【正文】 歸檔和消息中所使用的變量，函數(shù)， OLE 對象和 ActiveX 控件。 7． 文本庫 吉林化工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 15 文本庫（ text library）編輯不同語言版本下的文本消息。 5． 報表編輯器 報表編輯器（ report designer）提供許多標準的報表，也可以設(shè)計各種格式的報表，并可按照預定的時間進行打印。 3． 報警記錄 報警記錄（ alarm logging）負責采集和歸檔報警消息。它包含以下九大部件： 1． 變量管理器 變量管理器（ tag management）管理 WinCC 中所使用的外部變量，內(nèi)部變量和通訊驅(qū)動程序。此外， WinCC還有對 SIMATIC PLC 進行系統(tǒng)診斷的選項，給硬件維護提供了方便。 WinCC 采用標準 Microsoft SQL Server 20xx(WinCC 以前版本采用 Sybase)數(shù)據(jù)庫進行生產(chǎn)數(shù)據(jù)的歸檔，同時具有 Web 瀏覽器功能。 4． 利用 STEP 仿真器，對下位機程序進行仿真，如圖 34 所示。 詳細下位機程序見附錄 A。本次設(shè)計主要是液體混合控制的仿真設(shè)計，所以不能夠進行實時故障的檢測，所以在下位機程序中，需要進行手動故障的控制， A、 B、 C3 個閥門以及電機是本次設(shè)計的主 要故障點，一旦以上四個故障點中的任意一個發(fā)生故障，則系統(tǒng)停止運行，需要工作人員進行檢修。在 STEP7 的仿真中，可以明晰的觀察到各個變量的狀態(tài)。此次變量規(guī)整利于上位機組態(tài)與變量連接，在 3 種配方下的 A， B 閥門狀態(tài)，在上位機中，統(tǒng)一規(guī)整為一種 A， B 閥門狀態(tài)，將電機的慢速運行，快速運行統(tǒng)一規(guī)整為電機運行。利用中間變量 來區(qū)分處在 2 種不同情況下的液位最低狀態(tài)，當進料罐開始進行注料時，為一種液位最低狀態(tài)，但此時，并不能打開 C 閥進行排空；當液體進入儲物罐時，又會達到液位最低狀態(tài)，此時，則需打開閥 C 進行排空，所以用中間變量 來區(qū)分開這兩種狀況下的液位最低狀態(tài)，以免發(fā)生浪費原料的現(xiàn)象 [6]。 吉林化工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 13 程序段 23， 24 分析 如 下： 程序段 23， 24 為 控制排空程序段。液體混合攪拌完成之后，要使新生成的產(chǎn)品注入儲物罐。 程序段 21 分析如下： 程序段 21 為停止電機運行程序段。在液體混合控制設(shè)計中，電機攪拌是生成產(chǎn)品的主要工序， 3 種配方中的任意一種運行結(jié)束后，電機開始運行，使液體混合充分，達到產(chǎn)品質(zhì)量要求。操作人員能夠很容易的掌握操作方法 [5]。手動 ， ， 進行 3 種配方的控制，手動控制按鈕可以避免 3 種配方混合出錯，使每個配方都獨立的進行操作。配方選擇是液體混合控制系統(tǒng)的主要組成部分，根據(jù)不同配方，生產(chǎn)不同產(chǎn)品。通過對閥門 A打開的時間定時為 6s，對閥門 B 打開的時間定時為 5s，即可設(shè)置配方 A 的比例為 6:5。通過對閥門 A打開的時間定時為 3s，對閥門 B 打開的時間定時為 4s，即可設(shè)置配方 A 的比例為 3:4。通過對閥門 A打開的時間定時為 5s，對閥門 B 打開的時間定時為 8s，即可設(shè)置配方 A 的比例為 5:8。當系統(tǒng)運行時， A、 B、 C 閥門以及 電機出現(xiàn)故障，或在注料動作發(fā)生時，傳感器檢測到儲物罐內(nèi)液體為高液面，則中間變量 被復位，系統(tǒng)停止運行。系統(tǒng)的啟動利用點 手動控制，對中間變量 進行置位，使以下每段程序運行之前，都必須滿足點 的導通，才能進行工作。 圖 33 符號編輯器中的符號設(shè)置 基于 WinCC 的液體混合仿真系統(tǒng)設(shè)計 12 3． 打開 OB1 塊，進行程序編寫。 啟 動配 方 選 擇閥 門 A 或 閥 門 B 是 否 故 障N O電 機 攪 拌電 機 是 否 出 故 障 電 機 調(diào) 速閥 C 打 開閥 C 是 否 故 障進 入 儲 物 罐排 空結(jié) 束N ON OY E SY E SY E S儲 物 罐 中 液 位 是 否 為 高 液 位N OY E S 圖 31 程序流程圖 吉林化工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 11 下位機程序分析 1． 