毕业设计论文(基于组态和plc自动输送线控制系统设计)-6

页第4章系统组态画面设计4.1组态软件介绍组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具[16]。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI（人机接口软件，HumanMachineInterface）的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具，或开发环境。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制[17]。组态软件的出现，把用户从这些困境中解脱出来，可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容，随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。组态软件的功能和特点可归纳如下：概念简单，易于理解和使用；功能齐全，便于方案设计；实时性与并行处理；建立实时数据库，便于用户分步组态，保证系统安全可靠运行；利用丰富的“动画组态”功能，快速构造各种复杂生动的动态画面；引入“运行策略”的概念[18]。它具有以下几个方面的特点：可视化操作界面，真彩显示图形、支持渐进色、丰富的图库、动画连接；无与伦比的动力和灵活性，拥有全面的脚本与图形动画功能可以对画面中的一部分进行保存，以便以后进行分析或打印；变量导入导出功能，变量可以导出到Excel表格中，方便的对变量名称等属性进行修改，然后再导入新工程中，实现了变量的二次利用，节省了开发时间；强大的分布式报警、事件处理，支持实时、历史数据的分布式保存。强大的脚本语言处理，能够帮助你实现复杂的逻辑操作和与决策处理；全新的WebServer架构，全面支持画面发布、实时数据发布、历史数据发布以及数据库数据的发布；方便的配方处理功能。丰富的设备支持库，支持常见的PLC设备、智能仪表、智能模块。提供硬加密及软授权两种授权方式。4.2监控画面设计4.2.1建立新工程下面介绍组态王的使用步骤：步骤一：打开组态王6.55软件，将桌面上组态王6.55的快捷方式打开，此时进入组态王界面，如图4-1所示。图4-1组态王起动后界面步骤二：新建工程，首先点击工具栏中的按钮，将会显示新建的工程向导界面如图4-2所示。图4-2新建工程的向导之一单击图4-3中的“下一步”即可对新工程进行路径设置，如图4-28所示。图4-3新建工程向导之二-选择工程所在的路径选择路径之后点击下一步，将会出现新建工程之三—工程名称和描述，如图4-4所示。（1）图4-4中的工程名称是对工程进行命名，如“带式输送线”。（2）图4-4中的工程描述，可以对工程进行描述，这里不在描述。（3）上述设置完成之后，点击完成即可完成新工程的建立。图4-4新建工程向导之三-工程名称和工程描述步骤三：建立新工程之后在“工程名称”一栏中会出现新建工程的名字，双击该工程的名字，即可打开该工程，界面如图4-5所示。图4-5工程打开后界面双击图4-5界面中右侧的“新建”，即可对新建画面进行设置，如图4-6所示。图4-6对画面进行设置界面步骤四：对新建画面进行设置之后，点击“确定”按钮即可完成对新建画面的设置。在图4-5右侧中“新建”的边上出现新建画面的名称，双击即可打开该画面，可以在该画面中做动画，画面打开后的界面如图4-7所示。图4-7画面打开后的界面图4-7中“图库”菜单栏中的“打开图库”选项可以将图库打开，从图库中选择所需要的器件，最后再做动画连接，即可完成动画的设计。4.2.2创建组态画面图4-8完成的系统画面在工具箱中可以选定各种现有图形，并且可以用绘图工具绘制各种图形、添加文本、调剂颜色等操作。根据本设计要求，画出本系统工作所需要图画，如图4-8所示。