工控网络与组态技术 课件 项目二 任务4 液体混料装置控制

项目二任务四液体混料装置控制工控网络与组态技术任务内容01学习目的02任务描述03知识储备04任务实施05拓展练习06任务总结与评价学习目的PART

01学习目的1学习目的/LearningObjectives01掌握触摸屏多画面的切换组态学会使用按钮和功能键实现触摸屏多画面之间的切换,理解画面导航的结构设计02了解触摸屏的日期时间域组态掌握日期时间域的添加、格式设置、外观配置等方法,理解时钟组态的应用场景03掌握西门子PLC的FC函数块功能学会创建和调用FC函数块,理解程序模块化设计的优势,掌握手动/自动控制程序的编写04能够根据故障排查PLC程序或屏画面故障培养故障诊断和排除能力,学会分析程序逻辑错误和HMI画面配置问题任务描述PART

02任务描述1任务描述/TaskDescription装置结构如图所示为三种液体混合的装置结构示意图。SL1、SL2、SL3、SL4为液面传感器,液面淹没时接通。三种液体(液体A、B、C)的流入和混合液体D流出分别由电磁阀YV1、YV2、YV3、YV4控制,M为搅匀电动机。液位传感器SL1-SL4(4个)电磁阀YV1-YV4(4个)搅拌电机M(1个)液体类型A、B、C、D(4种)触摸屏画面要求▸设置"欢迎界面"、"控制画面"两个画面▸实现两个画面之间的切换功能▸在控制画面中实时显示混料罐的液位状态三种液体混合装置结构示意图任务描述2任务描述/控制要求手动控制①将开关打到"手动操作"状态,启用手动控制功能②按下手动A加料,液体A流入混料罐③按下手动B加料,液体B流入混料罐④按下手动C加料,液体C流入混料罐⑤按下手动搅拌,液体开始搅拌⑥按下手动卸料,阀门D打开,液体流出手动模式下,各功能独立控制,操作人员可根据需要单独启停各个设备自动控制①将开关打到"自动操作"状态②按下启动按钮SB1,装置开始按规定工作③液体A阀门打开流入,液面到达SL2时,关闭A阀,打开B阀④液面到达SL3时,关闭B阀,打开C阀⑤液面到达SL4时,关闭C阀,搅拌电机开始转动⑥搅拌10秒后停止,阀门D打开放出混合液体⑦液面下降到SL1(由通变断),经过5秒后关闭D阀⑧开始下一个循环操作停止所有工作暂停,松开后继续复位系统停止在初始状态液位显示实时显示混料罐液位状态任务描述3任务描述/工作流程液体混合的工作流程图任务描述4任务描述/硬件组成S7-1200PLCCPU1214CDC/DC/DC▸订货号:6ES7214-1AG40-0XB0▸集成数字量I/O,支持以太网通信▸用于逻辑控制和程序执行HMI触摸屏KTP700Basic▸订货号:6AV2123-2GB03-0AX0▸7英寸TFT显示屏,分辨率800×480▸用于人机交互和监控显示工业交换机四口工业交换机▸用于构建工业以太网网络▸连接PLC、HMI和编程计算机编程计算机已安装博途专业版▸安装TIAPortal博途专业版软件▸用于PLC编程和HMI组态PART

03知识储备知识储备1知识储备/日期时间域组态日期时间域是HMI画面中用于显示和设置系统日期时间的元素。它可以显示当前的年月日时分秒信息,也可以作为输入域修改系统时间。创建项目步骤1打开博途软件创建名为"日期时间域组态"的新项目2添加PLC设备选择CPU1214CDC/DC/DC3添加HMI设备选择KTP700Comfort精智面板4建立HMI连接在网络视图中生成以太网连接5修改画面名称将根画面重命名为"日期时间组态"日期时间域组态界面知识储备2知识储备/日期时间域组态步骤1添加日期时间域打开画面"日期时间",将工具箱的"元素"窗格中的日期时间域拖拽到画面中,用鼠标调节它的位置和大小。