進入 STEP7 軟件，進行硬件選擇，如圖 32 所示。若無故障，則向成品罐中注入生成的產(chǎn)品 ，并進行 5s 的排空； 6) 此次動作結(jié)束。若無故障，則進行注料； 4) 判斷電機是否故障，如果發(fā)生故障，則需停車檢修。程序流程圖是編程之前必須做的一項 工作。 本次設(shè)計的下位機控制要求 本次設(shè)計主要利用 S7300 編程，實現(xiàn)系統(tǒng)功能如下： 1． 系統(tǒng)啟動及停止； 2． 3 種不同配料方式； 3． 利用變頻器，進行調(diào)速； 4． 手動控制故障信號，使系統(tǒng)進行故障仿真。詳細 I/O 點表見附錄 A。 根據(jù)本次工藝流程可知，共有 12 個數(shù)字輸入點，所以在硬件選擇中，選擇訂貨號為：6ES7 3211BH000AA0 的 16 路開關(guān)量輸入卡；共有 17 個數(shù)字量輸出點，所以在硬件選擇中，選擇訂貨號為： 6ES7 3221BL000AA0 的 32 路開關(guān)量輸出卡；共有 高液位與低液位 2 個模擬量輸入點， 且模擬量信號為 4— 20mA。 7． 導軌 鋁質(zhì)導軌用來固定和安裝 S7300 上述的各種模塊。通信處理器可以減輕 CPU 處理通信的負擔，并減少用戶對通信的編程工作。 4． 功能模塊（ FM） 吉林化工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 9 功能模塊式智能的信號處理模塊，它們不占用 CPU的資源，對來自現(xiàn)場設(shè)備的信號進行控制和處理，并將信息傳送給 CPU。電源模塊和額定輸出電流由 2A， 5A 和 10A3 種，過載時模塊上的 LED 閃爍。 CPU前面板上有狀態(tài)故障指示燈，模式選擇開關(guān)， 24V 電源端子和微存儲卡插槽。 S7300 的組成部件 S7300PLC 是模塊式的 PLC，它由以下幾部分組成 [4]： 1． 中央處理單元（ CPU） CPU 用于存儲和處理用戶程序，控制集中式 I/O 和 分布式 I/O。 S7300 已將 HMI（人機接口）服務(wù)集成到操作系統(tǒng)內(nèi)，大大減少了人機對話的編程要求。 S7300 有 350 多條指令，其編程軟件 STEP7 功能強大，使用方便。 S7300 不需要附加任何硬件，軟件和編程，就可以建立一個 MPI 網(wǎng)絡(luò)。 S7300 的每個 CPU都有一個使用 MPI（多點接口）通信協(xié)議的 RS485 接口。 基于 WinCC 的液體混合仿真系統(tǒng)設(shè)計 8 第 3 章 下位機軟件編程 S7300 概述 S7300 是模塊化的中小型 PLC，適用于中等性能的控制要求。 4． 故障信號 故障信號部分主要處理控制系統(tǒng)運行過程中的故障。按配方所需，達到定時時間后，電磁閥Y1， Y2 打開（ Y1， Y2 為 OFF）。 2． 啟動操作 按下啟動按鈕，開始下列操作： 1) 在觸摸屏上選擇所需配方。 圖 22 液體混合控制系統(tǒng)工藝流程圖 控制方案 “ 手動” 控制 方式：在該方式下，控制人員利用觸摸 屏上的控制按鈕，對系統(tǒng)進行操作，進行配方的選擇，以及實現(xiàn)電機調(diào)速，其它動作將是系統(tǒng)自動進行。并循環(huán)如此。完成液體注入后，下方的混合罐開始工作，利用變頻器的控制，使電機的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，進行一次快攪拌，一次慢攪拌，如此交替。 液體混合控制系統(tǒng)工藝流程簡介 液體混合控制系統(tǒng)如圖 22 所示：在生產(chǎn)現(xiàn)場，有兩個進料罐，裝載 2 種不同液體。并且通過上位機與下位機的通訊，可以實現(xiàn)上位機對現(xiàn)場系統(tǒng)的控制。本次設(shè)計主要現(xiàn)場參數(shù)由數(shù)字量輸入，數(shù)字量輸出以及模擬量輸入為主。 并且能夠利用這樣的通訊來實現(xiàn)觸摸屏對 WinCC 的動畫控制。 本次設(shè)計是根據(jù)上位機與下位機通訊，來實現(xiàn)對設(shè)計的控制要求。本次設(shè)計硬件系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖 21 所示。所以現(xiàn)場的硬件組成部分，是實現(xiàn)對設(shè)計的控制要求的必要組成部分。 