[电力水利]PLC在化工液体搅拌器中的应用.doc

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1、 PLC在化工液体搅拌器中的应用摘 要PLC是以计算机技术为核心的通用自动控制装置，也可以说它是一种用程序来改变控制功能的计算机。随着微处理器、计算机和通信技术的飞速发展，可编程序控制器PLC已在工业控制中得到广泛应用，而且所占比重在迅速的上升。PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程装置组成。它应用于化工业混合搅拌设备，使得搅拌过程实现了自动化控制、并且提升了搅拌设备工作的稳定性，为搅拌机械顺利、有序、准确的工作创造了有力的保障。本文所介绍的化工液体混合的PLC控制程序可进行单周期或连续工作，具有断电记忆功能，复电后可以继续运行。另外，PLC还有通信联网功能，再通过组态，可直接对现场

2、监控、更方便工作和管理。关键词：PLC，液位传感器，搅拌器 The application of PLC to liquid mixing devices in chemical industry ABSTRACTPLC is a general-purpose computer technology as the core of the automatic control device, you can also say that it is an application to change the control computer. With the microprocessor, com

3、puter and communications technology, the rapid development of programmable logic controller PLC is widely used in industrial control, and the rapid rise in the proportion. Mainly by the PLC CPU module, input module, output module and the programming device composition. It is used in industrial mixin

4、g equipment, making the mixing process of automated control, and work to enhance the stability of the mixing device for mixing machine smooth, orderly, end accurate work to create a strong guarantee. This paper described a variety of liquids can be mixed in the PLC control program for single-cycle o

5、r continuous work, with power and memory function, can continue to run after restoration. In addition, PLC communication networking functions as well, and through configuration, can be directly on-site monitoring, work and management more convenient.KEY WORDS: PLC, Level Sensor, Mixer目录前 言1第1章 化工液体搅

6、拌器系统方案设计31.1 方案设计原则31.2 系统的整体设计要求31.3 控制方式系统的要求的设计41.4 系统方案的设计思想6第2章 化工液体搅拌器的硬件设计72.1 硬件选型72.1.1 PLC机型选择72.1.2 PLC容量选择72.1.3 I/O模块的选择72.1.4 电源模块的选择82.2 PLC I/O点分配82.3 PLC的I/O接线图92.4 主电路的设计102.5 液体混合控制系统示意11第3章 液体自动混合系统的软件设计123.1程序设计的一般方法123.1.1 经验设计法123.1.2 逻辑设计法123.1.3 顺序设计法123.2 PLC控制的相关流程图133.3 可

7、编程控制器梯形图143.4 语句表17第4章 组态设计184.1 组态设计184.2 组态王相关操作18第5章 系统调试265.1 系统模拟调试265.2 系统联机调试26第6章 系统常见故障分析及维护286.1 系统常见故障分析及维护286.2 系统故障分析及处理286.2.1 PLC主机系统故障分析及处理286.2.2 PLC的I/O端口系统故障分析及处理286.3 系统抗干扰性的分析和维护29结 论30谢 辞31参考文献32外文资料翻译33前 言为了提高产品质量，缩短生产周期，适应产品迅速更新换代的要求，产品生产正向缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方向发展。在炼油、化工、制药等行业

8、中，多种液体混合是必不可少的工序，而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。但是由于这些行业中多为易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质，以至现场工作环境十分恶劣，不适合人工现场操作。另外，生产要求该系统要具有混合精确、控制可靠等特点，这也是人工操作和半自动化控制所难以实现的。所以为了帮助相关行业，特别是中小型企业实现多种液体混合的自动控制，从而达到液体混合的目的，液体混合自动配料势必是摆在我们眼前的一大课题，借助实验室设备熟悉工业生产中PLC的应用，了解不同公司的可编程控制器的型号和原理，熟悉其编程方式，而多种液体混合装置的控制更常见于工业生产中，适合大中型饮料生产厂家，尤其见于化学工业中，便于学以致用

