可编程控制器应用技术课件 项目七 - 任务一 用组态王模拟液体混合装置

可编程控制器应用技术PLC的组态项目七PLC的组态项目导读

组态是“配置”“设置”等，指用户通过“搭积木”的方式完成软件功能，而不需要编写计算机程序。组态也叫“二次开发”，组态软件就称为“二次开发平台”。

在PLC控制系统中，常用组态软件完成控制系统或自动化设备的监视、控制和管理。组态王作为第一个国产工业组态软件，可方便地实现与S7-1200PLC之间的连接和通信。

本项目将介绍组态王软件的使用方法，并带领读者学习PLC处理模拟量的方法和变频器的使用方法。PLC的组态知识目标技能目标素质目标了解组态王的特点。了解PLC处理模拟量的方法。能够熟练掌握组态王的操作。能够用组态王模拟简单的PLC控制系统。通过了解国产组态软件，增强学生的民族认同感和自信心。通过PLC的组态设计，理解并敬重工匠精神，在学习中努力发扬工匠精神。项目七用组态王模拟液体混合装置任务一设计恒压供水系统任务二任务一：用组态王模拟液体混合装置图7-1液体混合装置任务描述液体混合和搅拌是炼油、化工、制药等行业生产过程中不可或缺的工序之一，其装置通常由阀门、传感器和搅拌电机组成，如图7-1所示。请设计一个两种液体混合装置，并用组态王实现液位监控和过程仿真。设SB1和SB2分别为启动按钮和停止按钮，SL1、SL2、SL3分别为高、中、低液位传感器，YV1、YV2、YV3分别为液体A、液体B、混合液体阀门，YKM为搅拌电机。液体混合装置的控制要求如下。（1）按下启动按钮SB1，液体混合装置开始工作，此时YV1、YV2关闭，YV3打开。（2）20s后，YV3关闭，YV1打开，液体A流入容器。（3）当液面到达SL2时，YV1关闭，YV2打开，液体B流入容器。（4）液面到达SL1时，YV2关闭，搅动电机YKM开始工作。（5）6s后YKM停止，YV3打开，混合液体流出。（6）当液面下降到SL3后再过3s，YV3关闭。（7）然后重复步骤1～步骤6，直至按下停止按钮SB2。任务一：用组态王模拟液体混合装置任务分析液体混合装置的工作过程如下：①

按下SB1，YV3接通，并启动定时器T0（定时时长为20s）。②T0定时结束后，YV3断开，YV1接通，液体A流入容器。③

若检测到QS2状态为由“0”变为“1”（上升沿），YV1断开，YV2接通，液体B流入容器。④

若检测到QS1的状态为由“0”变为“1”，YV2断开，YKM接通，启动定时器T1（定时时长为6s），开始搅拌。⑤T1定时结束后，YKM断开，YV3接通，混合液体流出。⑥

若检测到QS3的状态由“1”变为“0”（下降沿），启动定时器T2（定时时长为3s）。⑦

若T2定时结束且SB2的状态为“0”，液体混合装置，重复步骤1～7。⑧T2定时结束且SB2的状态为“1”，液体混合装置停止工作。（1）分析液体混合装置的工作过程。

液位SL1～SL3通常由液位传感器来检测。当液面超过液位传感器所在高度时，传感器通电；当液面低于液位传感器所在高度时，传感器断电。

若用常开开关QS1、QS2和QS3分别模拟SL1、SL2和SL3对应的液位传感器，则当液位低于液位传感器所在高度时，QS1～QS3的状态为“0”；当液面高于液位传感器所在高度时，QS1～QS3的状态为“1”。任务一：用组态王模拟液体混合装置（2）根据液体混合装置的工作过程，填写I/O地址分配表。（6）用组态王软件设计监控界面，并与PLC连接，观察监控界面结果与程序执

行结果是否一致。（3）根据I/O地址分配表，完成硬件电路接线图的设计，并完成硬件接线。（4）根据液体混合装置的工作过程和I/O地址分配表，设计梯形图程序。（5）将梯形图程序下载到PLC中，液体混合装置的工作过程，按照顺序改变QS1～QS3的

