《计算机控制系统组态与安装调试》-项目五 计算机- PLC控制系统的组态与安装调试

任务1PC与PLC的串口通信1.电源PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220V或110V），直流电源（常用的为24V）。一般交流电压波动在+10%（+15%）范围内，可以不采取其他措施而将PLC直接连接到交流电网上去。2.中央处理单元（CPU）中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。在所有的用户程序执行完毕之后，将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。上一页下一页返回任务1PC与PLC的串口通信为了进一步提高PLC的可靠性，对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。3.存储器分为系统程序存储器和用户存储器。系统程序存储器用以存放系统程序，包括管理程序、监控程序以及对用户程序做编译处理的解释编译程序，由只读存储器（ROM）组成。系统程序存储器内容不可更改，断电不消失。用户存储器分为用户程序存储区和工作数据存储区，由随机存取存储器（RAM）组成。用户存储器断电内容消失，因此常用高效的锂电池作为后备电源。4.输入输出接口电路上一页下一页返回任务1PC与PLC的串口通信（1）现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路组成，它是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。（2）现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。5.智能接口模块为了进一步提高PLC的性能，各大PLC厂商除了提供以上输入输出接口外，还提供各种专用的智能接口模块，用以满足各种控制场合的要求。智能接口模块是PLC系统中的一个较为独立的模块，它们具有自己的处理器和存储器等与PLC相似的硬件结构，通过PLC内部总线在CPU的协调管理下独立地进行工作。智能接口模块既扩展了PLC可处理的信号范围，又可使CPU能处理更多的控制任务。智能接口模块包括高速脉冲计数器、定位控制智能单元、PID调节智能单元、PLC网络接口、PLC与计算机通信接口、传感器输入智能单元等。上一页下一页返回任务1PC与PLC的串口通信6.通信接口通信接口包括以太网、RS-485、Profibus-DP通信模块等。二、计算机与PLC的连接方式1.连接设备个人计算机与PLC通常可以通过以下设备实现PLC的人机交互功能。编程终端主要用于编写和调试程序，其监控功能较弱；显示终端主要用于现场显示；工作站的功能比较全，但是价格也高，主要用于配置组态软件。个人计算机是一种性价比较高的选择，它可以发挥以下作用。（1）通过开发相应功能的个人计算机软件，与PLC进行通信。实现多个PLC信息的集中显示、报警等监控功能。（2）以个人计算机作为上位机，多台PLC作为下位机，构成小型控制系统：由个人计算机完成PLC之间控制任务的协同工作。上一页下一页返回任务1PC与PLC的串口通信（3）把个人计算机开发为协议转换器，实现PLC网络与其他网络的互联。例如，可把下层的控制网络接入上层的管理网络。2.连接的基础（1）计算机和PLC均应具有异步通信接口，如RS-232、RS-422或RS-485，否则要通过转换器转接以后才可以互连。（2）异步通信接口相连的双方要进行相应的初始化工作，设置相同的波特率、数据位数、停止位数、奇偶校验等参数。（3）用户参考PLC的通信协议编写计算机的通信部分程序，大多数情况下不需要为PLC编写通信程序。如果计算机无法使用异步通信接口与PLC通信，则应使用PLC配置的专用通信部件及专用的通信软件实现互连。上一页下一页返回任务1PC与PLC的串口通信3.连接方式个人计算机与PLC的联网一般有两种形式：一种是点对点方式，即一台计算机的COM接口与PLC的异步通信端口之间直接用电缆相连，连接方式如图5-3所示；另一种是多点结构，即一台计算机与多台PLC通过一条通信总线相连接，以计算机为主站，PLC为从站，进行主从式通信，连接方式如图5-4所示。通信网络可以有多种，如RS-422、RS-485、各个公司的专用网络或工业以太网等。【任务实施】一、设备清单本项目用到的硬件和软件清单见表5-1。上一页下一页返回任务1PC与PLC的串口通信二、硬件线路FX2N型PLC可以通过自身的编程口和PC通信，也可以通过通信口和PC通信。通过编程口，PC只能和一台PLC通信，实现对PLC中软元件的间接访问（每个软元件具有唯一的地址映射）；通过通信口，一台PC可以和多台PLC通信，并实现对PLC中软元件的直接访问，两者使用不同的通信协议。PC通过FX2N的编程口构成的二级控制系统如图5-5所示，按钮、行程开关等的常开触点接PLC开关量输入1通道，PLC开关量输出1通道接指示灯。为了保证FX2N-32MR型PLC能够正常与PC进行通信，需要在PLC中运行如图5-6所示的一段程序。其功能是设置PLC的通信参数：波特率为9600b/s，7位数据位，1位停止位，偶校验，站号为0。上一页下一页返回任务1PC与PLC的串口通信三、软件编组利用Kingview编写程序实现PC与PLC串口通信的操作如下。1.建立新工程项目运行组态王程序，在工程管理器中单击“新建”图标，创建新的工程项目。工程名称：“PLC”，工程描述：“利用Kingview实现PC与PLC串口通信”，将此工程设为当前工程，如图5-7所示。2.制作图形画面（1）新建PLC画面，如图5-8所示。上一页下一页返回任务1PC与PLC的串口通信（2）打开“开发系统”的图库，进入图库管理器，通过“图库”双击“图形”，为画面添加2个指示灯对象D1和D2；2个开关对象K1和K2，如图5-9所示。通过“工具箱”添加10个文本对象“开关量输入”“开关量输出”“D1”“X1”“K1”“COM”“K2”“COM1”“D2”“Y1”及若干直线对象，将指示灯、开关对象用“工具箱”中“直线”工具连起来，如图5-10（a）所示。输入文字的方法：在“工具箱”中单击“文本”按钮，如图5-10（b）所示，然后在画面上拉出一个矩形区域，再输入文字即可。修改文字内容的方法是：选择文字，之后单击鼠标右键，在弹出的对话框中选择“字符串替换”，之后在“字符串替换”对话框输入需要的文字即可。上一页下一页返回任务1PC与PLC的串口通信3.定义串口设备（1）添加设备：在组态王工程浏览器的左侧选择“设备/COM1”，在右侧双击“新建”，运行“设备配置向导”。选择：PLC→三菱→FX2→编程口，如图5-11（a）所示。注意：如果出现的是“串行口”，则需要安装FX2的最新驱动程序。给要安装的设备指定唯一的逻辑名称，如“FX2PLC”（任意取），见图5-11（b）；选择串口号，如“COM1”（需与PLC在PC上使用的串口号一致）；为要安装的PLC指定地址，如“1”（注意，这个地址应该与PLC通信参数设置程序中设定的地址相同）。