拖拽操作:工具箱→元素→日期时间域→画面2设置显示属性单击选中放置的日期时间域,选中巡视窗口的"属性>属性>常规",可以用复选框设置是否显示日期和(或)时间。A号:只显示日期B号:采用系统时间格式C号:长日期时间格式D号:只显示时间3配置输入输出类型如果日期时间域的"类型"为"输入/输出",可以用它来修改当前的日期和时间;如果"类型"为"输出"则不能修改。输出类型只读显示输入/输出可修改时间日期时间域的常规组态知识储备3知识储备/日期时间域外观设置外观属性设置选中巡视窗格中的"属性>属性>外观",可以设置文本色和背景色。填充图案为透明时没有背景色。A号设置绿色背景+3D样式边框B号设置深蓝色背景+1号实线边框C号设置浅蓝色背景+无边框D号设置无背景色+1号实线边框日期时间域的外观组态知识储备4知识储备/日期时间域仿真运行启动仿真选中项目树中的"HMI1",单击工具栏的"开始仿真"按钮,编译成功后,出现仿真面板,显示"日期时间"画面,可以看到画面中所有的日期时间域和时钟的显示值同步变化。修改时间在仿真运行时单击日期时间域(输入/输出类型),选中小时值,用计算机的键盘输入新的小时值,按回车键后修改生效。重要提示用计算机仿真时,实际上修改的是计算机的系统时钟。在实际HMI设备上运行时,修改的是HMI设备的系统时间。仿真运行界面知识储备5知识储备/时钟组态时钟功能时钟用来显示时间值,它比日期时间域更为形象直观。将工具箱的"元素"窗格中的"时钟"拖拽到画面中,用鼠标调节它的位置和大小。常规属性设置选中巡视窗口的"属性>属性>常规",如果没有选中"模拟"复选框将采用与左上角的日期时间域相同的数字显示方式,但是不显示秒的值。某些型号的HMI设备(例如精简面板)没有时钟元素时钟的优势✓形象直观,易于观察时间✓支持多种外观样式定制✓可自定义钟面图形✓适合工业监控场景时钟的常规组态知识储备6知识储备/时钟外观组态外观属性设置选中巡视窗口的"属性>属性>外观",可以设置刻度和指针的颜色和样式。▸指针填充样式:实心/透明▸指针线条颜色:可自定义▸指针填充色:可自定义▸刻度样式:线/圆/无▸数字样式:阿拉伯数字/无▸边框设置:同日期时间域布局属性设置选中巡视窗口的"属性>属性>布局",可以设置在改变时钟的尺寸时是否保持正方形形状。指针的尺寸一般采用默认。建议勾选"保持正方形",确保时钟显示比例正确时钟的外观组态知识储备7知识储备/时钟样式设计样式/设计组态选中时钟,再选中巡视窗口的"属性>属性>样式/设计",勾选复选框"样式/设计设置","样式项外观"选择框出现"时钟[默认]",采用默认的黑色圆形时钟表盘。四种样式对比1号实心填充时钟填充图案为"实心",刻度样式为"圆"2号透明边框时钟填充图案为"透明边框",刻度为"线",数字为"阿拉伯数字"3号完全透明时钟填充图案为"透明",无刻度,简洁风格4号自定义钟面时钟不显示表盘,使用用户指定的图形做钟面时钟的样式/设计组态PART

04任务实施任务实施1任务实施/创建PLC变量表操作步骤1打开项目树依次单击"PLC_1[CPU1214CDC/DC/DC]"→"PLC变量"2添加变量表双击"添加新变量表"选项3重命名将新变量表命名为"PLC变量表"4创建变量在变量表中新建所需变量变量分类统计4液位传感器4电磁阀1搅拌电机9按钮/开关PLC变量表图2-4-10PLC变量表任务实施2任务实施/程序结构设计程序结构根据任务要求,将本任务程序分成主程序Main[OB1]和手动控制程序[FC1]、自动控制程序[FC3]三个部分。