基于PLC多种液体混合控制系统_图文

1、I基于PLC 的多种液体混合控制系统设计摘 要在上世纪60年代末PLC 的出现，便以其独特的优点得到迅速地发展和普及，并在冶金、机械、纺织、轻工、化工等众多行业中取代了传统的继电器控制。掌握可编程序控制器的工作原理，具备设计、调试和维护可编程序控制器控制系统的能力，已经成为现代工业对电气技术人员和相关工科学生的基本要求。将PLC 用于多种液体混合控制系统，对于学习和在工业上的应用，尤其是在化工工业上的应用显得非常的重要。设计以三种液体混合控制系统为例，根据设计要求对其硬件系统组成、软件系统设计和整个系统的整合调试等有关设计及制作过程做简单的介绍和说明，以阐述PLC 在多种液体混合控制系统中应用

2、。同时，设计采用西门子（SIEMENS ）公司的S7-200系列机型进行了控制系统的PLC 程序设计，并且利用组态王软件对系统自动运行、运行画面同步显示成功地进行了画面组态。关键词：多种液体，混合装置，自动控制，组态IIPLC-BASED A VARIETY OF LIQUID MIXEDCONTROL SYSTEM DESIGNABSTRACTIn the 60s at the end of the last century the emergence of PLC, the advantages of its unique rapid development and popularizat

3、ion of, and in metallurgy, machinery, textile, light industry, chemical industry and many other industries to replace the traditional Electrical relay control. PLC master the working principle, with the design, commissioning and maintenance of PLC control systems, has become a modern industrial elec

4、trical technicians and engineering students the basic requirements. Will be used PLC on a variety of liquid mixed control system, for the study and application in industry, especially in the chemical industry it is very important applications.The design take three kind of liquids mixed control syste

5、m as an example, design requirements in accordance with its hardware systems, software system design and debug the entire system, such as the integration of the design and production process of doing a brief introduction and description. To exposit that PLC applies in a variety of liquid mixed contr

6、ol system. At the same time, the design of the use of Siemens S7-200 series models for the PLC control system programming, and use the software on the system Kingview run automatically, run the screen simultaneously show the successful conduct of the configuration screen.KEY WORDS: A variety of liqu

7、id, Mixed devices, Automatic control, ConfigurationIII目 录摘 要 I ABSTRACT II第一章 概 述 11.1 课题内容 11.2 PLC 的简介 1第二章 系统硬件设计 32.1 系统控制要求 32.2 硬件设计 4第三章 系统软件程序设计 93.1 PLC的编程要求和编程方法 93.2 STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍 103.3 液体混合系统运行流程图 133.4 PLC 程序设计 15IV第四章 组态软件的应用 214.1 组态软件的介绍 214.2 组态王软件 25第五章 系统调试 345.1 连接设置 34

8、5.2 运行调试 35 总 结 39 辞 谢 40 参考文献 41 外文资料译文 421 第一章 概 述1.1 课题内容借助实验室设备熟悉工业生产中PLC 的应用，进一步了解所学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，尤其见于化学化工业中，便于学有所用。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用到它，如机床电控、食品加工、印刷机械、电梯、自动化仓库、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 用于多种液体混合物装置的控制，对学习与实用是很好的结合。采用S7-

9、200系列机型进行程序设计，利用组态王软件对自动装料运行进行画面组态。1.2 PLC 的简介在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM （通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC ）。随着个人计算机（简称PC ）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功

10、能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC ）。可编程控制器之所以能够得到迅速发展和广泛运用，主要是由于它具有以下特点：1. 可靠性高，抗干扰能力强。用软件实现大量的开关逻辑运算，克服了因继电器触点接触不良造成的故障；输入采用采用直流低电压，更加可靠、安全；面向工业环境设计，采取了滤波、屏蔽、隔离等抗干扰措施，适应于各种恶劣的工业环境，远远超过了传统的继电器控制系统和一般的计算机控制系统。2. 编程简单，易于掌握。PLC 采用梯形图方式编写程序，与继电器控制逻辑的设计相似，具有直观、简单、容易掌握等优点。3. 功能完善，灵活方便。随着PLC

