【正文】 指導(dǎo)老師淵博的知識、獨(dú)到的見解都令我頗感敬佩，使我受益匪淺。 本課題是一系列茶葉自動控制研究的開始，是開創(chuàng)性的工作，具有非常重要的意義。其次，通過計(jì)算分析，分別對其進(jìn)行了硬件選擇和連接。 茶葉揉捻機(jī)自動化改造 45 結(jié)語 本人分析了茶葉揉捻原理，確定了適用于自動控制的揉捻工藝，并制定了自動控制總體設(shè)計(jì)方案。 （ 7） 您可以從 STEP 7 中移開集成的項(xiàng)目，將之作為單獨(dú)的項(xiàng)目使用。 （ 5） WinCC flexible 支持在 STEP 7 中所組態(tài)的 ALARM_S 和 ALARM_D 報(bào)警，并可將它們輸出到 HMI 設(shè)備上。 STEP 7 中的符號改變會在 WinCC flexible 中更新。 STEP 7 集成期間由系統(tǒng)創(chuàng)建的連接參數(shù)： 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和 HMI 及 PLC 參數(shù)被預(yù)先分配 （ 3） 組態(tài)變量和區(qū)域指針時(shí)，可以直接在 WinCC flexible 中訪問 STEP 7 符號。 （ 2） 當(dāng)創(chuàng)建 WinCC flexible 項(xiàng)目時(shí)， PLC 的通訊參數(shù)被預(yù)分配。與 STEP 7 集成的優(yōu)點(diǎn) :在集成組態(tài)期間，可以訪問用 STEP 7 組態(tài) PLC 時(shí)所創(chuàng)建的 STEP 7 組態(tài)數(shù)據(jù)。茶葉揉捻控制 PLC 系統(tǒng)是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，其應(yīng)用程序由主程序、中斷服務(wù)程序和一些功能模塊子程序組成。該部分的變量由上位機(jī)傳輸給 PLC 或由 HMI 設(shè)定。 PLC 中變量存儲器分為兩個(gè)部分，分別為 HMI參數(shù)存儲區(qū)、程序變量存儲區(qū)。整個(gè)揉捻過程程序結(jié)構(gòu)原理下圖所示 : 主程序 手動控制 自動控制 電機(jī)控制 時(shí)間設(shè)置 步進(jìn)電機(jī)手動塊 主電機(jī)手動塊 電機(jī)自動塊 步進(jìn)電機(jī)控制 變頻器控制 數(shù)據(jù)采集與顯示 變頻器速度信號采集 傳感器信號采集 揉捻機(jī)運(yùn)行階段信號顯示 茶葉揉捻機(jī)自動化改造 30 寄存器地址的分配： S7300 PLC 的用于存放工作數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)空間稱為數(shù)據(jù)存儲器，它包括變量存儲器 (V)、輸入映像寄存器 (I)、輸出映像寄存器 (Q)、內(nèi)部標(biāo)志位存儲器 (M)、特殊標(biāo)志位存儲器 ((SM)。 PLC程序的設(shè)計(jì)：茶葉揉捻控制系統(tǒng)對 2路壓力信號進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對步進(jìn)電機(jī)、變頻電機(jī)進(jìn)行控制，以及各種限位信號的輸入。 因此，用戶需要： ? 一個(gè) PC USB 適配器連接到設(shè)備的通訊口 ? 在計(jì)算機(jī)中安裝 MPI模塊 (例如 CP 5611)PG中已經(jīng)裝有 MPI接口 。它安裝了用于 SIMATIC可編程序邏輯控制器編程時(shí)所需的一切。 安裝要求 ? 操作系統(tǒng)： Windows 2021或 Windows XP， Windows Server 2021。 其它編程語言作為可選軟件包使用。 ? 功能塊圖（ FBD）是 STEP 7編程語言的圖形表達(dá)方式，使用與布爾代數(shù)相類似的邏輯框來表達(dá)邏輯。