嵌入式组态控制技术（第四版）课件 项目五：运料小车控制系统解决方案设计

项目描述：根据客户需求，在已经开发的运料小车硬件机构上，采用触摸屏和可编程控制器进行电气控制系统设计开发。要求该电气控制系统既能实现运料小车的虚拟仿真运行，又能与PLC控制系统实现实时监控。运料小车的动作流程为：从储物罐1位置开始装载物料1，运输到储物罐2处，卸载物料1，再从储物罐2处装载物料2，运输到储物罐1处，卸载物料2，然后返回到储物罐1位置。该动作流程要求能实现自动循环运行，也能单周期运行，还能手动操作运行。能力目标：1．设计自动运料小车虚拟仿真运行系统；2．实施触摸屏组态界面的动画设计；3．掌握运行策略编程与组态虚拟运行调试；4．设计PLC程序，实现连机调试功能。项目五：运料小车控制系统解决方案设计解决方案设计:为了实现客户的虚实结合要求，项目的解决方案只能在软件程序设计上做变化，整个项目必须开发触摸屏脚本程序和PLC控制程序两套软件，运行时，可以通过两套软件的切换，满足客户虚实结合的控制需求。其次，系统分自动、单周期、手动三个模式，自动流程是典型的状态流程运行模式，因此控制程序的设计以状态编程方式为主。最后，系统在满足客户要求的同时，还要考虑界面的审美素养，运行画面给人以美的感受。系统的解决方案框架:项目五：运料小车控制系统解决方案设计项目五：运料小车控制系统解决方案设计组态软件设计:(1)在触摸屏上设计一个“虚拟仿真”与“连机运行”的切换开关，实现脚本程序运行与PLC程序联动运行的自由切换。虚拟仿真运行模式可适用于系统前期的仿真测试。在连机运行时，使用PLC联动模式，各个控制设备均由PLC完成控制，完成真实设备的连机调试。(2)触摸屏界面能实时监测系统的运行状态，运行的每个阶段都有动画和数据显示。(3)触摸屏系统内部同时能记录运行中的各项重要数据，便于后期查阅和调取。(4)整个系统拥有完善的安全机制，可以对运行过程中的数据进行报警显示和处理。项目五：运料小车控制系统解决方案设计任务1：数据库组态在实时数据库中建立变量，如表所示。项目五：运料小车控制系统解决方案设计组态控制界面包括模拟运行调试开关、启动开关、模式选择、手动操作四个部分。任务2：窗口组态项目五：运料小车控制系统解决方案设计储料罐1的设计：选择“工具箱”中的“插入元件”，在“图形对象库”的“储藏罐”中选择“罐9”。然后，在罐体上绘制一个矩形，填充颜色选择淡蓝色，如图所示。储料罐2同样设置，填充颜色选择深蓝色。项目五：运料小车控制系统解决方案设计运料小车的设计：运料小车分车头往右和车头往左运行两种类型，称为：右移小车和左移小车。通过“工具箱”中的“插入元件”选择合适的小车。先右键点击右移小车，选择“排列”，“分解单元”，如图所示。再次右键点击，选择“排列”，“分解图符”。项目五：运料小车控制系统解决方案设计把中间蓝色料仓拉出来。剩余的小车部分“构成图符”，如左图所示。双击小车部分，增加“水平移动”和“可见度”动画属性功能。“水平移动”动画属性功能的表达式为：移动。表达式的值为：0至35，如右图，偏移量根据组态软件画面右下角的第一个数值来确定。当表达式的值为0时，最小移动偏移量为0，当表达式的值为35时，最大移动偏移量为500，即沿触摸屏画面右移500个分辨率点，该位置正好是第一次卸料点。项目五：运料小车控制系统解决方案设计“可见度”动画属性功能的表达式为：料种=0，当表达式非零时，选择对应图符可见，如左图所示。再双击小车中间蓝色料仓，把填充颜色静态属性选择为淡蓝色，并增加“水平移动”、“大小变化”和“可见度”动画属性功能，如右图所示。最后把中间蓝色料仓放回小车内。项目五：运料小车控制系统解决方案设计小车中间蓝色料仓的“水平移动”和“可见度”参照小车设置，与上一页PPT中的图相同。小车中间蓝色料仓的“大小变化”动画属性功能的表达式为：车料。表达式的值为：0至10。对应的变化百分比从0%至100%，如图所示。即当车料的数值从0变化到10时，小车中间蓝色料仓方块从0%上升到100%。项目五：运料小车控制系统解决方案设计左移小车参照右移小车设置，左移小车的“水平移动”属性设置参照左图进行设置。左移小车的“可见度”属性设置参照右图进行设置。左移小车中间蓝色料仓的填充颜色静态属性请选择为深蓝色，“大小变化”属性设置与上一页图一致。左移小车中间蓝色料仓的“水平移动”属性设置与左图相同，“可见度”属性设置与右图相同。