设备定义完成后，您可以在工程浏览器“设备/COM1”的右侧看到新建的串口设备“FX2PLC”图标。上一页下一页返回任务1PC与PLC的串口通信（2）串口通信参数设置：双击“设备/COM1”，弹出“设置串口—com1”对话框，设置串口COM1的通信参数：波特率选“9600”，奇偶校验选“偶校验”，数据位选“7”，停止位选“1”，通信方式选“RS232”，如图5-12所示。设置完毕，单击“确定”按钮，这就完成了对COM1的通信参数配置，保证COM1同PLC的通信能够正常进行。4.定义变量在工程浏览器的左侧树形菜单中选择“数据库/数据词典”，在右侧双击“新建”，弹出“定义变量”对话框。（1）定义变量“开关量输入”。变量类型选“I/O离散”，初始值选“关”，连接设备选“FX2PLC”，寄存器选“X1”，数据类型选“Bit”，读写属性选“只读”，采集频率设为“100”，如图5-13所示。上一页下一页返回任务1PC与PLC的串口通信（2）定义变量“开关量输出”。变量类型选“I/O离散”，初始值选“关”，连接设备选“FX2PLC”，寄存器选“Y1”，数据类型选“Bit”，读写属性选只读，采集频率设为“100”，如图5-14所示。（3）定义变量“开关1”“开关2”。变量类型选“内存离散”，初始值选“关”。（4）定义变量“灯1”“灯2”。变量类型选“内存离散”，初始值选“关”。定义完成后，单击“确定”按钮，则在数据词典中出现定义好的变量，如图5-15。上一页下一页返回任务1PC与PLC的串口通信5.建立动画连接（1）建立指示灯对象D1的动画连接。双击指示灯对象D1，出现“指示灯向导”对话框，将变量名（离散量）设定为“\\本站点\灯1”（可以直接输入，也可以单击变量名文本框右边的“？”按钮，选择已定义好的变量名“灯1”），将正常色设置为绿色，报警色设置为红色。选中闪烁项，在闪烁条件文本框内输入表达式“\\本站点＼开关量输入==1”，闪烁速度设为500，设置完毕单击“确定”按钮，则“指示灯”对象动画连接完成，如图5-16所示。（2）双击指示灯对象D2，将其与变量“灯2”连接。（3）双击开关对象K1，将其与变量“开关l”连接。（4）双击开关对象K2，将其与变量“开关2”连接。上一页下一页返回任务1PC与PLC的串口通信6.编写命令语言（1）进入工程浏览器，在左侧树形菜单中选择“命令语言/数据改变命令语言”，在右侧双击“新建…”，出现“数据改变命令语言”编辑对话框，在变量［.域］文本框中输入表达式：“\\本站点\开关量输入”（或单击右边的“？”按钮来选择）；在编辑栏中输入程序，如图5-17所示。（2）选择“命令语言/数据改变命令语言”，在右侧双击“新建…”，出现“数据改变命令语言”编辑对话框，在变量［.域］文本框中输入表达式：“\\本站点\开关2”（或单击右边的“？”按钮来选择）；在编辑栏中输入程序，如图5-18所示。上一页下一页返回任务1PC与PLC的串口通信7.调试与运行将设计的画面和程序全部存储并配置成主画面，启动运行系统。（1）将线路中X1端口与COM端口短接，则PLC上输入信号指示灯1亮，程序画面中状态指示灯D1变色并闪烁，开关K1闭合；将X1端口与COM端口断开，则PLC上输入信号指示灯1灭，程序画面中状态指示灯D1变色并停止闪烁，开关K1断开。（2）启/闭程序画面中开关按钮，画面中状态指示灯D2改变颜色，线路中PLC上外接输出信号指示灯亮/灭。上一页返回任务2PC与触摸屏的串口通信【任务要求】（1）能够掌握触摸屏接线；（2）能够熟悉EasyView软件的使用方法；（3）掌握PLC和触摸屏相关联的程序编制。【任务分析】在了解PLC组成、原理、功用及组态王使用及触摸屏结构日常维护的基础上，对触摸屏进行接线并进行串口通信软件设计。下一页返回任务2PC与触摸屏的串口通信【相关知识】一、触摸屏简介1.基本概念触摸屏又称为“触控屏”“触控面板”，是一种可接收触头等输入信号的感应式液晶显示装置（图5-19），当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编好的程序驱动各种连结装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。主要应用于公共信息的查询、领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等。上一页下一页返回任务2PC与触摸屏的串口通信2.发展历程当电脑逐渐成为主要的信息来源，触摸屏以其易于使用、坚固耐用、反应速度快、节省空间等优点，使得系统设计师们越来越多地感到使用触摸屏的确具有相当大的优越性。触摸屏出现在中国市场上至今只有短短的几年时间，这个新的多媒体设备还没有为许多人接触和了解，包括一些正打算使用触摸屏的系统设计师，还都把触摸屏当作可有可无的设备，从发达国家触摸屏的普及历程和我国多媒体信息业正处在的阶段来看，这种观念还具有一定的普遍性。事实上，触摸屏是一个使多媒体信息和控制改头换面的设备，它赋予多媒体系统以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。3.发展趋势触摸屏技术方便了人们对计算机的操作使用，是一种极有发展前途的交互式输入技术，因而受到各国的普遍重视。随着投入大量的人力、物力投入触摸屏的研发，新型触摸屏不断涌现。上一页下一页返回任务2PC与触摸屏的串口通信（1）触摸笔：利用触摸笔进行操作的触摸屏类似白板，除显示界面、窗口、图标外，触摸笔还具有签名、标记的功能。这种触摸笔与早期只提供选择菜单用的光笔相比功能大大增强。（2）触摸板：触摸板采用了压感电容式触摸技术，屏幕面积最大。它由三部分组成：最底层是中心传感器，用于监视触摸板是否被触摸，然后对信息进行处理；中间层提供了交互用的图形、文字等；最外层是触摸表层，由强度很高的塑料材料构成。当手指点触外层表面时，在1ms内就可以将此信息送到传感器，并进行登录处理。它除与PC兼容外，还具有亮度高、图像清晰、易于交互等特点，因而被应用于指点式信息查询系统（如电子公告板），且有非常好的效果。上一页下一页返回任务2PC与触摸屏的串口通信（3）触摸屏：可用于在演播室使用的触摸屏点评系统，这种点评系统简单讲就是把输入和输出合二为一，不再需要机械的按键或滑条，显示屏就是人机接口。整个触摸屏系统由LCD、触摸屏、触摸屏控制器、主CPU、LCD控制器构成。多点触摸屏控制器是触摸屏模组的核心，触摸屏控制器采用了PSoC（可编程系统芯片）技术。PSoC是集成了可编程模拟和数字外围以及MCU核的混合信号阵列，所以PSoC因灵活性、可编程性、高集成度等特性被广泛应用于触摸屏控制器。现在搭建的触摸屏幕有32、46和70英寸a，支持1080pFullHD分辨率，无需任何额外设置就可以支持多点触摸控制，可以纵向或横向摆放。更为方便的是，它采用标准的HDMI、FireWire和USB接口，插上电源并连接Mac、Linux或WindowsPC即可开始使用。上一页下一页返回任务2PC与触摸屏的串口通信触摸屏技术的发展趋势具有专业化、多媒体化、立体化和大屏幕化等特点。