基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+任務(wù)書】

基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+任務(wù)書】,基于,工業(yè),組態(tài)軟件,啤酒,灌裝,生產(chǎn)線,畢業(yè)論文,任務(wù)書,基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線 基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)The Design of Reservoir Monitoring System Based on The Configuration of The Software學(xué) 院（系）： 機(jī)電工程 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指 導(dǎo) 教 師（職稱）： 起 止 日 期： 基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)[摘 要]本文以啤酒灌為控制對(duì)象,主要介紹了對(duì)啤酒灌實(shí)物模型的 PLC 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)過(guò)程、組成，列出了具體的主要硬件電路、控制程序及梯形圖。利用組態(tài)王軟件生成組態(tài)畫面，并且和 PLC，啤酒灌實(shí)物模型聯(lián)機(jī)運(yùn)行調(diào)試。由 PLC 控制系統(tǒng)控制啤酒灌，組態(tài)監(jiān)控啤酒灌模型，利用組態(tài)畫面的動(dòng)畫連接在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)監(jiān)控動(dòng)態(tài)畫面。[關(guān)鍵詞]PLC ；啤酒灌；控制系統(tǒng)；組態(tài)王；動(dòng)畫連接The Design of Reservoir Monitoring System Based on The Configuration of The SoftwareMechanical Design，Manufacturing and Automation Major CAI QunAbstract: This paper tank as a control object, introduces the physical model of liquid storage tanks PLC control system and program design, design process, form, list the major hardware specific circuit, the control procedure and ladder. Using KINGVIEW software build configuration screen the king, and the PLC, the online physical model tank to run debug. Storage tanks by the PLC control system control, configuration control tank model, the configuration screen connected to the computer animation of dynamic images to achieve control.Key words: PLC；fluid reservoir；control system； KINGVIEW； flash基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)目 錄1 緒論 ....................................................................11.1 課題來(lái)源 ............................................................11.2 課題背景 .............................................................12 啤酒灌的控制系統(tǒng) ........................................................22.1 液罐結(jié)構(gòu)和工作原理 ...................................................22.2 PLC 的概述 ...........................................................22.2.1 PLC 的系統(tǒng)組成 ...................................................32.2.2 PLC 的工作原理 ...................................................52.3 啤酒灌控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與程序編寫 ......................................62.3.1 分析評(píng)估控制任務(wù).................................................62.3.2 控制系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)及地址分配.......................................72.3.3 電器控制系統(tǒng)原理圖...............................................82.3.4 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì).....................................................82.3.5 PLC 的外圍接線 ..................................................102.3.6 PLC 系統(tǒng)程序的模擬調(diào)試 ..........................................113 啤酒灌的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) ...................................................143.1 組態(tài)軟件概述 ........................................................143.1.1 組態(tài)軟件產(chǎn)生的背景及發(fā)展方向 ....................................143.1.2 組態(tài)軟件的安裝與使用 ............................................153.2 基于組態(tài)王軟件啤酒灌監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ..................................163.2.1 工程路徑創(chuàng)建 ....................................................163.2.2 建造圖形畫面和定義變量及動(dòng)畫連接 ................................173.2.3 命令語(yǔ)言的編寫 ..................................................213.2.4I\O 設(shè)備管理 .....................................................214 聯(lián)機(jī)調(diào)試 ...............................................................22結(jié)束語(yǔ) ...................................................................23參考文獻(xiàn) .................................................................24致謝 .....................................................................25基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)01 緒論1.1 課題來(lái)源本課題主要是利用組態(tài)軟件模擬 PLC 的被控對(duì)象和控制過(guò)程，模擬啤酒灌的實(shí)際工作過(guò)程，構(gòu)建一個(gè)與實(shí)際控制現(xiàn)場(chǎng)相似的組態(tài)環(huán)境。主要涉及 PLC 和組態(tài)王軟件的運(yùn)用。隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的迅速提高，計(jì)算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的要求越來(lái)越高，種類繁多的控制設(shè)備和過(guò)程監(jiān)控裝置在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無(wú)法滿足用戶的各種需求。在開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時(shí)，當(dāng)工業(yè)被控對(duì)象一旦有變動(dòng)，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導(dǎo)致其開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)；已開(kāi)發(fā)成功的工控軟件又由于每個(gè)控制項(xiàng)目的不同而使其重復(fù)使用率很低，導(dǎo)致它的價(jià)格非常昂貴；在修改工控軟件的源程序時(shí)，倘若原來(lái)的編程人員因工作變動(dòng)而離去時(shí)，則必須同其他人員或新手進(jìn)行源程序的修改，因而更是相當(dāng)困難, 通用工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述實(shí)際工程問(wèn)題提供了一種嶄新的方法，因?yàn)樗軌蚝芎玫亟鉀Q傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問(wèn)題，使用戶能根據(jù)自己的控制對(duì)象和控制目的的任意組態(tài)，完成最終的自動(dòng)化控制工程。自動(dòng)化已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，對(duì)自動(dòng)化過(guò)程的監(jiān)控就成為我們不可以回避的課題?，F(xiàn)在組態(tài)軟件做為通用的工具提醒本課題的重要性。1.2 課題背景自 2000 年以來(lái)，國(guó)內(nèi)監(jiān)控組態(tài)軟件產(chǎn)品、技術(shù)、市場(chǎng)都取得了飛快的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域日益拓展，用戶和應(yīng)用工程師數(shù)量不斷增多。充分體現(xiàn)了“工業(yè)技術(shù)民用化”的發(fā)展趨勢(shì)。監(jiān)控組態(tài)軟件是工業(yè)應(yīng)用軟件的重要組成部分，其發(fā)展受到很多因素的制約，歸根結(jié)底，是應(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。組態(tài)軟件是在信息化社會(huì)的大背景下，隨著工業(yè) IT 技術(shù)的不斷發(fā)展而誕生、發(fā)展起來(lái)的。在整個(gè)工業(yè)自動(dòng)化軟件大家庭中，監(jiān)控組態(tài)軟件屬于基礎(chǔ)型工具平臺(tái)。監(jiān)控組態(tài)軟件給工業(yè)自動(dòng)化、信息化、及社會(huì)信息化帶來(lái)的影響是深遠(yuǎn)的，它帶動(dòng)著整個(gè)社會(huì)生產(chǎn)、生活方式的變化，這種變化仍在繼續(xù)發(fā)展。因此組態(tài)軟件作為新生事物尚處于高速發(fā)展時(shí)期，目前還沒(méi)有專門的研究機(jī)構(gòu)就它的理論與實(shí)踐進(jìn)行研究、總結(jié)和探討，更沒(méi)有形成獨(dú)立、專門的理論研究機(jī)構(gòu)。近 5 年來(lái)，一些與監(jiān)控組態(tài)軟件密切相關(guān)的技術(shù)如 OPC、OPC-XML、現(xiàn)場(chǎng)總線等技術(shù)也取得了飛速的發(fā)展，是監(jiān)控組態(tài)軟件發(fā)展的有力支撐?；诠I(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)12 啤酒灌控制系統(tǒng)2.1 啤酒灌結(jié)構(gòu)和工作原理兩種液體的混合攪拌機(jī)，其要求是將兩種液體按一定比例混合，在電動(dòng)機(jī)攪拌后將混合的液體輸出容器。