【正文】 軟件是有專業(yè)性的，一種組態(tài)軟件只能適合某種領域的應用。組態(tài)的概念最早出現(xiàn)在工業(yè)計算機控制中。如DCS組態(tài)，PLC梯形圖組態(tài)。 組態(tài)軟件是一種數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用的組態(tài)方式十分靈活，用戶能快速設計出一套通用層次的用于工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的軟件工具。組態(tài)軟件應該能支援各種工業(yè)控制設備和常見的通信協(xié)議，并且通常應提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡功能。組態(tài)軟件能夠構建一整套最適合自己的應用系統(tǒng)。隨著組態(tài)軟件的迅猛發(fā)展，能夠廣泛支持實時控制、實時數(shù)據(jù)庫、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對I/O設備己成為了它的主要內(nèi)容。5. 2 組態(tài)軟件選型 當前我國市場上的組態(tài)軟件產(chǎn)品按廠商可大致劃分為三類，即國外專業(yè)軟件廠商提供的產(chǎn)品，國外硬件或系統(tǒng)廠商提供的產(chǎn)品，和國內(nèi)自行開發(fā)的國產(chǎn)化產(chǎn)品。從滿足項目的控制要求和價格上考慮，該監(jiān)控軟件是由北京昆侖通態(tài)中華軟件科技公司開發(fā)的一種先進工業(yè)控制監(jiān)控用的組態(tài)軟件，MCGS嵌入版組態(tài)軟件操作簡單，易學易用，使得普通工程人員經(jīng)過短期培訓就能迅速掌握多數(shù)工程項目的設計和運行操作。5. 3 系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控界面設計監(jiān)控軟件在運行中需要完成下列操作:（1）查看溫度傳感器的運行狀況。（2）設置設定溫度值、設置設定溫度上限和設置溫度下限。（3）系統(tǒng)手動啟動，手動停止，手動運行。（4）系統(tǒng)溫度實時監(jiān)控顯示；（5）查看并顯示歷史爐溫的溫度；（6）查看歷史報警記錄；（7）設置PID運算中的比例、積分和微分參數(shù)。在設計系統(tǒng)組態(tài)界面之前，先創(chuàng)建實時數(shù)據(jù)庫，在實時數(shù)據(jù)庫中，添加在之后界面中需要用到的數(shù)值型或開關型的對象若干。實時數(shù)據(jù)庫如下圖所示。 MCGS組態(tài)軟甲實時數(shù)據(jù)庫 組態(tài)系統(tǒng)主界面如下圖所示：組態(tài)系統(tǒng)主界面具有如下功能：（1） 系統(tǒng)的總電源接通和切斷，系統(tǒng)的啟動和緊急停止，并伴有指示燈顯示；（2） 通過圖形動畫生動形象地顯示當前的運行狀態(tài)；（3） 設定溫度、設定溫度上下限的顯示；（4） 實時溫度的顯示，當偏高或偏低，當超過溫度上下限時，有指示燈顯示報警；（5） 加熱和冷卻運行狀態(tài)的指示燈顯示；（6） 溫度傳感器的狀態(tài)監(jiān)控報警。 監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)主界面圖組態(tài)系統(tǒng)參數(shù)輸入界面具有如下功能：（1） 按下設定溫度按鈕，會伴有該指示燈顯示，即可對設定溫度值，并在下方會顯示設定的溫度值；（2） 按下設定溫度上下限按鈕，會伴有該指示燈顯示，即可對設定溫度上下限值，并在下方會顯示設定的溫度值；（3） 按下參數(shù)輸入按鈕，會伴有該指示燈顯示，即可對PID參數(shù)比例、積分和微分進行輸入； 監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)輸入界面圖 組態(tài)系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)記錄界面具有如下功能：（1）兩組溫度傳感器實時溫度值超過溫度上限或低于溫度下限報警的歷史記錄； （2）兩組溫度傳感器實時溫度值曲線圖記錄，并可查看歷史記錄。 