▸Main[OB1]:主程序,负责模式切换和程序调用▸FC1:手动控制程序,实现手动操作功能▸FC3:自动控制程序,实现自动循环控制模块化设计优势1结构清晰各功能模块独立,便于理解和维护2便于调试可单独测试各功能模块3易于修改修改某功能不影响其他模块4可重用性FC块可在其他项目中复用程序结构图任务实施3任务实施/触摸屏组态HMI设备选择组态触摸屏,选择KTP700Basic彩色屏,订货号:6AV2123-2GA03-0AX07英寸显示屏尺寸800×480分辨率TFT显示屏类型8个功能键F1-F8网络连接配置触摸屏属性设置、创建网络连接的过程与前节内容相同,在此不再赘述。✓设置HMI设备IP地址✓配置与PLC的通信连接✓确保网络参数正确触摸屏组态界面任务实施4任务实施/创建HMI变量表操作步骤1打开HMI变量依次选择"HMI_1[KTP700Basic]"→"HMI变量"2添加变量表双击"添加新变量表"选项3创建变量在变量表中新建HMI变量名称4建立连接选择连接"HMI_连接_1",链接PLC变量关键要点重要提示HMI变量必须与PLC变量正确链接,才能实现数据交换!确保变量名称、数据类型、地址一一对应。HMI变量表任务实施5任务实施/制作欢迎界面操作步骤1重命名画面将根画面重命名为"欢迎界面"2添加文本域将工具箱中的"文本域"拖拽到画面3修改文本内容单击"属性"→"常规",修改文本为"液体混料装置控制"4设置字体样式选择"样式"将文本字体进行修改5调整位置选中"文本域"将其调整到适当位置设计要点✓标题文字要醒目,建议使用24-36号字体✓颜色搭配要协调,突出主题✓位置居中或偏上,美观大方✓可适当添加装饰元素提升视觉效果欢迎界面效果任务实施6任务实施/画面切换按钮添加监控界面1打开画面选项在"项目树"中选择"HMI_1"→"画面"2添加新画面双击"添加新画面"选项3重命名将新画面重命名为"监控界面"配置F5功能键KTP700Basic彩色屏自带8个功能键(F1-F8),选取F5进行配置:▸属性→常规→图形:选择"从文件创建新图形"导入"控制画面"的画面▸属性→事件→键盘按下:添加函数"激活屏幕",选择"控制画面"画面切换配置任务实施7任务实施/组态图形视图操作步骤1进入监控界面双击"监控界面"进入画面编辑状态2添加图形视图在"工具箱"→"基本对象"中找到"图形视图",拖拽到工作区3导入图形文件在"属性"→"常规"中单击"从文件创建新图形",选择图形文件4调整大小位置拖拽图形调整大小,使其适应屏幕大小图形设计建议✓使用清晰的流程图或设备示意图✓标注各设备和传感器位置✓颜色搭配要符合工业标准✓图形分辨率要适合屏幕显示图形视图组态任务实施8任务实施/组态功能按钮F1功能键-返回欢迎界面▸属性→常规→图形:勾选掉"使用本地模板",选择"从文件创建新图形"导入"欢迎界面"的图形▸属性→事件→键盘按下:添加函数"激活屏幕",选择"欢迎界面"F2功能键-启动按钮▸属性→常规→图形:用相同的图形组态形式将F2功能进行文本注释"启动"▸属性→事件→键盘按下:添加函数"置位位",变量链接"启动按钮SB1"▸属性→事件→释放键:添加函数"复位位",变量链接"启动按钮SB1"F3、F4功能键▸F3:停止按钮,链接HMI变量"停止按钮SB2"▸F4:复位按钮,链接HMI变量"初始状态按钮"功能按钮组态任务实施9任务实施/手自动切换组态创建文本列表1打开文本列表在项目树中选择"HMI_1"→"文本和图形列表",双击打开2新建文本列表选中"文本列表",新建名称为"手自动切换"3添加条目条目0:手动操作;条目1:自动操作按钮属性设置▸添加按钮:工具箱→元素→按钮,拖拽到工作区▸属性→常规→标签:选择"文本列表",选择"手自动切换"▸属性→常规→过程:连接HMI变量"手自动切换"▸属性→事件→单击:添加函数"取反位",变量链接"手自动切换"手自动切换组态任务实施10任务实施/手动控制按钮组态手动按钮分布"手动A加料"、"手动B加料"、"手动C加料"、"手动搅拌"、"手动卸料"五个手动控制按钮的基本属性一致。