【正文】 第 頁 19 圖 熱處理的實時數(shù)據(jù)報表 工藝參數(shù)報警畫面的概述及設計： 運行 報警 和事件記錄是控制軟件必不可少的功能，當變量的數(shù)值或數(shù)值的變化異常時，將產(chǎn)生 報警 ，以便操作者采取必要的措施。 實時報警是指當前時刻實時數(shù)據(jù)庫中產(chǎn)生的最新的若干條報警，實時報警信息包括時間、位號、報警狀態(tài)、報警優(yōu)先級等，可以組態(tài)設置。 組態(tài)王中的 報警 和事件主要包括變量 報警 事件、操作事件、用戶登錄事件和工作站事件。通過這些 報警 和事件，用戶可以方便地監(jiān)視和查看系統(tǒng)的 報警 、操作和各個工作站的運行情況。當 報警 和事件發(fā)生時，組態(tài)王把這些事件存于內(nèi)存中的緩沖區(qū)中， 報警和事件在緩沖區(qū)中是以先進先出的隊列形式存儲，所以只有最近的 報警 和事件在內(nèi)存中。當緩沖區(qū)達到一定數(shù)目或記錄定時時間到時，系統(tǒng)自動將 報警 和事件信息寫到 報警 存儲文件、打印機或數(shù)據(jù)庫中。 報警 和事件在 報警 窗中會按照設置的過濾條件 實時顯示出來。組態(tài)王系統(tǒng) 將 變量屬性對話框 中的 報警配置 卡片進行變量 報警 條件的定義。 報警 定義后，如果在運行階段，變量的數(shù)值或變化情況滿足已定義的 報警 條件、從 報警 條件恢復正常狀態(tài)、 報警 應答時均可以產(chǎn)生 報警 事件（ 報警 發(fā)生、 報警 恢復、 報警 應答）。同時對每一個變量的 報警 ，可以規(guī)定 報警 的優(yōu)先級和所在的 報警組 ，分別用于描述 報警 的嚴重程度和 報警 分類信息。 報警 信息可以在 報警窗口 中顯示進行。組態(tài)王中既可以顯示當前 的 報警 ，也可以顯示歷史的 報警 事件。 報警 信息還可以 用文件的形式進行歷史地記錄或?qū)崟r打印 。用戶可熱處理工藝流程計算機 控制系統(tǒng) 第 頁 20以自定義 報警 信息的顯示格式、記錄格式和打印格式。同時可以利用命令語言實現(xiàn)對 報警 事件的復雜控制和靈活處理。 報警畫面按時間順序記錄過程數(shù)據(jù)發(fā)生上、下限報 警和設備異常等，并且用顏色變化、閃光文字和聲響來區(qū)分報警級別，以引起操作員注意，立即采取相應措施。在實時報警窗口中，為報警窗口規(guī)定報警窗口變量名、報警窗口的外觀等信息。 為按鈕 建立命令語言連接程序來更新報警窗口。 為方便報警信息的管理，組態(tài)王引入報警組和報警優(yōu)先級的概念。報警組按照“樹”形結構組織， 這種模型非常符合實際的工業(yè)生產(chǎn)狀況。操作者還 可以按照優(yōu)先級方式查閱報警信息。變量的報警優(yōu)先級（最多 999級）也和報警條件同時定義。 當操作者指定一個值后，只有那些優(yōu)先級高于此值 的變量才能顯示它們的報警信息。 以下為 溫度報警畫面。 圖 熱處理溫度報警畫面 下位機 PLC 可編程控制器的設計 PLC 的簡介 隨著科學技術的發(fā)展，電氣控制技術在各領域中得到越來越廣泛的應用?？删幊绦蚩刂破鳎?PLC）的應用使電氣控制技術發(fā)生了根本的變化。 PLC 是以微處理器為基礎，熱處理工藝流程計算機 控制系統(tǒng) 第 頁 21綜合了計算機技術﹑半導體技術﹑自動控制技術﹑數(shù)字技術和網(wǎng)絡通信技術發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動控制裝置。 PLC 以其可靠性高﹑靈活性強﹑使用方便的優(yōu)越性，迅速占領了工業(yè)域。從運動控制到過程控制，從單機自動 化到生產(chǎn)線自動化乃至工廠自動化，從工業(yè)機器人﹑數(shù)控設備到柔性制造系統(tǒng)（ FMS），從集中控制系統(tǒng)到大型集散控制系統(tǒng)，PLC 均充當著重要角色，并展現(xiàn)出了強勁的態(tài)勢。 