基于PLC的搅拌机控制系统【实用文档】doc

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基于PLC的搅拌机控制系统【实用文档】doc文档可直接使用可编辑，欢迎下载厦门工学院本科生毕业设计（论文）题目：基于PLC的搅拌机控制系统姓名：刘佳盛学号：1208102022系别:电气工程专业：电气工程及其自动化年级：12级电气2班指导教师:黄永杰年月日基于PLC的搅拌机控制系统摘要搅拌机作为现代工业中不可缺少的部分，在现代技术的支持下搅拌机得到了较大的发展，以前的搅拌机都是由继电器控制组成,系统相对来说比较复杂，响应速度缓慢。由于现代PLC控制技术的迅速发展，采用软件就可以取代继电器系统，所以，越来越多的企业和工厂都选用PLC作为对搅拌机的系统的控制.该课题设计的主要控制是运用可编程控制的技术来实现的。先是根据需求画出工艺流程图,再按照工艺流程图来设计硬件配置，最后是根据设计要求进行系统的主要电路和控制电路的设计，从而达到系统的控制要求。然后再按照控制的要求进行软件部分的设计，为了将自动化控制加入系统中,该设计是运用PLC来控制主要的电路。其中包括PLC、电动机、电磁阀、泵、液位变送器等元件的选型.其中液位传送器负责收集搅拌容器中液位的实时高度，再将采集到的信息转化后送给PLC，PLC再对数据进行分析,然后根据程序输出控制命令,进而促使整个系统按要求进程.从而达到降低制造成本和维护成本的目的。关键词：PLC，搅拌机，液位变送器，自动控制BasedonPLCthemixercontrolsystemAbstractMixerasanintegralpartofthemodernindustry,withthesupportofmoderntechnologyblendergotgreaterdevelopment,previousmixeriscomposedofrelaycontrol,systemisrelativelycomplicated，theresponsespeedisslow.DuetotherapiddevelopmentofmodernPLCcontroltechnology，thesoftwarecouldreplacerelaysystem，therefore,moreandmorecompaniesandfactoriesallusePLCasthecontrolofthemixersystem。ThisdesignistousePLCtechnologytorealizethemaincontrolofthemixingsystem。Firstiscarriesontheprocessofsystemdesign,hardwareconfigurationaccordingtoprocessflowdesign,andthendesignthesystemofthemaincircuit,controlcircuit，soastoachievecontrolrequirements。Thenaccordingtotherequirementofthecontrolsoftwaredesign，inordertoachievetheautomaticcontroloftheliquidmixingsystemPLCcontroltechnologyareadoptedinthisdesign。IncludingPLC，motor,solenoidvalve，pump，liquidleveltransmittercomponentsselection,etc.CollectedintheliquidleveltransmittersiteliquidlevelheightwillbetransmittedtothePLC,andthroughthePLClogicofdataprocessing,andthensendtherequirementsofthecontrolcommand，promptingthecompletecommandcontrolsystem。Soastoachievetheaimofreducingmanufacturingcostsandmaintenancecosts。Keywords：PLC，Mixer,Liquidleveltransmitter，automaticcontrol目录TOC\o"1—3”\h\u26784第一章绪论189911.1设计搅拌机控制系统的目的1251321。2设计搅拌机控制系统的意义1137201。3本设计的主要工作213577第二章基于PLC的搅拌机控制系统总体方案318672.1搅拌机控制系统的组成396532.2搅拌机控制系统的设计内容3138462.3搅拌机控制系统总体结构设计方案31392。4搅拌机控制系统的基本运行原理4130712。5搅拌机控制系统的需求分析560882.6搅拌机控制的自动化控制概述579342。6。1PLC应用方面的特点510920第三章基于PLC的搅拌机控制系统的硬件部分780563.1搅拌机控制系统的硬件选型7180623。1.1搅拌机控制系统的PLC选型766393.1。2电磁阀的选择7313163.1.3液位传感器的选择8277063.1。4变频器的选择8136233.1.5搅拌电动机的选择9139203。2搅拌机系统硬件结构9138173。3搅拌机控制系统的主电路设计10101493.3.1搅拌机控制系统的检测电路11215453。3.2搅拌机控制系统的控制部分114403第四章搅拌机控制系统的软件设计12319344。1搅拌机控制系统的工作流程12212044。2PLC的I/O分配13175024.3搅拌机控制系统梯形图的设计1367974。3。1系统的启动停止14176734.3。2系统的自动入液控制14302484.3.3系统的自动加热部分15271434。3.4搅拌机出液控制16281344.3.5检测电路169282第五章仿真及调试18230295.1仿真软件的简介1847265。2软件编程的仿真19287645.2。1系统的正确运行19173715。2.2仿真调试的误区20142025.3仿真调试结果2112602总结2210573参考文献2310125谢辞2430231附录基于PLC的搅拌机控制系统程序梯形图25第一章绪论随着工业发展速度的加快，人们越来越注重科学、稳定、简便以及安全的工业生产方式.生产方式又依赖于生产机器的稳定、可靠、高效的运行，而这样子的运行是可以通过一定的技术手段对生产设备进行改善来达到实现的。目前大部分的企业对液体搅拌系统都是采用继电器技术进行控制，这种方法不仅消耗大，而且搅拌效果也很难达到设计要求，这使得企业的能源和资源不能得到充分的利用。随着计算机技术的飞速发展起来,生产厂家对生产的自动化水平有了更高的需求，因此,对搅拌机系统应该加以改进。经过不断的改良后，一款基于PLC的搅拌机控制系统出现,它既可以灵活的根据设计的要求进行混合材料，并且还能达到节能、高效、环保的目的。1。1设计搅拌机控制系统的目的近年来随着我国经济的飞速发展，工厂机器制造业进程不断的加快，功能的需求也逐渐增加。搅拌已经成为了现代工业制造不可缺少的部分，由继电器控制组成的搅拌机，因为系统比较复杂，反应速度也跟不上工序的需求,应此，需要一款更加高效的控制装置来代替继电器为主的系统控制。伴随着技术的进步、工艺的改进、系统的完善以及人类需求的增加,对于搅拌机的控制便有了更高的要求，本系统就是一款具多功能的搅拌机控制系统，设计中将自动控制的方式融入其中,不仅减少了人员的使用，而且还减轻了员工的日常工作强度，不仅很好的提高了人员的使用效率，而且还能在工作环境恶劣的行业中进行工作,具有良好的经济和社会效益，逐步提高了系统的自动控制的水平。1。2设计搅拌机控制系统的意义本系统的设计就是将搅拌机工业化的自动性能进行控制，搅拌机的自动化设计，不但可以对液体搅拌过程的每个部分进行准确的自动控制，并且还能很大程度的降低生产成本，这样便可以直接的用在现场作业，对现场人员的要求也不是很高，对企业提高自动化管理水平具有很大的帮助，同时也提高了生产线的使用寿命和流水线的工作效率，减轻了企业生产过程中的质量波动性。因此，搅拌机在未来的市场中具有广阔的发展前景。由于工业的快速发展，技术的不断前进，自动化和智能化越来越多的被用在工业生产中。在化学、食品加工等行业的生产中,液体搅拌是不可缺少的重要环节，液体搅拌最重要的部分是保证原料的混合过程中的准确性，并要求比例精准和保证原料充分混合。所以我自动化的搅拌机控制系统不管是从技术的角度或者发展的潜力来说都是具有深远的意义的。希望通过本次设计能够更加熟悉搅拌机在工业生产中的作用并且能够更好地运用.1.3本设计的主要工作本设计主要是基于PLC的搅拌机控制系统，设计步骤如下：(1）深入对搅拌机结构组成和工作原理进行详细的了解。(2)分析搅拌机控制系统的硬件结构，确定控制系统整体的设计思路。（3)确定好系统的整体控制，根据控制中要实现的要求进行I/O点数的设计，再根据要求选择PLC型号，编写I/O分布表或I/O端子的接线图。（4)根据控制要求画出流程图,学习使用编程软件，并且根据流程图编写梯形图，然后进行编译调试。(5)学习使用仿真软件,并进行系统调试.基于PLC的搅拌机控制系统总体方案2.1搅拌机控制系统的组成该系统的主要部分包括PLC、液位检测装置、CPU、电机、现场控制柜以及报警装置组成。系统控制图如图2—1所示。计算机计算机PLCPLC液位装置报警装置电机液位装置报警装置电机图2—1搅拌机控制系统示意图液位传送器通过对现场液位的高度的采集后，并将其转换成电流信号传给PLC中心分析，PLC依据现场的状况以及外部输入的信号来控制搅拌机系统，并将信号传送至计算机中心处理，最后再显示操作指示如操作错误及发出报警。2.2搅拌机控制系统的设计内容液体搅拌系统由进/出液阀、搅拌机组成.它先让两种液体流入搅拌机内，然后在搅拌机的搅拌下混合，最后出液阀打开，流出混合好的液体。两种原料液体进液时达到设定的液面时，进液阀立即停止放入液体，且搅拌机的搅拌时间可根据浓度不同而另行设计。要搅拌混合两种液体，首先要确定搅拌机内无残留的液体,所以,在控制启动前，同时让出液阀打开,然后打开系统启动键，此时进液阀A打开液体进入，当液体在容器中的位置到中限位的时候入液阀关闭，使液体停止流入,同时B入液阀打开开始注液，当液体的位置在上限位时，液体停止注入,同时电动机开始工作，搅拌均匀后，出液阀C打开混合液体流出,当液位的位置到下限位时，再使阀C继续保持打开的状态，使混合液体流干净，再开始新一轮的循环。2.3搅拌机控制系统总体结构设计方案在图2-2中的上、中、下液位传感器只有当液体淹没时才会接通，液体A、B电磁阀和C电磁阀分别由YV1、YV2、YV3控制的，M为搅拌电机，如下图所示：图2—2搅拌机控制系统示意图2.4搅拌机控制系统的基本运行原理如图2-2中所示分为上限位SL1（上)、中限位SL2（中）、下限位SL3(下)3个液位传感器，被淹没时接通信号为ON。电磁阀线圈通电时打开。其中液体A和液体B的进液分别由进液阀A和B控制，混合液体的液出由出液阀C控制。(1）起始操作：为了确保搅拌容器是空的，不残留前次混合液体，在运行时，进液阀A和B处于关闭状态,此时出液阀C打开,使容器中所残存液体放空，放空后出液阀C关闭.（2）打开启动按钮，进液阀A打开，A液体注入,液体高度持续上升。

