【導(dǎo)讀】的基本理論、專業(yè)知識(shí)和基本技能，提高分析、解決實(shí)際問題的能力，完成基本工程訓(xùn)練和初步培養(yǎng)從事科學(xué)研究能力的重要環(huán)節(jié)。主地完成設(shè)計(jì)工作。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，應(yīng)能使學(xué)生受到綜合運(yùn)用所學(xué)知。1．了解PLC的工作原理及發(fā)展?fàn)顩r；2．了解西門子公司SIMATICS7-200系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)；S7-200系列可編程控制器的指令系統(tǒng)；制器，用“組態(tài)王”軟件繪制操作界面，實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的監(jiān)控。1．按實(shí)際的I/O點(diǎn)數(shù)進(jìn)行地址分配，并畫出硬件線路圖。場(chǎng)各設(shè)備能進(jìn)行手動(dòng)及自動(dòng)控制，并能通過實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬。自2021年3月28日起，至2021年6月25日止。原理并簡要介紹了其在除灰、除渣系統(tǒng)中的應(yīng)用。工業(yè)控制組態(tài)軟件產(chǎn)生的背景、市場(chǎng)主要產(chǎn)品、未來發(fā)展趨勢(shì)。以北京亞控科技發(fā)展有限公司開發(fā)推出的組態(tài)王系。通過氣力除灰系統(tǒng)、鍋爐除渣控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，把組態(tài)王強(qiáng)大的監(jiān)控和顯示

　　

【正文】 紹 組態(tài)王是一個(gè)具有易用性、開放性和集成能力的通用 組態(tài)軟件 。應(yīng)用組態(tài)王可 以使工程師把主要精力放在控制對(duì)象上，而不是形形色色的通訊協(xié)議、復(fù)雜的圖形處理、枯燥的數(shù)字統(tǒng)計(jì)。只需要進(jìn)行填表式操作，即可生成適合于你的 “ 監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ” 。它可以在整個(gè)生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部將各種系統(tǒng)和應(yīng)用集成在一起，實(shí)現(xiàn) “ 廠際自動(dòng)化 ” 的最終目標(biāo)。 3． 3． 2 組態(tài)王軟件的組成和特點(diǎn) “ 組態(tài)王 ” 軟件包由 工程瀏覽器（ TouchExplorer） 、 工程管理器（ ProjManager） 和 畫面運(yùn)行系統(tǒng)（ TouchVew） 三部分組成。在工程瀏覽器中您可以查看工程的各個(gè)組成部分，也可以完成數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造、定義外部設(shè)備等 工作；工程管理器內(nèi)嵌畫面管理系統(tǒng)，用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理。畫面的開發(fā)和運(yùn)行由工程瀏覽器調(diào)用畫面制作系統(tǒng) TOUCHMAK和工程運(yùn)行系統(tǒng) TOUCHVEW 來完成的。 TOUCHMAK 是應(yīng)用工程的開發(fā)環(huán)境。您需要在這個(gè)環(huán)境中完成畫面設(shè)計(jì)、動(dòng)畫連接等工作。 TOUCHMAK 具有先進(jìn)完善的圖形生成功能；數(shù)據(jù)庫提 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 51 頁 第 23 頁 供多種數(shù)據(jù)類型，能合理地提取控制對(duì)象的特性；對(duì)變量報(bào)警、趨勢(shì)曲線、過程記錄、安全防范等重要功能都有簡潔的操作方法。 PROJMANAGER 是應(yīng)用程序的管理系統(tǒng)。 PROJMANAGER 具有很強(qiáng)的管理功能，可 用于新工程的創(chuàng)建及刪除，并能對(duì)已有工程進(jìn)行搜索、備份及有效恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入和導(dǎo)出。 TOUCHVEW 是 “ 組態(tài)王 ” 軟件的實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境，在應(yīng)用工程的開發(fā)環(huán)境中建立的圖形畫面只有在 TOUCHVEW 中才能運(yùn)行。 TOUCHVEW 從控制設(shè)備中采集數(shù)據(jù)，并存在于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中。