9、。计算机的出现给大规模工业自动化带来了曙光。1968年，美国最大的汽车制造厂商通用汽车（GM）公司提出了公开招标方案，设想将功能完备、灵活、通用的计算机技术与继电器便于使用的特点相结合，把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，用面向过程、面向问题“自然语言”编程，生产一种新型的工业通用继电器，使人们不必花费大量的精力进行计算机编程，也能像继电器那样方便的使用。这个方案首先得到了美国数字设备（DEC）公司的积极响应，并中标。该公司于1969年研制出了第一台符合招标要求的工业控制器，命名为可编程逻辑控制器，简称PLC。并在GM公司的汽车自动装配线上实验获得了成功。PLC一经出现，由于它的自动化程

10、度高、可靠性好、设计周期短、使用和维护简便等独特优点，备受国内外技术人员和工商业界厂商的极大关注，生产PLC的厂商云起。随着大规模集成电路和微处理器在PLC中的应用，使PLC的功能不断得到增强，产品得到飞速发展。采用基于PLC的控制系统来取代园林单片机、继电器等构成的控制系统，采用模块化结构，具有良好的可移植性和可维护性，对提高企业生产和管理自动水平有很大的帮助，同时又提高了生产线的效率、使用寿命和质量，减少了企业产品质量的波动，因此具有广阔是市场前景。用PLC进行开关量控制的实例很多，在冶金、机械、纺织、轻工、化工、铁路等行业几乎都需要它，例如灯光照明、机床电控、食品加工、印刷机械、电梯、自

11、动化仓库、液体混合系统、生产流水线等方面的逻辑控制，都广泛应用PLC来取代传统的继电器控制。本次设计是将PLC用于两种液体混合装置的设计的控制，对学习与实用是很好的结合。本设计的主要研究范围及要求达到的技术参数有：1. 液体混合装置能够实现对混合罐安全、高效的加液、混液、出液的控制；2. 满足混合液的各项技术要求；3. 具体内容包括两种液体混合控制方案的设计、软硬件电路的设计、常见故障分析等等。 第1章 化工液体搅拌器系统方案设计1.1 方案设计原则整个设计过程是按工艺流程设计，为设备安装、运行和保护检修服务，设计的编写按照国家关于电气自动化工程设计中的电气设备常用基本图形符号（GB4728）

12、及其他相关标准和规范编写。设计原则主要包括：工作条件：工程对电气控制线路提供的具体资料，系统在保证安全、可靠、稳定、快速的前提下，尽量做到经济、合理、合用，减小设备成本。在方案的选择、元器件的选型时更多的考虑新技术、新产品。控制由人工控制到自动控制，由模拟控制到微机控制，使功能的实现由一到多而且更加趋于完善。对于本课题来说，液体混合系统部分是一个较大规模工业控制系统的改适升级，控制装置需要根据企业设备和工艺现况来构成并需尽可能的利用旧系统中的元器件。对于人机交互方式改造后系统的操作模式应尽量和改造前的相类似，以便于操作人员迅速掌握。从企业的改造要求可以看出在新控制系统中既需要处理模拟量也需要处

13、理大量的开关量。系统的可靠性要高。人机交互界面友好，应具备数据储存和分析汇总的能力。要实现整个液体混合控制系统的设计，需要从怎样实现多个电磁阀的开关以及电动机启动的控制这个角度去考虑，现在就这个问题的如何实现以及选择怎样的方法来确定系统方案。1.2 系统的整体设计要求某化学反应过程在4个容器中进行，容器之间用泵连接。每个容器都装有检测其空，满的传感器，2号容器还装有加热气和温度传感器，3号容器装有搅拌器。当1号，2号容器里的液体全部抽入3号容器时，启动搅拌器。3号容器的体积是1号，2号容器体积的总和，可有1号，2号容器中的液体将其刚好装满。实现了控制装置 根据液体不同状态自动转换的任务。 控制

14、要求如下：1号、2号容器分别用泵P1、P2从碱和聚合物原料库中取料将其抽满。抽满后传感器发出信号使P1、P2关闭。然后，2号容器加到65度时，温度传器发出信号并关掉加热器，由泵P3、P4分别将1号、2号容器中的液体送到3号反应器中，同时启动搅拌器，搅拌时间为30秒。一旦3号满或1号、2号空，则泵P3、P4关闭。当搅拌时间到，P5将混合液抽到4号容器产品箱中，直到4号满或3号空。成品由P 6抽走，直到4号空。此时整个过程结束，下个周期可以开始了。1.3 控制方式系统的要求的设计就目前的现状有以下几种控制方式满足系统的要求：继电器控制系统、单片机控制、工业控制计算机控制、可编程序控制器控制。 1.