(3)当液位高度到中限位SL2（中）时,开关量变为ON，A液体立即停止注入，同时打开进液阀B，B液体便开始注。(4）当液位高度至上限位SL1（上）处，进液阀B立即关闭，B液体注入停止，同时电动机便开始工作。

(5）电动机带动搅拌器搅动液体,混合搅拌时间设定60s.（6）当电机搅拌到达设定时间后，电机线圈失电打开,停止工作,此时出液阀C打开,液位开始下降。(7）当液体高度到下限位SL3(下）处时，出液阀C保持打开状态8s，液体继续流出，直至搅拌容器放空为止。(8）8s后放液阀C线圈失开关闭合，系统将自动开始下一个循环.(9)停止操作:设计当工作时,如果按下停止按钮，系统不会立即停止,而是按照流程需要完成当前的操作直至一个流程结束方会自动停止操作。2。5搅拌机控制系统的需求分析（1)功能需求控制系统应具有可靠性能高，功能强大等显著特点，并且需要做到扩展容易及连接方便，并且能够实时的满足I/O口多样化的控制、I/O端的选择性多和实时信号通讯等功能；系统还要能够进行实时的信号采集工作，并且要更保证传输过程的可靠性和稳定性。（2)实时性需求在生产过程中,根据液体的混合进度设计具有实时性能是非常有必要的,特别是在各种材料的混合测量方面,必须以确保所有种类的液位动态精度能够实时的传送给传感器进行数据采集分析，在适当的时间，系统可以更快的响应做出相应的操作步骤，或关闭阀门运动。也就是说，要有一个时间限制,系统也必须在规定的时间内采取行动，并且执行器的响应时间尽可能要短，系统必须能够响应快。2.6搅拌机控制的自动化控制概述随着微电子技术的迅速发展，本设计以PLC作为搅拌机的控制中心，PLC通过逐步升级也极大的增强了其自身大多功能。现在PLC已经发展成为企业生产不可缺少的部分,是名副其实的聚多功能控制于一身的装置器。由于PLC的主要控制系统具有控制功能完整强大、可靠性能高、性价比高等特点，并且具有顺序性、周期性等优良工作特征，即成为工业自动化的首选控制装置器2。6.1PLC应用方面的特点根据实际的应用来分析可编程控制器,且具有以下特点:（1）准确性较高：因为PLC的时间动量是由晶振效果发生的，所以准确性非常之高，其数据储存范围也比较宽；并且具有计数/定时的功能。其内部是通过半导体组成的，控制响应速度快，同时信号也不因外界环境温度改变而受到影响.(2）装置体积小：在工业生产过程中主要运用微处理器和大规模的集成电路进行组装，这样使安装更加方便,并逐步实现了体积向小型化方向发展。（3）使用方便：PLC是串行工作，所以不受禁锢，并且I/O控制有很好的传输保护模块与信号调节整理模块；在受热性能、防尘性能、受潮性能等方面都考虑的非常周全。在不同的控制系统中，当硬件结构的选择确定后，如果I/O作为很小的变量时，这时只需根据要求改变对程序做改变即可,并对系统的I/O口连接线做小范围的调整，不仅能够使现场调试的工作量减少，而且操作也变得灵活简便。（4）稳定性能高：因为PLC的I/O口均采用光电耦合器件,并运用了隔离和抗干扰等方法,使其具有了较强抗干扰的能力，因而能够工作在恶劣的外界因素下；PLC是无触点结构,并采用了密封、防尘、防潮的外壳封装,具有自我诊断的功能和监控程序执行的功能。(5）通用性能好：由于PLC采用的是模块化结构,一般有计算机模块、PID模块、模拟I/O模块等，可以用这些模块灵活的组成要求不同的控制系统，对不同的控制系统中，只要选取需要的模块完成，因而具有较好的通用性能；本课题搅拌机控制系统，是通过液位变送器对搅拌容器内的液位信号进行实时的采集，并通过A/D转换将信号输送给CPU进行处理，实现PLC对系统的控制.该系统的总体方案主要的目的在于保证混合原料过程中的准确性以及保证原料的能够充分的混合。基于PLC的上述优点便能够实现和满足本课题的设计内容，所以我选择搅拌机控制系统为采用西门子的PLC，提高系统的自动化水平.系统的水位，温度，压力均可以进行监测和控制，减少了人力资源的浪费；变频器可以根据实际负荷的大小来调节电动机的运转频率,减少能量的损失；对电动机进行软启动,会减小电流和机械的冲击，使系统设备的使用寿命延长.第三章基于PLC的搅拌机控制系统的硬件部分3.1搅拌机控制系统的硬件选型根据上面对于搅拌机系统的了解，控制要求的设定，首先清楚了解系统中会使用到的相关元件和性能，然后先对整体的硬件结构进行介绍。3.1.1搅拌机控制系统的PLC选型在该系统中，有5个开关输入量,7个开关输出量，对系统的可扩展性和维护进行考虑，可编程控制器可以选择模块化装置。因为本控制系统是一个连续性的，所以选择PLC的型号为西门子S7—200作为控制单元.S7-200