随着信息社会的发展，人们需要获得各种各样公共信息。以触摸屏技术为交互窗口的公共信息传输系统，通过采用先进的计算机技术，运用文字、图像、音乐、解说、动画、录像等多种形式，直观、形象地把各种信息介绍给人们，给人们带来极大的方便。我们相信，随着技术的迅速发展，触摸屏将对计算机技术的普及利用发挥重要的作用。二、触摸屏的结构下面以MT506触摸屏为例介绍触摸屏的结构，如图5-20所示。①正面面板。显示320×240像素的图表。②PM-20BL型电池。用于保存采样数据、报警记录及当前时间的电池。画面数据保存在内藏刷新存储器内，不需要电池。上一页下一页返回任务2PC与触摸屏的串口通信③扩展接口。用于连接选择的扩展机器的接口。④电源端子。向GOT提供电源，进行接地配线。⑤个人电脑连接器（RS-232C连接器）。通过画面制作软件制作的画面数据或2通道接口功能向可编程控制器传送控制程序时，与个人电脑连接。⑥连接可编程控制器的连接器（RS-422连接器）。三、触摸屏的使用与维护由于技术上的局限性和环境适应能力较差，触摸屏尤其是表面声波屏，屏幕上会由于水滴、灰尘等污染而无法正常使用，因此触摸屏也同普通机器一样需要定期保养维护，并且由于触摸屏是多种电器设备高度集成的触控一体机，因此在使用和维护时应注意以下一些问题。上一页下一页返回任务2PC与触摸屏的串口通信（1）每天在开机之前，用干布擦拭屏幕。（2）水滴或饮料落在屏幕上，会使软件停止反应，这是由于水滴和手指具有相似的特性，需把水滴擦去。（3）触摸屏控制器能自动判断灰尘，但积尘太多会降低触摸屏的敏感性，只需用干布把屏幕擦拭干净。（4）应用玻璃清洁剂清洗触摸屏上的脏指印和油污。（5）严格按规程开、关电源，即开启电源的顺序是：显示器、音响、主机。关闭电源则以相反的顺序进行。（6）硬盘上产生大量临时文件，如果经常断点或者不退出Windows就直接关机，很快就会导致硬盘错误。因此，需要定期运行ScanDisk扫描硬盘错误，最好能通过设置的秘密方式退出应用程序和Windows之后再断电，例如：四角按规定次序点一下。上一页下一页返回任务2PC与触摸屏的串口通信（7）纯净的触摸屏程序是不需要鼠标光标的，光标只会使用户注意力不集中。（8）应选择足够应用程序使用的最简单的仿鼠标模式，因为复杂的模式需要牺牲延时和系统资源。【任务实施】一、总体设计步骤（1）将该触摸屏的画面组态软件装入你所使用的计算机（PC）。（2）分析自动控制系统状态变量、逻辑信号，确定HMI画面所需要的输入（控制）与反馈（显示）信号性质、信号数量及控制速率。（3）在PC上制作（组态）HMI画面并进行离线（非在线）调试（不与实际的调速系统和PLC联网）。（4）将PC上的组态画面下载到触摸屏，然后进行触摸屏与调速系统和PLC的联调。上一页下一页返回任务2PC与触摸屏的串口通信二、触摸屏的安装及使用入门MT500系列触摸屏是eView公司生产的专门面向PLC应用的产品之一，与该触摸屏配套的组态软件是EasyBuilder500，该软件的特点是简单易学、易用，功能比较强大，用户可以用较短的时间掌握其设计、使用方法。1.EasyBuilder500安装要求及安装方法（1）对计算机硬件的要求（建议配置）：CPU：INTELPentiumⅡ以上等级。内存：64MB以上。硬盘：2.5GB以上，最少留有10MB以上的磁盘空间。RS-232COM口：至少保留一个，以备触摸屏在“在线模拟”“工程下载”“工程上传”时使用。上一页下一页返回任务2PC与触摸屏的串口通信（2）对操作系统的要求：Windows95、Windows98、WindowsNT、Windows2000、WindowsMe、WindowsXP系统均可。（3）EasyBuilder500安装步骤。第一步：将光盘放入光驱，计算机将自动运行安装程序，或者您手动运行光盘根目录下的Setup.exe文件，将弹出如图5-21所示界面。第二步：选择安装EB500简体中文版，屏幕将显示图5-22（a）所示界面。第三步：根据向导提示，一路按下“下一步”按钮，最后出现安装结束画面，如图5-22（b）所示。第四步：按下“完成”按钮，软件安装完毕回到初始界面。第五步：要运行程序时，可以从菜单“开始”/“程序”/“EB500”下找到相应的可执行程序即可。上一页下一页返回任务2PC与触摸屏的串口通信2.PC与触摸屏的连接如图5-23所示，MT500上的PC［RS-232］口一般连接到计算机，由于PC［RS-232］和PLC［RS-485］共用一个COM口，在调试过程中建议使用MT5-PC电缆连接线，把共用的COM口分成两个独立的COM口使用。MT500上的PLC［RS-485］或PLC［RS-232］口可连接到PLC。3.制作一个最简单的工程（1）创建一个新的空白工程，如图5-24所示。如果是第一次进入此系统或者上次进入系统时最后一次打开的是一个空白的工程，将弹出触摸屏类型的对话框。触摸屏类型的选择过程如图5-25所示，按下“确定”键，即可进入EasyBuilder500编辑画面，如图5-26所示。上一页下一页返回任务2PC与触摸屏的串口通信在图中对话框内，选择菜单“文件”/“保存”可保存这个空白工程（假设给这个空白工程命名为“a”或保留默认工程名）。如果想观察这个空白工程在触摸屏上的显示效果，可以这样操作：在对话框内，选择菜单“工具”/“编译”，这时将弹出“编译”工程对话框，如图5-27（a）所示（底层对话框），按下“编译”按钮，编译完毕后，关闭此对话框。然后，选择菜单“工具”/“离线模拟”，这时可以看到刚刚创建的新空白工程“a”的模拟图，如图5-27（b）所示，此时该工程没有任何元件，并不能执行任何操作，在当前屏幕上单击鼠标右键选择“Exit”或者直接按下空格键就可以退出模拟画面程序。（2）创建工程系统参数设置对话框，如图5-28所示。按照图5-29所示进行参数设置。上一页下一页返回任务2PC与触摸屏的串口通信在图5-29（b）所示对话框内，切换到“图形”选项卡，选中“使用位图”复选框，并按下“位图库”按钮，这时将弹出“位图库”对话框，如图5-30所示。在图5-30中，按下“添加位图库…”，将打开位图库，如图5-31所示。选择合适的位图库，这里选择bmp1.blb，按下“打开”按钮，弹出对话框，选择第一个位图，按下“确认”按钮，这时将返回到图形选择对话框。按下“确定”按钮，按住鼠标左键，在屏幕上把元件拖至图5-32（a）所示位置。在图5-32（a）所示的对话框内，选择菜单“文件”/“保存”，然后选择菜单“工具”/“离线模拟”，可以看到，当单击它时，它可以来回切换，和真正的开关非常相似，如图5-32（b）所示。如果在图5-32（a）所示的对话框内，选择菜单“工具”/“下载”，下载完毕后，把触摸屏重新复位，就可以在实际的触摸屏上，通过手指来触控这个开关，从而控制PLC输出触点Y0。上一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试【任务要求】（1）了解机械手监控系统的方案设计；（2）了解机械手监控系统硬件组成及工作原理；（3）能够根据工程需要完成对机械手监控系统的硬件电路设计与安装；（4）能够熟练使用组态王进行机械手监控系统软件设计与调试；（5）能够实现机械手监控系统软硬件联调。