如果一個(gè)程序是用語句表編寫的， CPU執(zhí)行程序時(shí)則按每一條指令一步一步地執(zhí) 行。它的指令語法與一個(gè)繼電器的梯形邏輯圖相似：當(dāng)電信號通過各個(gè)觸點(diǎn)、復(fù)合元件以及輸出線圈時(shí)，使用梯形圖，可以追蹤電信號在電源示意線之間的流動。 (2)用于使用帶有各種功能的 SIMATIC S7300/S7400、 SIMATIC M7300/M7400和 SIMATIC C 7的 STEP 7： (1)可通過選擇 SIMATIC工業(yè)軟件中的軟件產(chǎn)品進(jìn)行擴(kuò)展 (2)為功能模板和通訊處理器賦值參數(shù) (3)強(qiáng)制和多處理器模式 (4)全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊 (5)使用通訊功能塊的事件驅(qū)動數(shù)據(jù)傳送組態(tài)連接 茶葉揉捻機(jī)自動化改造 28 軟件編譯環(huán)境 編程語言 用于 S7300和 S7400的編程語言梯 形邏輯圖（ Ladder Logic）、語句表（ Statement List）和功能塊圖（ Function Block Diagram）都集成在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)軟件包中。它是 SIMATIC 工業(yè)軟件的組成部分。 軟件開發(fā)的環(huán)境： STEP 7 是用于對 SIMATIC 可編程邏輯控制器進(jìn)行組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包。 工藝參數(shù)界面如下圖所示： 茶葉揉捻機(jī)自動化改造 25 該界面中的配方視圖組態(tài)信息如下： 茶葉揉捻機(jī)自動化改造 26 該系統(tǒng)只有一個(gè)連接，其信息如下圖所示： 該系統(tǒng)的變量編輯如下圖所示： 茶葉揉捻機(jī)自動化改造 27 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 下位機(jī)軟件指的是 S7200 PLC程序的開發(fā)，主要實(shí)現(xiàn)揉捻過程的自動控制、 傳感器數(shù)據(jù)采集、邏輯運(yùn)算以及人機(jī)界面的設(shè)計(jì)開發(fā)。 系 統(tǒng)趨勢界面如下圖所示：茶葉揉捻機(jī)自動化改造 24 工藝參數(shù)界面： 根據(jù)各種茶葉不同的大小和含水量，需要對茶葉揉捻過程工藝參數(shù)進(jìn)行不同的設(shè)置，比如揉捻壓力、壓蓋高度、揉捻時(shí)間以及電機(jī)轉(zhuǎn)速。本軟件對采集的壓蓋壓力數(shù)據(jù)以實(shí)時(shí)曲線方式顯示，用戶可以清楚的看到整個(gè)揉捻過程中壓蓋壓力的變化趨勢。 通過系統(tǒng)控制界面可以說實(shí)現(xiàn)主電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)得電，也可以實(shí)現(xiàn)壓蓋上升或者是壓蓋下降，啟動主電機(jī)或者是停止電機(jī)等 。自動控制主要通過“系統(tǒng)控制”而板上的按鈕“啟動主電機(jī)”和“停止主電機(jī)”來完成茶葉揉捻的自動過程。 用戶登錄界面如下圖所示： 界面中的按鈕功能如下： 按鈕 功能 用戶登陸 點(diǎn)擊進(jìn)入用戶登陸框，從而進(jìn)入系統(tǒng)控制畫面 注銷 點(diǎn)擊退出當(dāng)前用戶 茶葉揉捻機(jī)自動化改造 22 退出系統(tǒng) 點(diǎn)擊關(guān)閉茶葉揉捻機(jī)人機(jī)界面系統(tǒng) 點(diǎn)擊按鈕“用戶登錄”就會彈出登錄對話框，如下圖所示： 該系統(tǒng)的用戶名是： F 密碼是： 888 控制系統(tǒng)界面（主界面） ： 系統(tǒng)控制主要實(shí)現(xiàn)對茶葉揉捻機(jī)的操作和控制，包括自動控制和手動控制兩部分。