【正文】 B3KM1 或 KM2 的線圈失電卷簾停止動作用于急停操作接觸器 KM1KM2 的互鎖可防止兩個接觸器同時得電吸合遠程手動由上位機實現(xiàn)控制中間接觸器 K1 的線圈得電時其常開觸點閉合卷簾打開中間接觸器 K2 的線圈得電時其常開觸點閉合卷簾卷起卷簾等正反轉(zhuǎn)設(shè)備何時開啟或閉合由硬件算法和程序共同決定 2 開關(guān)設(shè)備控制電路 圖 36 水泵控制電路 水泵電機控制電路原理圖如圖八所示 SB1為總啟 動按鈕 SA1為就地遠程的切換開關(guān) SB3為急停按鈕在就地手動狀態(tài)下 SB7為啟動按鈕 SB8為停止按鈕按下按鈕 SB7交流接觸器 KM3的線圈得電指示燈 HL3亮同時 KM3的常開觸點閉合起自鎖作用此時電機運轉(zhuǎn)按下按鈕 SB8KM3 的線圈失電熱電機停止工作在遠程手動狀態(tài)下由上位機實現(xiàn)控制中間接觸器 K3 得電時其常開觸點閉合電機運行電機等開關(guān)設(shè)備的啟停同樣由硬件算法和程序共同決定 3 噴灌系統(tǒng) 利用機械和動力設(shè)備使水通過噴頭或噴嘴躲至空中以雨滴狀態(tài)降落田間的灌溉方法噴灌設(shè)備由進水管抽水機輸水管配水管和噴頭或噴嘴等部分組成可以是固 定也或移動的具有節(jié)省水量不破壞封結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)地面氣候且不受地形限制等優(yōu)點如果是在安裝的時候應(yīng)該留有臨時取水點便于對那些由于灌溉時沒有灌溉到的死角進行人工灌溉在敷設(shè)管道的時候應(yīng)該盡量把管子埋深一些以免因?qū)ν寥栏貢r破壞掉管道安裝電磁閥開關(guān)時應(yīng)盡量把電磁閥遠離噴頭避免在灌溉的時候有水淋濕電磁閥造成電磁閥電路出問題此外接頭處應(yīng)盡量擰緊安裝好后進行測試以每個需要灌溉的地方都要噴灌到如果有沒有灌溉到的地方應(yīng)及時調(diào)整并仔細檢查管道接口處有無漏水經(jīng)測試完成后方可投入使用 36 就地控制箱設(shè)計 就地控制箱是由多個開關(guān)設(shè)備和相應(yīng) 的控制測量信號等元件以及所有內(nèi)部的電氣和機械連接部件構(gòu)成的一個組合體控制箱上配有就地近程轉(zhuǎn)換開關(guān)就地功能用于現(xiàn)場控制柜手動控制遠程由上位機控制分為手動控制和自動控制其中按鈕部分用于手動控制下控制各執(zhí)行機構(gòu)的運行狀態(tài)而指示燈部分則顯示各執(zhí)行機構(gòu)的實際運行狀態(tài) 圖 37 就地控制柜面板 第四章軟件系統(tǒng)的研究與設(shè)計 41 STEP7 軟件編程簡介 西門子 STEP7是用于 SIMATIC S7300400站創(chuàng)建可編程邏輯控制程序的標準使用梯形圖邏輯功能塊圖和語句表進行編程操作 PCD1 和 PCD2 SaiaPCD 控 制設(shè)備也可以用 Siemens Step7 來編程使用 Step7 編程可以在 Saia PCD 上實現(xiàn)某些集成在 Step7 內(nèi)的功能不只是兼容西門子 STEP7STEP7 的窗口組件 STEP7MicroWIN 編程軟件主界面由瀏覽條指令樹菜單欄工具條局部變量表狀態(tài)欄輸出窗口程序編輯區(qū)等部分組成 2 STEP7MicroWIN 窗口界面功能介紹 瀏覽條 瀏覽條為編程提供按鈕控制可以實現(xiàn)窗口的快捷切換 指令樹 指令樹以屬性結(jié)構(gòu)提供變成使用到的所有快捷操作指令和 PLC 指令它由項目分支和指令分支組成 菜單欄 V40 STEP7MicroWIN 有 8 個主菜單文件編輯查看 PLC 調(diào)試工具窗口幫助這些菜單允許使用鼠標或?qū)?yīng)熱鍵進行操作 工具條 工具條為最常用的 STEP7MicroWIN 操作提供了便利的鼠標操作訪問常用工具條分為標準工具條調(diào)試工具條公用工具條和 LAD 指令工具條 局部變量表 每個程序塊對應(yīng)一個局部變量表局部變量表用來定義局部變量局部變量只在建立局部變量的 POU 中才有效 狀態(tài)欄 又稱任務(wù)欄它提供了在 STEP7MicroWIN 中操作時的操作狀態(tài)信息 輸出窗口 輸出窗口用來顯示 STEP7MicroWIN 程序編譯的結(jié)果如編譯 結(jié)果是否有錯誤錯誤編碼和位置等 程序編譯區(qū) 用戶可以在程序編譯區(qū)使用梯形圖助記符或功能塊圖進行程序的編寫 STEP 7 的標準版只配置了 3 種基本的編程語言梯形圖 LAD 功能塊圖 