项目五：运料小车控制系统解决方案设计右行、左行箭头设置：箭头使用常用符号，圆圈符号的填充颜色选择红色，增加“填充颜色”动画属性功能。右行箭头中左边第一个红色圆圈的“填充颜色”动画属性设置为：“移动>=8.5and移动<35and左=0and方向<>2”，如图所示。第二个红色圆圈的“填充颜色”动画属性设置为：“移动>=17.5and移动<35and左=0and方向<>2”，第三个红色圆圈的“填充颜色”动画属性设置为：“移动>=26.25and移动<35and左=0and方向<>2”。项目五：运料小车控制系统解决方案设计左行箭头中右边第一个红色圆圈的“填充颜色”动画属性设置为：“移动<=26.5and移动>0and右=0and方向<>1”，第二个红色圆圈的“填充颜色”动画属性设置为：“移动<=17.5and移动>0and右=0and方向<>1”，第三个红色圆圈的“填充颜色”动画属性设置为：“移动<=8.5and移动>0and右=0and方向<>1”。项目五：运料小车控制系统解决方案设计流程图设置：流程图标识均使用工具箱中的“标签”，装料、右移、卸料、装料、左移、卸料这6个标签的静态填充颜色选择黄色，增加“填充颜色”动画属性功能，如左图所示。装料1、右移、卸料1、装料2、左移、卸料2这6个标签的“填充颜色”动画属性功能分别设置为：“流程=1”至“流程=6”，如右图所示。项目五：运料小车控制系统解决方案设计流程图工作状态显示设置：流程图工作状态由3部分组成，分别是：自动、单流程、手动三个状态，这三个状态分别用3个标签来显示，三个标签增加可见度功能，自动状态的表达式为：模式-0，如左图所示。单流程状态的表达式为：模式-2，如右图所示。手动状态的表达式为：模式-4。当表达式非零时，3个标签的可见度均为：对应图符不可见。项目五：运料小车控制系统解决方案设计开关设置：从工具箱插入元件中选择“开关10”，数据对象的连接如左图所示。模式选择设置：选择工具箱中的“旋钮输入器”，在“刻度与标注属性”设置中：主划线数目为4，次划线数目为0，标注显示选择“不显示”。操作属性设置中，对应数据对象的名称为：模式，最大逆时钟角度对应值设置为：0，最大顺时钟角度对应值设置为：4，如右图所示。项目五：运料小车控制系统解决方案设计旋钮输入器外围一圈用标签输入文字：自动、复位、单周期、复位、手动。手动操作模式设置：手动操作模式由4个按钮组成，分别为：装料、卸料、左、右。在操作属性设置中，四个按钮分别连接对应名称的四个数据变量，操作功能都选择为“置1”模式。装料按钮的操作属性设置如左图所示，左移按钮的操作属性设置如右图所示。项目五：运料小车控制系统解决方案设计任务3：策略组态本项目中，运料小车的运行主要由“循环策略”中的脚本程序实现。具体的操作步骤如下：首先，双击进入“循环策略”，双击“按照设定的时间循环运行”策略属性，把策略执行方式设置为：40ms周期循环，如图所示。项目五：运料小车控制系统解决方案设计流程策略编写：点击菜单栏的“新增策略行”，通过策略工具箱分别添加：流程、开关还原、复位2、复位1、单次循环、自动、手动7个运行策略。流程策略编写：由于系统运行时，必须一直判断当前流程所处的状态，所以流程策略表达式条件为：模拟运行开关=1，条件设置如图所示。项目五：运料小车控制系统解决方案设计流程脚本程序是根据当前运行情况，判断小车当前运行的步骤，整个流程分为：装料、右移、卸料、装料、左移、卸料，对应的流程状态分别为流程数值的1至6，样例程序如图所示。IF装料=1and料种=0or装卸=0THEN流程=1ENDIFIF右=1or方向=1THEN流程=2ENDIFIF卸料=1and料种=0or装卸=1THEN流程=3ENDIFIF装料=1and料种=1or装卸=2THEN流程=4ENDIFIF左=1or方向=2THEN流程=5ENDIFIF卸料=1and料种=1or装卸=3THEN流程=6ENDIFIF移动>0THEN移动=0IF车料>0THEN车料=0''注释：移动或车料有数值时，复位当前的数值IF左=1THEN左=0''注释：小车左移时，复位左移信号IF右=1THEN右=0''注释：小车右移时，复位右移信号IF装料=1THEN装料=0''注释：小车装料时，复位装料信号IF卸料=1THEN卸料=0''注释：小车卸料时，复位卸料信号IF装卸<>10THEN装卸=10''注释：在装卸的任意状态，均设置装卸的值为初值IF方向<>0THEN方向=0IF流程<>0THEN流程=0IF料种<>0THEN料种=0''注释：不管小车朝哪个方向前进，不管运行到哪个流程，不管搬运什么料种，均复位方向、流程和料种；项目五：运料小车控制系统解决方案设计开关策略编写：本系统中开关策略的作用是关闭开关后，还原到初始状态。