【任务分析】在了解PLC组成、原理、功用及组态王软件使用的基础上，熟悉机械手监控系统的方案设计，实现机械手监控系统的硬件安装，机械手监控系统的硬件设计及软件设计，最后实现机械手监控系统的软硬件联调。下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试【相关知识】一、机械手监控系统的硬件组成气动机械手的基本结构由感知部分、控制部分、主机部分和执行部分组成。气动伺服定位系统代替了伺服电动机、步进电动机或液位伺服系统；气缸、摆动电动机完成原来由液压缸或机械所做的执行动作；主机部分采用了标准型材辅以模块化的装配形式，使得气动机械手能拓展成系列化、标准化的产品。二、机械手监控系统的工作原理机械手可以完成手臂垂直上下、手臂水平移动、抓放功能。通过启动、停止按钮来控制机械手的启动和停止。移动和抓放功能通过内在程序自动完成。机械手监控系统对象分析：上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试被控对象：机械手；控制目标：按下启动按钮→机械手开始动作→机械手下放→抓住物体→机械手与物体一起上移→机械手与物体一起平移→机械手与物体下放→机械手上移并回到起点；被控参数：机械手运动轨迹和抓放动作；控制变量：电磁线圈。【任务实施】一、机械手监控系统的硬件电路设计与安装1.机械手监控系统的硬件电路设计机械手的控制可采用开环形式实现，也可采用闭环实现。开环方框图如图5-33所示。上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试闭环控制需要安装6个位置开关（位置检测传感器），检测是否到达左上、左下、右上、右下、夹紧、放松位置，计算机将根据这些位置开关的状态和输入命令控制6个线圈的得电与否。机械手控制系统的闭环方案如图5-34所示。闭环控制显然在硬件结构上比开环控制复杂。开环控制靠经验时间控制6个线圈，不检测是否运动到位。理论上闭环控制的控制精度高于开环控制。2.机械手监控系统的硬件电路安装（1）PCI-8408与按钮的连接。PCI-8408通过37针的D型连接器与输入输出设备相连，其引脚定义如表5-2所示，其中，9号和28号引脚、10号和29号引脚内部分别连在一起。但DO公共地和DI公共地各自独立，内部未做连接。上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试PS-037接线端子板上端子号的排列规则与PCI-8408引脚排列（见表5-2）完全相同：1号端子对应D01通道，20号端子对应D02通道，其他依次类推。PCI-8408DI通道内部电路如图5-35所示，图中只画出了一个通道的情况。PCI-8408要求电平输入，当输入端与DI公共地之间输入高电平，计算机数据总线上得到“1”信号，否则得到“0”。输入电平的范围与板卡上的限流电阻R*大小有关，当R*=4.7kΩ时，12~24V电平为高电平，12V以下为低电平。限流电阻R*可以改变，以适应不同的电平范围（见表5-3）。根据图5-36，将两个按钮SB1、SB2接入PCI-8408（PS-037），外部接线如图5-36所示。上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试（2）PCI-8408与电磁阀的连接。PCI-8408的DO输出内部电路如图5-37所示。计算机数据总线送“1”时，输出驱动器中的三极管导通，输出端被下拉到DO地。计算机数据总线送“0”时，输出驱动器中的三极管截止，输出端悬空。负载通常接在电源输入端和输出端之间，如图5-38（a）所示。当计算机数据总线送“1”时，三极管导通，负载得电；当计算机数据总线送“0”时，三极管截止，负载失电。有时也将负载接在输出端和DO公共地之间，此时电源输入端与输出端之间应接上拉电阻，如图5-38（b）所示。当计算机数据总线送“1”时，三极管导通，负载失电；当计算机数据总线送“0”时，三极管截止，负载得电。PCI-8408板卡的电源输入应根据负载需要在12~36V之间选择。按照图5-38（a）所示方法将6个电磁阀控制信号连接到板卡（PS-037）上，外部电路连接如图5-39所示。上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试（3）机械手系统I/O分配。机械手系统I/O分配如表5-4所列。二、机械手监控系统软件设计与调试机械手监控系统I/O分配见表5-5。1.工程的建立（1）单击桌面“组态王”图标，或“开始”→“程序”→“组态王6.53”→“组态王6.53”，此时出现组态王“工程管理器”窗口，如图5-40所示。（2）在组态王“工程管理器”窗口中单击“新建”按钮，建立新工程，并设置为当前工程，如图5-41、图5-42、图5-43、图5-44所示。（3）此时，组态王在工程管理器指定路径下出现了一个“机械手监控系统”项目名，如图5-45所示。上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试2.变量的定义根据表5-6，需要建立2个数字量输入变量和6个数字量输出变量，实现与PLC的数据交换。变量定义步骤如下：（1）双击组态王“工程管理器”中的“机械手监控系统”，进入组态王“工程浏览器”，如图5-46所示。（2）查看变量：双击左侧目录区“数据库”，然后单击“数据库”大纲项下面的“数据词典”，可在右侧目录内容显示区看到“$年”等变量。凡有“$”符号的，都是系统自建的内部变量，只能使用，不能删除或修改。双击“新建…”图标，出现“定义变量”窗口，如图5-47所示。（3）定义“启动按钮”。上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试注意，组态王本应将“启动按钮”变量设为“I/O离散”型变量，因为该变量的值来自机械手上的启动按钮，且只有“0”和“1”两种状态。但为使组态王可以脱离设备进行模拟调试，我们先将此变量设为“内存离散”型变量，待在线调试时再将其恢复为“I/O离散”型变量。同样定义变量“停止按钮”“放松信号”“夹紧信号”“下移信号”“上移信号”“左移信号”“右移信号”，变量类型为“内存离散”型，初始值为“关”。定义变量“运行标志”“停止标志”，变量类型为“内存离散”型，初始值为“关”。定义变量“次数”，变量类型为“内存整型”，初始值为“0”。定义变量“工件X”“工件Y”“机械手X”“机械手Y”，变量类型为“内存实型”，初始值为“0”。上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试建立完成后的数据词典窗口如图5-48所示。3.画面的设计与编辑（1）在工程浏览器的目录显示区中，单击“文件”大纲项下面的“画面”，如图5-49所示。（2）新建画面并命名，如图5-50、图5-51所示。（3）利用工具箱制作画面，如图5-52所示。