【正文】 ............................................................................................................28 （ 1）爐內(nèi)水位不上升 ....................................................................................................29 （ 2）爐內(nèi)水位無(wú)限上升 ................................................................................................29 （ 3）系統(tǒng)無(wú)法報(bào)警 .......................................................................................................29 （ 4）報(bào)表信息無(wú)法顯示 報(bào)表的動(dòng)畫(huà) ...............................................................................29 （ 5）系統(tǒng)無(wú)法復(fù)位 .......................................................................................................29 （ 6）系統(tǒng)復(fù)位后或停止后無(wú)法重起系統(tǒng) ........................................................................29 結(jié) 論 ..........................................................................................................................................30 致 謝 ..........................................................................................................................................30 參考文獻(xiàn) .....................................................................................................................................31 附錄 1..........................................................................................................................................32 附錄 2..........................................................................................................................................35 加熱反應(yīng)爐監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)界面及 PLC 程序設(shè)計(jì) 重慶 工商大學(xué)自動(dòng)化 2020 級(jí)二班楊普權(quán) 指導(dǎo)老師：劉宵惠 摘要：加熱反應(yīng)爐監(jiān)控系統(tǒng)其研究目的是通過(guò)利用 MCGS 組態(tài)軟件和歐姆龍 PLC 編程軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱爐的溫度控制。它通過(guò)編程、組態(tài)器件的連接，最后調(diào)試的研究方法來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱爐的功能與監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)。通過(guò)這兩個(gè)檢測(cè)部分及在研究過(guò)程中會(huì)實(shí)現(xiàn)一個(gè) 對(duì)它的基本控制，但是實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中不排除環(huán)境對(duì)爐溫控制過(guò)程的影響。這也促進(jìn)了對(duì)溫度控制的發(fā)展，讓溫度控制越來(lái)越精確。 本課題來(lái)源于教學(xué)模擬題目，通過(guò)本設(shè)計(jì)可以熟悉并掌握歐姆龍 CPM1A CPU40型 PLC的原理與功能以及它的編程語(yǔ)言，以自動(dòng)控制理論為指導(dǎo)思想，解決工業(yè)生產(chǎn)及生活中溫度控制的問(wèn)題。通過(guò)學(xué)習(xí)歐姆龍的編程手冊(cè)，以及一 些基本的指令我們就能夠達(dá)到簡(jiǎn)單的一些應(yīng)用，另外它是一款可編程的控制器，也就是 說(shuō)是可以隨時(shí)修改的。 1．為用戶(hù)提供了多種通用工具模塊，用戶(hù)不 需要掌握太多的編程語(yǔ)言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好的完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能。 2．