系統(tǒng)管理員具有最高權(quán)限，能使用軟件的所有功能，包括操作用戶管理、數(shù)據(jù)刪除等功能 。操作管理負(fù)責(zé)完成操作用戶管理，用戶權(quán)限設(shè)定。為了安全 ，本軟件在使用之前增加了登錄對話框，只有在正確輸入用戶名和密碼后才能進(jìn)入軟件系統(tǒng)，防止非操作員對系統(tǒng)的使用及破壞?？梢圆?用如下一些安全技術(shù)確保工控軟件系統(tǒng)的安全 : (1)有身份認(rèn)證功能 (2)訪問控制功能 (3)審計(jì)功能 (4)與防病毒技術(shù)兼容 (5)與其它安全技術(shù)兼容 在本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 中主要考慮了用戶權(quán)限的設(shè)定以及使用者信息的登記。 人機(jī)界面實(shí)現(xiàn) ：根據(jù)本軟件所要實(shí)現(xiàn)的功能，再考慮到界面設(shè)計(jì)原則，可以列出界面框圖如圖： 茶葉揉捻機(jī)自動化改造 20 系統(tǒng)軟件的安全性設(shè)計(jì)： 對于一個(gè)工業(yè)上應(yīng)用的系統(tǒng)軟件來保障安全，它的安全性和可靠性尤為重要。 (7)組態(tài)運(yùn)動路徑 組態(tài)對象在過程畫面中的運(yùn)動。 自動創(chuàng)建畫面瀏覽所需對象。 (5)批量數(shù)據(jù)處理 例如，創(chuàng)建一個(gè)動作，使其包含多個(gè)具有相同值或按時(shí)間升序排列的地址的變量。 (3)所引用對象的集中修改 在中心工作站所作的修改應(yīng)用于整個(gè)項(xiàng)目。 (2)獨(dú)立于所用 PLC 的工程 如果您要在多個(gè)或不同的目標(biāo)系統(tǒng)中使用一個(gè)項(xiàng)目，只需在項(xiàng)目中切換 HMI 設(shè)備。的 PC 可視化的一系列產(chǎn)品。無需構(gòu)建通訊鏈接。 WinCC flexible 包括了性能從 Micro Panel 到簡單使用 WinCC flexible，可以創(chuàng)建模塊的 HMI 視圖，并將其與控制單元組合以形成完整的模塊。 每個(gè)選件需要一個(gè)單獨(dú)的許可證， WinCC flexible 是用于所有組態(tài)任務(wù)的工程系統(tǒng) 。 在運(yùn)行系統(tǒng)中，您可以在過程模式下執(zhí)行項(xiàng)目。 WinCC flexible 工程系統(tǒng)是用于處理所有基本組態(tài)任務(wù)的軟件。 輸出視圖 輸出窗口顯示例如在項(xiàng)目測試運(yùn)行中所生成的系統(tǒng)報(bào)警。 始終可以通過多次使用或重復(fù)使用對象模板來添加畫面對象，從而提高編程效率。 （ 6）庫 “庫”是工具箱視圖的元素。 （ 5）工具箱 工具箱包含有選擇對象的選項(xiàng)，可將這些對象添加給畫面，例如圖形對象或操作員控制元素。 （ 4）屬性視圖 屬性視圖用于編輯對象屬性，例如畫面對象的顏色。 此外，屏幕、配方、腳本、協(xié)議和用戶詞典都可直接訪問組態(tài)目標(biāo)。 （ 3）項(xiàng)目視圖 項(xiàng)目中所有可用的組成部分和編輯器在項(xiàng)目視圖中以樹型結(jié)構(gòu)顯示。 所有 WinCC flexible 元素都排列在工作區(qū)域的茶葉揉捻機(jī)自動化改造 18 邊框上。 當(dāng)鼠標(biāo)指針移動到一個(gè)功能上時(shí)，將出現(xiàn)工具提示。 WinCC flexible 的集成 ： WinCC flexible 是一種前瞻性的面向機(jī)器的自動化概念的 HMI 軟件，它具有舒適而高效的設(shè)計(jì)。用于監(jiān)控生產(chǎn)工廠的 SIMATIC HMI 系統(tǒng)代表了擁有高端性能范圍的產(chǎn)品。 