4.2.3定义I/O设备选择工程浏览器左侧大纲项“设备\COM1”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，运行“设备配置向导”如图4-7和4-8所示。图4-9设置配置向导一图4-10设备配置向导之二选择PLC后，会出现一系列生产厂家，根据本设计的要求与实验室设备具体条件相结合，我们选择西门子S7-200系列PLC，如图4-10通信描述选择PPI即可。单击“下一步”进入如图4-11所示对话框。图4-11设备配置向导之三选择COM1即可符合本设计和实验室设备要求。再次单击“下一步”既进入下一步设置如图4-12。图4-12设备配置向导之四选择地址为“2”。单击“下一步”，弹出如图4-13所示对话框。图4-13通信参数设置此步骤选择系统默认的值就可以，单击“下一步”进入如图4-14所示设备配置参数信息总结。图4-14设备配置信息总结检查各项设置是否正确，确认无误后，单击“完成”。设备定义完成后，可以在工程浏览器的右侧看到新建的外部设备“PLC”，如图4-15所示。需要检测外部输入量是否与PLC相连时，只用双击该设备，在弹出的对话框中选择测试PLC即可。至于新建的设备相当于一个中间装置，它将实物PLC与自己建造的变量联系起来，相当于把程序与界面联系了起来，为以后的控制做好了准备。在定义数据库变量时，只要把IO变量连结到这台设备上，同时保持V4.0STEP中的参数设置和组态里面的COM口参数设置一致，及其数据词典中的寄存器和编程软件中的接口对于便可，此时它就可以和组态王交换数据了。图4-15新建设备PLC4.2.4构造数据库选择工程浏览器左侧大纲项“数据库\数据词典”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，弹出“定义变量”对话框如图4-16所示。在变量名中填入所需设置的变量名，如“XX”。图4-16定义变量在变量类型中选取变量类型，一般的变量类型有“内存”和“IO”两种类型，在这两种类型中又分“离散、整数、实数、字符串形”。一般的开关量都属于IO离散型，而需要与内部物件动画连接的则可以定义为内存形。在小的工程中，一般的变量都是这样定义的，它不需要大规模的应用。而在实际工程应用中，一般都需要定义许多变量，而这些变量都是彼此相关联的，这样在这样按着图4-2所示的步骤定义的话，工作量非常的大，既浪费人力，又浪费时间。所以该软件开发了一种结构变量的定义的方法，即可以有效地解决该问题，又使软件的工作效率大大的提高了。点击“确定”则可以完成一个变量的定义。按照该步骤，完成所需变量的定义，在工程浏览器“变量词典”中可以看到定义的变量，在以后的动画连接中可以随时查看所需的变量。自此，一个完整的数据库建立完毕。4.2.5动画连接在新画面中双击需要连接的物件，弹出如图4-17所示对话框。图4-17动画连接在对话框中有各种连接，根据设计需要选择，分别选择“水平移动”和“垂直移动”两种连接方式，弹出对话框如图4-18所示。图4-18水平移动连接图4-18隐含连接在表达式框中填入表达式，在下面的移动距离中填写相应的数据，按确定即可。按照上面的步骤，根据设计需求，分别对画面中的物件进行动画连接，从而实现了外部输入量与内部事物的数据连接。4.2.6编写语言命令在画面中右击画面，选中“画面属性”，在画面名称右面有“命令语言一栏”，双击，弹出如图4-18所示对话框。在该软件中编写语言有两种语言方式，IF/ELSE和WHILE语句，两种语句可以兼容，互相嵌套使用。而这两种语句本身也可以嵌套使用，基本的语法形式都一样。另外，再输入一些符号时须在中文方式下。该软件还有大量的函数可以使用，所有的应用功能都如图1-17面板上所示。图4-18画面语言命令编写在空白处填入所需命令语句，点击“确认”即可。4.3小结在本章中主要介绍了系统的组态监控画面设计。在了解了组态软件的基本知识后，先完成系统工程的建立，然后再按照使用步骤完成系统监控画面的设计，并且在画面的设计过程中力争做到画面的简洁和形象。