PLC的一般结构包括CPU(中央处理单元)、存储器、输入／输出接口电路、电源、外设接口、I/O扩展接口.3。1。2电磁阀的选择由于电磁阀是进出入液体的流通管道，所以必须考虑搅拌液体的种类、化学性质、浓度密度等方面进行选择相应的电磁阀,然后经过种种方面比较与选择，最后该系统的电磁阀决定采用“VF4—25”型。其中的“V”所表示的是电磁阀,而“F”所表示的是电磁阀得耐腐蚀性，“4”所表示的是设计的序列号，最后的“25”所表示的是电磁阀口径的（mm）宽度。“VF4—25”型电磁阀得主要技术参数如下所示：（1)材质:聚四氟乙烯。使用介质:硫酸、盐酸、有机溶剂、化学试剂等酸碱性液体;(2）介质温度≤150℃、环境温度-20℃—+60℃；（3）使用电压：220V50HZ/24V60HZ；(4）功率：2。5KW；（5)操作方式：常闭，通电打开，断电关闭，动作响应迅速,高频率.3.1.3液位传感器的选择现在我们先介绍液位传感器，在系统设计中采用的是光电式液位传感器。导管内装有测量元件,它可以将所测量的液面信号转换成正比于液位变化的电阻信号，并转换成标准信号输出。设计中，在搅拌容器中安装液位传感器，监测水位情况，并且跟设定上限水位和下限水位做比较,使得相应的线圈动作，发出信号。首先要求液位传感器精准性，可靠性强，其次应选择抗液体腐蚀能力以及抗老化能力好.最后,本系统决定采用“LSF—2。5"液位传感器。其中“L”所表示的是光电的，“S”所表示的是传感器，“F”表示的是防腐蚀的，“2.5”所表示为最大工作压力。“LSF—2。5"液位传感器主要技术参数如下:（1)工作压力可达2。5Mpa；

（2)工作温度上限为+125℃；

（3）触点寿命为100万次；

（4)触点功率为70W；

（5）开关电压为24V；

(6）切换电流为0。5A。该型号是基于光的反射和折射的原理，当容器是空的时候，光经过棱镜面或球面反射回接触点；液体淹没传感器的光电探头球面时，光通过棱镜表面折射出来,使其输出量发生相应的变化，相应的晶体管或继电器的动作便会伴随着一个开关量的输出而变化。该设计还采用压力传感器，压力传感器是一种转换压力变量，可以将测量仪器的输出信号的标准化，并将其输出信号与给定的连续函数关系进行压力.主要用于工业过程压力参数的测量和控制.在系统中检测搅拌容器中的液压，用来与变频器结合控制电机，尽量使压力保持稳定.3.1。4变频器的选择变频器是利用功率半导体器件的通断功能来实现工频功率转换到另一个频率功率控制装置，可以实现交流异步电动机软启动和电机转速的频率控制，提高操作精度，改变功率因数，过电流/过电压/过载保护等功能。变频器使用的时候,根据液体的液压大小，都可以对电机的转速进行调节.使用变频器调整转速后，因为内部有电容滤波，这样不仅可以减小无功的损耗,而且还增加了电机的有功功率.基于变频器的各种优点,在实际的工业生产中加入变频器对于工厂来说是非常有利的.在本系统的设计中加入变频器就是要根据液体的压力来调节电机运转。3。1.5搅拌电动机的选择三相异步电动机的选择，包括功率、类型、电压和方式等。（1)功率的选择根据要求选择合适的电动机是运行安全性和经济性重要的保证。一般电机的功率是根据所需的电动机的输出功率来进行比较选择。

连续运行电动机功率的选择：所谓连续运行电动机功率是指在一长期时间下电动机连续工作时所消耗的功率：对于连续运行的电动机，如果负载是恒定负载时，要计算机械功率的产生多大，然后再选择额定功率的电机应略大于或等于产生机械功率，从而保证经济安全。(当负荷变化时，计算复杂，通常根据机械负荷的产生和变化规律进行等效恒载，然后选择电机）。