并形成循環(huán)狀態(tài)，在按停止按扭后依然要完成本次混合才能結(jié)束?；旌蠑嚢铏C(jī)的整體由混合罐體，液位傳感器，電磁閥，攪拌電機(jī)，攪拌葉等組成。模型如圖 2-1，圖 2-2 所示。圖 2-1 啤酒灌結(jié)構(gòu)左視 圖 2-2 啤酒灌結(jié)構(gòu)右視按動(dòng)綠色按鈕啟動(dòng) A、B 罐順序向下方混料罐注水，停止注水電機(jī)開(kāi)始攪拌，最后停止攪拌混料罐閥門打開(kāi)，水流出。隨后新一輪開(kāi)始。2.2 PLC 的概述PLC 是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算數(shù)等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程。PLC 專為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)，其主要特點(diǎn)有：抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高；控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)；編程方便，易于使用；功能強(qiáng)大，成本低；設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短；維護(hù)方便。如圖 2-3 所示基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)2圖 2-3 S7-200PLC2.2.1 PLC 的系統(tǒng)組成PLC 種類繁多，但其組成結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。用 PLC 實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)是按控制功能要求，通過(guò)程序按一定算法進(jìn)行輸入/輸出變換，并將這個(gè)變換給以物理實(shí)現(xiàn)，并應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。PLC 專為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，他主要是由 CPU、電源、存儲(chǔ)器和專門設(shè)計(jì)的輸入/輸出接口電路等組成。圖 2-4 為 PLC 的結(jié)構(gòu)框圖。圖 2-4 PLC 結(jié)構(gòu)框圖中央處理單元（CPU）中央處理單元（CPU）一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個(gè)芯片內(nèi)。CPU 通過(guò)數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入/輸出接口電路相連。2．存儲(chǔ)器PLC 的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器兩部分?；诠I(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)3系統(tǒng)存儲(chǔ)器用來(lái)存放由 PLC 生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在 ROM 內(nèi)，用戶不能更改。它是 PLC 具有基本的功能，能夠完成 PLC 設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。用戶存儲(chǔ)器包括用戶程序存儲(chǔ)器和用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。用戶程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放用戶正對(duì)具體控制人物用規(guī)定的 PLC 編程語(yǔ)言編寫的應(yīng)用程序。用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以用來(lái)存放用戶程序中所使用期間的 ON/OFF 狀態(tài)和數(shù)據(jù)修改和刪除。3. 輸入/輸出單元PLC 的輸入和輸出信號(hào)類型可以是開(kāi)關(guān)量、模擬量。輸入/輸出接口單元包含兩部分：一部分是與被控設(shè)備相連的接口電路，另一部分是輸入和輸出的映像存儲(chǔ)器。輸入單元接收來(lái)自用戶設(shè)備的各種控制信號(hào)，如限位開(kāi)關(guān)，操作按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)以及其他一些傳感器的信號(hào)。運(yùn)行時(shí) CPU 從輸入映像寄存器讀取輸入信息并結(jié)合其他元器件最新信息，按照用戶程序進(jìn)行計(jì)算，將有關(guān)輸出的最新計(jì)算結(jié)果放到輸出映像寄存器。輸出映像寄存器有輸出點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的觸發(fā)器組成，輸出接口電路將其由弱點(diǎn)控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、指示燈等被控制設(shè)備的執(zhí)行元件。4. 電源部分PLC 一般使用 220V 的交流電源或 24V 直流電源，內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源為 PLC 的中央處理器。存儲(chǔ)器等電路提供 5V.±5V、24V 等直流電源，整體式的小型 PLC 還提供一定容量的直流 24V 電源，供外部有緣傳感器（如接近開(kāi)關(guān)）使用。PLC 所采用的開(kāi)關(guān)電源輸入電壓范圍寬（如 20.4～28.8VDC 或 85～264VAC） 、體積小、效率高、抗干擾能力強(qiáng)。5. 擴(kuò)展接口擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)展單元或功能模塊與基本單元相連，使 PLC 的配置更加靈活，以滿足不同控制系統(tǒng)的需要。6. 通信接口為了實(shí)現(xiàn)“人—及”或“機(jī)--機(jī)”之間的對(duì)話，有些 PLC 配有一定的通信接口。