15、继电器控制系统控制功能是用硬件继电器实现的。继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速、时间及温度等参量变化而动作，以实现电力拖动装置的自动控制及保护。系统复杂，在控制过程中，如果某个继电器损坏，都会影响整个系统的正常运行，查找和排除故障往往非常困难，虽然继电器本身价格不太贵，但是控制柜的安装接线工作量大，因此整个控制柜价格非常高，灵活性差，响应速度慢。 2.单片机控制单片机作为一个超大规模的集成电路，机构上包括CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路。其低功耗、低电压和很强的控制功能，成为功控领域、尖端武器、日常生活中最广泛的计算机之一。要将它用于工业控制还要附加一些配套的集

16、成电路和I/O接口电路，硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大。 3.工业控制计算机控制 工控机采用总线结构，各厂家产品兼容性强，有实时操作系统的支持，在要求快速、实用性强、功能复杂的领域中占优势。但工控机价格较高，将它用于开关量控制有些大材小用。且其外部I/O接线一般都用于多芯扁平电缆和插头、插座，直接从印刷电路板上引出，不如接线端子可靠。 4.可编程序控制器控制 可编程控制器配备各种硬件装置供用户选择，用户不用自己设计和制作硬件装置，只须确定可编程序控制器的硬件配制和设计外部接线图，同时采用梯形图语言编程，用软件取代继电器电器系统中的触点和接线，通过修改程序适应工艺条件的变化。 (1) 开

17、关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 (2) 运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制，世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。(3) 闭环过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅

18、炉控制等场合有非常广泛的应用。(4) 数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。(5) 通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。1.4 系统方案的设计思想控制系统简单、经济、使用和维护方便。

19、物料混合设备要节能、安全、高效和满足生产及应用要求：1可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。2配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。3易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器

20、电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。5体积小，重量轻，能耗低第2章 化工液体搅拌器的硬件设计2.1 硬件选型2.1.1 PLC机型选择机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下，保证系统工作可靠、维护使用方便及

21、最佳的性能价格比。具体应考虑的因素如下所述：1结构合理对于工艺过程比较固定、环境条件较好、维修量较小的场合，选用整体式结构的PLC。2功能强、弱适当对于开关量控制的工程项目，西门子公司的S7-200系列机。3机型统一PLC的结构分为整体式和模块式两种。2.1.2 PLC容量选择PLC容量包括两个方面：一是I/O的点数；二是用户存储器的容量（字数）。各种指令占存储器的字数可查阅PLC产品使用手册。2.1.3 I/O模块的选择PLC是一种工业控制系统，它的控制对象是工业生产设备或工业生产过程，它的工作环境是工业生产现场。1确定I/O点数I/O点数的确定要充分的考虑到裕量，能方便地对功能进行扩展。2

22、选择开关量输出模块时应从以下三个方面来考虑：一是输出方式选择。输出模块有三种输出方式：继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出。其中，继电器输出价格便宜，过电流的能力强，且有隔离作用。2.1.4 电源模块的选择电源模块的选择一般考虑输出电流。以下步骤为选择电源的一般规则：1确定电源的输入电压；2将框架中每块I/O模块所需的总背板电流相加，计算出I/O模块所需的总背板电流值；3I/O模块所需的总背板电流值再加上以下各电流：（1） 框架中带有处理器时，则加上处理器的最大电流值；（2） 当框架中带有远程适配器模块或扩展本地I/O适配器模块时，应加上其最大电流值。2.2 PLC I/O点分配 分析原理：通过

23、分析控制任务，如不考虑产量显示，则共需要11个数字量输入和8个数字量输出。该系统所使用的输入输出设备的I/O分配如表2-1所示。表2-1输入和输出设备I/O分配表输入输出I0.0启动Q0.1泵P1I0.1停止Q0.2泵P2I0.21号满传感器Q0.3加热器I0.32号满传感器Q0.4泵P3I0.4温度传感器Q0.5泵P4I0.51号空传感器Q0.6搅拌器I0.62号空传感器Q0.7泵P5I0.73号满传感器Q1.0泵P6I1.13号空传感器I1.24号满传感器I1.34号空传感器2.3 PLC的I/O接线图根据表2-1输入和输出设备I/O点分配表画出如图2-1 I/O主要接线图。启动按钮SB1