(2）种类和型式的选择

从交流、直流、速度、起动性能、机械性能、等方面进行了选型。

（3)电压的选择

根据使用现场的相关数据进行选择。一般的Y系列笼型电机的额定电压只有380V的等级;而大功率的异步电机则采用的是3/6000V的等级。

3。2搅拌机系统硬件结构通过对以上元件的了解，设计整个系统的总体结构，如图3—1所示.本系统设计主要是以PLC为控制中心,然后通过压力输出信号来控制变频器，从而控制电机。从液位传感器、压力传感器采集来的状态放置在相应的存储器中，因为PLC只能识别开关量，所以从相应的存储器中读取的状态会先转换成为PLC可以识别的信息，然后进行判断，再输出相应的信号，比如转速、功率和报警.在液位传感器检测完后,有液位信息输出，在压力检测完成之后，有相应的输出信号，通过相同的通信协议传递给变频器.液位传感器液位传感器S7-200S7-200CPU226变频器压力传感器CPU226变频器压力传感器搅拌电机搅拌电机图3—1水循环系统的硬件结构连接图3.3搅拌机控制系统的主电路设计主电路主要由控制电机组成，任务是通过控制电路的作用来完成目标，主电路的支架或下降直接关系到整个系统的功能是否齐全，所需的功率充足，响应灵敏等。主电路由工业380伏三相交流电源线组成，如图3-2所示。图3-2搅拌机控制系统的主电路图3。3。1搅拌机控制系统的检测电路控制系统中,检测控制电路是对系统所要求的环境参数的保障，并且对其出现的状况，提示相应的信号。控制电路的作用是由PLC来实现的，所以,检测系统的好坏,直接相关控制系统的可靠度和准确度.本设计的检测电路主要是通过传感器来检测容器中的水位,并输送液压。容器中的水位检测,设定有上限位、中限位和下限位，当高于中限位就会输出警示进而发出报警，当高于上限位时也会同样工作。系统正常运行时,就会向容器中注水,当水量发生变化时,变频器根据对压力的设定值和压力传感器反馈值之差,经过PID算法对电机的转速进行控制。对于水位，水压的数值的监控，以便工作人员更好的进行监测。3.3.2搅拌机控制系统的控制部分搅拌机系统的控制中心就是PLC，对于一个PLC的控制电路,正确的端口分配和接线连接直接关系着控制程序是否可以按照预先设定的步骤进行，且连接的误差和连接的分布使得无法识别的设备，甚者导致致命的应用错误，造成不必要的损失.在选择PLC类型的时候首先要确定输入输出信号数量，功能等。按照上述的描述，选择西门子公司S7—200系列CPU226的PLC，一共有5个数字量输入,7个数字量的输出,还可带有7块扩展模块，考虑系统的可扩展性和维护方便，可以选择模块化的可编程控制器。外部接线图如下图3-3图3—3PLC外部接线图第四章搅拌机控制系统的软件设计4.1搅拌机控制系统的工作流程通过之前对于搅拌机控制系统的分析研究，我们设计出该系统的工艺流程,如下图4—1所示，从系统的开始,运行方式以及水位、水温的加热，能够清晰的看出整个系统的运行情况,能够更加明确控制目的.图4-1工业水循环工艺流程图4.2PLC的I/O分配通过对工业水循环系统运行过程及控制检测要求的全面分析，采用S7—200系列CPU226型号的PLC对输入输出信号进行I/O分配如下图4—2所示。序号设备/信号类型设备名称信号地址1输入启动按钮SB1I0。02停止按钮SB2I0。13上限位传感器I0。24中限位传感器I0。35下限位传感器I0。46输出进液阀A/YV1Q0.07进液阀B/YV2Q0.18出液阀C/YV3Q0。29搅拌电动机MQ0.310加热指示Q0。411液位报警指示Q0.512报警铃Q0.6表4-2系统I/O分配4。3搅拌机控制系统梯形图的设计根据上述工作流程图，我们可将总体设计分为四个模块进行设计：系统的启动和停止、系统自动入液控制、系统的自动加温控制、系统自动出液控制、系统的检测部分和系统的主电路部分（即电机的运行情况）分别进行介绍。4.3。1系统的启动停止系统的开启与停止这部分控制就是要求系统可以正常的开启运行或者停止。图4-3系统的启动停止在梯形图设计中，只有在系统开启（即I2.2线圈闭合），检测上限水位，压力一切都正常后,中间继电器M0.0闭合也就是系统启动准备成功。若是按下系统停止，那也就是整个循环系统就会停止运行。4.3。2系统的自动入液控制系统在两个液体分别到达相应的中限位和上限位时，水位一切都准确的情况下，自动进行入液，梯形图如下4—4所示图4-4系统的自动入液控制在系统中有A、B两种液体，当A液体开始流入容器中时，中限位开关开启,一旦液位到达中限位,入液阀A将立即关闭，此时B液体流入，上限位开关开启，直到液位到达限位地址，液体B立即停止注入。4。3.3系统的自动加热部分系统的加热部分可根据混合液体的需求可加亦可删去，梯形图如图4—5图4—5系统的自动加热系统的加热部分的目的是在于一些特殊环境下的需求，这样能让搅拌机系统在各方面各家完全,能涉及的液体搅拌更加多方便,足以应对不同的场合进行搅拌。4。3.4搅拌机出液控制混合液体搅拌完全后，电动机停止，出液阀打开，梯形图如下图4—6所示图4-6系统的自动出液控制当搅拌机停止时,出液阀C打开，混合液体流出，为了确保系统能保证混合质量的情况下，流至下限位时，出液阀将继续打开8s保证混合液体充分的流出干净，然后再自动进行循环。4.3.5检测电路当液体超过限位器时，为了减少损失,就必须要设计报警电路模块来实现对系统的监控，检测是否运行正常.一旦液位超过，报警器可立即发出声光来提醒人们来排除故障,因此，增加报警电路具有重要的价值和意义.由于条件有限，报警电路的设计较为简单，如下图所示为程序运行流程图。根据比对结果进行相应输出系统根据比较指令进行数据比对根据比对结果进行相应输出系统根据比较指令进行数据比对传感器采集数据传感器采集数据图4-7系统的检测流程实际梯形图如图4—8所示图4—8检测电路图在水位检测中,当达到中限位或者上限水位时,比较指令进行操作,比较触点接通，储水池就会发出报警指示灯亮Q0.5；一旦有报警指示灯亮，就会有报警铃Q0。6得电发出响声.第五章仿真及调试5。1仿真软件的简介本设计采用的西门子S7－200的仿真软件是Simulation1。2（1）在Step7MicroWinV4.0中新建一个项目。编译正确后保存,并在文件中选择导出，保存后缀为awl的文件，转换成STL编程语言界面（查看（V）－STL（S））。图5-1STL编程语言界面（2)打开仿真软件，点“配置”—“CPU型号”(然后选择CPU226,再点击Accept即可）。图5-2CPU选型（3）点击“程序（P)”—“装载程序（L)”.在跳出的对话框中选择导入文件版本，再点击确定即可。然后选择第一步所保存的。awl文件的目录，选择点击打开，就会出现如下图界面图5-3程序块和梯形图模块图（4)点击“PLC”然后选择“运行”（或工具栏上的第五个绿色三角按钮）,程序已经开始进行模拟运行状态。5。2软件编程的仿真上述编译成功的梯形图复制到Simulation1。2版仿真软件中，按下相应的按钮，我们可以观测到电机启动，检测报警等。5。2.1系统的正确运行在系统设计中正确的运行图如图5-4所示，图5—4系统正常运行5.2。2仿真调试的误区在仿真过程中很容易出现各式各样的错误，其中最大的问题就是输出灯不亮或者误亮。我在仿真过程中也出现输出灯误亮的问题,如下图5-5、5-6所示图5—5系统错误运行1图5-6系统错误运行2如5-5图所示，当I0.3及中限位开启时，按照控制要求，此时A液体停止流入，B液体流入，及B入液阀开启，只有Q0.1灯亮，可是图中Q0.2也保持亮灯。图5-6所示，当I0.2及上限位开启时,按照控制要求，此时B液体停止流入，搅拌机开始工作，此时应该只有Q0。3灯亮,可是图中Q0.0也保持亮灯。经过反复的查找梯形图后，发现在启动和停止模块的中间继电器出现问题,错误将继电器M0。6代替了M0.7,这样才使得系统出错，指示灯误亮问题.5。3仿真调试结果使用西门子的仿真软件Simulation1.2版对STEP7-MicroWINV4。0软件中已编译成功的软件进行仿真，根据相应的I/O口，对相应的按钮进行强制闭合或者打开，观察相应的输出,经过多次的调试之后，所得结果能够得到设计要求。