它還負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)的變化已動(dòng)畫的方式形象地表示出來，同時(shí)可以完成變量報(bào)警、操作記錄、趨勢(shì)曲線等監(jiān)視功能，并按實(shí)際需求記錄在歷史數(shù)據(jù)庫中。 組態(tài)王的特點(diǎn)： (1)強(qiáng)大的圖形編輯功能。 組態(tài)王 運(yùn)行于中 文 Windows 環(huán)境下，它提供了包括 橢圓，扇形在內(nèi)的多種圖素，并配備調(diào)色板，多種線形和填充物。還有按鈕、報(bào)警、趨勢(shì)曲線等特殊圖素。可利用鼠標(biāo)鍵盤隨心所欲地繪制各種工業(yè)應(yīng)用畫面，對(duì)圖素可任意拖動(dòng)縮放復(fù)制修改刪除等。 (2)豐富的動(dòng)畫連接。 組態(tài)王提供了二十一種動(dòng)畫連接方式，多種數(shù)值（模擬、離散、字符串）輸入輸出連接，用戶自定義操作。同一圖素可以有多個(gè)連接，以滿足工業(yè)上千變?nèi)f化的動(dòng)畫顯示需要。 (3)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。 它以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為核心，提 供了十種數(shù)據(jù)類型：模擬型離散型字符串型等，數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)可達(dá) 10000 點(diǎn)，其中 DDE 模 擬變量具有多達(dá) 24 個(gè)域，較好地 刻劃了變量屬性。 (4)易學(xué)易用。 組態(tài)王提供了一種類似 C語言的命令語言，使用戶可以根據(jù)自己的特殊需要編寫一段程序（即命令語言連接和應(yīng)用程序命令語言），在運(yùn)行時(shí) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 51 頁 第 24 頁 定時(shí)或不定時(shí)地執(zhí)行。 (5)較高的開放性。 組態(tài)王遵循 Windows 下標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)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。 先進(jìn)的記錄及報(bào)表功能。 采用數(shù)據(jù)壓縮方式記錄歷史數(shù)據(jù)，大大節(jié)約存儲(chǔ)空間。且與 EXCEL 連接，可以很方便地進(jìn)行報(bào)表輸出。 (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(jí)連網(wǎng) 。 4 組態(tài) 王軟件 在 除灰 ， 除灰 系統(tǒng)中 的 實(shí)現(xiàn) 本章主要介紹 組態(tài)王軟件在 除灰 除渣 系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn) 中的使用，并介紹組態(tài)王和 PLC的連接，完成對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。 4． 1 創(chuàng)建新工程 組態(tài)王工程管理器的新建 菜單命令 可以 為 系統(tǒng)創(chuàng) 建一個(gè)組態(tài)王工程，但此處新建的工程，在實(shí)際上并未真正創(chuàng)建工程，只是在用戶給定的工程路徑下設(shè)置了工程信息，當(dāng)用戶將此工程作為當(dāng)前工程，并且切換到組態(tài)王 的 開發(fā)環(huán)境時(shí)才真正創(chuàng)建工程。組態(tài)王 中 提供 了 創(chuàng)建工程向?qū)?， 利用 此向?qū)?chuàng)建工程，使用戶操作更方便、簡單 。 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(duì)話框，如下圖 ： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 51 頁 第 25 頁 圖 新建工程向?qū)? 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 F:\組態(tài)存檔。 如下圖： 圖 選擇工程路徑 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(duì)工程的簡要描述。 如下圖： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 51 頁 第 26 頁 圖 工程描述 點(diǎn)擊“完成”初步完成工程的新建。接著會(huì)彈出如圖 10 對(duì)話框提醒用戶是否將新建的工程設(shè)為當(dāng)前工程。 圖 當(dāng)前工程 選擇 點(diǎn)擊“是”將剛新建的 工業(yè)鍋爐氣力 除灰 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，進(jìn)入 組態(tài)王 的 開發(fā)環(huán)境 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 51 頁 第 27 頁 圖 工程列表 4． 