從管理的角度來(lái)看，用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)具有與 Windows 一致的圖形化操作界面，非常便于生產(chǎn)的組織與管理。在控制室里監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程中，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和干預(yù)各種不安全狀況；并且由于操作人員遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)，可以極大地提高人員和設(shè)備的安全系數(shù)；所以，這種基于組態(tài)軟件的可視化控制技術(shù)是一種很有效的安全生產(chǎn)技術(shù)。 4 組態(tài)軟件的狀況及發(fā)展趨勢(shì) 組態(tài)軟件現(xiàn)在比較知名的有西門(mén)子、 MCGS、組態(tài)王 kingview，當(dāng)然還有更多的其它的一些軟件我們未曾涉獵到的。 目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的組態(tài)軟件產(chǎn)品大致劃分為三類(lèi)。而這些軟件除和功能完善、產(chǎn)品包裝、市場(chǎng)推廣等方面具都有一定的優(yōu)勢(shì) [5]。歸根結(jié)底，應(yīng)用的帶動(dòng)對(duì)其發(fā)展起著最為關(guān)鍵的推動(dòng)作用。有的裝置直接內(nèi)嵌“ Web Server”，通過(guò)以太網(wǎng)就可以直接訪問(wèn)過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。用戶(hù)要求的多樣化，決定了不可能有哪一種產(chǎn)品囊括全部用戶(hù)的所有要求，這就導(dǎo)致組態(tài)軟件不可能退出市場(chǎng)，因?yàn)槭切枨蟠嬖诘?[6]。 第 二 章 控制系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)介 1 歐姆龍 編程軟件的介紹 （ 1）歐姆龍軟件的功能及特點(diǎn) CXProgrammer 是一個(gè)用于對(duì) OMRON CS1 系列 PLC、 CV 系列 PLC、以及 C 系列 PLC建立、測(cè) 試和維護(hù)程序的工具。 （ 2）軟件的基本應(yīng)用 CXProgrammer 的介紹 1．啟動(dòng) CXProgrammer 第 3 頁(yè) 共 40 頁(yè) 可以從桌面的任務(wù)欄的“開(kāi)始”按鈕啟動(dòng)。 CXProgrammer 提供了一個(gè)生成工程文件的功能，此工程文件包含按照需要生成的多個(gè) PLC，對(duì)于每一個(gè) PLC，可以定義梯形圖，地址和網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)、內(nèi)存、 IO、擴(kuò)展指令（如果需要的話）和符號(hào)。 圖 21 CXProgrammer 程序窗口 CXProgrammer 工程 CXProgrammer 工程由梯形圖、地址和網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)、 PLC 內(nèi)存內(nèi)容、 IO 表、擴(kuò)展指令（如果需要的話）以及符號(hào)組 成。 CXProgrammer 不能同一時(shí)刻打開(kāi)多個(gè)工程文件，但是馬上就能夠使用CXProgrammer 來(lái)處理多個(gè)工程文件。 第 4 頁(yè) 共 40 頁(yè) 工程必須在相關(guān)的 PLC 和符號(hào)信息被定義之前被創(chuàng)建。 在梯形圖中， PLC 程序的順序從左到右，從上到下。在此視圖中，可以對(duì)程序進(jìn)行生成、編輯、和監(jiān)視。 圖 22 梯形圖界面 梯形圖程序區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)特征如下： 1)光標(biāo)。光標(biāo)的位置也在狀態(tài)欄中被顯示出來(lái)。梯形圖程序的一個(gè)邏輯單元。所有的梯級(jí)都具有編號(hào)。左總線 提供電源總線的圖形表示。右總線條顯示與否是可以選擇。 4)網(wǎng)格點(diǎn)，顯示各個(gè)單元格連接處的點(diǎn)。 5）梯級(jí)邊界，在梯形圖左邊會(huì)顯示工程、符號(hào)、設(shè)置、內(nèi)存、程序，可以從梯形圖中看到。當(dāng)元素和指 第 5 頁(yè) 共 40 頁(yè) 令被添加到當(dāng)前梯級(jí)時(shí) ， 程序?qū)?huì)自動(dòng)檢測(cè)其是否有效。此外，在梯形圖中，如果出現(xiàn)這種錯(cuò)誤，也可以通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)。 在送料階段中開(kāi)啟排氣閥 Y1和進(jìn)料閥 Y2，這樣氮?dú)獗氵M(jìn)入反應(yīng)爐，當(dāng)反應(yīng)爐內(nèi)的水的液位到達(dá)上液面時(shí)，系統(tǒng) 將同時(shí)關(guān)閉排氣閥 Y1和進(jìn)料閥 Y2，此時(shí)結(jié)束送料過(guò)程。定時(shí) 10s 后開(kāi)啟氮?dú)忾y Y3，氮?dú)膺M(jìn)入反應(yīng)爐，爐內(nèi)壓力上升，當(dāng)爐內(nèi)壓力升高到所設(shè)定值 80Pa 時(shí)壓力變送器 X4 動(dòng)作，此時(shí)關(guān)閉氮?dú)忾yY3，結(jié)束送料過(guò)程系統(tǒng)進(jìn)入加熱反應(yīng)控制階段。