24、由I0.0、停止按钮SB2分别由I0.1控制。 图2-1 I/O接线图2.4 主电路的设计其中本次设计中的混合液体搅拌由电动机M启动。带有短路保护、过载保护等，短路保护由FU熔断器来实现保护功能，过载保护由FR热继电器来实现其保护功能。可画出其硬件电气原理图如图2-2所示。 图2-2主电路2.5 液体混合控制系统示意本设计为液体混合搅拌控制，其元件、要求如下： 1. 初始状态,成品由P 6抽走，直到4号空。 2. 启动操作,按下启动按钮SB1，液体装置开始按以下顺序工作：（1）1号、2号容器分别用泵P1、P2从碱和聚合物原料库中取料将其抽满。抽满后传感器发出信号使P1、P2关闭。（2）2号容器

25、加到65度，关掉加热器，由泵P3、P4分别将1号、2号容器中的液体送到3号反应器中，同时启动搅拌器，搅拌30秒。（3）3号满或1号、2号空，则泵P3、P4关闭。（4）搅拌时间到，P5将混合液抽到4号容器产品箱中，到4号满或3号空。（5）成品由P 6抽走，直到4号空。3. 停止操作工作中，若按下停止按钮SB2，装置不会立即停止，而是完成当前工作循环后再停止。如图2-3所示，1#、2#、3#、4#为4个容器,P1、P2、P3、P4为4个泵。其中加热器将2#容器中的液体加热到65度，搅拌器将3号容器中的混合溶液进行搅拌。图2-3 搅拌系统示意图第3章 液体自动混合系统的软件设计3.1程序设计的一般方

26、法3.1.1 经验设计法经验设计法也叫凑试法。经验设计法的具体步骤如下：1确定输入/输出电器；2确定输入和输出点的个数、选择PLC机型、进行I/O分配；3做出系统动作工程流程图；4选择PLC指令并编写程序； 5编写其它控制要求的程序；将各个环节编写的程序联系起来，即得到一个满足控制要求的程序。3.1.2 逻辑设计法工业电气控制线路中，有很多是通过继电器等电器元件来实现的。而继电器、交流接触器的触点都只有两种状态即：断开和闭合，因此用“0”和“1”两种取值的逻辑代数设计电气控制线路是完全可以的。3.1.3 顺序设计法对那些按动作的先后顺序进行控制的系统，非常适合使用顺序控制设计法进行编程。在用顺

27、序控制设计法编程时，功能图是很重要的工具。功能图由流程步、有向线段、转移和动作组成，在使用时它有一些使用规则，具体如下：1. 步于步之间必须用转移隔开；2. 转移与转移之间必须用步隔开；3. 转移和步之间用有向线段连接，正常画顺序功能图的方向是从上向下或则从左向右。按照正常顺序画图时，有向线段可以不加箭头，否则必须加箭头；4. 一个顺序功能图中至少有一出初始步。3.2 PLC控制的相关流程图液体自动混合的控制是比较复杂的，要满足控制的要求。液体混合动作的循环过程为：4号空-1号，2号进料-1号2号满-加热-开始搅拌1号2号出料-1号2号空或3号满-搅拌时间到-3号空或4号满停止一个循环。系统的

28、软件流程图，如图3-1所示。图3-1程序流程图3.3 可编程控制器梯形图 根据图3-1流程图，分析画出梯形图如3-2所示。图3-2梯形图梯形图分析：1.初始状态 当装置投入运行时，泵开关Q0.1，Q0.2关闭，出货产品阀Q1.0 打开进行出货放空后关闭。2.启动操作 按下启动按钮SB1，液体装置开始按以下顺序工作：（1） 泵开关阀QO.1，Q0.2打开，抽取碱和聚合物流入容器直到抽满。（2） 搅拌时间30秒T37关闭，3号容器满I0.7关闭同时I0.5，I0.6关闭，Q0.4，Q0.5关闭。2号容器加热到65度I0.3关闭，Q0.4，Q0.5打开直到3号中启动搅拌器Q0.6打开。（3） 搅拌时