11、技术的不断发展，其功能更加完善，不仅具有开关量逻辑控制功能和步进、计算功能，而且还有模拟量处理、温度控制、位置控制、网络通信等功能。既可单机使用、也可联网运行，既可集中控制、也可分布控制或者集散控制。而且在运行过程中，可随时修改控制逻辑，增减系统功能。4. 体积小、质量轻、功耗低。于采用了单片机等集成芯片，其体积小、质量轻、结构紧凑、功耗低。西门子S7-200 PLC系列具有极高的性价比，较强的功能使其无论在独立运行中，还是连成网络皆能完成各种控制任务。它的使用范围可以覆盖从代替继电器的简单控制到更复杂的自动控制。其应用领域包括各种机床、纺织机械、应刷机械、食品化工工业、环保、电梯、中央空调、

12、实验室设备、传送带系统和压缩机控制等。S7-200系列PLC 有CPU21X 和CPU22X 两代产品，其中CPU22X 型PLC 有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226 四种基本型号。S7-200型PLC 属于微型PLC ，其结构紧凑，价格低廉，具有极高的性能/价格比，适用于小型控制系统。它采用超级电容保护内存数据，省去了锂电池，系统虽小却可以处理模拟量（12点模拟量输入/4点模拟量输出）。S7-200最多有4个中断控制的输入，输入响应时间小于0.2ms ，每条二进制指令的处理时间仅为0.8s，S7-200还有日期时间中断功能。S7-200可以提供两个独立的4kHz 的脉冲

13、输出，通过驱动单元可以实现步进电机的位置控制。它有两个高速计数器，最高计数频率可高达20kHz 。第二章 系统硬件设计2.1 系统控制要求如图2-1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 、液体B 、液体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。 搅匀电动机混合液体D 阀门液面传感器SL4液面传感器SL3液面传感器SL2液面传感器SL1液体A 阀门液体B 阀门液体C 阀门图2-1 三种液体混合的装置结构示意图要求如下：1. 初始状态：当装置投入运行时，容器内为放空状态

14、。2. 起动操作：按下启动按钮SB1，装置开始按规定工作，液体A 阀门打开，液体A 流入容器。当液面到达SL2时，关闭液体A 阀门，打开B 阀门。当液面到达SL3时，关闭液体B 阀门，打开C 阀门。当液面到达SL4时，关闭液体C 阀门， 搅拌电动机开始转动。搅拌电动机工作1min 后，停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。当液面下降到SL1时，SL1由接通变为断开，经过20s 后，容器放空，混合液体阀门YV4关闭，接着开始下一个循环操作。3. 停止操作：按下停止按钮后，要处理完当前循环周期剩余工作后，系统停止在初始状态。2.2 硬件设计1. PLC 控制系统设计的基本原则任何一种电气控

15、制系统都是为了实现被控制对象（生产设备或者生产过程）的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC 控制系统时，应遵循一下基本原则：（1）PLC 的选择除了应满足技术指标的要求之外，特别应住处的是还应重点考虑该公司产品的技术支持和售后服务的情况，一般应选择在国内，特别是在所设计系统本地有着较为方便的技术服务机构或者较有实力的代理机构的产品，同时应尽量选择主流机型。（2）最大限度地满足被控制对象的控制要求。设计前，应深入现场进行调查研究，搜集资料，并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电气控制方案，协同解决设计中出现的各种问题。（3）在满足实际控制要求的前提下，力求使控

16、制系统简单、经济、实用及维修方便，并降低系统的复杂性和开发成本。（4）保证控制系统的安全、稳定、可靠。正确的进行程序调试，充分考虑环境条件，选择可靠性高的PLC ，定期对PLC 进行维护和检查。（5）考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PLC 容量时，应尽量留有裕量。当然，对于不同的用户，要求的侧重点会有所不同，设计的原则也应有所区别，如果以提高产品质量和安全为目标，则应将系统可靠性放在设计的重点，甚至考虑采用冗余控制系统；如果要求系统改善信息管理，则应将系统通信能力与总线网络设计加以强化。2. PLC 机型的确定S7-200系列PLC 有CPU21X 和CPU22X 两代产品，根据所学S7系

17、列可编程控制器及现有实验设备，设计将选用CPU22X 型PLC 。CPU22X 系列PLC 的特点：CPU22X 主机的输入点位DC24V 双向光藕输入电路，输出有继电器盒DC （MOS 型）两种类型（CPU21X 系列输入点位DC24V 单向光藕输入电路，输出有继电器和DC 、AC 三种类型）。并且，具有30kHz 高速计数器，20kHz 高速脉冲输出，RS -485通信/编程口，PPI 、MPI 通信协议和自由口通信能力。CPU222及以上CPU 还具有PID 控制和扩展能力，内部资源及指令系统更加丰富，功能更加强大。CPU22X 型PLC 有CPU221、CPU222、CPU224和CP