首先应用工具箱中“圆角矩形”按钮绘制底座。工具箱最下面一行为位置形状控制窗口。该窗口从左到右依次为：起始点x坐标、起始点y坐标、矩形长度、矩形宽度。以上数据以像素为单位，如图5-53所示。如10号矩形的左上角坐标为（180，480），宽为530，高为41（单位为像素）。矩形画完后，可以观察到矩形周围存在8个小方框，如图5-54所示，表明此矩形处在编辑状态，可以进行修改。上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试单击工具箱中的“显示调色板”按钮，弹出调色板窗口，可以选择合适的填充颜色，如图5-55所示。为了方便讲述，将矩形进行了编号，其中10号矩形代表工件，其余各矩形代表机械手部件。7、8、9号矩形代表机械手的手爪，可将它们组合成一个整体，为此需要选中它们，然后做组合操作。选中图形的方法是：首先单击工具箱中的“选择图素”按钮，之后单击欲选择的图形。被选中的图形周围会出现6~8个小矩形。选择多个图形的方法有两种：一是用鼠标拉出一个矩形框将需要的几个图形包围在里面；二是先选择一个，然后按住Ctrl键选择第二个，依次类推直到全部选中。具体方法如下：①先选择10号矩形，用鼠标将矩形及序号“10”拖动到一个较远的位置；②用鼠标拉出一个矩形框，将7、8、9三个矩形包含在内（也就是同时选中了这三个矩形）；上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试③单击工具箱中的“合成组合图素”按钮，将这三个矩形组合成一个整体；④将10号矩形拖回原位置。输入文字的方法是：在“工具箱”中单击“文本”按钮，然后在画面上拉出一个矩形区域，再输入文字即可。修改文字内容的方法是：鼠标左键单击文字，之后单击鼠标右键，在弹出的对话框中选择“字符串替换”，之后在“字符串替换”对话框输入需要的文字，如图5-56所示。如果需要修改文字的字体和大小，则在选中文本之后，单击“工具箱”中的“字体”按钮，然后在弹出的“字体”对话框中设置相应的字体即可。4.动画连接与调试（1）对4号矩形进行动画连接，如图5-57所示。上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试（2）对5号矩形进行动画连接，如图5-58所示。（3）对6号矩形进行动画连接，如图5-59所示。（4）对7、8、9号矩形进行动画连接，如图5-60所示。（5）对10号矩形进行动画连接，如图5-61所示。至此，画面制作及动画连接已经全部完成。5.控制程序的编写本系统采用PLC作为接口设备，实际生产时现场控制任务一般由PLC完成。IPC则用于监视和向PLC发控制命令。下面开始编制机械手控制系统的命令语言。（1）事件命令语言程序的编制。事件命令语言类似于中断程序，当指定的“事件”发生时，执行本程序。上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试①双击组态王的工程目录显示区中的“文件”大纲项下面的“命令语言”成员项；②单击“事件命令语言”子成员项；③双击目录内容显示区中的“新建”图标，出现“事件命令语言”对话框，如图5-62（a）所示。在“事件描述”中输入“启动按钮==1”，在“发生时”页面中输入“运行标志=1；”（双引号均不输入），单击“确认”按钮，则第一段事件命令语言编制成功。注意组态王命令语言程序编写时所有标点符号必须为英文符号。此段程序的意义是：当启动按钮被按下时，变量“运行标志”被置为“1”。④在目录内容显示区中双击“新建”图标，再次出现“事件命令语言”对话框，如图5-62（b）所示。上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试在“事件描述”中输入“停止按钮==1”，在“发生时”页面中输入“停止标志=1；”，单击“确认”按钮，完成事件命令语言程序的编制。（2）应用程序命令语言程序的编制。应用程序命令语言分“启动时”“运行时”“停止时”三种，可分别编写。“启动时”和“停止时”程序只执行一次；“运行时”程序则循环执行，一般相当于主程序，需要设定循环时间。本系统的控制程序将在应用程序命令语言中编写。①双击组态王的工程目录显示区中的“文件”大纲项下面的“命令语言”成员项。②单击“应用程序命令语言”子成员项。③双击目录内容显示区中的“请双击这儿进入<应用程序命令语言>对话框”按钮，进入“应用程序命令语言”对话框。上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试④在“启动时”页面中输入如下程序：上移信号=0；下移信号=0；左移信号=0；右移信号=0；放松信号=0；夹紧信号=0；机械手X=0；机械手Y=0；工件X=0；工件Y=100；上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试⑤把“运行时”命令语言程序的执行周期设置为100ms，如图5-63所示。⑥在“运行时”页面中输入以下程序：if（运行标志==1）{if（次数>=0&&次数<50）/*下降*/{下移信号=1；机械手Y=机械手Y+2；次数=次数+1；}if（次数>=50&&次数<70）/*夹紧*/{下移信号=0；上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试夹紧信号=1；次数=次数+1：>if（次数>=70&&次数<120）/*开始上升*/{夹紧信号=0；上移信号=1；机械手Y=机械手Y-2；工件Y=工件Y-2；次数=次数+l；}if（次数>=120&&次数<220）/*开始右移*/{上移信号=0；上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试右移信号=1；机械手X=机械手X+l；工件X=工件X+l；次数=次数+1；}if（次数>=220&&次数<270）/*开始下降*/{右移信号=0；下移信号=1；机械手Y=机械手Y+2；工件Y=工件Y+2；次数=次数+1；上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试}if（次数>=270&&次数<290）/*开始放松*/{下移信号=0；放松信号=1；次数=次数+l；}if（次数>=290&&次数<340）/*开始上升*/{放松信号=0；上移信号=1；机械手Y=机械手Y-2；次数=次数+l；}上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试if（次数>=340&&次数<440）/*开始左移*/{上移信号=0；左移信号=1；机械手X=机械手X-l；次数=次数+1；}if（次数==440）{左移信号=0；次数=0；工件x=0；工件y=100；/*在初始位置显示下一个工件*/上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试if（停止标志==1）/*如果以前曾经按下停止按钮，则不再运行*/{停止标志=0；运行标志=0；}}}6.