2 I/O 設(shè)備配置 租態(tài)王軟件 支持的 I/O 設(shè)備包括：可編程控制器 (PLC)、智能模塊、板卡、智能儀表等等。組態(tài)王與 I/O 設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換采用以下五種方式： 串行通信方式、板卡方式、網(wǎng)絡(luò)模塊、人機(jī)接口卡方式、 DDE 方式。 其中，串行通信方式 是組態(tài)王與 I/O設(shè)備之間最常用的一種數(shù)據(jù)交換方式。串行通訊方式使用 “ 組態(tài)王計(jì)算機(jī) ” 的串口， I/O 設(shè)備通過 RS232 串行通訊電纜連接到 “ 組態(tài)王計(jì)算機(jī) ” 的串口。 組態(tài)王軟件通過 PC/PPI 電纜和PPI 協(xié)議 可以實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)的 I/O 設(shè)備進(jìn)行直接通信。本設(shè)計(jì)以 西門子 S7—200 系列 PLC 來進(jìn)行 I/O 設(shè)備配置。 首先打開工程瀏覽器，在界面的左半邊找到并選中設(shè)備欄中的 COM1。如 下圖： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 51 頁 第 28 頁 圖 設(shè)備連接接口 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(duì)話框 。如下圖： 圖 設(shè)備配置向?qū)? 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 51 頁 第 29 頁 打開該對(duì)話框后， 在選擇生產(chǎn)廠家、設(shè)備名稱和通信方式的窗口中依次展開 PLC、西門子、 S7— 200 系列，并選擇 PPI，點(diǎn)擊下一步，彈出“設(shè)備配置向?qū)?—— 邏輯名稱”窗口。 點(diǎn)擊下一步，彈出“設(shè)備配置向?qū)?—— 邏輯名稱”窗口。 如下圖： 圖 設(shè)置名稱 在“請(qǐng)給要安裝的設(shè)備指定唯一邏輯名稱”對(duì)話框下，輸入設(shè)備邏輯名稱，原則上要形象、具體。繼續(xù)點(diǎn)擊“下一步”，彈出選擇串口號(hào)窗口。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 51 頁 第 30 頁 圖 選擇串口 上圖 為串行設(shè)備選擇串行窗口，本系統(tǒng)選擇 COM1，點(diǎn)擊下一步，進(jìn)入設(shè)備地址設(shè)置指南用戶對(duì)話窗口。 如下圖： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 51 頁 第 31 頁 圖 設(shè)備地址設(shè)置 在對(duì)話框中指定設(shè)備地址 2，點(diǎn)擊下一步，打開通信參數(shù)對(duì)話窗口。 圖 參數(shù)對(duì)話框 在對(duì)話框中分別輸入嘗試恢復(fù)間隔時(shí)間和最長恢復(fù)時(shí)間，并點(diǎn)擊下一步 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 51 頁 第 32 頁 圖 信息框 在信息總結(jié)窗口中可以看到剛 剛 設(shè)置的設(shè)備的全部信息， I/O 設(shè)備配置成功后，在工程瀏覽器的項(xiàng)目內(nèi)容顯示區(qū)將列出 I/O 設(shè)備名稱和圖標(biāo)。在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，組態(tài)王 在系統(tǒng)中 內(nèi)嵌的設(shè)備管理程序 ， 負(fù)責(zé)與 I/O設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。已配置的 I/O 設(shè)備在工程瀏覽器的設(shè)備節(jié)點(diǎn)中分類列出， 我們 可以隨時(shí)查詢和修改。 4． 3 系統(tǒng)安全管理 在 “ 組態(tài)王 ” 系統(tǒng)中，可以對(duì)畫面上的圖形對(duì)象設(shè)置訪問權(quán)限，同時(shí)給操作 人員 分配訪問優(yōu)先級(jí)和安全 區(qū)，當(dāng)操作者的優(yōu)先級(jí)小于對(duì)象的訪問優(yōu)先級(jí)或不在對(duì)象的訪問安全區(qū)內(nèi)時(shí)，該對(duì)象為不可訪問，即要訪問一個(gè)有優(yōu)先級(jí)設(shè)置的對(duì)象，要求 首 先具有訪問優(yōu)先級(jí)，而且操作者的操作安全區(qū) 必 須在對(duì)象的安全區(qū)內(nèi)時(shí)，方能訪問。 與訪問權(quán)限有關(guān)的系統(tǒng)變量有兩個(gè)： “ 用戶名 ” 和 “ 訪問權(quán)限 ” 。 “ 用戶名 ” 是內(nèi)存字符串型變量，在程序運(yùn)行時(shí)記錄當(dāng)前用戶的名字。若沒有用戶登錄或用戶已退出登錄， “ 用戶名 ” 為 “ 無 ” 。 “ 訪問權(quán)限 ” 是內(nèi)存模擬型變量，在程序運(yùn)行時(shí)記錄著當(dāng)前用戶的訪問優(yōu)先級(jí)。 系統(tǒng)函數(shù) Logon 用來登錄用戶， Logoff 退出登錄， Edit Users 供優(yōu)先級(jí)不小于 900 的操作者配置用戶。函數(shù) Log Operate String 可以用于記錄操作員的操作信息。 組態(tài)王中可根據(jù)工程管理的需要將用戶分成若干個(gè)組來管理，即用戶組。 在 工程瀏覽器目錄顯示區(qū)中，用鼠標(biāo)雙擊大綱項(xiàng)系統(tǒng)配置下的用戶配置，或從工程瀏覽器的頂部按鈕組中單擊 “ 用戶 ” ，彈出 “ 用戶和安全區(qū)管理器 ” 對(duì)話框，如下圖 ： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 51 頁 第 33 頁 圖 用戶配置 圖 用戶和安全配置 單擊 “ 新建 ” 按鈕，彈出 “ 新建 ” 對(duì)話框 。 選中 “ 用戶組 ” 按鈕 ， 用戶組下面可以包含多個(gè)用戶，在對(duì)話框中的“ 用戶組名 ” 中填入所要配 置的當(dāng)前用戶組的名稱，如 “第一組” ；在 “ 用戶組注釋 ” 中填入對(duì)當(dāng)前用戶組的注釋，在右側(cè)的 “ 安全區(qū) ” 列表框中選擇當(dāng)前用戶組下 面 所有用戶的公共安全區(qū)，配置完成后，按 “ 確定 ” 返回 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 51 頁 第 34 頁 在“ 登錄超時(shí) ” 中輸入登錄超時(shí)時(shí)間，即用戶登錄后，使用權(quán)限的時(shí)間，當(dāng)?shù)竭_(dá)規(guī)定的時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)權(quán)限自動(dòng)變?yōu)?“ 無 ” ，如果登錄超時(shí)的值為 0，則登錄后沒有登錄超時(shí)的限制 。 對(duì)于單獨(dú)的不需要加入到任何一個(gè)用戶組的用戶，可以定義為 “ 獨(dú)立用戶 ” 。 單擊 “ 新建 ” 按鈕，彈出獨(dú)立用戶配置的 “ 新建 ” 對(duì)話框 。 在本次設(shè)計(jì)中我們?cè)O(shè)立獨(dú)立用戶。 “ 用戶名 ” 為楊琛 ， “ 用戶注釋 ” 為系統(tǒng)管理員， “登陸超時(shí)”設(shè)置為無限制，“ 優(yōu)先級(jí) ” 選擇軟件默認(rèn)值 999，“ 安全區(qū) ” 選擇 A,B,C,D 四個(gè)區(qū)。 如下圖 ： 圖 用戶定義 當(dāng)用戶登錄成功后，對(duì)于動(dòng)畫連接命令語言 ，只有當(dāng)?shù)卿浻?戶的操作優(yōu)先級(jí)不小于該圖規(guī)定的操作優(yōu)先級(jí)，并且安全區(qū)在該圖 規(guī)定的安全區(qū)內(nèi)時(shí)，方可訪問該對(duì)象或執(zhí)行命令語言。 命令語言執(zhí)行時(shí)與其中連接的變量的安全區(qū)沒有關(guān)系，命令語言會(huì)正常執(zhí)行，但是如果命令語言中的變量的安全區(qū)不滿足條件時(shí)，變量的數(shù)值將不被修改 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 51 頁 第 35 頁 在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中雙擊畫面上的某個(gè)對(duì)象，如 多邊形 ，彈出 “ 動(dòng)畫連接 ” 對(duì)話框，如下圖 ： 圖 優(yōu)先級(jí)設(shè)置 選擇具有數(shù)據(jù)安全動(dòng)畫連接中的一項(xiàng)，如命令語言連接。則 “ 優(yōu)先級(jí) ”和 “ 安全區(qū) ” 選項(xiàng)變?yōu)橛行В?“ 優(yōu)先級(jí) ” 中輸入訪問的優(yōu)先級(jí)級(jí)別；單擊 “ 安全區(qū) ” 后的 “ ...” 按鈕選擇安全區(qū) 。 如圖： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 51 頁 第 36 頁 圖 選擇安全區(qū) 設(shè)置安全區(qū)的方法為：單擊左側(cè) “ 可選擇的安全區(qū) ” 列表框中的安全區(qū)名稱，然后單擊 “ ” 按鈕，即可將 這個(gè) 安全區(qū)名稱加入右側(cè)的 “ 已選擇的安全區(qū) ” 列表框中， 若要 取消安全 區(qū)則 選中 “ 已選擇的安全區(qū) ” 列表框中的安全區(qū)名稱，單擊 “ ” 按鈕即可 。 我們還可以對(duì) 變量 進(jìn)行 安 全區(qū) 設(shè)置， 在工程瀏覽器 “ 數(shù)據(jù)詞典 ” 中新建變量時(shí)，彈出 變量屬性 對(duì)話框，定義好變量后，單擊 “ 記錄和安全區(qū) ”屬性頁標(biāo)簽，進(jìn)入記錄和安全區(qū)配置對(duì)話框，如下圖 ： 圖 記錄和安全區(qū)配置 我們可以 根據(jù)設(shè)計(jì)需要在安全區(qū)列表框中選擇一個(gè)安全區(qū)名稱。