PLC 通過(guò)這些通信接口可以與顯示設(shè)定單元、觸摸屏、打印機(jī)相連，提供方便的人機(jī)交換途徑；也可以與其他的 PLC、計(jì)算機(jī)以及現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)相連，組成多機(jī)系統(tǒng)或工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。7. 編程設(shè)備過(guò)去的編程設(shè)備一般式編程器，其功能僅限于用戶讀寫和調(diào)試?，F(xiàn)在 PLC 生產(chǎn)廠家不再提供編程器，取而代之的是給用戶配置在 PC 上運(yùn)行的基于 Windows 的編程軟件。使用編程軟件可以在屏幕上直接生成和編輯梯形圖、語(yǔ)句表、功能塊圖和順序功能圖程序，并可以實(shí)現(xiàn)不同編程用語(yǔ)言的相互轉(zhuǎn)換。程序被編譯后下載到 PLC，也可以將PLC 中的程序上傳到計(jì)算機(jī)。程序可以保存和打印，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程編基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)4程。2.2.2 PLC 的工作原理PLC 是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，它的工作原理是建立在計(jì)算機(jī)工作原理基礎(chǔ)之上的，及通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。CPU 是以分時(shí)操作方式來(lái)處理各項(xiàng)任務(wù)的，計(jì)算機(jī)在每一瞬間只能做一件事，所以程序的執(zhí)行時(shí)按程序順序依次完成相應(yīng)各電器的動(dòng)作，所以它屬于串行工作方式。PLC 工作的全過(guò)程可用圖 2-5 所示的運(yùn)行框圖來(lái)表示。整個(gè)過(guò)程可分為三部分。第一部分是上電處理。機(jī)器上電后對(duì) PLC 系統(tǒng)進(jìn)行一次初始化，包括硬件初始化，I/O 模塊配置檢查，停電保持范圍設(shè)定，系統(tǒng)通信參數(shù)配置及其他初始化處理。第二部分是掃描過(guò)程。PLC 上電處理里階段完成后進(jìn)入掃描工作過(guò)程。先完成輸入處理，其次完成與其他外設(shè)的通信處理，在此進(jìn)行時(shí)鐘、特殊寄存器更新。當(dāng) CPU 處于 STOP 方式時(shí)，轉(zhuǎn)入執(zhí)行自檢診斷。當(dāng) CPU 處于 RUN 方式時(shí)，還要完成用戶程序的執(zhí)行和輸出處理，在轉(zhuǎn)入執(zhí)行自檢診斷。第三部分是出錯(cuò)處理。PLC 每掃描一次，執(zhí)行一次自診斷檢查，確定 PLC 自身的動(dòng)作是否正常，如 CPU、電池電壓、程序存儲(chǔ)器。I/O 和通信等是否異?；虺鲥e(cuò)。如檢查出異常時(shí)，CPU 面板上的 LED 及異常繼電器會(huì)接通，在特殊寄存器中會(huì)存入出錯(cuò)代碼；當(dāng)出現(xiàn)致命錯(cuò)誤時(shí)，CPU 被強(qiáng)制為 STOP 方式，所有掃面便停止。圖 2-5 PLC 運(yùn)行框圖基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)5PLC 運(yùn)行正常時(shí)，掃描周期的長(zhǎng)短與 CPU 的運(yùn)行速度、I/O 點(diǎn)的情況、用戶應(yīng)用程序的長(zhǎng)短及編程情況等有關(guān)。不通指令其執(zhí)行時(shí)間是不同的，故選用不同指令所用的掃描時(shí)間將會(huì)不同。2.3 啤酒灌控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與程序編寫2.3.1 分析評(píng)估控制任務(wù)在煉油、化工、制藥等行業(yè)中,多種液體混合是必不可少的工序, 而且也是其生產(chǎn)過(guò)程中十分重要的組成部分。但由于這些行業(yè)中多為易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì), 以致現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境十分惡劣, 不適合人工現(xiàn)場(chǎng)操作。另外, 生產(chǎn)要求該系統(tǒng)要具有混合精確、控制可靠等特點(diǎn), 這也是人工操作和半自動(dòng)化控制所難以實(shí)現(xiàn)的。所以為了幫助相關(guān)行業(yè), 特別是其中的中小型企業(yè)實(shí)現(xiàn)多種液體混合的自動(dòng)控制, 從而達(dá)到液體混合的目的，液體混合自動(dòng)配料勢(shì)必就是擺在我們眼前的首要問(wèn)題。使用傳感器和電磁閥通過(guò) PLC 的控制可以完成液體自動(dòng)配料及混合。圖 2-6 為液體混合攪拌機(jī)示意圖，BG1、BG2、BG3 為液面?zhèn)鞲衅?，液面淹沒(méi)時(shí)接通，兩種液體（液體 A、液體 B）的流入和混合液體的流出分別由電磁閥 YV1、YV2、YV3 控制，M 為混和攪拌電動(dòng)機(jī)，控制要求如下： 圖 2-6 液體混合攪拌機(jī)示意圖初始狀態(tài) 當(dāng)裝置投入運(yùn)行時(shí)，容器內(nèi)為放空狀態(tài)。啟動(dòng)操作 按下啟動(dòng)按鈕 SB1，裝置就開(kāi)始按規(guī)定動(dòng)作工作。液體 A 閥打開(kāi)，液體A 流入容器。當(dāng)液面到達(dá) BG2 時(shí)，關(guān)閉液體 A 閥門 YV1，打開(kāi)液體 B 閥門 YV2.液體 B 流入容器。當(dāng)液面到達(dá) BG3 時(shí)，關(guān)閉液體 B 閥門 YV2，攪拌電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。攪拌電機(jī)工作1min 后，停止攪動(dòng)，混合液體閥門打開(kāi)，開(kāi)始放出混合液體。當(dāng)液面下降到 BG1 時(shí)，基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)6BG1 又接通變?yōu)閿嚅_(kāi)，經(jīng)過(guò) 20s 后，容器放空，混合液體閥門 YV3 關(guān)閉，接著開(kāi)始下一循環(huán)操作。停止操作 按下停止按鈕后，要處理完當(dāng)前循環(huán)周期剩余的任務(wù)后，系統(tǒng)停止在初始狀態(tài)。2.3.2 控制系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)及地址分配輸入/輸出信號(hào)在 PLC 接線端子上的地址分配是進(jìn)行 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。