当然，希望之后会有机会做实物，将PLC与变频器、压力和液位警示连接起来，调试结果，能够更好的在实际生产中运用。总结本设计首先分析了搅拌机控制系统的发展前景，从液体混合过程入手,确定了基于可编程控制器的搅拌机控制系统的设计。本次设计的主要任务是由液位传感器采集的液位高度,并将信号发送给可编程控制器，通过现场条件和外部输入命令控制搅拌系统,并显示操作指令，并向检测模块发送实时数据。然后分析了控制系统的硬件要求，选择适合本系统的硬件，设计满足主电路和控制电路的控制要求。在软件设计编程软件主要应用西门子S7-200PLC程序的编写方面，主要包括主程序和报警程序的设计,以达到最终的设计.基于可编程控制器控制系统的搅拌机设计，采用先进的控制器对传统的继电器进行修改,不仅提高了控制系统的可靠性和自动控制水平，而且为生产提供更可靠的保证，也可对控制程序进行修改，随时随地改变各单元的工作时间和工作条件，满足不同的要求。采用可编程控制器，使整个控制系统的可靠性也得到了提高,易于操作和维护，简化了系统的组成。由于其能力有限，在设计上还存在一些不足，比如可以使用组态软件进行实时监控、数据处理、过程控制等，通过计算机界面对系统级控制命令进行控制，并通过动画显示逼真的仿真控制系统的全液混合过程。参考文献［1］巫莉主编.电气控制与PLC应用.北京：中国电力出版社，2008。5149-158。[2］王东署编著.S7—200PLC基础及应用.北京：中国电力出版社,2013。2125-139.[3]李兰忖,曹金娟主编。电气控制与PLC。北京：清华大学出版社，2012139—141。［4］阳胜峰，吴志敏编著.西门子PLC与变频器,触摸屏综合应用教程-2版。北京:中国电力出版社,2013。5。[5］胡学林编著。可编程控制器原理及应用。-2版.北京：电子工业出版社,2012.7。[6]杨秋萍，李疆。PLC与变频器在工业水循环系统中的应用。贵阳学院学报（自然科学版）(季刊）。2013.9。［7]戴森，刘子龙.基于PLC的工业水处理系统的设计.制造业自动化。［8］程子华.PLC原理与编程实例分析[M].北京:国防工业出版社，2007.[9］邵杰.基于PLC的模糊控制变频调速系统［D］。曲阜:曲阜师范大学，2006。［10］于桂音、邓洪伟。《电气控制与PLC》.店里出版社，2010。［12]廖常初。可编程控制器应用技术［M］。重庆：重庆大学出版社，2008.谢辞毕业设计是对大学四年学习的一次验证，这次对搅拌机控制系统的设计是在黄永杰老师的认真指导下完成的，从设计题目的选定到设计最终定稿的每一个环节，黄老师都亲自指导并提出意见和需要改正的地方，在这个过程中她为此付出了大量的心血和精力。在这里诚挚的向黄老师说一声谢谢!谢谢老师无微不至的指导.经过一个多月的学习，发现了自己还有很多的知识漏洞需要弥补,正所谓学无止境,在这期间通过同学的帮助我还学会几个实用性的软件，在这里也谢谢帮助过我的那些热心同学，你们将是是我人生中最大的财富，为我以后的发展奠定了良好的基础.人们经常说学而知不足，我发现这句话特别适合我们即将毕业的大学生，就像这次毕业设计一样，不断的学习不断的总结。也许这次毕业设计是我最后一次做作业的学生，感谢黄老师帮我完成了最后的工作，也要感谢我的父母这四年来对我的默默支持,还有对大学四年的所有同学和教过我的老师说声谢谢！你们将是我人生中最美好的回忆。附录基于PLC的搅拌机控制系统程序梯形图主电路梯形图：报警程序梯形图：基于PLC和MＣGS的交通灯系统设计【摘要】当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段.社会的发展,人们的消费水平不断的提高，私人车辆不断的增加。人多、车多道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。PLＣ的智能控制原则是控制系统的核心，采用PＬC把东西方向或南北方向的车辆按数量规模进行分档,相应给定的东西方向与南北方向的绿灯时长也按一定的规律分档。这样就可以实现按车流量规模给定绿灯时长,达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞流，缓解交通拥挤、实现最优控制，从而提高了交通控制系统的效率．PＬＣ结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中.由于PLＣ具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PＬC应用于交通灯系统中。PLC还具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成同一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。在实时检测和自动控制的PLＣ应用系统中，ＰLC往往是作为一个核心部件来使用。关键字：PLC、交通灯、控制系统、组态设计Abstract:Ｔｏday,tｒaffｉclightsinstalledｏnｔhｅｃrｏssingatall，ｔｏｅaｓｅｔhetrａｆficｏfｖehicleshasbecomethｅmosｔcoｍmｏnａnｄmostefｆeｃtivemeanｓ。Ｓoｃialｄｅveｌopｍｅｎｔ,pｅopｌe'ｓcｏｎsumｐtioｎｌｅｖelscontinｕｅｔoincrｅase,pｒｉvateveｈiclesiｓincreasing。Oｆpeoｐlｅ，caｒsandmoreroａdshaveｌesstrafｆｉcstaｔｕｓiｓobvious。Ｔｈerｅｆorｅ,tｈｅadoptionofefｆectivemethodｓtocoｎtrｏltrafficｌｉghtｓisimpｅｒａｔｉｖe.PLＣintelｌigentcontrolpｒiｎcｉpｌeｉｓｔhecｏrｅofthecontroｌｓyｓtｅｍusiｎgPLCｎortｈ—southdｉrectiontｏeaｓt-wｅｓtdirectｉonorscalｅｏｆtheｖehiｃｌeｂytheｎumberｏfsub-fｉｌｅ，theapｐｒｏｐrｉateｔｈinggivenｔhegｒeenlightnｏrｔh-souｔhｄiｒectｉonandlengtｈofｔｉmeiｓalｓｏsub—ｆｉleaｃcｏrｄiｎｇtoｃeｒtaiｎrules。Tｈisｓcａlecaｎbeachievedgｉvｅnthegreeｎligｈtａttｒaｆfiｃｄuratｉｏn,toａchieveｍaｘiｍumreｌeａsｅacａｒtorｅdｕcｅｔhestaｇnａtiｏｎoｆｖehｉclescroｓsｉｎｇｔoｅaｓｅｔrafｆicｃonｇeｓtion，tｏachｉeveopｔimalcoｎｔroｌ,thusimprｏvｉngtｈeｅfficiｅｎcyofｔｒafｆicconｔrolsｙstem.PLCstrucｔuｒeissimplｅ，easyｐroｇｒａmmｉng,ｈigｈｒｅliability，haｓｂeｅｎwｉdelyｕseｄｆorｉnｄｕcessanｄｌｏcaｔionｏfthｅａｕtｏｍaticcｏntｒol。ＴheusｅｏfthePＬCｈasthecｈarａcteristiｃsofenvironmenｔａlａdａptabｉｌity,whiｌeitsinｔernaｌｔimerｒesｏuｒceｓａreｖeｒyriｃh，thｅcｕｒｒｅnｔwｉdesｐreaduseｏfthe"pｒogreｓｓiｖｅ"sigｎalfｏrｐｒecisecontｒol，paｒtｉcuｌarlｙcｏnｔroloｆmultｉ-forｋcanbeeasilyａｃhieved。Ｔherefore，thePＬCｉsnowｉｎcreasinglｙusedｉnｔraffｉｃlighｔｓsysｔem．ＰLCaｌsohａｓａcommｕｎicationsneｔworkｉngcａpａbilｉｔieｓ，tｈｅsaｍｅsigｎalonthｅｒoadｔｏformaｕnｉｆiｅdLANmanaｇeｍent,andcanshorｔenthewaｉtingｔｉmefoｒvehicletｒaffｉc,ｔoachieｖeｓｃiｅntifiｃmaｎagｅment．