當(dāng)溫度升高到給定值 80℃時(shí)溫度變送器 X2動(dòng)作，切斷加熱爐電源 Y5，并段延時(shí) 10S，讓爐內(nèi)的反應(yīng)物充分反應(yīng)完，加熱過(guò)程結(jié)束系統(tǒng)進(jìn)入泄料階段。再打開(kāi)泄 放閥 Y4。系統(tǒng)恢復(fù)到原始狀態(tài)，準(zhǔn)備進(jìn)入下一反應(yīng)循環(huán)，重復(fù)前三個(gè)階段的控制過(guò)程。在報(bào)警燈閃爍期間將自動(dòng)關(guān)閉加熱爐電源、氮?dú)忾y、進(jìn)料閥并同時(shí)打開(kāi)排氣閥和泄放閥，此期間啟動(dòng)按鈕失效。 （ 3）加熱反應(yīng)爐的 I/O分配 加熱反應(yīng)爐的 I/O 分配由輸入輸出設(shè)備兩大部分組成。 表 21 加熱反應(yīng)爐的 I/O 分配 （ 4） PLC 接線圖、系統(tǒng)流程圖 排氣閥 進(jìn)料閥 氮?dú)忾y 泄放閥 加 加熱接觸器 報(bào)警燈 AC DC 24V 220V 圖 23 PLC 接線圖 圖 23 是根據(jù)系統(tǒng)的 I/O 接線圖所畫(huà)出的 PLC 接線圖，這樣更加直觀的看到 PLC 的接線方式。 啟 動(dòng)采 集 下 液 面 、 爐 內(nèi) 溫 度 、 爐 內(nèi) 壓 力 值是 否 小 于 給 定 值打 開(kāi) 排 氣 閥 和 進(jìn) 料 閥檢 測(cè) 上 液 面 是 否 上 升 到 上 限 值延 時(shí) 1 0 S ， 打 開(kāi) 氮 氣 閥檢 測(cè) 爐 內(nèi) 壓 力 是 否 上 升 到 上 限 值關(guān) 閉 氮 氣 閥接 通 加 熱 爐 電 源檢 測(cè) 爐 內(nèi) 溫 度 是 否 上 升 到 上 限 值切 斷 加 熱 爐 電 源延 時(shí) 1 0 S打 開(kāi) 排 氣 閥檢 測(cè) 爐 內(nèi) 壓 力 是 否 下 降 到 下 限 值打 開(kāi) 泄 放 閥檢 測(cè) 下 液 面 是 否 下 降 到 下 限 值延 時(shí) 1 0 S ， 關(guān) 閉 泄 放閥 和 排 氣 閥關(guān) 閉 排 氣 閥 和 進(jìn)料 閥報(bào) 警NYYYYYN 圖 24 系統(tǒng)流程圖 第 8 頁(yè) 共 40 頁(yè) (5)PLC 的程序設(shè)計(jì) 梯形圖如下： 根據(jù)加熱反應(yīng)爐對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求，本設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)包括手動(dòng)在內(nèi)的共 6 個(gè)輸入信號(hào)：下液面檢測(cè)信號(hào) SK1，上液面檢測(cè)信號(hào) SK3，分別輸入 PLC 接點(diǎn),溫度變送器 SK2接 PLC接點(diǎn) ,壓力變送器輸入信號(hào) SK4接 PLC輸入接點(diǎn)； SB1,SB2 分別為啟動(dòng)按鈕和停止按鈕，接 PLC 輸入接點(diǎn) ,。根據(jù)系統(tǒng)的電氣邏輯及 I/O 資源分配，本系統(tǒng)采用高效率的步進(jìn)梯形指令編程，軟件梯形圖如圖所示，其中 TIM 類(lèi)定時(shí)器為 定時(shí)器。 ，便于方案設(shè)計(jì)。 ，便于用戶(hù)分步組態(tài)，保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。 “運(yùn)行策略”的概念。用傳統(tǒng)的編程方法實(shí)現(xiàn)，既繁瑣又容易出錯(cuò)。不同的構(gòu)造有著不同的功能，且各自獨(dú)立。 中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)不再使用普通的文件，而是用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)管理一切。 第三章 控制界面的創(chuàng)建 1 工程的建立 （ 1）建立工程步驟： MCGS 組態(tài)環(huán)境。 “文件”菜單，彈出下拉菜單，單擊“工程另存為”，彈出文件保存窗口。 第 11 頁(yè) 共 40 頁(yè) 圖 31文件下拉菜單 2 變量的定義 （ 1）變量的分配 變量定義前需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，確定需要的變量，本系統(tǒng)至少需要 20 個(gè)變量，見(jiàn)表 。 “新增對(duì)象”按鈕，在數(shù)據(jù)對(duì)象列表中立刻出現(xiàn)了一個(gè)新數(shù)據(jù)對(duì)象，如圖 32所示。 “對(duì)象名稱(chēng)”改為 X1；“對(duì)象初”改為 0；對(duì)象類(lèi)型改為開(kāi)關(guān)型；“對(duì)象內(nèi)容注釋”欄填入：下液面是否超過(guò)值，如圖 33所示。 （ 2）到（ 5），定義其他 20 個(gè)變量。 圖 32 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 圖 33 數(shù)據(jù)對(duì)像屬性設(shè)置 第 13 頁(yè) 共 40 頁(yè) 3 控制界面的設(shè)計(jì)與制作 按照 MCGS 組態(tài)軟件的要求，建立并編輯自動(dòng)控制畫(huà)面如圖 21 示。 （ 1） 界面建立 ，彈出工作臺(tái)窗口。 ，出現(xiàn)“窗口 0”圖標(biāo)，如圖 34 所示。在基本屬性頁(yè)的窗口名稱(chēng)欄 內(nèi)填入“加熱反應(yīng)爐控制系統(tǒng)”，“窗口位置”選最大化顯示，其它不變。 “工作臺(tái)”的“用戶(hù)窗口”中，“窗口 0”圖標(biāo)已變?yōu)椤凹訜岱磻?yīng)爐控制系