程序的模拟运行与调试（1）配置运行时的启动画面。①在工程浏览器中双击“配置”→“运行系统”菜单，出现“运行系统设置”对话框，如图5-64（a）所示。②单击“主画面配置”页面，选中“机械手监控画面”，将此画面作为组态王运行系统的启动画面。上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试③单击“特殊”页面，将运行系统基准频率和事件变量更新频率均设置为100ms，如图5-64（b）所示。④单击“确定”按钮，完成对运行系统的设置工作。（2）在画面上制作两个按钮。模拟运行前需要在画面上制作1个启动按钮和1个停止按钮，如图5-65所示。目的是代替实际按钮输入启动、停止命令。具体制作方法如下：①进入机械手监控画面乙，利用工具箱中的“按钮”工具制作1个按钮。②选中按钮单击右键，在弹出的菜单中选择“字符串替换”，将按钮标题修改为“启动”。③双击按钮，弹出“动画连接”窗口，如图5-66（a）所示。上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试④单击“按下时”，弹出命令语言动画连接窗口。输入“\\本站点\启动按钮=1；”，如图5-66（b）所示，单击“确认”按钮后，回到图5-66（a）所示界面。⑤单击“弹起时”，弹出命令语言动画连接窗口。输入“\\本站点\启动按钮=0；”，如图5-66（c）所示，单击“确认”按钮后，回到图5-66（a）所示界面。⑥单击“确定”按钮，完成启动按钮动画连接设置，如图5-67所示。通过这样的动画连接，启动按钮具有“接下为1，松开为0”的特性，相当于不带自锁功能的实际按钮。⑦在启动按钮旁写文字“#”，双击该文字。⑧用同样方法制作停止按钮及旁边文字“#”和“时间”输出，如图5-68、图5-69所示。上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试之所以将变量“次数”除以10，是由于前面将命令语言程序运行程序的循环时间设为100ms，根据程序知，机械手运行时，“次数”每100ms加1，运行时间恰等于“次数”除以10。在画面开发系统中选择“文件”→“全部存”，存储所进行的操作。（3）程序的模拟调试。进入运行环境有三种方法：①在画面开发系统中选择“文件”→“切换到VIEW”。②在画面开发系统中单击鼠标右键，在弹出的对话框中选择“切换到VIEW”。③单击工程浏览器中的“VIEW”按钮，进入组态王运行系统。进入运行环境后，按下机械手上的“启动”按钮，可以观察到IPC画面上机械手按照设定的规律工作。如果在运行过程中按下机械手上的“停止”按钮，则机械手完成本次工作周期后，返回到左上角停止运行，直到下一次按下“启动”按钮。上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试如果机械手画面显示动作与控制要求不一致，则需要综合分析问题出现的原因，根据具体情况予以处理。三、机械手监控系统软硬件联调1.机械手控制系统电路连接机械手控制系统硬件接线如图5-70，线路连接步骤如下：（1）将IPC及24V直流电源的交流220V输入电源断开，以避免在接线过程中发生人身、设备事故。（2）按照图5-70所示接线关系，完成机械手的启动按钮和停止按钮与PLC之间的接线。（3）完成机械手的6个电磁线圈与PLC之间的接线。（4）完成其他接线。上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试（5）用SC-09编程电缆将IPC的COM1串行口和PLC的编程口进行连接。注意要拧紧4个固定螺丝。（6）检查接线是否有误以及线路的通断情况，有无短路现象。（7）接通IPC及24V直流电源的交流220V输入电源，启动IPC，准备在组态环境中进行设备设置。2.三菱FX2N-48MR型PLC通信参数的设置为了保证FX2N-48MR型PLC能够正常与IPC进行通信，需要在PLC中运行一段程序。其功能是将PLC的通信参数设置为：波特率9600b/s，7位数据位，l位停止位，偶校验，站号为0，如图5-71所示。3.在组态王中进行三菱FX2N-48MR型PLC设备配置（1）在组态王中添加FX2N-48MR型PLC设备。①在工程浏览器目录显示区中选择“设备”→“COMl”，注意COM1是PLC与IPC的连接接口，如果使用COM2连接，则应做相应改变。上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试②双击COM1，弹出串行口通信参数设置窗口。③在窗口中输入COM1的通信参数，包括波特率9600b/s，偶校验，7位数据位，1位停止位，RS232通信方式，然后单击“确定”按钮，这样就完成了对COM1的通信参数配置，保证COM1同PLC的通信能够正常进行。④添加FX2N-48MR设备。双击目录内容显示区中的“新建”图标，在出现的“设备配置向导”中单击“PLC”→“三菱”→“FX2N”→“编程口”。⑤单击“下一步”按钮，在下一个窗口中给这个设备取一个名字“FX2PLC”。⑥单击“下一步”按钮，在下一个出现的窗口中为设备指定所连接的串口“COM1”。上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试⑦单击“下一步”按钮，在下一个窗口中为设备指定一个地址“0”。注意，这个地址应该与PLC通信参数设置程序中设定的地址相同。⑧单击“下一步”按钮，出现“通信故障恢复策略”设定窗口，使用默认设置即可。⑨单击“下一步”按钮，出现“信息总结”窗口，检查无误后单击“完成”按钮，完成设备的配置。此时在工程浏览器的“目录内容显示区”出现了“FX2PLC”图标。（2）将I/O变量与设备进行连接。启动按钮等6个变量应该是I/O变量。前面为了能够进行模拟调试，将它们设置成内存变量。现在需要将它们修改为I/O变量，步骤如下：①在工程浏览器目录区双击“数据库”—“数据词典”。②在内容区中双击“启动按钮”图标，出现“定义变量”窗口。上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试③在“基本属性”选项卡中将变量类型设置为“I/O离散”，此时与设备有关的选项变得可用了。④将连接设备设置为“FX2PLC”，寄存器设置为“Xl”（注意寄存器设置必须与接线图一致），数据类型设置为“Bit”，读写属性设置为“只读”，采集频率设置为100ms（以加快系统响应速度）。再单击“确定”按钮，则完成了第一个变量——“启动按钮”的修改。⑤修改“停止按钮”变量，寄存器应设置为“X2”，其他与“启动按钮”相同。⑥修改“放松阀”“夹紧阀”“下移阀”“上移阀”“左移阀”“右移阀”6个变量，寄存器分别为Y1、Y2、Y3、Y4、Y5和Y6，读写属性设置为“读写”或“只写”。上一页下一页返回任务3基于PLC的机械手监控系统的组态与安装调试4.