18、U226 四种不同型号的CPU 基本单元供用户选用。CPU221集成6输入/4输出共10个数字量I /O 点，无I /O 扩展能力，6KB 程序和数据存储空间。CPU222集成8输入/6输出共14个数字量I /O 点，可连接2个扩展模块，最大扩展至78路数字量I /O 或10路模拟I/O 点，6KB 程序和数据存储空间。CPU224集成14输入/10输出共24个数字量I /O 点，可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I /O 或35路模拟I /O 点，13KB 程序和数据存储空间。CPU226集成24输入/16输出共40个数字量I /O 点，可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量

19、I /O 或35路模拟I /O 点，13KB 程序和数据存储空间。根据以上各型号CPU 的比较以及现有的实验设备，设计将选用S7-200 CPU226型号PLC 进行PLC 控制系统设计。1. 液体混合罐：为液体混合装置的主体，提供三种液体进行混合所需空间。2. 输液管道：四条带有电磁阀的输液管道与混合罐连接，在不同时间内将需要混合的三种液体输入罐内以及输出混合后的液体。3. 液面传感器：作为不同液体输入量进行控制的主要器件，根据需要对液面传感器做相应的调整可满足输入不同比例的液体进行混合。4. 电动机：通过传动轴连接罐内搅拌叶片为搅匀混合液体提供动力。在系统进入运行状态后，先输入的是液体A

20、，即液体A 阀门先打开，当容器内液面到达传感器SL1时SL1接通，但不引起系统内其它控制或被控装置的动作。当液面到达传感器SL2时，此时系统要完成的工作是关闭液体A 阀门，同时打开液体B 阀门将液体B 输入容器。类似，当液面到达传感器SL3时系统要控制关闭液体B 阀门同时打开液体C 阀门。当液面到达传感器SL4时则说明液体的输入工作完成，系统需要控制关闭液体C 阀门，启动搅拌电动机，同时还要启动定时器以控制搅拌电动机的工作时间。电动机停止工作后需要打开混合液体D 阀门将混合液体输出，容器内液面下降会依次使液面传感器SL4、SL3、SL2由接通变为断开，但不引起系统内其它控制或被控装置的动作。在

21、液面降到传感器SL1时，SL1也由接通变为断开，此时SL1才引起系统的动作，即启动定时器，在定时时间内完成液体放空并关闭D 阀门。在混合液体放空，D 阀门关闭前，若系统未接到停止指令，则系统将进入下一个循环工作；若系统在混合液体放空，D 阀门关闭前的任意时刻接到停止指令，则系统需要在完成当前循环剩余的工作后才停止在初始状态，不再自动进入下一循环。1. 电气原理图根据三种液体混合装置的基本结构和控制要求，并结合PLC 的控制画出三种液体混合控制系统的电气原理图。如图2-2 所示为三种液体混合控制系统电气原理图。 YV4L1 L2 L3FRYV1YV2YV3L2FU图2-2 三种液体混合控制系统电

22、气原理图2. 电气元件说明（1）QS ：低压隔离器，主要用于电气线路中隔离电源，也可作为不频繁地接通和分断空载电路或小电流电路之用。（2）QF ：低压断路器，用于不频繁接通、分断线路正常工作电流，在电路中流过故障电流时（短路、过载）能自动将故障电路或用电设备从电网切除。低压断路器是用于交流电压1200V 、直流电压1500V 及以下电压范围的断路器，是低压配电系统中的主要配电电器元件。低压断路器主要用于保护交、直流低压电网内用电设备和线路，使之免受过电流、断路、欠电压等不正常情况的危害，同时也可用于不频繁起动的电动机操作或转换电路。（3）FR ：热继电器，是一种保护电器，专门用来对过载及电源断

