【正文】 S7PLCSIM 與 STEP7 編程軟件集成在一起，可以在開發(fā)階段發(fā)現和排除錯誤，提高用戶程序的質量。參數設置完成后， P0010=0，變頻器進入“運行準備就緒”狀態(tài)。 表 63 PLC 數字量輸入約定表 按鈕 對應 PLC 輸入點 功能描述 SB1 電機運行 SB2 電機停止 SB3 電機運行時，以固定頻率 1 運行 SB4 電機運行時，以固定頻率 2 運行 2 段固定頻率控制狀態(tài)如表 64 所示。 本次設計采用 2 段固定頻率控制，按下 SB1 按鈕允許電機運行；按下 SB3 按鈕電機運行在固定頻率 1（設定為 15Hz）；按下 SB4 按鈕電機運行在固定頻率 1（設定為 30Hz）；按下 SB2 按鈕電機停止運行。跳轉到 r0000 后，按此鍵將返回原來的顯示點。 變 頻器運行過程中，在顯示任何一個參數時按下此鍵并保持不動 2 秒鐘，將顯示以下參數值（在變頻器運行中，從任何一個參數開始）： 1. 直流回路電壓（用 d 表示 – 單位： V） 2. 輸出電流（ A） 3. 輸出頻率（ Hz） 4. 輸出電壓（用 o 表示 – 單位： V）。 電動機點動 在變頻器無輸出的情況下按此鍵，將使電動機起動，并按預設定的點動頻率運行。 OFF2：按此鍵兩次（或一次，但時間較長）電動機將在慣性作用下自由停車此功能總是 “使能 ”的。 起動變頻器 按此鍵起動變頻器。 BOP 具有五位數字的七段顯示，用于顯示參數的序號和數值，報警和故障信息，以及該參數的設定值和實際值。 MM440 變頻器特點 MM440 主要特性：易于安裝，參數設置簡單；易于調試；牢固的 EMC 設計；可由IT 電源供電；對控制信號響應快速而且可重復；參數設置范圍廣泛，確保其可對廣泛的應用對象進行配置；電纜連接簡單；具有多個繼電器輸出；具有多個模擬量輸出（ 020mA）； 6 個帶隔離的數字輸入，并可切換為 NPN/PNP 接線；有多種可選件供用戶選用：用于與 PC 通信模塊，基本操作面板（ BOP），高級操作板（ AOP），用于進行現場總線通信的 PROFIBUS 通信模塊。點擊通訊驅動程序，選擇 SIMATIC S7 300/400。本次設計中，電機的調速是根據變頻器的調節(jié)才得以進行，變頻器的應用將在下章進行詳細的說明。 創(chuàng)建調速畫面 調速畫面主要涵蓋低速調節(jié)，高速調節(jié) 。 吉林化工學院畢業(yè)設計說明書 31 圖 58 創(chuàng)建配方畫面 在配方畫面中進行配方的選擇，在配方按鈕中，要進行與變量的鏈接，才能實現配方選擇的功能，點擊屬性中的動畫，選擇可見性，與 相應的變量進行鏈接，如：配方 A與變量 fA 鏈接。 在啟動按鈕中，選擇函數時，將變量 START 進行置位。 創(chuàng)建登錄畫面 打開已創(chuàng)建好的項目，點擊右側欄內的畫面，單擊右鍵，選擇添加畫面，同時也可重命名畫面，如圖 55， 56 所示。在觸摸屏變量設置中 ，要設置所并的 M 點。點擊下一步進入畫面模板以畫面提示的選擇相應完成畫面瀏覽、系統(tǒng)畫面、庫、項目信息等步驟。在運行系統(tǒng)中，您可以在過程模式下執(zhí)行項目。 WinCC flexible 綜合了下列優(yōu)點：直接的處理方式、透明性、靈活性。 HMI 系統(tǒng)代表人 (操作員 )與過程 (機器 /設備 )之間的接口。按鈕添加步驟及組態(tài)，在創(chuàng)建主畫面中已詳細表述，在這里就不再贅述。 圖 416 報警 記錄編輯 圖 417 變量記錄編輯 吉林化工學院畢業(yè)設計說明書 25 在變量記錄頁面中，在左上方的歸檔處，點擊右鍵，選擇歸檔向導，點擊下一步，創(chuàng)建一個英文名，再點擊下一步，將出現打開變量管理器一欄，此時就可添加在變量管理內所創(chuàng)建的需要進行報警顯示的變量。 