FDB 和語句表 STL 有鼠標拖放復(fù)制和粘貼功能語句表是一種文本編程語言使用戶能節(jié)省輸入時間和存儲區(qū)域并且更接近硬件 STEP 7 專業(yè)版的編程語言包括 S7SCL結(jié)構(gòu)化控制語言 S7GRAPH 順序功能圖語言 S7 HiGraph和 CFC 這四種語言對于標準版是可選的 STEP 7 用符號表編輯器工具管理所有的全局變量用于定義符號名稱數(shù)據(jù)類型和全局變量的 注釋使用這一工具生成的符號表可供所有應(yīng)用程序使用所有工具自動識別系統(tǒng)參數(shù)的變化 測試功能和服務(wù)功能包括設(shè)置斷點強制輸入和輸出重新布線顯示交叉參考表狀態(tài)功能直接下載和調(diào)試塊同時監(jiān)測幾個塊的狀態(tài)等程序中的特殊點可以通過輸入符號名或地址快速查找 STEP 7 的幫助功能選定要得到的在線幫助的菜單目錄或打開對話框按 F1 鍵便可得到與它們有關(guān)的在線幫助執(zhí)行菜單命令 Help→ Contents 進入幫助窗口借助目錄瀏覽器尋找需要的幫助主題窗口中的檢索部分提供了按字母順序排列的主題關(guān)鍵詞可以查找與某一關(guān)鍵詞有關(guān)的幫助 3 S7300CN PLC 編程語言 S7300CN PLC 編程語言主要有三種梯形圖編程語言語句表功能塊圖由于本次設(shè)計主要用梯形圖編程語言所以下面主要介紹一下梯形圖編程語言 梯形圖 LAD 語言是在繼電器－接觸器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來的一種圖形語言它和繼電器－接觸器控制系統(tǒng)原理圖很形似梯形圖具有直觀易懂的優(yōu)點很容易掌握特別適用于開關(guān)邏輯控制 PLC 梯形圖中的某些編程元件采用繼電器這一名稱如輸入繼電器輸出繼電器內(nèi)部輔助繼電器等但它們不是真實的物理繼電器而是一些存儲繼電器每一軟繼電器與 PLC 存儲器中映像寄存器的一個存 儲單元相對應(yīng) PLC 梯形圖編程時注意遵循以下幾點 1 編寫 PLC 梯形圖時應(yīng)按從上到下從左到右的順序放置連接元件STEP7MicroWIN－ V50 中與每個輸出線圈相連的全部之路形成一個邏輯行一個網(wǎng)絡(luò)每個網(wǎng)絡(luò)起于左母線最后終于輸出線圈同時還要注意輸出線圈與右母線之間不能有任何觸點輸出線圈的左邊必須有觸點即輸出線圈點不能直接接做母線要有相應(yīng)的控制觸點條件控制 2 梯形圖中的觸點可以任意串聯(lián)或者并聯(lián)但繼電器輸出線圈只能并聯(lián)而不能串聯(lián) 3 在每個網(wǎng)絡(luò)每一邏輯行中當幾條支路并聯(lián)時串聯(lián)觸點多的之路應(yīng)盡量放在上面串聯(lián)控制觸點少 的支路在下面 4 在有幾個并聯(lián)支路串聯(lián)時應(yīng)將并聯(lián)觸點多的回路放在左邊以便編制的程序簡潔 5 PLC 觸點的使用次數(shù)不受限制 4STEP 7 具有以下特點 1 DK 3964 RRK 512 等標準協(xié)議已經(jīng)集成到控制器內(nèi)不需要額外驅(qū)動 MPI 接口集成 modem 支持 內(nèi)置 modem 功能可進行遠程編程診斷或數(shù)據(jù)傳輸 編程不需 MPI 轉(zhuǎn)換器直接通過 PC 上的 RS232 口 現(xiàn)場總線通訊功能 控制器功能中已集成了 Profibus DP Master Slave Profibus FMS 和 LONWorks 中打開Libraries\standard library\TiS7 Converting Blocks\fc105 將其調(diào)入 OB1中給各個管腳輸入地址如下 圖 42 FC105 示意圖 其中管腳的定義如下 IN模擬量模塊的輸入通道地址在硬件組態(tài)時分配 HI_LIM現(xiàn)場信號的最大量程值 LO_LIM現(xiàn)場信號的最小量程值 BIPOLAR 極性設(shè)置如果現(xiàn)場信號為 10V10V 有極性信號則設(shè)置為 1 如果現(xiàn)場信號為 4MA20MA 無極性信號則設(shè)置 為 0 OUT現(xiàn)場信號值帶工程量單位信號類型是實數(shù)所以要用 MD200 來存放 RET_VALFC105 功能塊的故障字可存放在一個字里面如 MW50 42 系統(tǒng)流程圖 主程序流程圖 按下啟動按鈕 PLC 