29、间30秒T37关闭，3号容器满I0.7关闭同时I0.5，I0.6关闭，Q0.4，Q0.5关闭。 （4） 当搅拌时间到，Q0.7打开将混合液抽到4号容器中，直到I1.1关闭或I1.2打开到4号满。（5） 开关Q1.0打开，直到I1.0关闭将产品抽走。3.停止操作工作中，若按下停止按钮SB2，待整个循环进行到结束，停止工作。3.4 语句表根据设计要求可编程序语句表如下。LD I0.0= Q0.4 O M0.1LD I0.4AN I0.1O Q0.5 = M0.1A M0.1LD I1.3AN I0.6 O Q0.1AN I0.7 A M0.1= Q0.5AN I0.2LD I0.4AN Q0.3O

30、 Q0.5= Q0.1A M0.1LD I1.3AN T37 O Q0.2= Q0.6 A M0.1 TON T37, +300AN I0.3LD T37AN Q0.4O Q0.7= Q0.2A M0.1LD I0.3AN I1.1O Q0.3AN I1.2A M0.1= Q0.7AN I0.4LD I1.1= Q0.3O I1.2LD I0.4O I0.0O Q0.4 O Q1.0A M0.1 A M0.1AN I0.5AN I1.3AN I0.7 = Q1.0第4章 组态设计4.1 组态设计系统的监控软件采用了北京亚控公司的kongview65组态王软件，组态王是北京亚控科技发展有限公司开

31、发的一个集成人机界面（HMI）系统和监控管理系统的工业上位监控软件，可直接插入第三方ActiveX控件，允许Visual Basic、Visual C+直接访问组态王等。利用它来设计电梯监控系统主要步骤有：设备配置，构造数据库变量，图形界面的设计，建立动态连接，运行调试等。组态王是运行于Microsoft windows 982000XP中文平台的中文界面的人机界面软件，采用了多线程、COM 组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行可靠。Touch View 是“组态王65”软件的实时运行环境，它从设备中采集数据，并存于实时数据库中，还负责把数据的变化以动画的形式形象地表示出来，同时可以完成变

32、量报警、操作记录、趋势曲线等监视功能，并按实际需求记录在历史数据库中。趋势曲线、工程记录、安全防范等重要功能都有简洁的操作方法。4.2 组态王相关操作首先创建工程路径，启动“组态王”工程管理器，选择菜单“文件新建工程”或单击“新建”按钮。单击“下一步”继续。弹出“新建工程向导之二对话框”。在工程路径文本框中输入一个有效的工程路径，或单击“浏览”按钮，在弹出的路径选择对话框中选择一个有效的路径。单击“下一步”继续。弹出“新建工程向导之三对话框”。1设计图形界面（定义画面）第一步：定义新画面。进入新建的组态王工程，选择工程浏览器左侧大纲项“文件画面”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标。在

33、“画面名称”处输入新的画面名称，如“Test”，其它属性目前不用更改，（关于其它属性的设置请参见“第四章 组态王开发环境工程浏览器”）。点击“确定”按钮进入内嵌的组态王画面开发系统。第二步：在组态王开发系统中从“工具箱”中分别选择“矩形”和“文本”图标，绘制一个矩形对象和一个文本对象如4-1图示。图4-1 新画面对话框2定义设备继续上节的工程。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”。 选择“仿真PLC”的“串行”项，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”为外部设备取一个名称，会出现“请给要安装的设备指定唯一的逻辑名称”对话框，如

34、图4-2所示。输入PLC，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”，会出现“选择串口号”对话框，如图4-3所示。图4-2逻辑名称图4-3选择串口为设备选择连接串口，假设为COM1，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”，填写设备地址，假设为1，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”设置通信故障恢复参数(一般情况下使用系统默认设置即可)，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”，请检查各项设置是否正确，确认无误后，单击“完成”，如图4-4所示。 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”。在定义数据库变量时，只要把IO变量连结到这台设备上，它就可以和组态王交换数据了。图4-4 信息总