基于 WinCC 的液體混合仿真系統(tǒng)設計 24 本次設計中，在上位機中添加了報警畫面，以便對故障進行實時報警。 4． 液位檢測變量： HH,HL. 主畫面上的變量鏈接 變量鏈接是上位機與下位機 通訊的重要步驟 ，如果不能夠進行正確的變量鏈接，則會導致上位機與下位機通訊出錯。在其內部即可新建所需變量。 圖 49 設置對象屬性 圖 410 添加腳本程序 吉林化工學院畢業(yè)設計說明書 21 在登錄畫面中，也可插入圖片，點擊對象選項板中的智能對象，點擊圖形對象，即可在圖庫里添加圖片。 基于 WinCC 的液體混合仿真系統(tǒng)設計 20 SetTagBit(denglu， 1)。 在右側的對象選項板中選擇窗口對象中的按鈕，然后對按鈕進行組態(tài)，點擊右鍵對象屬性，選擇事件，點擊按鈕中的鼠標動作，單擊右鍵進入 C 動作，對于用戶登錄及進入畫面需要輸入不同的腳本程序，點擊確定，即可完成對按鈕的組態(tài)。 圖 46 主畫面流程圖 在主畫面中，添加按鈕是一項非常重要的工作，在系統(tǒng)運行時，可以通過按鈕去改變所處界面，添加按鈕過程如圖 47 所示。 本設計中 WinCC 的組態(tài)過程 創(chuàng)建項目 打開 WinCC 后，在文件中點擊新建，將出現 WinCC 項目管理器畫面，選擇單用戶項目后點擊確定后出現創(chuàng)建新畫面對話框，在項目名稱欄里添加好項目名稱后點擊創(chuàng)建即可完成，如圖 41， 42 所示。 6． 全局腳本 全局腳本（ global script）是系統(tǒng)設計人員用 ANSIC 及 Visual Basic 編寫的代碼，以滿足項目的需要。 2． 圖形編輯器 圖形編輯器（ graphics designer）用于設計各種圖形畫面。作為 SIMATIC 全集成自動化系統(tǒng)的重要組成部分， WinCC 確保與 SIMATIC S5， S7 和 505 系列的 PLC 連接的方便和通訊的高效； WinCC 與 STEP7 編程軟件的緊密結合縮 短了項目開發(fā)的周期。 程序段 33 分析如下：報警復位。 程序段 29— 32 程序段分析如下： 程序段 29— 32程序段為手動故障控制程序段。 程序段 25— 28 分析如下： 程序段 25— 28 程序段為變量規(guī)整程序段。當電機快速運行結束時，閥門 C 打開，使產品注入到儲物罐。 在本次設計中，根據控制要求，利用變頻器的調節(jié)去調整電機轉速，首先使電機進行 5s 的慢速攪拌，然后再進行 5s 的快速攪拌。這種方法，簡單易行，操作可靠。 程序段 3— 14 為配方選擇程序段。 程序段 7— 10 分析如下： 通過定時器對閥門打開時間的定時，對液體混合比例進行控制。 系統(tǒng)的停止利用點 手動控制，對中間變量 進行復位，一旦啟用停止按鈕，則 被復位，達到系統(tǒng)停車的目的。 圖 32系統(tǒng)硬件選擇 2． 打開符號編輯器，在編輯器中添加程序所需變量，如圖 33 所示。若無故障，則進行電機的調速； 5) 電機運行結束后，閥門 C 將自動打開，此時需判斷閥門 C 是否出故障，如果出故障，則需停車檢修。 在下位機編程的過程中，要有清晰的思路，才能進行正確的編程。 所以在硬件選擇中，選擇訂貨號為：6ES7 3317KB000AB0 的 2 路模擬量輸入卡。 6． 接口模塊（ IM） 接口模塊用于多機架配置時連接主機架和擴展機架 。 3． 信號模塊（ SM） 信號模塊是數字量輸入 /輸出模塊（簡稱為 DI/DO）和模擬量輸入 /輸出模塊（簡稱為AI/AO）的 總稱，它們使不同的過程信號電壓或電流與 PLC 內部的信號電平匹配。各種 CPU有不同的性能，有的 CPU 集成有數字量和模擬量輸入 /輸出點，有的 CPU 集成有 PROFIBUSDP等通信接口。 STEP7 的功能塊圖和梯形圖編程語言符合 IEC61131 標準，語句表編程語言與 IEC 標準稍有不同，以保證與 STEP5 的兼容， 3 種編程語言可以互相轉換。