使用 SIMATIC HMI，您可以始終控制過程并使機(jī)器和設(shè)備持續(xù)運(yùn)行。 例如，可以一次性將這些參數(shù)從 HMI 設(shè)備下載到 PLC，以便改變產(chǎn)品版本進(jìn)行生產(chǎn)。 例如，您可以在某一輪班結(jié)束時(shí)打印輸出生產(chǎn)數(shù)據(jù)。 該功能使您可以記錄過程值序列，并檢索以前的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。 ：過程的臨界狀態(tài)會自動觸發(fā)報(bào)警，例如，當(dāng)超出設(shè)定值時(shí)。 ：操作員可以通過 GUI (圖形用戶界面 )來控制過程。 HMI 設(shè)備上的畫面可根據(jù)過程變化動態(tài)更新。 因此，在操作員和 WinCC flexible（位于 HMI 設(shè)備端）之間以及 WinCC flexible 和 PLC 之間均存在一個(gè)接口。 HMI 是人 (操作員 )與過程 (機(jī)器 /設(shè)備 )之間的接口。 SIMATIC HMI 介紹： 在工藝過程日趨復(fù)雜、對機(jī)器和設(shè)備功能的要求不斷增加的環(huán)境中，獲得最大的透明性對操作員來說至關(guān)重要。 目前人們習(xí)慣于用 “ 界面友好性 ” 這一抽象概念來評價(jià)一個(gè)人機(jī)界面的好壞，但 “ 但面友好 ” 與 “ 界面不友好 ” 恐怕無人能定一個(gè)確切的界線，一般認(rèn)為一個(gè)友好的人機(jī)界應(yīng)該至少具備以下特征： (1)操作簡單，易學(xué)，易掌握； (2)界面美觀，操作舒適； (3)快速反應(yīng)，響應(yīng)合理； (4)用語通俗，語義一致。 人機(jī)界面設(shè)計(jì)的評價(jià) ： 怎樣評價(jià)一個(gè)人機(jī)界面設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣，目前還沒 有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。 CASE 工具構(gòu)造界面原型，并真正實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)模型軟件模型一旦確定，即可構(gòu)造一個(gè)軟件原形，此時(shí)僅有用戶界面部分，此原形交用戶評審，根據(jù)反饋意見修改后再交給用戶評審，直至與用戶模型和系統(tǒng)假想一致為茶葉揉捻機(jī)自動化改造 16 止。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間過長是交互式系統(tǒng)中用戶抱怨最多的問題，除了響應(yīng)時(shí)間的絕對長短外，用戶對不同命令在響應(yīng)時(shí)間上的差別亦很在意，若過于懸殊用戶將難以接受；用戶求助機(jī)制宜采用集成式，避免疊加式系統(tǒng)導(dǎo)致用戶求助某項(xiàng)指南而不得不瀏覽大量無關(guān)信息；錯(cuò)誤和警告信息必須選用用戶明了、含義準(zhǔn)確的術(shù)語描述，同時(shí)還應(yīng)盡可能提供一些有關(guān)錯(cuò)誤恢復(fù)的建議。逐步求精技術(shù)可把任務(wù)不斷劃分為子任務(wù)，直至對每個(gè)任務(wù)的要求都十分清楚；而采用面向?qū)ο蠓治黾夹g(shù)可識別出與應(yīng)用有關(guān)的所有客觀的對象以及與對象關(guān)聯(lián)的動作。一種是從實(shí)際出發(fā)，通過對原有處于手工或半手工狀態(tài)下的應(yīng)用系統(tǒng)的剖析，將其映射為在人機(jī)界面上執(zhí)行的一組類似的任務(wù)；另一種是通過研究系統(tǒng)的需求規(guī)格說明，導(dǎo)出一組與用戶模型和系統(tǒng)假想相協(xié)調(diào)的用戶任務(wù)?？傊挥辛私庥脩?、了解任務(wù)才能