手动A加料→控制YV1(液体A阀门)手动B加料→控制YV2(液体B阀门)手动C加料→控制YV3(液体C阀门)手动搅拌→控制M(搅拌电机)手动卸料→控制YV4(混合液体D阀门)事件配置示例(手动A加料)▸属性→事件→按下:添加函数"置位位",变量链接"手动A加料"▸属性→事件→释放:添加函数"复位位",变量链接"手动A加料"以此类推,用相同的事件函数组态其他几个手动按钮手动控制按钮分布任务实施11任务实施/组态液位棒图添加棒图1拖拽棒图元素工具箱→元素→棒图,拖拽到工作区2设置过程变量属性→常规→过程,变量设置为"液位值"3设置刻度范围最大刻度值:50,最小刻度值:04隐藏刻度显示属性→刻度,勾选掉"显示刻度"棒图优势✓直观显示液位高度变化✓实时反映混料罐状态✓隐藏刻度更真实✓可设置不同颜色区分液位区间棒图功能组态任务实施12任务实施/组态指示灯添加指示灯对象1搅拌电机指示灯工具箱→基本对象→圆,拖拽椭圆到电机位置2阀门指示灯复制圆对象,放置在YV1-YV4阀门位置3液位传感器指示灯拖拽矩形框,放置在SL1-SL4位置4按钮指示灯三个椭圆对应启动、停止、复位按钮可见性动画设置选中"椭圆",依次单击"属性→动画→显示",双击"添加新动画",选择"可见性"。电机指示灯示例变量:搅拌电机M范围:从1到1(变量为1时可见)指示灯组态任务实施13任务实施/系统调试-手动控制调试步骤1下载程序将PLC程序下载到PLCSIM,打开WinCC仿真2切换画面按下F5,从"欢迎界面"切换到"控制画面"3启用手动模式将开关打到"手动"状态4测试各按钮分别按下手动A/B/C加料、搅拌、卸料按钮预期效果✓按下手动A加料,YV1指示灯亮,液体A流入✓按下手动B加料,YV2指示灯亮,液体B流入✓按下手动C加料,YV3指示灯亮,液体C流入✓按下手动搅拌,电机M指示灯亮,开始搅拌✓按下手动卸料,YV4指示灯亮,液体流出手动控制调试画面当前状态:手动A加料运行中任务实施14任务实施/系统调试-自动控制调试步骤1启用自动模式将旋钮开关打到"自动"状态2启动系统按下启动按钮SB1,装置开始按规定工作3观察液位变化液体A流入→SL2触发→液体B流入→SL3触发→液体C流入4观察搅拌和卸料SL4触发→搅拌10秒→卸料→SL1断开→延时5秒→循环工作流程验证✓YV1亮,液体A流入容器✓液面到达SL2,YV1灭,YV2亮,液体B流入✓液面到达SL3,YV2灭,YV3亮,液体C流入✓液面到达SL4,YV3灭,搅拌电机M启动✓搅拌10秒后停止,YV4亮,开始卸料✓液面下降到SL1,延时5秒后YV4灭,开始新循环自动控制调试画面当前状态:液体B流入中(YV2运行)任务实施15任务实施/系统调试-停止与复位停止功能按下停止按钮后,所有工作暂停,当前状态保持。停止效果•所有阀门关闭(YV1-YV4=0)•搅拌电机停止(M=0)•当前液位保持不变•系统处于暂停状态▸松开后按下相应按钮,加料混料继续进行复位功能按下复位按钮后,系统停止在初始状态。复位效果•所有输出复位为0•液位值清零•定时器复位•系统回到初始待机状态停止与复位效果当前状态:运行停止当前状态:运行复位PART

05拓展练习拓展练习1拓展练习/十字路口交通灯控制任务背景随着社会经济的高速发展,城市规模不断扩大,公路交通需求日益增加。人流高峰时期以及主要交通路段交通问题更为严重。因此交通灯控制系统的研究是一