有的CPU 還帶有集成的現場總線 PROFIBUSDP 接口， PROFINET 接口或 PtP（點對點）串行通信接口。在此系統(tǒng)運行時，可能出現如下幾種故障： 1) 電磁閥門 Y Y Y3 出現故障，可能導致系統(tǒng)不能正常運 作； 2) 電機 M 出現故障，不能實時的對液體進行混合攪拌； 3) 在注料之前，混合罐并非是空罐，此時要利用液面?zhèn)鞲衅鬟M行檢測，若混合罐確實不為空的狀態(tài)，則要停止注料動作，打開閥門 C，將液體排進儲物罐內； 以上幾種故障信號，均為實際生產中所遇到的常規(guī)性故障，當出現故障時，應立即停車檢測，對故障進行檢修，以免遭成不必要的浪費與損失，確保系統(tǒng)可進行安全性生產 。 電磁閥 Y1 閉合 （ Y1 為 ON），開始注入液體 A，電磁閥 Y2 閉合 （ Y2 為 ON），開始注入液體 B。 系統(tǒng)工藝流程圖如圖 22 所示。根據生產要求不同，按照不同的配方進行注料，由于兩個進料罐與其管道是相同的，即可近似為同一時刻內，進料流量相同，所以根據注入的定時時間不同，即可達到配方要求。通過下位機的變量與實基于 WinCC 的液體混合仿真系統(tǒng)設計 6 際現場參數的連接，來實現下位機對現場系統(tǒng)的控制。 上位機 WinCC 與觸摸屏通過 TCP/IP 協(xié)議，與下位 機經過以太網卡 CP3431 與下位機進行通訊。如果在硬件方面沒有進行正確的構造，則軟件部分將無法實現對設計的控制要求。通過以上操作，才能實現本次設計的內容，即基于 WinCC的液體混合系統(tǒng)的仿真設計。該控制系統(tǒng)配置靈活、控制可靠、維修方便，提高了生產效率，保證了系統(tǒng)穩(wěn)定運行。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變量十分容易。 PLC 具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低。程序的輸入直接可接顯示，更改程序的操作也可以直接 根據所需要的地址編號或接點號進行搜索或程序尋找，然后進行更改。 PLC 是為工業(yè)生產過程控制而專門設計的控制裝置，它具有比通用計算機控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件。例如：冗余的設計。因為其具有以下特點 [3]： 1． 可靠性 PLC 不需要大量的活動元件和連 線電子元件。用于回路調節(jié)和組態(tài)畫面的功能不斷完善，而且 PLC的抗干擾的能力也非常強，對電源的質量要求比較低。用于回路調節(jié)和組態(tài)畫面的功能不斷完善，而且 PLC 的抗干擾的能力也非常強，對電源的質量要求比較低。 發(fā)展 PLC 于 60年代末期在美國首先出現，目的是用來取代繼電器，執(zhí)行邏輯、計時、計數等順序控制功能，建立柔性程序控制系統(tǒng)。高檔 PLC 如 AB 公司的 PLC5C 系列等，有專門的冗余產品系列，也有專門的模擬量過程控制模塊。但兩者在新開發(fā)的部分都存在有一些缺陷， PLC 開發(fā)的 模擬量運算功能塊少，編程較為復雜，價格也比較昂貴。 PLC 和 DCS 由于在早期開發(fā)時，是由兩種技術人員開發(fā)的，面向不同的控制對象。 WinCC組態(tài)軟件提供了適用于工業(yè)的圖形顯示、消息、歸檔 以及報表的各種功能模板，能實現高性能的過程偶合、快速的畫面更新和可靠的資料處理，具有較高的實用性 [13]。 WinCC的顯著特性是全面開放，很容易結合標 準的或用戶的程序建立人機接口，精確地滿足生產實際要求。 本文給出基于 WinCC的液體混合仿真系統(tǒng)的設計，其主要著力點在于液體混料比例的精確性和均勻性，這同樣也是產品品質一致性的保障。許