開始掃描檢查系統(tǒng)故障情況就地遠程旋鈕為就地時就地控制柜來手動控制為遠程時分為手動和自動控制手動時遠程上位機手動控制自動時將溫濕度采集結(jié)果與設(shè)定值進行比較 PLC 通過比較結(jié)果判斷執(zhí)行 圖 43 主程序流程圖 溫度子程序 當為遠程自動控制時 PLC 每 30 分鐘將溫度傳感器檢測來的溫度送入整定然后將整定值與設(shè)定值范圍比較一般要求維持在 2333℃低于設(shè)定值下限打開卷簾高于設(shè)定值上限放下卷簾 圖 44 溫度子程序流程圖 濕度子程序 當為遠程自動控制時 PLC 每 30 分鐘將濕度傳感器檢測來的溫度送入整定然后將整定值與設(shè)定值范圍比較土壤濕度一般要求維持在 50－ 60 空氣濕度維持在6585 低于設(shè)定值下限打開水泵電磁閥高于設(shè)定值上限關(guān)閉水泵電磁閥 圖 45 空氣濕度子程序流程圖 圖 46 土壤濕度子 程序流程圖 故障報警子程序 在工業(yè)生產(chǎn)中有很多需要處理的事故信號和故障信號事故一般會危及設(shè)備或人身的安全造成嚴重后果必須立即采取緊急措施如自動停車在事故故障發(fā)生時都應(yīng)發(fā)出報警信號一般是聲光報警信號故障檢測及報警是整個系統(tǒng)的安全保障無論是手動還是自動都在系統(tǒng)正常的前提下運行系統(tǒng)每次運行都要做卷簾水泵電機的狀態(tài)判斷有一項故障整個系統(tǒng)報警提示檢修直到故障排除方可正常工作執(zhí)行后續(xù)程序 圖 47 報警子程序流程圖第五章 控制系統(tǒng)監(jiān)控界面設(shè)計 51 上位軟件 WinCC flexible 西門子 SIEMENS 公 司工業(yè)全集成自動化 TIA 的子產(chǎn)品是一款面向機器的自動化概念的 HMIWinCC flexible 用于組態(tài)用戶界面以操作和監(jiān)視機器與設(shè)備提供了對面向解決方案概念的組態(tài)任務(wù)的支持 WinCC flexible 與 WinCC 十分類似都是組態(tài)軟件而前者基于觸摸屏后者基于工控機 WinCC fl exible 特點 基于最新軟件技術(shù)的創(chuàng)新組態(tài)界面 功能塊庫面板可自由定義且可重復(fù)使用并且可集 中進行更改 動態(tài)面板 可組態(tài)智能工具如圖形導(dǎo)航和圖形化運動對象 可方便地組態(tài)大批量數(shù)據(jù)如變量編輯器等 利用用戶 ID 和密碼實現(xiàn)訪問保護 配方管理 報表系統(tǒng) 為全球推廣提供語言支持 在一個項目中管理 32 種語言 支持多語言文本和自動翻譯的文本庫 文本的導(dǎo)入導(dǎo)出過程十分簡單從而便于翻譯 個性化擴展選件 Smrt 客戶端服務(wù)器概念 通過 Inter 進行服務(wù)與診斷 OPC2021 5 6365 [4] 任雙艷 STEP7 開發(fā)基礎(chǔ)與應(yīng)用指南 Programming with STEP 7 [M] [6] 梁綿鑫 WinCC 基礎(chǔ)及應(yīng)用開發(fā)指南崔堅 西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信指南 劉鍇周海 北京航空航天大學(xué)出版社 199915 4 162166 [11]滕光輝分布式網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在溫室中的應(yīng)用 [J]溫室園藝 2021 11 2425 [12]李莉張彥娥等現(xiàn)代通信技術(shù)在溫室中的應(yīng)用 [J]農(nóng)業(yè)機械學(xué)報 202138 2 195200 [13]左志宇毛罕平李俊基于 Inter 溫室環(huán)境控制系統(tǒng)研究設(shè)計 [J]農(nóng)機化研 究 2021 4 104107 [14]李迎霞杜尚 豐中國溫室環(huán)境智能控制算法研究進展 [J]農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 202120 2 267272 [15] 高鴻斌孔美靜赫孟合 西門子 PLC 與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用外文翻譯 外文原文 ONEPLC overview Programmable controller is the first in the late 1960s in the United States then called Plc programmable logic