吉林化工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 5 第 2 章 工藝及控制方案的設(shè)計 系統(tǒng)構(gòu)成框圖是指，系統(tǒng)在投入使用的工作環(huán)境下的硬件組成。 在運行此項目時，首先是通過觸摸屏的按鈕對 PLC程序進行操作的，然后利用 STEP7300程序通過與 WinCC的通訊對上位機畫面進行操作。 設(shè)計任務(wù)圖如圖 11所示。 采用組態(tài)軟件 WinCC 控制系統(tǒng)方案，利用 step7300編程，并結(jié)合了 WinCC flexible觸摸屏的手動控制，設(shè)計了液體混合基于 WinCC 的液體混合仿真系統(tǒng)設(shè)計 4 控制系統(tǒng)仿真畫面、實況模擬、變量記錄、報警記錄等界面，實現(xiàn)了液體混合控制系統(tǒng)的仿真設(shè)計。 以上特點使用 PLC 控制系統(tǒng)具有可靠性高，程序設(shè)計方便靈活，抗干擾 能力強，運行穩(wěn)定等諸多優(yōu)點今后 PLC 控制系統(tǒng)還會得到更廣泛的使用。編程方法的多樣性使編程簡單、應(yīng)用而拓展。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快找到故障的部位。容易掌握和理解。 PLC 有多種程序設(shè)計語言可供使用。 2． 易操作性 對 PLC 的操作包括程序輸入和程序更改的操作。采用了精簡化的編程語言。它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點，一般不容易發(fā)生操作的錯誤。斷電保護，故障診斷和信息保護及恢復。 PLC 采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進行設(shè)計。它的連線打打減少。其中 PLC 檢測控制系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛。目前已有許多企業(yè)采用先進控制器對傳統(tǒng)接觸控制進行改造，大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性和自控程度，為企業(yè)提供了更可靠的生產(chǎn)保障，所以 PLC在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到了良好的應(yīng)用。當前國內(nèi)許多地方的此類控制系統(tǒng)主要是采用 DCS，這是由于液位控制系統(tǒng)的儀表信號較多，采用此系統(tǒng)性 價比相對較好，但隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展， PLC在儀表控制方面的功能已經(jīng)不斷強化。目前已有許多企業(yè)采用先進控制器對傳統(tǒng)接觸控制進行改造，大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性和自控程度，為企業(yè)提供了更可靠的生產(chǎn)保障，所以 PLC 在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到了良好的應(yīng)用 [2]。并且隨 著電子技術(shù)的不斷發(fā)展， PLC 在儀表控制方面的功能已經(jīng)不斷強化 [1]。 1976 年正式命名，并給予定義： PLC 是一種數(shù)字控制專用電子計算機，它使用了可編程序存儲器儲存指令，執(zhí)行諸如邏輯、順序、計時、計數(shù)與演算等功能，并通過模擬和數(shù)字輸入、輸出等組件，控制各種機械或工作程序。 本次設(shè)計中，用到的點數(shù)較少，可以利用 PLC 進行編程及仿真。以高檔次 PLC 系列產(chǎn)品代替 DCS，一般情況下可以 節(jié)約資金 。 PLC 對接地電阻要求不嚴格，所以維護費用比較低。每一個回路大概要 2300 美金左右， DCS 開發(fā)的邏輯運算一個與非門的運算需要幾十毫秒，而 PLC 只要零點幾毫秒。這兩者所研究的內(nèi)容不同， DCS 首先應(yīng)用在石化系統(tǒng)，后來兩者都想占有市場， PLC 增加了模擬量的運算， DCS 開發(fā)了邏輯運算。 PLC 主要針對于汽車制造，模擬量極少甚至沒有，開發(fā)人員主要是電氣技術(shù)人員，它用計算機的邏輯運算代替繼電器邏輯。 基于 WinCC 的液體混合仿真系統(tǒng)設(shè)計 2 液體混合生產(chǎn)的現(xiàn)狀及發(fā)展 現(xiàn)狀 目前國內(nèi)外此類控制系統(tǒng)主要是采用 DCS，這是由于液位控制系統(tǒng)的儀