机械手监控系统软、硬件联调（1）删除画面上的“启动按钮”和“停止按钮”；（2）进入运行环境；（3）按下机械手上的启动按钮，观察机械手动作是否正常；（4）观察监控画面中机械手动作是否正常；（5）一个周期结束后，观察机械手能否重新开始循环；（6）运行中按下停止按钮，观察机械手是否能在当前周期结束后停止；（7）停止后重新按下启动按钮，观察机械手是否能够重新工作；（8）如果情况与设计不符，请查找原因，并设法解决。上一页返回任务4基于PLC的水箱水位监控系统的组态与安装调试【任务要求】（1）了解水箱水位监控系统的方案设计；（2）掌握水箱水位监控系统的硬件设计及软件设计；（3）掌握水箱水位监控系统的硬件安装；（4）了解水箱水位监控系统的软硬件联调。【任务分析】在了解PLC组成、原理、功用及组态王软件使用的基础上，熟悉水箱水位监控系统的方案设计，实现水箱水位监控系统的硬件安装、水箱水位监控系统的硬件设计及软件设计，最后实现水箱水位监控系统的软硬件联调。下一页返回任务4基于PLC的水箱水位监控系统的组态与安装调试【相关知识】一、水箱水位监控系统硬件组成水位监控系统组成如图5-72所示。水源通过一台水泵和相应进水管道为水箱供水，水箱出水管道连接到多个用户，为用户提供水源。为了保持水压的相对稳定，要求水箱的水位在合适的范围内。水箱水位有两个报警限，分别是上限和下限。已知水箱高30m，上限为26m，下限为1m。二、水箱水位监控系统工作原理水箱水位监控要求如下：（1）进行水位控制：如果水位低于下限，则水泵工作，为水箱进水；如果水位上升到上限，则关闭水泵。（2）进行水位实时监测与显示。上一页下一页返回任务4基于PLC的水箱水位监控系统的组态与安装调试（3）报表输出：生成水位参数的实时报表和历史报表，供显示和打印。（4）曲线显示：生成水位参数的实时趋势曲线和历史趋势曲线。由于用户用水量随时可能变化，造成水箱水位随之改变，应该采用闭环形式随时检测水位变化并实时调整供水量。此外，水位控制范围1~26m，范围较宽，控制品质要求较低，故可采用水位过低时接通水泵、水位过高时断开水泵的位式控制算法。一般情况下，最大进水量应大于最大出水量。水箱用水量阶跃扰动下系统工作过程如下：（1）系统刚开始工作时。水位H=0，由于小于1m，水泵接通，开始上水，水位逐渐升高，直到水位达到上限H=26m时，水泵关断。（2）用水阀打开后。H逐渐下降，H<1m后水泵再次接通，由于进水量大于出水量，H重新上升，H=26m后进水阀关断。之后H下降，不断重复本过程。上一页下一页返回任务4基于PLC的水箱水位监控系统的组态与安装调试总结：被控对象——水箱；被控参数——水箱水位H；控制目标——使H保持在1~26m范围；控制变量——水泵的通断；控制算法——带中间区的位式控制算法。【任务实施】一、水箱水位监控系统硬件设备电路设计与安装1.水箱水位监控系统硬件电路设计水位监控系统如图5-73（a）所示。水位数据经检测后通过输入接口送入计算机，计算机根据水位高低发出控制命令，控制命令通过输出接口作用到水泵上，实现水位的闭环控制。选定I/O设备后水位监控系统如图5-73（b）所示。上一页下一页返回任务4基于PLC的水箱水位监控系统的组态与安装调试2.水箱水位监控系统硬件电路安装（1）水箱水位监控系统I/O分配见表5-7。（2）系统接线图如图5-74所示。二、水箱水位监控软件的设计与调试1.工程的建立现在开始建立自己的组态王水位监控系统工程。（1）单击桌面“组态王”图标，或“开始”→“程序”→“组态王6.53”→“组态王”，此时出现组态王“工程管理器”窗口。（2）在组态王“工程管理器”窗口中单击“新建”按钮（或者单击“文件”菜单下面的“新建工程”菜单项），出现“新建工程向导之一”窗口。上一页下一页返回任务4基于PLC的水箱水位监控系统的组态与安装调试（3）单击“下一步”按钮，在“新建工程向导之二”窗口中的文本框中直接输入或用“浏览”方式确定工程路径。（4）单击“下一步”按钮，在出现的“新建工程向导之三”窗口中输入“工程名称”为“水箱水位监控系统”。（5）单击“完成”按钮，在出现的“是否将新建的工程设置为组态王当前工程”对话框中单击“是”按钮，完成工程的建立。（6）此时，组态王在指定路径下出现了一个“水箱水位监控系统”项目名，如图5-75所示，以后所进行的组态工作的所有数据都将存储在这个目录中。2.变量的定义根据表5-8，需要建立1个模拟量输入变量和1个数字量输出变量，实现与ND-6018模块和PLC的数据交换。上一页下一页返回任务4基于PLC的水箱水位监控系统的组态与安装调试变量定义步骤如下：（1）建立“水位”变量，如图5-76所示。（2）建立“水泵运行”变量，如图5-77所示。（3）其他变量的定义。为了能够在程序中生成报表，对每小时的水位情况进行报表打印输出，需要建立24个内存实数变量（水位0、水位1……水位23），存储24个整点时刻的水位数值。为了确定报表是否已经被打印输出，需要增加一个内存离散变量“已经打印”。此外，还需要在画面上控制系统的启、停，故还需要一个内存离散变量“系统启动”。建立水位0~24变量的方法及“系统启动”变量定义如图5-78（a）（b）所示。上一页下一页返回任务4基于PLC的水箱水位监控系统的组态与安装调试用类似方法，可以定义“已经打印”内存离散变量，如图5-78（c）所示。至此，全部变量定义完毕。3.画面的设计与编辑（1）新建画面。①在工程浏览器的工程目录显示区中单击“文件”大纲项下面的“画面”成员名，然后在目录内容显示区中双击“新建”图标。②双击此图标，即进入了组态王开发系统，并且已经打开了“水位监控系统”主画面，如图5-79所示。上一页下一页返回任务4基于PLC的水箱水位监控系统的组态与安装调试（2）画面制作。①利用文本工具、字体工具、调色板工具输入文本。画面上的大多数文字均是利用“文本”工具产生的。具体方法是：用鼠标单击“工具箱”中的“文本”工具按钮（或者利用“工具”→“文字”菜单命令），然后将鼠标移动到画面上适当位置并单击，此时光标在屏幕上闪动，用户便可以打开中文输入法输入文字。输入完毕后，用鼠标在屏幕上单击一次，则文字输入完毕。如果文字输入有误，则可以用鼠标单击“工具箱”中的“选中图素”按钮，然后用鼠标右键单击要修改的文字，在弹出的菜单中单击“字符串替换”菜单项，则弹出“字符串替换”对话框，将正确的文字输入该对话框中的编辑框，再单击“确定”按钮即可。上一页下一页返回任务4基于PLC的水箱水位监控系统的组态与安装调试如果需要对文本的字体进行修改，可以在选中该文本后，单击“工具箱”中的“字体”按钮，则弹出“字体”对话框，用户可以在此对话框中选择文字的字体、字形和大小。选择完毕后，单击“确定”按钮，即完成字体的修改。如果需要修改文字的颜色，则可以在选中该文本后，单击“工具箱”中的“显示调色板”按钮，然后在出现的“调色板”对话框中单击“字符色”按钮（“调色板”最上面一排按钮中左起第四个按钮），此时便可以在“调色板”下面的多个颜色按钮中选择适当的文本颜色。利用上述方法，将画面中的各段文字书写完毕，并用鼠标拖曳到合适的位置。②利用按钮工具制作按钮。水位监控系统中要发出系统启动和系统停止这两个命令，可以通过两个按钮来完成。