PLC作為先進的﹑應用勢頭最強的工業(yè)控制器風靡全球。 PLC 的由來 可編程序控制器（ Programmable Controller，英文縮寫為 PC0﹑后又稱為 PLC）是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術﹑半導體集成技術﹑自動控制技術﹑數(shù)字技術和通信網(wǎng)絡技術發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動控制裝置。它面向控制過程﹑面向用戶﹑適應工業(yè)環(huán)境﹑操作 方便﹑可靠性高，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（ PLC﹑機器人和CAD/CAM）之一。 PLC 控制代表著當前程序控制的先進水平， PLC 裝置已成為自動化系統(tǒng)的基本裝置。 PLC 的發(fā)展與計算機技術﹑半導體技術﹑自動控制技術﹑數(shù)字技術和網(wǎng)絡通信技術等高新技術的發(fā)展息息相關，這些高新技術的發(fā)展推動了 PLC 的發(fā)展，而 PLC 的發(fā)展又對這些高新技術提出了更高、更新的要求，促進了它們的發(fā)展。 PLC的發(fā)展迅速十分驚人，目前用可編程序控制器設計自動控制系統(tǒng)已成為世界潮流。 PLC 的發(fā)展趨勢 雖然 PLC只有 30 多年的歷 史，但其發(fā)展勢頭迅速，目前 PLC 的年生產(chǎn)增長率仍保持在 30%～ 40%的水平。成為當今增長速度最快的工業(yè)控制器，而且還將要繼續(xù)發(fā)展下去。 PLC將向著兩個方向發(fā)展：一方面向著大型化的方向發(fā)展，另一方面向著小型化的方面發(fā)展，以適應不同場合和不同要求的控制需要。 （一） 大型化 為適應大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的需求，大型 PLC 向著大存儲容量、高速度、高性增加 I/O點數(shù)方向發(fā)展。主要表現(xiàn)在以下幾個方面： PLC 將具有計算機集散控制系統(tǒng)（ DCS）的功能。網(wǎng)絡化和強化通信能力是 PLC 的一個重要發(fā)展趨勢。 PLC構成的網(wǎng) 絡將有多個 PLC、多個 I/O 模塊相連，并可與工業(yè)計算機、以太網(wǎng)等構成整個工廠的自動控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線（ Field bus）技術在工業(yè)控制中將會得到越來越廣泛地應用?，F(xiàn)場總線及智能化儀表的控制系統(tǒng)（ FCS， Field bus Control System）將逐步取代 DCS。 PLC 采用了計算機信息處理技術、網(wǎng)絡通信技術和圖形顯示技術，使得 PLC 系統(tǒng)的生產(chǎn)控制功能和信息管理功能融為一體，滿足現(xiàn)代大生產(chǎn)的控制與管理的需要。 為了滿足各種特殊功能的需要，各種智能模塊層出不窮。智能模塊是以微處理器為基 礎的功能部件，它們的 CPU 與 PLC 的 CPU 并行工作，占用主機的 CPU 時間很少，有利于提高 PLC 的掃描速度和完成特殊的控制要求。智能模塊的種類非常豐富，例如：通信模塊、計算模塊、模糊控制模塊、閉環(huán)控制模塊、模擬量 I/O模塊、高速記數(shù)模塊、數(shù)控模塊、位置控制模塊、快速響應模塊、語言處理模塊等，今后還將不斷出現(xiàn)新的 I/O熱處理工藝流程計算機 控制系統(tǒng) 第 頁 22智能模塊，使 PLC 在實時性精度、分辨率、人機對話等發(fā)面進一步得到改善和提高。 