状态，查看YV1、YV2、YV3和YKM的状态，并分析程序执行结果是否符合控制要求。任务分析任务一：用组态王模拟液体混合装置

预备知识一、组态软件介绍

组态软件（又称组态监控软件）是处在自动控制系统监控层的软件平台和开发环境，可以实现对自动化过程和装备的监控。

组态软件能从自动化过程和装备中采集各种信息，并将信息以图形化或表格化等更易于理解的方式进行显示，将重要的信息以各种手段传送给相关人员，对信息进行必要的分析、处理和存储，发出控制指令等。任务一：用组态王模拟液体混合装置一、组态软件介绍组态软件通常具有以下性能（1）强大的界面显示组态功能（2）良好的开放性（3）丰富的功能模块（4）强大的数据库（5）先进的仿真功能任务一：用组态王模拟液体混合装置一、组态软件介绍知识库WinCC是SIMATICPCS7过程控制系统及其他西门子，控制系统中的人机界面组件。它支持德、英、法、西班牙、意大利、中、日、韩等多种语言，全球通用；内置所有操作和管理功能，可简单、有效地进行组态；集成的Historian系统可作为IT和商务集成的平台；作为“全集成自动化”的组成部分，在过程控制领域应用广泛。

在S7-1200PLC中，常用的组态软件包括WinCC、MCGS和组态王。其中，组态王是我国自主开发的一款PLC组态软件，应用广泛。

将以组态王为例介绍组态软件的使用方法。任务一：用组态王模拟液体混合装置二、组态王开发入门

组态王是北京亚控科技公司在1995年开发的中国第一款商品化组态软件，填补了国内组态软件的空白。

组态王具有功能齐全、简单、易学、易用等特点，广泛应用于电力、机械、市政、能源、环保、医药等行业，涉及如低压配电、起重机械、真空炉、换热站、风机发电、吹灰除尘、制药冻干机等上百种设备配套监控。

现以组态王6.6SP4版本为例介绍组态王的安装和使用方法，其他版本安装步骤和使用方法类似。

安装完成后，在桌面上会出现

图标。扫码观看组态王开发入门详细步骤任务实施一、I/O地址分配根据工作过程分析，液体混合装置的I/O地址分配表如表7-1所示。任务一：用组态王模拟液体混合装置输入输出元件I/O地址备注元件I/O地址备注SB1I0.0启动按钮YV1Q0.0液体A阀门SL1I0.1高液位传感器YV2Q0.1液体B阀门SL2I0.2中液位传感器YV3Q0.2混合液体阀门SL3I0.3低液位传感器YKMQ0.3搅拌电机SB2I0.4停止按钮

表7-1液体混合装置的I/O地址分配表任务实施二、硬件接线根据表7-1绘制PLC的硬件接线（见图7-4）,并根据接线图完成接线任务一：用组态王模拟液体混合装置图7-4PLC的硬件接线图任务一：用组态王模拟液体混合装置任务实施三、程序设计与调试

根据液体混合装置的工作过程和I/O地址分配表，绘制PLC的顺序功能图（见图7-5），转换后的梯形图程序如图7-6所示（M10.0为首次扫描）。图7-5PLC的顺序功能图任务一：用组态王模拟液体混合装置任务实施图7-6PLC的梯形图程序任务一：用组态王模拟液体混合装置任务实施图7-6PLC的梯形图程序(续）任务一：用组态王模拟液体混合装置任务实施液体混合装置的程序设计与调试步骤如下:步骤1

完成项目创建和组态设备选择，将项目命名为“项目七任务一”步骤2

按照右图所示，设置PLC的变量步骤3

输入图7-6所示的梯形图程序步骤4

编译并下载程序步骤5

按下启动按钮SB0，按顺序闭合开关SL3、SL2和SL3，然后再顺序断开SL3、SL2和SL1，观察阀门和电机的状态，分析是否符合控制要求。任务一：用组态王模拟液体混合装置任务实施四、组态界面设计1双击桌面图标

，打开组态王软件，单击“新建”按钮，如图7-8所示。图7-8新建工程1．新建工程任务一：用组态王模拟液体混合装置任务实施2进入新建工程向导界面后，单击“下一步”按钮，如图7-9所示。在弹出的对话框中的编辑框内，输入工程所在路径（也可单击“浏览…”按钮选择工程所在路径），和图7-10所示。1．新建工程图7-9欢迎使用本向导界面图7-10选择工程所在路径任务一：用组态王模拟液体混合装置任务实施3单击“下一步”按钮，在“工程名称”编辑框中输入“液体混合装置”，然后单击“完成”按钮，如图7-11所示。1．新建工程图7-11输入工程名称此时，在工程管理器界面可以看到该工程前会出现