Iｎreal—ｔimｅdeteｃtｉｏnandapplicatiｏnofａuｔomａticｃonｔrolsyｓtemsPLC，PLCiｓoftenｕsedａｓaｃponenｔ.Keywｏrdｓ：trａｆficlighｔｓ,controlsystｅms，confiｇuｒaｔiondeｓign可编程控制系统介绍1.1PＬC简介随着微处理器，计算机的和数字通讯技术的飞速发展，计算机控制技术已经渗透到所有工业领域。当前用于工业控制的计算机可分为:可编程控制器,基于ＰC总线的工业控制计算机，基与单片机的测控装置，用于模拟量闭环控制的可编程调节器,集散控制系统(DCS）和现场总线控制系统（FCＳ)等。可编程控制器是应用广泛，功能强大,使用方便的通用工业控制装置,已成为当代工业自动化的重要支柱．近几年，在国内已得到迅速推广普及.可编程控制器是６0年代末在美国首先出现的,当时叫可编程逻辑控制器，目的是用来取代继电器,以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象,将控制内容写入控制器的用户程序内,控制器和被控对象连接也很方便。可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备,改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的要求专门设计控制器，适合批量生产.由于这些特点,可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。可编程序控制器，英文称ProgｒammａblｅCｏntroｌler,简称PC。但由于PC容易和个人计算机（PersonalComputeｒ）混淆，故人们仍习惯地用PLＣ作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置,专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器,用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时／计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLＣ是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物,它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点,充分利用了微处理器的优点,又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLＣ的程序编制,不需要专门的计算机编程语言知识,而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLＣ后,只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将PＬC应用于生产实践.PLC的类型繁多,功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异,通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。PＬC的硬件系统结构如下图所示：１—１ＰLC的硬件系统结构1。1。1主机主机部分包括中央处理器(ＣPU）、系统程序存储器（RＯM）和用户程序及数据存储器。CPU是PＬC的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、做出逻辑判断和进行数据处理,即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端,并响应外部设备(如电脑、打印机等)的请求以及进行各种内部判断等。PLＣ的内部存储器有两类,一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定,用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器,主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。1．1．２输入／输出(Ｉ/O)接口Ｉ/Ｏ接口是PLC与输入/输出设备连接的部件。输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。Ｉ/O接口一般采用光电耦合电路,以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。I／Ｏ点数即输入/输出端子数是PLＣ的一项主要技术指标,通常小型机有几十个点，中型机有几百个点,大型机将超过千点。1．1.3输入/输出扩展接口I/Ｏ扩展接口用于将扩充外部输入／输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机)连接在一起。1。1.４外部设备接口此接口可将打印机、条码扫描仪,变频器等外部设备与主机相联,以完成相应的操作。实验装置提供的主机型号是西门子S7—200系列的CPU224(AC/DC/RELAY）。输入点数为14,输出点数为10。1。1.5编程编程是PLC利用外部设备,用户可用以输入、检查、修改、调试程序或监示ＰLＣ的工作情况。通过专用的PC／PPＩ电缆线将PLＣ与电脑联接，并利用专用的编程软件进行电脑编程和监控。1。1.6电源图中电源是指为ＣＰU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也为输入设备提供直流电源。1．2PLＣ的工作原理PLC的ＣPU采用顺序逻辑扫描用户程序的方式进行工作,即在PLC运行时，ＣPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序,按指令步序号(或地址号）作周期性循环扫描,如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束.然后重新返回第一条指令,开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中,还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。ＰLC的CＰU扫描一个周期必经输入采样、执行用户程序、处理通讯请求、CPU自诊断和输出刷新三个阶段。输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入,并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段.执行用户程序阶段:按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令,经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中,输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。处理通讯请求阶段：ＣPU处理从通讯接口和智能模块接收到的信息，如由编程器送来的程序、命令和各种数据，并把要现实的状态、数据、出错信息等发送给编辑器进行显示。如果有计算机等通讯请求，也在这段时间完成数据和发送任务。CPU自诊断:自诊断测试包括定期检查CPU模块的操作和扩展模块的状态是否正常，将监控定时器复位.输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式(继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。1.3PLＣ的程序编制1。3.1软件编制PLC是采用软件编制程序来实现控制要求的。编程时要使用到各种编程元件，它们可提供无数个动合点和动断触点。