根据本设计的具体要求，在完成了系统监控画面的设计后，再完成组态画面的各种要素和变量的定义，最后根据系统工作原理和仿真效果编写出画面语言命令，即完成了本阶段设计。第5章系统软硬件调试我们在设计的最后阶段把软件和硬件结合起来，成功实现了皮带运输生产线系统的监控功能。我们编辑好画面图，根据各个部件之间的相互联系和控制关系，按照上一章所述的操作步骤进行设备连接，最后终于在运行环境里实现了系统在监控状态下的自动运行，下面将会在PLC和组态软件的共同运用下一步一步完成系统的仿真和调试工作。编辑好的画面如图5-1所示，上面的各种图形界面所代表的实物都一一标出。图5-1组态监控画面图5-2全启动图5-3模拟出现故障图5-4模拟消除故障图5-5正常停机整个系统的工作模式有自动和手动两种方式启动方式。上面演示的只是连续工作一种模式，当系统工作在其他方式时，仿真效果相似，就不再列出。结论这次对皮带运输生产线控制系统的设计让我更多的了解到了皮带生产线的发展前景，让我重新认识了用PLC来设计控制系统的使用价值。同时整个设计使我对专业知识有了进一步的提高，是对我专业综合能力的又一次练习。在整个系统的设计中PLC的编程是整个设计最主要的一部分，我的编程是采用梯形图编程语言，所有的编写步骤和编写要点是严格按照设计要求来完成的，而且我编写程序之前对皮带运输生产线的工作流程做了详细的分析，每个步骤考虑都很严密，所以总的来说，这个系统的设计还是比较好的。但是在编写的过程中我还是遇到了很多问题，比如说在运行过程中要求定时，这在实际生产中有着无可比拟的重要性，而我恰恰在定时的设置上遇见了问题，而且在编写过程中有一些小的细节我也没有考虑的足够细致。最终，在通过各方面的努力下，该皮带运输生产线控制系统的设计基本完成，在设计当中我充分考虑到了操作的方便性，工艺的简单性。在设计当中的基本参考资料是基于各种参考书目和教材，再通过各种途径获取更详细的资料设计该控制系统的。当然，各位指导老师和同一组的同学也对我做了很多的指导和帮助，这对我能按时按要求完成整个系统的设计有着很大的作用。谢辞历时几个月的努力，在指导老师的指导下，在同学们的帮助下，在自己通过各方面查找资料后，我最终完成了基于PLC的皮带运输生产线控制系统的设计。在此，我郑重的向在此过程中给予我帮助的老师和同学们表达深深的谢意，同时也感谢学校能够给我们提供这么好的实验条件，能让我们不仅仅是在纸张上完成自己的课程设计，更是让我们能亲眼看见自己辛苦几个月的设计成果。在设计的过程中我遇见了不少的困难，这些困难不仅仅是靠我们的教材和课堂上面老师教给我们的那些知识就能解决的，我们必须自己想办法解决。向老师求教，向同学们问询，在网络上面搜索答案，到图书馆借书，这都是我这次能一次又一次克服这些困难所使用的方法。所以说，毕业设计检验的不仅仅是我们对专业知识的掌握，更是检验和锻炼我们解决问题和获取知识的能力，我认为我的这些能力就在这次设计中得到了很大的锻炼。总之，这此的设计教会了我很多，不仅仅是专业知识得到扩展，更多的是发现问题，解决问题的能力和获取知识的能力得到锻炼。当然，在这个过程中我的成长远远离不开我尊敬的指导老师周明刚老师，还有我亲爱的同学们，没有他们的帮助我远远不能得到今天的进步。对于在设计过程中给予我大力支持的师哥、师姐和同学们表示深深的谢意！最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢！参考文献[1]李道霖.电气控制与PLC原理及应用.北京:电子工业出版社,2006.7[2]孙海维.SIMATIC可编程控制器及应用.北京:机械工业出版社,2005.1[3]廖常初.可编程控制应用技术.重庆:重庆大学出版社,2002.3[4]孙平.可编程控制器原理及应用.北京:高等教育出版社,2004.8[5]常晓玲.电气控制系统与可编程控制器.北京:机械工业出版社,2007

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