图标（见图7-13）。任务一：用组态王模拟液体混合装置任务实施4创建完成，在弹出的“新建工程”对话框中，单击“是”按钮，将液体混合装置设置为当前工程，如图7-12所示。1．新建工程图7-12将新建工程设置为当前工程图7-13工程管理器界面任务一：用组态王模拟液体混合装置任务实施1选择“工程名称”列中的“液体混合装置”（见图7-13），双击“液体混合装置”行，进入工程浏览器界面，如图7-14所示。2．设置组态画面图7-14液体混合装置组态工程浏览器任务一：用组态王模拟液体混合装置任务实施2双击“新建…”图标，打开“新画面”对话框，在“画面名称”编辑框中输入“主画面”，然后单击“确定”按钮，如图7-15所示。2．设置组态画面图7-15创建新画面任务一：用组态王模拟液体混合装置任务实施3选择“图库”菜单中的“打开图库”选项，在打开的图库中选择“反应器”，如图7-16所示。2．设置组态画面图7-16选择反应器任务一：用组态王模拟液体混合装置任务实施4双击选中的反应器后，在画面的适当位置单击，即可将反应器放置在画面中，如图7-17所示。2．设置组态画面图7-17添加反应器任务一：用组态王模拟液体混合装置任务实施5按照步骤4和步骤5的方法，添加搅拌器、阀门、管道、传感器和按钮，组态后的画面如图7-18所示。2．设置组态画面图7-18液体混合装置的组态画面6选择“文件”菜单中的“全部存”选项，保存画面，然后关闭主画面任务一：用组态王模拟液体混合装置任务实施3．组态王与PLC建立通讯1在组态王工程浏览器的左侧选中“COM1”，在右侧双击“新建…”图标，弹出“设备配置向导”对话框，如图7-19所示。示。图7-19设备配置向导任务一：用组态王模拟液体混合装置任务实施3．组态王与PLC建立通讯2在“设备配置向导”对话框中，选择“PLC”→“西门子”→“S7-1200”→“TCP”选项，然后单击“下一步”按钮，如图7-20所示。图7-20选择PLC的型号任务一：用组态王模拟液体混合装置任务实施3．组态王与PLC建立通讯3在逻辑名称编辑框中输入PLC的名称，然后单击“下一步”按钮，如图7-21所示。图7-21设置PLC的逻辑名称任务一：用组态王模拟液体混合装置任务实施3．组态王与PLC建立通讯4在串口列表框中选择“COM1”，然后单击“下一步”按钮，如图7-22所示。5在设备地址编辑框中输入地址，然后单击“下一步”按钮，如图7-23所示。

图7-22选择串口号

图7-23设置设备地址任务一：用组态王模拟液体混合装置任务实施3．组态王与PLC建立通讯6在“尝试恢复间隔”和“最长恢复时间”编辑框中输入间隔时间和最长恢复时间，然后单击“下一步”按钮，如图7-24所示。7核对设备信息，无误后单击“完成”按钮，如图7-25所示。

图7-24设置通信参数设备定义完成后，可以在工程浏览器的右侧看到新建的外部设备“S71200”。图7-25检查设备信息根据液体混合装置的硬件结构及监控系统的需要，在组态王的监控系统中，设置以下内部变量和外部变量。任务一：用组态王模拟液体混合装置任务实施4．在组态王中定义变量1在工程浏览器的左侧选择“数据库”→“数据词典”选项，然后在右侧的编辑区内双击“新建”图标，如图7-26所示示。图7-26新建变量任务一：用组态王模拟液体混合装置任务实施4．在组态王中定义变量2弹出“定义变量”对话框，在“变量名”编辑框中输入“启动按钮”，在“变量类型”列表框中选择“I/O离散”，在“连接设备”列表框中选择“S71200”，在“寄存器”编辑框中选择“I”，并在“I”后输入“0.0”，在“数据类型”列表框中选择“Bit