上一页下一页返回任务4基于PLC的水箱水位监控系统的组态与安装调试单击“工具箱”中的“按钮”工具，然后将鼠标移动到画面上的合适位置，拉出一个合适大小的方框，然后右键单击这个按钮，在弹出的菜单中单击“字符串替换”菜单项，弹出“按钮属性”对话框，在“按钮文本”编辑框中输入“系统启动”，再单击“确定”按钮，则“系统启动”按钮制作完成。用同样方法可以制作出“系统停止”按钮。③利用图库绘制“指示灯”。单击“图库”→“打开图库”菜单项（或者按下键盘上的F2键），出现“图库管理器”窗口。选中“指示灯”类别中的左起第六个指示灯，双击之后，将鼠标移动到画面上适当的位置并单击，则指示灯出现在画面上，用鼠标将它的大小调整合适后，即完成了“指示灯”的绘制，如图5-80所示。这里用“指示灯”指示系统是处于运行状态还是处于停止状态。上一页下一页返回任务4基于PLC的水箱水位监控系统的组态与安装调试④“水源”的绘制。在“工具箱”中单击“显示线型”按钮，在出现的“线型”窗口中单击第一排左起第三个按钮，即选中虚线，然后单击“工具箱”中的“直线”按钮，并用鼠标在画面的适当位置拉出4根水平线，如图5-81所示，即完成了“水源”的绘制。⑤“水泵”的绘制。按F2键打开图库后，选中“泵”中的左起第三种水泵，如图5-82所示，双击后将鼠标移动到画面适当位置单击，则“水泵”出现在画面上，用鼠标将其大小调整到合适程度，即完成了“水泵”的绘制。⑥“水箱”的绘制。按F2键打开图库，选中“反应器”第一行第三个反应器，如图5-83所示，双击后将鼠标移动到画面适当位置单击，则“水箱”出现在画面上，调整其大小到合适程度，“水箱”便绘制好了。上一页下一页返回任务4基于PLC的水箱水位监控系统的组态与安装调试⑦“水位传感器”的绘制。将图库打开后，选中“传感器”第一行第四个传感器，如图5-84所示，双击后将鼠标移动到画面适当位置单击，此时“水位传感器”出现在画面上，将其大小调整到适当程度，“水位传感器”便绘制完毕。⑧“管道”的绘制。将图库打开，在“管道”类图库中选择适当的管道，如图5-85所示，放置在画面中。如果管道的长度不够，则可以复制出多段管道进行组合。4.动画连接与调试以上绘制出的画面是静止不动的，要想使其能真实反映系统运行时的情况，让画面“动”起来，必须将各个图素与数据库中的相应变量建立联系。组态王中，建立画面图素与变量对应关系的过程称为“动画连接”。建立动画连接后，运行中当变量值改变时，图形对象可以按照动画连接的要求相应变化。以下是水位监控系统主画面的动画连接与调试过程。上一页下一页返回任务4基于PLC的水箱水位监控系统的组态与安装调试（1）系统启动按钮、停止按钮和指示灯的动画连接。①双击“系统启动”按钮，出现“动画连接”对话框，单击“命令语言连接”中的“弹起时”按钮，则出现“命令语言”窗口，在其中输入以下命令语言：“\\本站点\系统启动=1；”（双引号不用输入），如图5-86所示。单击“确定”按钮，返回到“动画连接”对话框，再单击“确定”按钮，则“系统启动”按钮的动画连接完成。注意命令语言中所有标点符号必须为英文符号。②双击“系统停止”按钮，出现“动画连接”对话框，单击“命令语言连接”中的“弹起时”按钮，则出现“命令语言”窗口，在其中输入以下命令语言：“\\本站点\系统启动=0；”（双引号不用输入），如图5-87所示。单击“确定”按钮，返回到“动画连接”对话框，再单击“确定”按钮，则“系统停止”按钮的动画连接完成。上一页下一页返回任务4基于PLC的水箱水位监控系统的组态与安装调试③双击“指示灯”，出现“指示灯向导”对话框，将“变量名”设定为“\\本站点\系统启动”，并将“正常色”设定为绿色，“报警色”设定为红色，如图5-88所示，单击“确定”按钮，则“指示灯”动画连接完成。在运行状态下，此指示灯的颜色将指示系统的运行状态：红色表示系统处于停止状态，绿色表示系统处于运行状态。（2）系统启动按钮、停止按钮和指示灯动画连接效果的调试。①在“开发系统”中单击菜单“文件”→“全部存”，进行存储。②在“工程浏览器”的目录显示区中选择“系统设置”，双击弹出“运行系统设置”对话框，如图5-89（a）所示。③在弹出的对话框中单击“主画面配置”选项卡，将“主画面”设置为“水位监控系统”。上一页下一页返回任务4基于PLC的水箱水位监控系统的组态与安装调试④单击“特殊”选项卡，将“运行系统基准频率”设置为100ms，以加快系统的响应速度；把“时间变量更新频率”设置为1000ms，以保证每1s系统时间变量变化一次，如图5-89（b）所示。⑤在“工程浏览器”下单击“VIEW”按钮，进入运行环境。⑥在“运行环境”下单击“系统启动”按钮，指示灯应变为绿色；单击“系统停止”按钮，指示灯应变为红色。（3）水泵动画连接。①在开发系统“水位监控系统主画面”中双击“水泵”，出现“泵”对话框，将其中的“变量名”设置为“\\本站点\水泵运行；”开启时颜色设为绿色；关闭时颜色设为红色，如图5-90所示，单击“确定”按钮，则“水泵”动画连接完成。上一页下一页返回任务4基于PLC的水箱水位监控系统的组态与安装调试在运行时，水泵中央显示绿色表示水泵正在工作，显示红色表示水泵处于停止状态。②在水泵旁写文字“手动控制水泵”。③双击文字“手动控制水泵”，在弹出的动画连接窗口中选择“离散值输入”，变量名为“\\本站点\水泵运行”，如图5-91（a）所示。（4）水泵动画连接调试。①全部存盘后进入运行环境。②将鼠标移动到文字“手动控制水泵”，单击后出现对话框，如图5-91（b）所示。③选择“打开”后，水泵将显示绿色；选择“关闭”后，水泵将显示红色。上一页下一页返回任务4基于PLC的水箱水位监控系统的组态与安装调试（5）水箱动画连接。①双击“水箱”，出现“反应器”对话框，如图5-92所示。②双击水位变送器旁的文字“##”，如图5-93所示，完成“水位显示”动画连接。③绘制游标，如图5-94（a）（b）所示。④双击该游标进行动画连接，如图5-95所示。（6）水箱动画连接的调试。①全部存盘后进入运行环境。②鼠标拖动游标中的滑块，观察游标显示、水位显示值和水箱中水位填充色的变化，三者应彼此同步变化，如图5-96所示。上一页下一页返回任务4基于PLC的水箱水位监控系统的组态与安装调试5.控制程序的编写与模拟调试本系统采用牛顿系列的ND-6018模块和三菱FX2N-48MR型PLC作为接口设备，控制程序由IPC完成。组态王需要在运行时根据水箱水位的高低，决定水泵的工作状态。具体要求是：①水位低于下限，则水泵工作，为水箱进水。②水位上升到上限，则关闭水泵。③水位在上限到下限之前时，水泵保持原状态不变。已知下限为1m，上限为26m。（1）控制程序的编写。①在工程浏览器中的工程目录显示区中单击“文件”→“命令语言→“应用程序命令语言”成员名。上一页下一页返回任务4基于PLC的水箱水位监控系统的组态与安装调试②在目录内容显示区中单击“请单击这儿进入<应用程序命令语言>对话框”图标。③单击“运行时”选项，将循环执行时间设定为100ms，在命令语言输入框内输入如下命令语言：if（系统启动==1）{if（水位<1）水泵运行=1；if（水位>26）水泵运行=0；}else水泵运行=0；上一页下一页返回任务4基于PLC的水箱水位监控系统的组态与安装调试④单击“确认”按钮，