PLC 廣泛應用了自診斷技術、冗余技術、容錯技術，不斷提高 PLC的可靠性。同時，PLC 還不斷提高外 部診斷功能。由于 PLC系統(tǒng)的 80%故障發(fā)生在外圍，能快速準確地診斷故障將大大減少維修時間和提高開機率。因此，為了及時診斷故障，研制了智能可編程 I/O 系統(tǒng)，供用戶了解 I/O 組件狀態(tài)和監(jiān)測系統(tǒng)的故障，還研制了故障監(jiān)測程序并發(fā)展了公共回路遠程距離診斷和網(wǎng)絡診斷技術。 、編程工具標準化、高級化 梯形圖以其直觀、形象、簡單等特點為廣大用戶所熟悉和接受。隨著 PLC功能的增強，梯形圖一統(tǒng)天下的局面將被打破，符合 IEC1131 標準的順序功能圖（ SFC）標準化語言、高級語言（ BASIC、 PASCAL、 C、 FORTRON 等）將更多地得到應用。高級語言有利于通信、運算、打印、報表等。不過，目前 PLC 的編程語言在標準化方面有待進一步完善，以使之具有良好的兼容性。 編程設備已從手持式編程器發(fā)展為近期清一色的個人計算機（ PC）編程，而且，將出現(xiàn)通用的、功能更強的組態(tài)軟件，進一步改善開發(fā)環(huán)境，提高開發(fā)效率。 、硬件標準化 6..編程組態(tài)軟件發(fā)展迅速 個人計算機（ PC）的價格便宜，有很強的數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理、通信和人機交互的功能，目前許多廠商推出了在個人計算機上運行的可實現(xiàn) PLC 功能的軟件包。軟邏輯控制功能可在個人計 算機上用梯形圖、順序功能圖和功能模塊圖進行編程，且可作過程模擬仿真，以減少現(xiàn)場調(diào)試的風險。 在集散控制系統(tǒng)中，上位計算機主要完成數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡管理、人機界面（ HMI）和數(shù)據(jù)處理的功能。數(shù)據(jù)的采集和設備的控制一般由 PLC 等現(xiàn)場設備完成。 在 Windows 操作系統(tǒng)下，使用 Visual C++、 Visual Basic 等可視化編程軟件設計程序比較復雜。目前推出的組態(tài)軟件使編程簡易且工作量小，它使系統(tǒng)應用更加簡單易行，大大方便了 PLC 系統(tǒng)的開發(fā)人員和操作使用人員。 （二） 小型化 發(fā)展小型 PLC，其目的是為了占領廣大的、分 散的、中小型的工業(yè)控制場合，使 PLC不僅成為繼電器控制柜的替代物，而且超過繼電器控制系統(tǒng)的功能。小型、超小型、微小型 PLC 不僅便于機電一體化，也是實現(xiàn)家庭自動化的理想控制器。小型 PLC 向著簡易化、體積小、功能強、價格低的方向發(fā)展。隨著 PLC技術提高，目前已將原有大、小型 PLC 的功能移植到小型機上，使之具有靈活的組態(tài)特性。 PLC 的主要功能 PLC 在不斷地發(fā)展，其性能在不斷地完善、功能在不斷地增強。其主要功能有： （一） 開關量邏輯控制 這是 PLC的最基本的功能。 PLC具有強大的邏輯運算能力，可以實現(xiàn) 各種簡單和復雜的邏輯控制，常用于取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。 （二）模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都熱處理工藝流程計算機 控制系統(tǒng) 第 頁 23是模擬量。而 PLC 中的微處理器 CPU只能處理數(shù)字量。所以 PLC中配置了 A/D 和 D/A轉(zhuǎn)換模塊，把現(xiàn)場輸入的模擬量經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后送 CPU處理。