監(jiān)控系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)記錄界面圖 組態(tài)系統(tǒng)的手動操作界面具有如下功能：（1） 實時監(jiān)控溫度和設定溫度的顯示；（2） 手動操作的啟動和停止；（3） 加熱器、攪拌器、冷卻風扇和水泵的分別手動啟動和停止；（4） 對于連接加熱器和冷卻風扇的模擬輸出模塊的輸出電壓進行分別調(diào)整，以實現(xiàn)對加熱器和冷卻風扇的控制。 組態(tài)系統(tǒng)的手動操作界面圖PLC通道連接設置如下圖所示： PLC通道連接設置 由于在PLC寄存器內(nèi)部的部分數(shù)值是原始的10倍關系，所以在MCGS觸摸屏上輸入的這部分值要進行通道處理，對輸入范圍和工程范圍之間做相應的轉換，以符合PLC寄存器內(nèi)部的設置要求。6 控制系統(tǒng)運行調(diào)試 爐溫自動控制系統(tǒng)在硬件安裝和軟件編寫完成之后，應投入調(diào)試和試運行，經(jīng)過連機調(diào)試可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的實際問題和不足，包括硬件組成的連接檢查、系統(tǒng)的標定和軟件程序的調(diào)試修改。本課題的溫度自動控制系統(tǒng)在安裝完成之后，按以下步驟投入試運行。6. 1 硬件檢查 （1）準備工作 首先熟悉溫度控制系統(tǒng)工藝流程，懂得被控對象的特征，了解有關工藝設備的功能，控制的性能指標和要求，運行方式和操作方法。其次熟悉控制方案，全面掌握系統(tǒng)的設計意圖，熟悉系統(tǒng)原理接線圖，各自動控制配置(可編程控制器PLC、溫度傳感器、變頻器、調(diào)功器等)的性能，規(guī)格以及安裝位置。 （2）電氣線路和連接管路的檢查 對電氣線路的連接全部經(jīng)過檢查，檢驗其是否符合設計的電氣圖紙要求，導線之間的絕緣符合規(guī)定，以及是否符合電壓、電流要求，接頭良好等。對各連接線路主要檢查接線端口是否操作手冊和實際需要、正負極是否接反。上位機與下位機，PLC和觸摸屏連接情況。 （3）MCGS觸摸屏及執(zhí)行器的檢查 檢查MCGS觸摸屏顯示界面中的各個按鈕的功能是否可以正常作用，各個溫度檢測和輸出電壓的顯示符合系統(tǒng)程序設計要求，輸入的各種參數(shù)是否正確存入PLC內(nèi)部的寄存器中。對執(zhí)行器主要檢查其動作方向是否一致與控制要求和程序實際運行狀態(tài)相一致。6. 2 系統(tǒng)調(diào)試和運行在電腦端CXProgrammer編程軟件編寫好程序后，PC機與PLC通訊時，所用的線纜為COM串口線，本課題中所使用的是RS232的通訊線纜連接計算機和PLC的通訊口，通過RS232通訊線纜，將編寫完成的PLC梯形圖程序傳送至PLC中，使得PLC運行在電腦上編寫的程序。 通過電腦端的CXProgrammer編程軟件把編寫好的PLC程序上傳至PLC之后，在MCGS組態(tài)軟件中，通過USB連接MCGS觸摸屏，將制作好的MCGS組態(tài)界面上傳至MCGS觸摸屏。 PLC與MCGS觸摸屏之間通訊同樣使用RS232通訊線纜，在電腦中的程序傳入PLC之后，將連接電腦的RS232拔掉后，連接MCGS觸摸屏進行通訊，此時通過MCGS觸摸屏可以進行系統(tǒng)啟動、停止和手動運行都操作，還有對于系統(tǒng)的運行狀態(tài)監(jiān)控。