编程元件是指输入映像寄存器、输出映像寄存器、位存储器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存器及特殊功能存储器等。PＬC内部这些存储器的作用和继电器接触器控制系统中使用的继电器十分相似,也有“线圈”与“触点”,但它们不是“硬”继电器，而是PLC存储器的存储单元。当写入该单元的逻辑状态为“1”时，则表示相应继电器线圈得电,其动合触点闭合,动断触点断开.所以，内部的这些继电器称之为“软”继电器。S7—２０0CＰU224、CＰU2２6部分编程元件的编号范围与功能说明如下表所示原件名称代表字母编号范围功能说明输入寄存器II0．０～Ｉ1。5共14点接受外部输入设备的信号输出寄存器QＱ０.0～Q１．1共10点输出程序执行结果并驱动外部设备位存储器MM0。0～M31。7在程序内部使用，不能提供外部输出定时器T(Ｔ0~T2５5）T0，T64保持型通电延时１ｍsＴ1~T４，T65～T６8保持型通电延时10msT５～T3１,T6９～T９5保持型通电延时1０0msT３２,T96ON/OFＦ延时，１msT33~T36,T97~Ｔ100ＯN/OFF延时，10msＴ37～T6３,T10１～Ｔ2５５ＯN／OFF延时，100ms计数器CC0～C25５加法计数器，触点在程序内部使用高速计数器HＣHC0～HＣ5用来累计比CPU扫描速率更快的事件顺序控制\继电器SＳ0。0~Ｓ３1.7提供控制程序的逻辑分段变量存储器ＶVＢ0.0～VB5119．7数据处理用的数值存储元件局部存储器LＬＢ0．0～LB63。7使用临时的寄存器,作为暂时存储器特殊存储器SMＳＭ0。0~SM549。７CPＵ与用户之间交换信息特殊存储器SM（只读）SM0.0~SＭ29.7接受外部信号累加寄存器ACＡC０～AC3用来存放计算的中间值1-21。3．２编程语言所谓程序编制,就是用户根据控制对象的要求，利用PLC厂家提供的程序编制语言，将一个控制要求描述出来的过程.PLＣ最常用的编程语言是梯形图语言和指令语句表语言，且两者常常联合使用。（１）梯形图（语言）梯形图是一种从继电接触控制电路图演变而来的图形语言.它是借助类似于继电器的动合、动断触点、线圈以及串、并联等术语和符号，根据控制要求联接而成的表示PLC输入和输出之间逻辑关系的图形，直观易懂。梯形图中常用用图形符号分别表示PLC编程元件的动断触电和动合触电,用(）表示它们的线圈。梯形图中编程元件的种类用图形符号及标注的字母或数加以区别。触点和线圈等组成的独立电路称为网络,用编程软件生成的梯形图和语句表程序中有网络编号，允许以网络为单位给梯形图加注释.梯形图的设计应注意到以下三点：①梯形图按从左到右、自上而下的顺序排列。每一逻辑行（或称梯级)起始于左母线，然后是触点的串、并联接，最后是线圈。与能流的方向一致。②梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是“概念电流”,从左流向右,其两端没有电源。这个“概念电流"只是用来形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件。③输入寄存器用于接收外部输入信号，而不能由ＰLC内部其它继电器的触点来驱动。因此，梯形图中只出现输入寄存器的触点,而不出现其线圈。输出寄存器则输出程序执行结果给外部输出设备，当梯形图中的输出寄存器线圈得电时，就有信号输出，但不是直接驱动输出设备，而要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现。输出寄存器的触点也可供内部编程使用。（２)指令语句表指令语句表是一种用指令助记符来编制ＰＬC程序的语言，它类似于计算机的汇编语言,但比汇编语言易懂易学,若干条指令组成的程序就是指令语句表.一条指令语句是由步序、指令语和作用器件编号三部分组成。MCGS系统介绍２.1MCGS的定义MCＧS(MｏnitｏｒanｄControlGeｎerateｄSysｔｅm,通用监控系统）是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，它能够在基于Microsoft的各种32位Wｉｎdowｓ平台上运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在工业控制领域有着广泛的应用。MCGS组态软件功能强大,操作简单，易学易用，普通工程人员经过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。同时使用MCGS组态软件能够避开复杂的计算机软、硬件问题，集中精力去解决工程问题本身，根据工程作业的需要和特点,组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统.2．2ＭＣGS的构成ＭCGS系统包括组态环境和运行环境两个部分。用户的所有组态配置过程都在组态环境中进行,它相当于一套完整的工具软件,帮助用户设计和构造自己的应用系统。用户组态生成的结果是一个数据库文件,称为组态结果数据库.运行环境是一个独立的运行系统，它按照组态结果数据库中用户指定的方式进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。运行环境本身没有任何意义，必须与组态结果数据库一起作为一个整体，才能构成用户应用系统。一旦组态工作完成，运行环境和组态结果数据库就可以离开组态环境而独立运行在监控计算机上。2-1系统组态环境、系统运行环境和实时数据库三者的关系ＭＣGS由“MCＧS组态环境”和“ＭCGS运行环境”两个系统组成。两部分互相独立，又紧密相关.如图２—2所示：MCGS组态环境是生成用户应用系统的工作环境,由可执行程序McgsＳｅｔ。ｅxe支持,其存放于MCＧS目录的Program子目录中。用户在MCＧS组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程、编制工程打印报表等全部组态工作后，生成扩展名为．mcg的工程文件,又称为组态结果数据库,其与MCGS运行环境一起,构成了用户应用系统，统称为“工程”.ＭＣＧS运行环境是用户应用系统的运行环境，由可执行程序McgｓRuｎ．ｅｘe支持，其存放于ＭCＧＳ目录的Prｏｇraｍ子目录中。在运行环境中完成对工程的控制工作。2-2组态环境和运行环境关系图２。3MCGS组态软件的功能和特点与国内外同类产品相比,MCＧS６．2组态软件具有以下特点：全中文、可视化、面向窗口的组态开发界面，符合中国人的使用习惯和要求，真正的32位程序,可运行于MicroｓｏfｔWindｏｗs9５/9８/Me/NＴ/2000等多种操作系统。庞大的标准图形库、完备的绘图工具以及丰富的多媒体支持,使您能够快速地开发出集图像、声音、动画等于一体的漂亮、生动的工程画面。全新的AｃtiveX动画构件，包括存盘数据处理、条件曲线、计划曲线、相对曲线、通用棒图等，使您能够更方便、更灵活地处理、显示生产数据。支持目前绝大多数硬件设备，同时可以方便地定制各种设备驱动；此外,独特的组态环境调试功能与灵活的设备操作命令相结合，使硬件设备与软件系统间的配合天衣无缝。简单易学的类Basic脚本语言与丰富的MCGS策略构件,使您能够轻而易举地开发出复杂的流程控制系统.强大的数据处理功能，能够对工业现场产生的数据以各种方式进行统计处理，使您能够在第一时间获得有关现场情况的第一手数据。方便的报警设置、丰富的报警类型、报警存贮与应答、实时打印报警报表以及灵活的报警处理函数，使您能够方便、及时、准确地捕捉到任何报警信息。完善的安全机制，允许用户自由设定菜单、按钮及退出系统的操作权限。此外,MCGS6.2还提供了工程密码、锁定软件狗、工程运行期限等功能,以保护组态开发者的成果.强大的网络功能,支持ＴＣＰ/IＰ、Modem、4８5/4２２/232，以及各种无线网络和无线电台等多种网络体系结构.良好的可扩充性，可通过OPC、DDＥ、OＤBC、AｃtｉveX等机制,方便地扩展MＣＧS6．2组态软件的功能，并与其他组态软件、MIＳ系统或自行开发的软件进行连接.提供了WWW浏览功能，能够方便地实现生产现场控制与企业管理的集成。