I/O 地址分配后才可進(jìn)行編程；I/O 地址確定以后，才可以繪制接線圖?？刂葡到y(tǒng)的輸入/輸出信號(hào)的名稱、代碼及地址編號(hào)如表 3-1 所示:表 2-1 I/O 地址分配名 稱 代 碼 地 址 編 號(hào)輸 入 信 號(hào)啟動(dòng)按鈕 SB1 IO.0停止按鈕 SB2 I0.1液位傳感器 BG1 I0.2液位傳感器 BG2 I0.3液位傳感器 BG3 I0.4輸 出 信 號(hào)攪拌電動(dòng)機(jī) M Q0.0液體 A 電磁閥 YV1 Q0.1液體 B 電磁閥 YV2 Q0.2混合液體電磁閥 YV3 QO.32.3.3 電器控制系統(tǒng)原理圖本混合攪拌機(jī)模型的液位傳感器由液位繼電器代替。液位繼電器的工作電壓是直流 220V，觸點(diǎn)容量是直流 220V。輸出信號(hào)為開(kāi)關(guān)量信號(hào)。輸入轉(zhuǎn)換 輸出轉(zhuǎn)換圖 2-7 中間繼電器轉(zhuǎn)換電路混合攪拌機(jī)的輸出控制設(shè)備為電磁閥和攪拌電動(dòng)機(jī)。電磁閥的工作電壓為直流基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)7220V,可以由 PLC 自身提供。攪拌電動(dòng)機(jī)的工作電壓為交流 220V,同樣通過(guò)中間繼電器轉(zhuǎn)換可以正常工作。圖 2-7 為中間繼電器的轉(zhuǎn)化電路。2.3.4 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)確定混合攪拌機(jī)的控制要求后，在西門子 STEP7-Micro/WIN 編程軟件中編寫程序，如 2-8 圖所示。圖 2-8 編寫程序西門子 S7-200PLC 基本指令有為邏輯指令、定時(shí)器指令、計(jì)數(shù)器指令、比較指令和程序控制指令等。位邏輯指令語(yǔ)句表有“與” 、 “或” 、 “輸出”指令。定時(shí)器指令通過(guò)內(nèi)部軟延時(shí)繼電器來(lái)進(jìn)行定時(shí)操作。定時(shí)器用“T”進(jìn)行表示，他是對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘累計(jì)增量計(jì)時(shí)的。計(jì)數(shù)器用來(lái)累計(jì)輸入的次數(shù)，它在結(jié)構(gòu)上主要由一個(gè)16 位的預(yù)置寄存器、一個(gè) 16 位的當(dāng)前值寄存器和一個(gè)狀態(tài)位組成。比較指令是將兩個(gè)操作數(shù) IN1 和 IN2 比較大小，它可對(duì)起始觸點(diǎn)、并聯(lián)觸點(diǎn)和串聯(lián)觸點(diǎn)進(jìn)行比較操作數(shù)可以為字節(jié)、字、雙字、實(shí)數(shù)。程序控制指令用于程序運(yùn)行狀態(tài)的控制，主要包括結(jié)束、看門狗復(fù)位、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)、順序控制等指令。梯形圖的輸入方法；1. 將光標(biāo)移至網(wǎng)絡(luò)中需輸入指令的位置；2. 單擊指令樹(shù)中各類指令左側(cè)的加號(hào)，選擇需要的指令雙擊鼠標(biāo)左鍵輸入指令；基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)8圖 2-9 啤酒灌的 PLC 控制程序3.單擊“？”并輸入地址、定時(shí)時(shí)間或脈沖次數(shù)。根據(jù)控制要求，啤酒灌的 PLC 控制程序如圖 2-9 所示：2.3.5 PLC 的外圍接線圖 2-10 為 PLC 的外圍接線圖：基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)9圖 2-10 PLC 外圍接線圖2.3.6 PLC 系統(tǒng)程序的模擬調(diào)試將 PLC 與計(jì)算機(jī)連接，在 STEP7-Micro/WIN 編程軟件和 PLC 之間建立通信，向 PLC下載程序后，便可以模擬調(diào)試并監(jiān)視控制程序的執(zhí)行。程序模擬調(diào)試的基本思想是，以方便的形式模擬生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)，為程序的運(yùn)行創(chuàng)造必要的環(huán)境。圖 2-11 為計(jì)算機(jī)與 PLC 連接示意圖。PLC 有“運(yùn)行”和“停止”兩種不同的工作模式，工作模式不同，PLC 調(diào)試操作的方法也不相同。單擊“PLC”→“RUN”或“STOP”可選擇不同的工作方式，在調(diào)試工具條中選擇“運(yùn)行”或“停止” 。 如要使用 STEP7-Micro/WIN 軟件控制PLC 進(jìn)入 RUN 模式，則必須保證 STEP7-Micro/WIN 和 PLC 之間已經(jīng)建立了通信，并且必須將 PLC 硬件模式開(kāi)關(guān)設(shè)為 TERM（終端）或 RUN（運(yùn)行） 。基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)10圖 2-11 計(jì)算機(jī)與 PLC 連接示意圖將模式開(kāi)關(guān)設(shè)為終端不會(huì)改變 PLC 的操作模式，但卻允許 STEP7-Micro/WIN 改變PLC 的操作模式。位于 PLC 前方的狀態(tài) LED 表示當(dāng)前的操作模式。當(dāng)程序狀態(tài)監(jiān)控或狀態(tài)表監(jiān)控操作正在進(jìn)行時(shí)，在 STEP7-Micro/WIN 窗口右下方處附近的狀態(tài)欄上會(huì)出現(xiàn)一個(gè) RUN/STOP 指示燈。當(dāng) PLC 為 STOP 模式時(shí)，可以創(chuàng)建和編輯程序，PLC 處于半空閑狀態(tài)；停止用戶程序執(zhí)行；執(zhí)行輸入更新；用戶中斷條件被禁用。PLC 操作系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)控 PLC，將狀態(tài)數(shù)據(jù)傳遞給 STEP7-Micro/WIN，并執(zhí)行所有的“強(qiáng)制”或“取消強(qiáng)制”命令。當(dāng) PLC 位于STOP 模式時(shí)，可以執(zhí)行以下操作:1．使用狀態(tài)表或程序狀態(tài)監(jiān)控查看操作數(shù)的當(dāng)前值。2．