同時還可以在運行過程中，監(jiān)視PLC的運行狀態(tài)，特別是查看存入寄存器內(nèi)部采集到的溫度、設定的溫度以及運算后的具體數(shù)值，通過觀察寄存器內(nèi)部的數(shù)值變化，逐步修改在編程中暴露的問題，完成程序的調(diào)試。系統(tǒng)運行實拍圖如下所示： 系統(tǒng)運行調(diào)試實拍7 結論 溫度在自動化系統(tǒng)中是一個非常重要的參數(shù)，各種各樣的溫度控制系統(tǒng)也廣泛的使用在過程控制和熱處理行業(yè)。以往在實際的生產(chǎn)中，溫度控制系統(tǒng)多采用傳統(tǒng)控制，傳統(tǒng)控制具有非線性、時變性、滯后性等特點，精確數(shù)學模型的建立耗時耗力，非常困難，而且效果也不很理想。 本文以加熱爐的溫度作為控制對象，研究此類過程對象在沒有精確數(shù)學模型的條件下，利用PLC的指令中設定簡單的溫度參數(shù)，即可解決原先采用接觸器溫度控制儀表控制溫度波動大的問題，在增加模塊不多的前提下，開發(fā)出一套較為完善的基于PLC的溫度控制系統(tǒng)。本論文的具體工作可以簡要概括為以下幾點: （1）簡要了國內(nèi)外溫度控制的發(fā)展現(xiàn)狀，在此基礎上提出了本文的主要需要解決的問題。 （2）對PLC進行了概述，簡單介紹了其產(chǎn)生和發(fā)展，硬件和軟件的組成，工作原理，以及程序設計的相關理論，在此基礎上對歐姆龍CPM2A系列PLC的編程軟件CXPROGRAMMER做了一點說明。 （3）根據(jù)加熱溫度控制系統(tǒng)的要求，設計出簡易的控制結構圖，并繪制主回路電路圖和PLC的硬件接線圖，并對控制系統(tǒng)的整體做出闡述。并對控制系統(tǒng)中所設計的一些硬件和特殊功能模塊做出解釋。 （4）基于系統(tǒng)硬件設計結構，設計出大體程序框架以各個控制分支的控制流程圖，在此基礎上運用CXPROGRAMMER設計出PLC的控制程序。 （5）使用MCGS組態(tài)軟件，設計出基于CPM2AH的組態(tài)界面，以實現(xiàn)對于本系統(tǒng)的操控和監(jiān)控。經(jīng)過4個多月的工作和努力，從最初的熟悉各個硬件模塊，到整體硬件系統(tǒng)設計，軟件編寫和組態(tài)界面的制作，再到最后的系統(tǒng)調(diào)試和運行，整個過程經(jīng)歷過各種困難，不斷的查閱歐姆龍CPM2A型PLC的官方編程手冊，以掌握之前PLC課程中未曾接觸過的指令，由于CPM2A這款小型機型號過于老舅，很多指令均不支持，為此花費了不少苦心，以設計出適用于CPM2A的程序，還經(jīng)常撥打歐姆龍自動化的技術支持熱線，詢問指令參數(shù)設置等問題，在調(diào)試過程中也不斷修改已有的程序，以便于滿足各種情況的需求。本課題的研究方法和研究理論可以應用于類似的溫度控制場合，為類似的控制提供借鑒，并對具體編寫控制規(guī)則和實現(xiàn)程序設計方法有一定的參考價值。參考文獻[1] [J],2008[2] [D],2008[3] [D],2009[4] [D],2009[5] [D],2012[6] [D],2012[7] [D],2008[8] (液體蒸氣)、粉塵多功能爆炸實驗裝置控制部分研究 .中北大學[D],2011[9] .華北電力大學(保定)[D],2007[10] [D],2009[11] [D],2006[12] ——[D],2009[13] [J],2010[14] 李強. 流會[J],2008[15] [D],2011[16] (PLC)[J],2008[17] [J],2008[18] [J],2009[19] 王志強. 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HMI Magel