先打開工程瀏覽器，在界面的左側(cè)選中設(shè)備欄中的 COM1， 雙擊右欄的新建圖標(biāo)，出現(xiàn)設(shè)備配置向?qū)?— 生產(chǎn)廠家、設(shè)備名稱和通信方式的用戶對話框 。如下圖： 圖 設(shè)備配置向?qū)D