35、结3构造数据库（定义变量）继续上节的工程，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“变量属性”对话框在“变量名”处输入变量名，如：a；在“变量类型”处选择变量类型如：内存实数，其它属性目前不用更改，单击“确定”即可。下面继续定义一个IO变量，在“变量名”处输入变量名，如：b；在“变量类型”处选择变量类型如：IO整数；在“连接设备”中选择先前定义好的IO设备：PLC在“数据类型”中定义为：bit类型。其它属性目前不用更改，单击“确定”即可。图4-5 配置向导对话框在构造数据库时，选择工程浏览器左侧大纲项“数据库”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击

36、“新建”图标，弹出“变量属性”对话框在“变量名”处输入变量名。如：a；在“变量类型”处选择变量类型如：内存实数，其它属性目前不用更改，单击“确定”即可。4. 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4-6所示对话框。图4-6 画面语言命令编写 根据整个过程运行要求，以及所设定的变量，编写程序。至此，整个程序的组态软件编写已经完成。5建立动画连接打开主界面，双击“开始”按钮，出现动画连接画面。在按下时左边打沟，点击“确定”，出现命令语言输入窗口，在该窗口中输入相应的命令，再点击“确定”，就完成了“开始”按钮的动画连接设置。这样，点击“开始

37、”后，系统就开始运行，此按钮就相当于PLC 硬件图中的绿色启动开关。“停止”按钮的动画连接设置类似打开主界面，双击目前温度值下面的框，出现动画连接画面。在模拟值输出左边打钩，出现模拟值输出连接画面。点击表达式框右边的问号，选择变量“当前液位”。输出格式中设置整数位数为2，小数位数为1，显示格式设置为十进制，最后点击“确定”。这样，变量“当前液位”的动画连接设置就完成了。打开主界面，双击“设定画面”按钮，出现动画连接画面。在按下时左边打沟，点击“确定”，出现命令语言输入窗口，在该窗口中输入相应的命令，再点击“确定”，就完成了“设定画面”按钮的动画连接设置。运行时，点击主界面中的“设定画面”就可以

38、进入设定画面了。其他按钮的动画连接方法和“开始”按钮类似，只是输入的命令稍有不同。到这里，整个人机界面，HMI，就完成了。图4-7 动画连接6. 运行和调试(须与实验平台连接）在组态王开发系统中选择“文件切换到 View”菜单命令，进入组态王运行系统。显示出组态王运行系统画面，即可看到阀门开启时为绿色，关闭时为红色。如图4-8所示。图4-8 组态模拟图第5章 系统调试5.1 系统模拟调试根据所设计的关于搅拌控制的梯形图，选用PLC的S7_200的仿真软件进行仿真。具体步骤如下：1首先把仿真软件的CPU更改为CPU226（点CONFIGURACIONTIPO DE CPU，然后点Accepter

39、）2导入梯形图3点击运行4进行调试观察仿真软件上的灯是否按照程序要求依次点亮，延时是否准确。是就说明程序正确，不是就说明程序还存在问题。5.2 系统联机调试PLC与上位计算机的通讯可以利用高级语言编程来实现，但是用户必须熟悉互连的PLC及PLC网络采用的通信协议，严格的按照通信协议规定为计算机编写通信程序，其对用户要求较高，而采用工控组态软件实现PLC与上位计算机之间的通讯，则相对简单，因为工控组态软件中一般都提供了相关设备的通讯驱动程序，西门子公司的S7系列PLC与工控组态软件、组态王之间可进行连接实现PLC与上位计算机之间的通讯。下面介绍组态王6.5与S7-200 PLC 之间通讯的实现步

40、骤。PPI协议是S7-200 CPU默认的通信方式，它通过S7-200 CPU自身的端口（Port 0或Port 1）即可完成。1设备连接利用PLC与计算机专用的PC/PPI电缆，将PLC通过编程口与上位计算机串口（口）连接，进行串行通讯。串行通讯方式使用“组态王计算机”的串口，I/O设备通过PC/PPI通讯电缆连接到“组态王计算机”的串口。 2通讯设备参数设置在组态王工程浏览器的工程目录显示区，点击“设备”大纲项下PLC与上位计算机所连串口，进行参数设置。在此对话框中完成与组态王通讯的设备的设置。在配置过程中，用户需选择I/O设备的生产厂家、设备型号、连接方式，为设备指定一个逻辑设备名，设定