23、相进行保护，以防止电动机因故障导致过热而损坏。（4）FU ：低压熔断器，串联于电路中，当过载或短路（主要用于短路）电流通过熔体时，因其自身发热而熔断，从而分断电路。（5）KM ：外部辅助接触器，用于辅助PLC 对外部设备的控制工作。增加辅助接触器，另考虑到实际生产中便于实现单台PLC 同时控制多台混合装置。（6）M ：搅拌电动机。（7）YV ：电磁阀线圈。1. I/O点分配在绘制PLC 外部接线图之前，我们需要对要用到的I/O点进行地址分配，以明确PLC 芯片I/O接口以及有助于后面要进行的PLC 程序设计。根据三种液体混合控制系统的控制要求，我们可以得出控制系统的PLC 控制输入量：启动按钮

24、SB1、停止按钮SB2、液面传感器SL1、液面传感器SL2、液面传感器SL3、液面传感器SL4；控制输出量：电动机M 、电磁阀YV1、电磁阀YV2、电磁阀YV3、电磁阀YV4。并对它们进行I/O点分配，如表2-1 所示为控制系统I/O点分配表。表2-1 控制系统I/O点分配表 2. PLC 外部硬件接线图设计采用西门子（SIEMENS ）S7-200 CPU226型号PLC 进行PLC 控制系统设计，根据CPU226型号PLC 的外部结构及三种液体混合控制系统的控制要求画出PLC 的外部硬件接线图。如图2-4 所示为PLC 外部硬件接线图。 L2N图2-3 PLC 外部硬件接线图第三章 系统软

25、件程序设计3.1 PLC 的编程要求和编程方法1. 所编的程序要合乎所使用的PLC 的有关规定主要是对指令要准确地理解，正确的使用。各种机型PLC 的指令系统多有类似之处，但还有些差异。对于有PLC 使用经验的人，当选用另一种不太熟悉的型号进行编程设计时，一定要对新型号PLC 的指令重新理解一遍，否则容易出错。2. 要使所编的程序尽可能简洁程序要简练。编写的程序应尽可能简练，减少程序的语句，一般可以减少程序扫描时间、提高PLC 对输入信号的相应速度。当然，如果过多地使用那些执行时间较长的指令，有时虽然程序的语句较少，但是其执行时间也不一定短。同时简短的程序可以节省内存，简化调试。要使所编的程序

26、简短，就要注意编程方法，并且存在一个编程技巧的问题。用好指令，用巧指令，还要能优化结构。要实现某种功能，一般而言，在达到的目的同时，用功能强的指令要比功能单一的指令程序步数可能会少些。3. 程序的可读性要好这样既便于程序的调试、修改或补充，也便于别人了解和读懂程序。另外，为了有利于交流，也要求程序有一定的可读性。4. 要使所编的程序合乎PLC 的性能指标及工作要求所编程序的指令条数要少于所选用的PLC 内存的容量，即程序在PLC 中能放得下，所用的输入、输出点数要在所选用PLC 的I /O 点数范围之内，PLC 的扫描时间要少于所选用PLC 的程序运行监测时间。PLC 的扫描时间不仅包括运行用

27、户程序所需时间，而且还包括运行系统程序（如I /O 处理、自监测）所需的时间。5. 所编程序的可靠性好、能够循环运行好的应用程序，可以保证系统在正常和非正常（短时掉电再复电、某些被控量超标、某个环节有故障等）工作条件下都能安全可靠地运行。也要保证在出现非法操作（如按动或误触动了不该动作的按钮）的情况下不至于出现控制失误。PLC 的工作特点是循环反复、不间断地运行同一程序。运行从初始化后的状态开始，待控制对象完成了工作循环，则又返回初始化状态。尤其在应用跳转、调用、主控等带有条件转移的应用程序时，要保证控制对象在新的工作周期中按照预期的路线完成转移切换，保证整个程序循环运行，避免陷入死循环。常用

28、的PLC 编程方法有经验法、解析法、图解法。1. 经验法运用已掌握的成功设计经验，结合实际情况，选择与实际情况类似的自己的或别人的成功例子，并进行修改，增删部分功能或运用其中部分程序，直至满足新设计任务要求。2. 解析法可利用组合逻辑或时序逻辑的理论，并运用相应的解析方法，对其进行逻辑关系的求解，然后再根据求解的结果画成梯形图或直接写出程序。解析法比较严实，可以运用一定得标准使程序优化，可避免编程的盲目性，是较为有效地方法。3. 图解法图解法是靠画图进行设计。常用的方法有梯形图法、波形图法及流程法。梯形图法是基本方法，无论是经验法还是解析法，只要用梯形图语句编写程序，就要用到梯形图法。波形图法