可以使用狀態(tài)表或程序監(jiān)控強(qiáng)制數(shù)據(jù)；使用狀態(tài)表寫入數(shù)值。3．寫入或強(qiáng)制輸出。4．執(zhí)行有限次數(shù)掃描，并通過(guò)狀態(tài)表或項(xiàng)目狀態(tài)查看結(jié)果。當(dāng) PLCRUN 模式時(shí)，不能使用“首次掃描”或“多次掃描”功能。可以在狀態(tài)表中寫入和強(qiáng)制數(shù)據(jù)，也可 LAD 或 FBD 程序編輯器強(qiáng)制數(shù)據(jù)，方法與 STOP 模式中的相同。計(jì)算機(jī)編程時(shí)，一般采用 PC/PPI 電纜或 PPI 多主站電纜連接計(jì)算機(jī)與 PLC。將PPI 電纜上標(biāo)有 PC 的 RS-232 端連接到計(jì)算機(jī)的 COM 端口，標(biāo)有 PPI 的 RS-485 端連接到 CPU 模塊的通信端口，擰緊連接器上的螺絲。用鼠標(biāo)左鍵雙擊指令樹(shù)文件夾中的“設(shè)置 PG/PC 接口”圖標(biāo)，在彈出的“SetPG/PC Interface” 對(duì)話框中，選擇“PC/PPI cable(PPI)”后單擊“Properties”按鈕，在彈出的對(duì)話框中設(shè)置編程軟件的通信參數(shù)。通信雙方的波特率應(yīng)相同，不能確實(shí) PLC 接口的波特率時(shí)，可以在“通信”對(duì)話框中選擇“搜索所有波特率” 。與 PLC 通信成功后，用鼠標(biāo)左鍵雙擊指令樹(shù)文基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)11件夾“系統(tǒng)塊”中的“通信端口”圖標(biāo)，可以修改 PLC 通信接口的參數(shù)。用 DIP 開(kāi)關(guān)設(shè)置的波特率應(yīng)與編程軟件中設(shè)置的波特率和用系統(tǒng)塊設(shè)置的 PLC 波特率一致。用鼠標(biāo)左鍵同雙擊指令樹(shù)文件夾“通信”對(duì)話框中“雙擊刷新”旁邊藍(lán)色箭頭組成的環(huán)形圖標(biāo)，編程軟件將會(huì)自動(dòng)搜索連接在網(wǎng)絡(luò)上的 S7-200 CPU226 模塊，這樣計(jì)算機(jī)與 PLC就實(shí)現(xiàn)了在線連接。如圖 2-12 所示。圖 2-12“通信”設(shè)置在梯形圖狀態(tài)操作之前 RUN 模式，執(zhí)行菜單命令“調(diào)試”→“使用執(zhí)行狀態(tài)”或用鼠標(biāo)左鍵單擊“程序狀態(tài)監(jiān)控”按鈕進(jìn)入狀態(tài)。PLC 位于 RUN 模式時(shí)，會(huì)顯示彩色狀態(tài)值和元素，程序執(zhí)行狀態(tài)顏色的含義如下：1．正在掃描程序時(shí)，電源母線為藍(lán)色。2．圖形中的能流用藍(lán)色表示，灰色表示無(wú)能流、指令未掃描或 STOP 模式的PLC。3．觸點(diǎn)接通時(shí)，指令會(huì)顯示為藍(lán)色4．輸出接通時(shí)，指令會(huì)顯示為藍(lán)色。5．指令接通電源并準(zhǔn)確無(wú)誤地成功執(zhí)行時(shí)，SUBR 和指令顯示為藍(lán)色。6．綠色定時(shí)器和計(jì)數(shù)器表示定時(shí)器和計(jì)數(shù)器包含有效數(shù)據(jù)。7．.紅色表示指令執(zhí)行有誤。在監(jiān)控的狀態(tài)下，如果要局部的調(diào)試時(shí)可在觸點(diǎn)的附近點(diǎn)擊右鍵，從彈出的菜單中選擇“強(qiáng)制”即可進(jìn)行局部的調(diào)試。如圖 2-13 所示。基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)12圖 2-13 強(qiáng)制設(shè)置當(dāng)想要整體調(diào)試時(shí)，從“調(diào)試”工具欄單擊“取消全部強(qiáng)制” ；當(dāng)需要取消當(dāng)前強(qiáng)制時(shí)，從從“調(diào)試”工具欄單擊“取消強(qiáng)制”或直接單擊鼠標(biāo)右鍵單擊操作數(shù)，并從彈出的菜單中選擇“取消強(qiáng)制”即可。當(dāng)程序在 Windows 環(huán)境下地 PLC 的編程軟件中編程完后，可以在軟件中模擬調(diào)試來(lái)檢查程序。模擬調(diào)試可借助于模擬開(kāi)關(guān)和 PLC 輸出斷的輸出指示燈進(jìn)行。調(diào)試時(shí)，可利用上述外圍設(shè)備模擬各種現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)和傳感器狀態(tài)，然后觀察 PLC 的輸出是否正確。如果有錯(cuò)誤則反復(fù)修改后調(diào)試?；旌蠑嚢铏C(jī)的控制程序編寫完成后，單擊編程軟件調(diào)試工具欄中的下載按鈕，把程序下載到 PLC 中。將 S7-200PLC 的模式開(kāi)關(guān)設(shè)置為 RUN，運(yùn)行程序。借助于開(kāi)關(guān)給輸入端口輸入信號(hào)。查看輸出端口的指示燈是否按控制要求閃亮與熄滅。程序運(yùn)行時(shí)，單擊調(diào)試工具欄中的圖形狀態(tài)監(jiān)控表監(jiān)控按鈕，可以在當(dāng)前值欄中顯示出變量的變化過(guò)程。可以按位或者按字兩種形式來(lái)顯示定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的值，以位形式顯示的是其狀態(tài)位，以字形式顯示的是其當(dāng)前值。3 啤酒灌的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 組態(tài)軟件概述3.1.1 組態(tài)軟件產(chǎn)生的背景及發(fā)展方向組態(tài)的概念一伴隨著集散型控制系統(tǒng)（Distributed Control System）的出現(xiàn)才被廣大技術(shù)人員所熟知的。在工業(yè)控制技術(shù)不斷發(fā)展和應(yīng)用過(guò)程中，PC 相比較以前的專用系統(tǒng)具有的優(yōu)勢(shì)明顯。這些優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：PC 技術(shù)保持著較快的發(fā)展速度，各種相關(guān)技術(shù)成熟。由 PC 構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)具有相當(dāng)較低的成本。PC 軟件的資源豐富，軟件之間的相互操作性強(qiáng)。在 PC 技術(shù)向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)13殊而且重要的位置。