41、设备地址。3构造数据库数据库是“组态王”软件的核心部分，在工程管理器中，选择“数据库数据词典”，双击“新建图标”，弹出“变量属性”对话框，创建仿真电梯各个变量数据，这些变量与PLC内部变量一一对应，PLC的输入输出完全由组态王内部变量代替。这样，PLC的实际输入输出状态都反映在组态监控界面上，借助PLC的CPU通信功能，系统的运行就可以实现真正的仿真。4设计图形界面并建立动画连接在组态王“画面”上创建液体自动混合的控制示意图，建立各个按钮及位图，并将各个控制按钮、指示灯及位图与所建立相应变量关联，对相关单元进行动画连接。5系统运行启动组态王运行系统TOUCHVIEW，运行液体自动混合的控制系统

42、。将PLC开关指向“RUN”状态，按照控制的要求，观察运行状态，记录运行结果。实验结果表明，系统运行正常，动画效果良好。第6章 系统常见故障分析及维护6.1 系统常见故障分析及维护系统故障一般指整个生产控制系统失效的总和，它又可分为PLC故障和现场生产控制设备两部分。PLC系统包括中央处理器、主机箱、扩展机箱、I/O模块及相关的网络和外部设备。现场生产控制设备包括I/O端口和现场控制检测设备，如继电器、接触器、阀门、电动机等。6.2 系统故障分析及处理6.2.1 PLC主机系统故障分析及处理PLC主机系统最容易发生故障的地方一般在电源系统，电源在连续工作，散热中，电压和电流的波动冲击是不可能避

43、免的。系统总线的损坏主要由于现在PLC多为插件结构，长期使用插拔模块会造成局部印刷板或底板、接插件接口等处地总线很坏。所以在系统设计和处理系统故障的时候要考虑到空气、尘埃、紫外线等因素对设备的破坏。对于PLC主机系统的故障的预防及处理主要是提高集中控制室的管理水平，加装降温措施，定期除尘，使PLC的外部环境符合其安装运行要求；同时在系统维修是，严格按照操作进行操作，谨防认为的对主机系统造成损害。6.2.2 PLC的I/O端口系统故障分析及处理PLC最大的薄弱环节在I/O端口。PLC的技术优势在于其I/O端口，在主机系统的技术水平相差无几的情况下，I/O模块式体现PLC性能的关键部件，因此它也是

44、PLC损坏中的突出环节。要减少I/O模块的故障就要减少外部各种干扰对其影响，首先要按照其使用的要求进行使用。不可随意减少其外部保护设备，其次分析主要的干扰因素，对主要干扰源要进行隔离或处理。6.3 系统抗干扰性的分析和维护由于PLC是专门为工业生产环境设计的装置，因此一般不需要在采取特殊措施就能直接用于工业环境中。但如果工作环境过于恶劣，如干扰特别强烈，可能使PLC引起错误的输入信号；运算出错误的结果；产生错误的输出信号；造成错误的动作，就不能保证控制系统正常、安全运行。因此为提高控制系统的可靠性，在设计时采取相应有效的抗干扰措施是非常必要的。外界干扰的主要来源有：1. 电源的干扰供电电源的波

45、动以及电源电压中高次谐波产生的干扰。2. 感应电压的干扰PLC周围邻近的大容量设备起动和停止时，因电磁感应引起的干扰；其它设备或空中强电场通过分布电容串入PLC引起的干扰。3. 输入输出信号的干扰输入设备的输入信号线间寄生电容引起的差模干扰和输入信号线与大地间的共模干扰；在性感负载的场合，输出信号由断开-闭合时产生的突变电流和闭合-断开的反向感应电势以及电磁接触器的接点产生电弧等产生的干扰。4.外部配线干扰因各种电缆选择不合理，信号线绝缘降低，安装，布线不合理等产生的干扰。提高PLC控制系统抗干扰性能的措施：（1）科学选型；（2）选择高性能电源，抑制电网干扰；（3）正确选择接点，完善接地系统；（4）柜内合理选线配线，降低干扰。结 论本设计主要阐述液体混料罐的自动控制，实现液体混料全过程：即进料、混料、出料的自动控制。其系统结构简单，运行稳定可