因此启动开关被复位后才起作用，所以流程策略表达式为：开关=0and模拟运行开关=1，表达式的值非0时条件成立，内容注释为：开关-还原，表达式条件设置如左图所示。复位2策略编写：复位2的策略是清空和复位单周期流程和手动状态的。复位2策略的表达式是：“模式=3and模拟运行开关=1”，满足表达式的值非0时条件成立，即可以启动本条策略行功能，如右图所示。复位2策略的功能和开关策略的停止功能一致，复位2的脚本程序直接引用上一页开关脚本程序即可。项目五：运料小车控制系统解决方案设计复位1策略编写：复位1的策略是清空和复位自动流程和单周期流程的。复位1策略的表达式是：“模式=1and模拟运行开关=1”，满足表达式的值非0时条件成立，即可以启动本条策略行功能，如左图所示。复位1策略的功能和开关策略、复位2策略的功能基本一致，但是可以省略4个手动状态动作的表达式，如右图所示。项目五：运料小车控制系统解决方案设计单次循环策略编写：单次循环策略是运料小车的单周期运行模式。单次循环策略的表达式是：“模式=2and模拟运行开关=1”，满足表达式的值非0时条件成立，即可以启动单次循环策略行功能，如左图所示。单次循环策略的脚本程序如右图项目五：运料小车控制系统解决方案设计单次循环策略的脚本程序（续上一页）：IF装卸=1THEN车料=车料-0.1ENDIFIF装卸=1and车料<=0THEN装卸=2ENDIFIF装卸=2THEN车料=车料+0.1ENDIFIF装卸=2and车料>=10THEN方向=2ENDIFIF方向=2THEN移动=移动-0.2ENDIFIF移动<=0THEN方向=0ENDIFIF装卸=2and移动<=0THEN装卸=3ENDIFIF装卸=3THEN车料=车料-0.1ENDIFIF车料<=0and装卸=2THEN装卸=11ENDIFIF料种=1or装卸=2and移动>=35THEN料种=1ENDIFIF移动<=0and车料<=0THEN料种=0ENDIF项目五：运料小车控制系统解决方案设计自动循环策略编写：自动循环策略是运料小车的自动循环运行模式。单次循环策略的表达式是：“模式=0and模拟运行开关=1”，满足表达式的值非0时条件成立，即可以启动自动循环策略行功能，如左图所示。自动循环的脚本程序与单次循环的脚本程序差别较小，主要是单个流程运行结束后，是否触发“装卸=0”这个小车运行的初始状态。如右图所示。IF装卸=0THEN车料=车料+0.1ENDIFIF装卸=0and车料>=10and移动<=0THEN方向=1ENDIFIF方向=1THEN移动=移动+0.2ENDIFIF移动>=35and方向=1THEN方向=0ENDIFIF装卸=0and方向=0and车料>=10THEN装卸=1ENDIF项目五：运料小车控制系统解决方案设计自动循环策略的脚本程序（续上一页）：IF装卸=1THEN车料=车料-0.1ENDIFIF装卸=1and车料<=0THEN装卸=2ENDIFIF装卸=2THEN车料=车料+0.1ENDIFIF装卸=2and车料>=10THEN方向=2ENDIFIF方向=2THEN移动=移动-0.2ENDIFIF移动<=0THEN方向=0ENDIFIF装卸=2and移动<=0THEN装卸=3ENDIFIF装卸=3THEN车料=车料-0.1ENDIFIF车料<=0THEN装卸=0ENDIFIF料种=1or装卸=2and移动>=35THEN料种=1ENDIFIF移动<=0and车料<=0THEN料种=0ENDIF项目五：运料小车控制系统解决方案设计手动策略编写：手动策略是运料小车的手动控制模式。手动策略的表达式是：“模式=4and模拟运行开关=1”，满足表达式的值非0时条件成立，即可以启动手动策略行功能，如左图所示。手动运行的脚本程序思路是：当装料、卸料、左移、右移按键触发后，分别执行车料额的加减和移动的加减，当各个加减数值运行到位后，立刻复位该按键的功能，即代表完成该项按键的功能动作。手动运行的脚本程序如右图及下一页PPT所示。***手动装料脚本程序IF装料=1THEN车料=车料+0.1ENDIFIF车料>=10THEN装料=0ENDIF项目五：运料小车控制系统解决方案设计手动运行的脚本程序（续上一页）：***手动卸料及