目前看到的組態(tài)軟件都能完成類似的功能，但是從技術(shù)上說(shuō)，各種組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)功能的方法卻不相同。從不同之處及 PC 的發(fā)展趨勢(shì)，可以看出組態(tài)軟件未來(lái)發(fā)展的方向。例如，數(shù)據(jù)的采集方式，腳本的功能組態(tài)環(huán)境的可擴(kuò)展性，組態(tài)軟件的開(kāi)放性，對(duì) Internet 的支持程度，組態(tài)軟件的控制功能等。3.1.2 組態(tài)軟件的安裝與使用本課題使用的是組態(tài)王 6.53。如圖 3-1 所示。圖 3-1 組態(tài)安裝第一個(gè)畫面組態(tài)王軟件全中文字幕，插入光盤按要求一步步安裝就可以完成安裝。制作一個(gè)工程的一般過(guò)程是：1） 設(shè)計(jì)圖形界面（定義畫面） ；2） 定義設(shè)備；3） 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)（定義變量） ；4） 建立動(dòng)畫連接；5） 運(yùn)行調(diào)試；基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)143.2 基于組態(tài)王軟件啤酒灌監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.2.1 工程路徑創(chuàng)建要建立新的組態(tài)王工程，首先選擇指定的工程路徑。根據(jù)新工程相當(dāng)逐步創(chuàng)建。如圖 3-2 所示。圖 3-2 工程管理器選擇新建工程，出現(xiàn)如圖 3-3 所示對(duì)話框。圖 3-3 新建工程向?qū)б换诠I(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)15單擊“確定”按鈕，彈出“新建向?qū)Ф睂?duì)話框，如圖 3-4 所示。圖 3-4 新建工程向?qū)Фx擇一個(gè)有效路徑，單擊下一步，出現(xiàn)如圖 3-5 所示對(duì)話框。圖 3-5 新建工程向?qū)斎牍こ堂Q，點(diǎn)擊完成，創(chuàng)建工程路徑完成。3.2.2 建造圖形畫面和定義變量及動(dòng)畫連接本次課題（啤酒灌監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)）要求完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的模擬和監(jiān)控。工程現(xiàn)場(chǎng)和基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)16組態(tài)畫面是完全同步，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控。本課題要求將兩種液體按一定比例混合，在電動(dòng)機(jī)攪拌后將混合的液體輸出容器。并形成循環(huán)狀態(tài)，在按停止按扭后依然要完成本次混合才能結(jié)束。如圖 3-6 所示。圖 3-6 基于組態(tài)啤酒灌監(jiān)控畫面 畫面的模仿來(lái)自于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，組態(tài)王提供了方便的圖形編輯工具。每次打開(kāi)圖形或者編輯新圖形工具箱就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)。圖形的編輯基本可以用工具箱完成。在菜單工具顯示工具箱的左端可以選擇相關(guān)的功能項(xiàng)。在工具箱中打開(kāi)“圖庫(kù)管理器” ，可以從中選擇組態(tài)王提供的圖形。本課題選用了反應(yīng)器，管道，閥門，按鈕，開(kāi)關(guān)，和指示燈。并且用到可工具箱的圓角矩形鍵。下面以建立混料罐液面為例說(shuō)明。進(jìn)入開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，如圖 3-7 所示。圖 3-7 組態(tài)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)17利用工具箱進(jìn)入圖庫(kù)管理器選擇反應(yīng)罐，并繪制混料罐液面。如圖 3-8 和圖 3-9所示。圖 3-8 圖庫(kù)管理器圖 3-9 開(kāi)發(fā)系統(tǒng)繪制混料罐完成圖形畫面，還需要給相應(yīng)的圖素定義變量名。打開(kāi)工程瀏覽器，在左側(cè)選擇數(shù)據(jù)庫(kù)/數(shù)據(jù)詞典，然后在右側(cè)選擇“新建”彈出“定義變量”對(duì)話框定義圖素相關(guān)變基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)18量名。如圖 3-10 所示。圖 3-10 工程瀏覽器中定義變量返回組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中點(diǎn)擊相關(guān)的圖素就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)畫連接對(duì)話框，在對(duì)話框中可以選擇相應(yīng)的功能鍵。在建立液面時(shí)用到“縮放”建立液面的動(dòng)態(tài)變量。如圖3-11 所示。圖 3-11 混料罐液面的動(dòng)畫連接基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)19依次建立，最后形成如圖動(dòng)畫連接目的就是建立圖形和數(shù)據(jù)庫(kù)之間的關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)畫面的動(dòng)態(tài)監(jiān)控打下基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫(kù)的變量才是和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的變化是同步的，建立圖素與數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)應(yīng)聯(lián)系監(jiān)控畫面才能實(shí)現(xiàn)同步變化，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。3.2.3 命令語(yǔ)言的編寫組態(tài)王的命令語(yǔ)言在語(yǔ)法上類似于 C 語(yǔ)言的程序，工程人員可以利用這些程序加強(qiáng)應(yīng)用程序的靈活性，處理些算法和操作等。