而 CPU 處理的數(shù)字量結果，經(jīng) D/A轉(zhuǎn)換后，轉(zhuǎn)換成模擬量去控制被控設備，以完成對連續(xù)量的控制。 （三）閉環(huán)過程控制 運用 PLC不僅可以對模擬量進行開環(huán)控制，而且還可以進行閉環(huán)控制。配置 PID 控制模塊，對控制過程中某一變量（如 電壓、電流、溫度、速度、位置等）進行 PID 控制。 (四 ) 定時控制 PLC 具有定時控制的功能，它為用戶提供了若干個定時器。定時器的時間可以由用戶在編寫用戶程序時設定，也可以用撥盤開關在外部設定，實現(xiàn)定時或延時的控制。 (五 ) 計數(shù)控制 PLC 具有計數(shù)控制的功能，它為用戶提供了若干個計數(shù)器。計數(shù)器的計數(shù)值可以由用戶在編寫用戶程序時設定，也可以用撥盤開關在外部設定，實現(xiàn)計數(shù)控制。 S7— 200CPU模塊包括一個中央處理單元（ CPU）、電源以及數(shù)字量 I/O點，這些都被集成在一個緊湊、獨立的設備中。 （ 1） CPU 負責執(zhí)行程序和存儲數(shù) 據(jù)，以便對工業(yè)自動控制任務或過程進行控制。 （ 2） 輸入和輸出是系統(tǒng)的控制點：輸入部分從現(xiàn)場設備（例如傳感器或開關）中采集信號，輸出部分則控制泵、電機、以及工業(yè)過程中的其他設備。 （ 3） 電源向 CPU 及其所連接的任何塊提供電力。 （ 4） 通訊端口允許將 S7— 200CPU 同編程器或其他一些設備連接起來。 （ 5） 狀態(tài)信號燈顯示了 CPU的工作模式（運行或停止），本機 I/O 的當前狀態(tài)，以及檢查出的系統(tǒng)錯誤。 （ 6） 通過擴展模塊可增加 CPU 的 I/O 點數(shù)（ CPU221 不可擴展）。 （ 7） 通過擴展模塊可提供其通訊性能。 （ 8） 一些 CPU 具有內(nèi)置的實時時鐘，其他 CPU 則 需要實時時鐘卡。 （ 9） EEPROM 卡可以存儲 CPU 程序，也可以將一個 CPU 中的程序傳送到另一個 CPU 中。 PLC 控制系統(tǒng)設計的內(nèi)容和步驟 PLC 控制系統(tǒng)的設計原則：在最大限制地滿足被控對象控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、安全可靠；并考慮到今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進，在選擇 PLC機型時，應適當留有余地。 PLC 控制系統(tǒng)設計的內(nèi)容 （ 1） 分析控制對象，明確設計任務和要求，它是整個設計的依據(jù)。 （ 2） 選定 PLC 的型號及所需的輸入 /輸出模塊，對控制系統(tǒng)的硬件進行配置。 （ 3） 編制 PLC 的輸入 /輸出分配表 和繪制輸入 /輸出端子接線圖。 PLC 控制系統(tǒng)設計的步驟 PLC 控制系統(tǒng)設計的一般步驟如圖 所示 熱處理工藝流程計算機 控制系統(tǒng) 第 頁 24 圖 (1) 分析控制對象 在確定采樣 PLC 控制后，應對被控對象（機械設備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過程）工藝流程的特點和要求作深入了解、詳細分析、認真研究，明確控制的任務、范圍和要求，根據(jù)工業(yè)指標，合理地制定和選取控制參數(shù)，使 PLC 控制系統(tǒng)最大限度地滿足被控對象的工藝要求。 （ 2） PLC 控制系統(tǒng)的硬件配置 PLC 控制系統(tǒng)硬件設計包括 PLC 機型的選擇、輸入 /輸出模塊 的選擇、畫出輸入 /輸出端子的接線圖的內(nèi)容。 (3) 軟件設計 軟件設計就是在硬件設計的基礎上，分配輸入 /輸出點地址號，分配輸入輸出元件地址號，編寫用戶應用程序。根據(jù)控制要求設計出梯形圖、功