在整个企业范围内，只使用ＩＥ浏览器就可以在任意一台计算机上方便地浏览与生产现场一致的动画画面，实时和历史的生产信息，包括历史趋势,生产报表等等,并提供完善的用户权限控制。2．４MCＧS组态软件的工作方式MＣGS如何与设备进行通讯：MＣGＳ通过设备驱动程序与外部设备进行数据交换。包括数据采集和发送设备指令.MCＧS如何产生动画效果：MCGＳ为每一种基本图形元素定义了不同的动画属性,如:一个长方形的动画属性有可见度,大小变化，水平移动等，每一种动画属性都会产生一定的动画效果。MCGＳ如何实施远程多机监控:MCGS提供了一套完善的网络机制，可通过TCP/IP网、Moｄem网和串口网将多台计算机连接在一起，构成分布式网络监控系统，实现网络间的实时数据同步、历史数据同步和网络事件的快速传递。同时，可利用ＭCＧＳ提供的网络功能，在工作站上直接对服务器中的数据库进行读写操作。分布式网络监控系统的每一台计算机都要安装一套ＭCＧS工控组态软件。ＭCＧＳ把各种网络形式,以父设备构件和子设备构件的形式,供用户调用，并进行工作状态、端口号、工作站地址等属性参数的设置。如何对工程运行流程实施有效控制：ＭＣGＳ开辟了专用的“运行策略"窗口,建立用户运行策略.MCＧS提供了丰富的功能构件，供用户选用，通过构件配置和属性设置两项组态操作，生成各种功能模块（称为“用户策略”)，使系统能够按照设定的顺序和条件，操作实时数据库，实现对动画窗口的任意切换，控制系统的运行流程和设备的工作状态。所有的操作均采用面向对象的直观方式，避免了烦琐的编程工作。硬件设计3.1设计目的和意义在十字路口设置交通灯可以对交通进行有效的疏通,并为交通参与者的安全提供了强有力的保障。但是随着社会、经济的快速发展，原先的交通灯控制系统已经不能适应现在日益繁忙的交通状况。如何改善交通灯控制系统，使其适应现在的交通状况，成为研究的课题。传统的十字路口交通控制灯，通常的做法是：事先经过车辆流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。然而,实际上车辆流量的变化往往是不确定的，有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、较适用的方案，仍然会发生这样的现象：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等候通过.这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的，统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状，更为现实的需要是能有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。目前,大部分城市中十字路口交通灯的控制普遍采用固定转换时间间隔的控制方法。由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、随机的和不确定的,采用固定时间的控制方法，经常造成道路有效利用时间的浪费,出现空等现象，影响了道路的畅通。为此,采用不依赖数学模型的模糊控制方法设计交通灯控制器，能较好地解决这个问题。可编程控制器交通灯控制系统集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制;充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点,采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。另外随着众多高科技技术在日常生活的普遍应用，城市空中各种电磁干扰日益严重，为保证交通控制的可靠、稳定,选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PＬC是必要的。３．2十字路口交通灯系统控制的任务及要求信号灯控制系统开始工作时需要一个启动按钮控制,停止工作时需要一个停止按钮控制。考虑到特殊情况，需要有强制东西方向通行和禁行控制,有强制南北方向通行和禁行控制。南北绿灯和东西红绿灯不能同时亮。如果同时亮则应关闭信号灯系统,并立即报警.南北红灯亮并维持３0s。在南北红灯亮同时东西绿灯亮，并维持2５s。东西绿灯闪亮，闪亮3s后熄灭。在东西绿灯熄灭时,东西黄灯亮，并维持２s,。到2ｓ时,东西黄灯熄灭，东西红灯亮。同时,南北红灯熄灭，南北绿灯亮。东西红灯亮维持35s.南北绿灯亮维持30s,然后闪亮3s，再熄灭。同时南北黄灯亮，维持2s后熄灭,这是南北红灯亮,东西绿灯亮。周而复始,循环往复.如遇特殊情况，根据需要对东西或南北的红灯或绿灯进行强制控制。３。３交通信号控制系统实况．3．１十字路口交通灯控制系统实验面板图3。4结合十字路口交通灯的路况画出模拟图北北南东西3-1交通指挥灯示意图绿黄红绿黄红红黄绿绿红黄3.５十字路口交通灯模拟控制时序图交通指挥信号灯控制系统工作时,对指挥灯的控制要求按一定时序进行,如下图所示：启动/启动/停止南北红灯东西绿灯东西黄灯东西红灯南北绿灯南北黄灯3-2交通信号灯时序状态示意图3.6控制系统的I/O点及地址分配根据对交通指挥信号灯系统控制要求分析,系统采用自动控制方式，输入有系统开启、停止按钮信号及强制信号；输出有报警信号及东西方向、南北方向各两组指示信号.该系统所需的输入点数为７,输出点数为７，全部是开关量，则可将Ｉ／Ｏ分配用下表表示。输入地址编号及作用输出及作用地址编号作用地址编号作用I0.0启动系统运行Q0.0报警指示I０。1停止系统运行Q０．1南北红灯亮I0.2强制南北红灯亮Ｑ０.2东西绿灯亮Ｉ０．３强制南北绿灯亮Ｑ0．３东西黄灯亮I0。4强制东西红灯亮Ｑ0．4东西红灯亮I0。5强制东西绿灯亮Q０.5南北绿灯亮I0．６正常/强制选择Q０.６南北黄灯亮3-３I/O分配3.7ＰLC系统选型通过对系统控制要求的分析可知，系统共有开关量输入点7点,开关量输出点7点，所以选用CPU2２4(14DＩ/10ＤＯ）可以满足要求.3.8控制系统原理图此控制系统主要以ＰLC为主控制器,附加简单的外围器件组成.控制原理如图所示:1LQ0.0Q0.1Q0.2Q0.32LQ0.4Q0.5Q0.6=NL11LQ0.0Q0.1Q0.2Q0.32LQ0.4Q0.5Q0.6=NL11MI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6=AC220VACCPU224AC/DC/RelayDC24V+3-4控制系统原理图AC4软件设计４。1系统控制程序设计本控制系统的控制程序按功能分为三部分，即主程序（包括报警），正常循环控制程序(子程序０），强制控制程序(子程序１).系统程序如下图所示主程序(b）子程序0(c）子程序1报警指示.当东西和南北同时绿灯亮时，进入报警状态，同时断开东西和南北同时绿灯，报警指示时间设置为5s.4．2工作过程分析循环工作过程。按启动按钮I0。0接通，Ｍ０。0得电自锁同时进入子程序0,子程序０（自动循环控制）。I0．０接通，Ｍ1。0，M1.１得电自锁同时T3７得电,Ｍ1.０控制南北红灯，M1。1控制东西绿灯，此时南北红灯和东西绿灯同时亮。T37延时25s后,东西绿灯闪3s后熄灭（通过SＭ０．5s脉冲发生器和C0配合完成）,接着东西黄灯亮2s后熄灭(通过T３８完成）,南北红灯同时熄灭。T３８触点启动M2．0和M２。1得电自锁同时T３９得电，M2。0控制东西红灯熄灭（通过SM0．５s脉冲发生器和C１配合完成），同时南北黄灯亮２s后熄灭（通过T4０完成），东西红灯同时熄灭。T40触点控制M2。4启动下一次循环,按停止按钮I0．1停止。强制工作过程。I0。6接通进入强制控制程序(子程序1）。I0。2接通，M0。3接通控制南北红灯。Ｉ0。3接通，M0.5接通控制南北绿灯。I0。４接通,M0.４接通控制东西红灯.Ｉ0。5接通，M0．6接通控制东西绿灯。十字路口交通灯的组态控制过程绘制交通信号灯人机界面MCGS组态软件安装在计算机中,双击桌面“组态环境”图标，进入MＣGS组态环境,如5—1图所示.单击“用户窗口",“新建窗口"