基于組態(tài)王啤酒灌監(jiān)控系統(tǒng)的命令語(yǔ)言如下。/*A 罐進(jìn)給料*/if(a 罐進(jìn)液閥==1){\\本站點(diǎn)\A 罐液面=\\本站點(diǎn)\A 罐液面-0.6;\\本站點(diǎn)\C 罐液面=\\本站點(diǎn)\C 罐液面+0.4;}/* B 罐進(jìn)給料*/if(\\本站點(diǎn)\b 罐進(jìn)液閥==1){\\本站點(diǎn)\B 罐液面=\\本站點(diǎn)\B 罐液面-0.7;\\本站點(diǎn)\C 罐液面=\\本站點(diǎn)\C 罐液面+0.5;}/*混料罐出料*/if(\\本站點(diǎn)\出液閥==1){\\本站點(diǎn)\C 罐液面=\\本站點(diǎn)\C 罐液面-0.6;\\本站點(diǎn)\B 罐液面=\\本站點(diǎn)\B 罐液面+0.5;\\本站點(diǎn)\A 罐液面=\\本站點(diǎn)\A 罐液面+0.5;}/*葉片旋轉(zhuǎn)*/if(\\本站點(diǎn)\攪拌電機(jī)開(kāi)關(guān)==1){\\本站點(diǎn)\葉片旋轉(zhuǎn)狀態(tài)=\\本站點(diǎn)\葉片旋轉(zhuǎn)狀態(tài)+1;}if(\\本站點(diǎn)\葉片旋轉(zhuǎn)狀態(tài)>5){\\本站點(diǎn)\葉片旋轉(zhuǎn)狀態(tài)=0;}/*液位傳感器指示燈*/if(\\本站點(diǎn)\C 罐液面>=75){\\本站點(diǎn)\高液位指示燈=1;}else{\\本站點(diǎn)\高液位指示燈=0;}if(\\本站點(diǎn)\C 罐液面>=40){\\本站點(diǎn)\中液位指示燈=1;}else{\\本站點(diǎn)\中液位指示燈=0;}if(\\本站點(diǎn)\C 罐液面>=10){\\本站點(diǎn)\底液位指示燈=1;}else{\\本站點(diǎn)\底液位指示燈=0;} 3.2.4I\O 設(shè)備管理組態(tài)王支持的設(shè)備包括：可編程控制器（PLC） 、智能模塊、板卡、智能儀表，變頻器等。支持的通訊方式包括：串聯(lián)通訊、數(shù)據(jù)采集板、DDE 通訊、人機(jī)界面卡、網(wǎng)絡(luò)模塊，和 OPC 等。本課題采用設(shè)備是 PCL，通訊方式是串聯(lián)通訊。如圖 3-12 所示。基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)20圖 3-124 聯(lián)機(jī)調(diào)試將 PLC 程序輸入 S7-200PLC 機(jī)連接 PC 機(jī)通上電源連接模型就可以調(diào)試。成功后如圖 4-1 所示。圖 4-1 聯(lián)機(jī)圖隨本論文附帶有，演示現(xiàn)場(chǎng)錄制光盤一張?；诠I(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)21結(jié)束語(yǔ)本論文闡述了基于組態(tài)軟件啤酒灌監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì),以及啤酒灌控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。以液體混合攪拌機(jī)控制系統(tǒng)為中心,從控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)組成、軟件選用到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程（包括設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)要求、梯形圖設(shè)計(jì)、外部連接通信等）,旨在對(duì)其中的設(shè)計(jì)過(guò)程做簡(jiǎn)單的介紹和說(shuō)明。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成 PLC 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，及相關(guān)控制程序的調(diào)試和模擬運(yùn)行。利用組態(tài)王軟件編制的動(dòng)畫畫面同步模擬出關(guān)于啤酒灌模型的運(yùn)行。最終完成 PLC 與混合攪拌機(jī)實(shí)物模型聯(lián)機(jī)運(yùn)行，并通過(guò)組態(tài)畫面進(jìn)行監(jiān)控的運(yùn)行調(diào)試。本設(shè)計(jì)還有很多不足之處，如組態(tài)畫面不夠漂亮，組態(tài)監(jiān)控畫面沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)水流的模仿，對(duì) PLC 編程語(yǔ)言的使用不夠熟練，但是經(jīng)過(guò)這次設(shè)計(jì)，本人對(duì)所學(xué)知識(shí)認(rèn)識(shí)加深刻?；诠I(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)22參考文獻(xiàn)[1] 周軍.電氣控制及 PLC.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.[2] 陳忠平等.西門子 S7-200 系列 PLC 自學(xué)手冊(cè).北京：人民郵電出版社，2008.[3] 亞控《組態(tài)王 6.53 使用手冊(cè)》[4] http://www.kingview.com[5] 王立權(quán)等.可編程控制器原理與應(yīng)用.哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2005[6] 龐興華.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009[7] 龔慶壽.機(jī)械制造基礎(chǔ). 北京：高等教育出版社，2006[8] 肖廣潤(rùn)等.電子技術(shù). 武昌：華中理工大學(xué)出版社，1995[9] 覃貴禮.組態(tài)軟件控制技術(shù).北京理工大學(xué)出版社，2007基于工業(yè)組態(tài)軟件的啤酒灌裝生產(chǎn)線計(jì)23致謝不積跬步何以至千里，本設(shè)計(jì)能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。三人行必有我?guī)?，同學(xué)們的幫助合作也給本課題順利完成提供幫助。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成。特別感謝輔導(dǎo)老師黃河巨老師，趙華老師的幫助。