29、适合于时序控制电路，将对应信号的波形画出后，再依时间逻辑关系去组合成逻辑式，或直接利用梯形图的连锁实现顺序控制，复杂的时序动作图形化，既方便电路设计，又使得编出的程序不易出错。工程技术人员常借助于从波形图到梯形图的设计方法。流程法是用框图表示PLC 程序执行过程及输入条件与输出关系，在步进控制情况下，用它设计也是非常方便的。3.2 STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍STEP7-Micro/WIN32是西门子公司专为SIMATIC S7-200系列可编程序控制器研制开发的编程软件，它是基于Windows 的应用软件，功能强大，既可用于开发用户程序，又可实时监控用户程序的执行状态。1.

30、 基本功能STEP7-Micro/WIN32编程软件的基本功能是协助用户完成应用软件的开发，其主要实现以下功能。（1）在脱机（离线）方式下创建用户程序，修改和编辑原有的用户程序。在脱机方式时，计算机与PLC 断开连接，此时能完成大部分的基本功能，如编程、编译、调试和系统组态等，但所有的程序和参数都只能存放在计算机的磁盘上。（2）在联机（在线）方式下可以对与计算机建立通信关系的PLC 直接进行各种操作，如上载、下载用户程序和组态数据等。（3）在编辑程序的过程中进行语法检查，可以避免一些语法错误和数据类型方面的错误。经语法检查后，梯形图中错误处的下方自动加红色波浪线，语句表的错误行前自动画上红色叉

31、，且在错误处加上红色波浪线。（4）对用户程序进行文档管理，加密处理等。（5）设置PLC 的工作方式、参数和运行监控等。2. 主界面各部分功能STEP7-Micro/WIN32编程软件的主界面一般可以分成以下几个区：标题栏、菜单条（包含8个主菜单项）、工具条（快捷按钮）、引导条（快捷操作窗口）、指令树（快捷操作窗口）、输出窗口、状态条和用户窗口（可同时或分别打开5个用户窗口）。除菜单条外，用户可以根据需要决定其他窗口的取舍和样式。（1）菜单条：在菜单条中共有8个主菜单选项，各主菜单项的功能如下。 a . 文件（File ）菜单项可完成如新建、打开、关闭、保存文件、导入和导出、上载和下载程序、文件

32、的页面设置、打印预览和打印设置等操作。b . 编辑（Edit ）菜单项提供编辑程序用的各种工具，如选择、剪切、复制、粘贴程序块或数据块的操作，以及查找、替换、插入、删除和快速光标定位等功能。c . 视图（View ）菜单项可以设置编程软件的开发环境，如打开和关闭其他辅助窗口（如引导窗口、指令树窗口、工具条按钮区），执行引导条窗口的所有操作项目，选择不同语言的编程器（LAD 、STL 或FBD ），设置3种程序编辑器的风格（如字体、指令盒的大小等）。d . 可编程控制器（PLC ）菜单项用于实现与PLC 联机时的操作，如改变PLC的工作方式、在线编译、清除程序和数据、查看PLC 的信息、以及PL

33、C 的类型选择和通信设置等。e . 调试（Debug ）菜单项用于联机调试。f . 工具（Tools ）菜单项可以调用复杂指令（如PID 指令、NETR/NETW指令和HSC 指令），安装文本显示器TD200，改变用户界面风格（如设置按钮及按钮样式、添加菜单项），用“选项”子菜单可以设置三种程序编辑器的风格（如语言模式、颜色等）。g . 窗口（Windows ）菜单项的功能是打开一个或多个窗口，并进行窗口间的切换。可以设置窗口的排放方式（如水平、垂直或层叠）。h . 帮助（Help ）菜单项可以方便地检索各种帮助信息，还提供网上查询功能。而且在软件操作过程中，可随时按F1键来显示在线帮助。（2

34、）工具条：将STEP7-Micro/WIN32编程软件最常用的操作以按钮形式设定到工具条，提供简便的鼠标操作。可以用“视图”菜单中的“工具”选项来显示或隐藏3种按钮：标准、调试和指令。（3）引导条：在编程过程中，引导条提供窗口快速切换的功能，可用“视图”菜单中的“引导条”选项来选择是否打开引导条。引导条中有以下七种组件。a . 程序块（Program Block）由可执行的程序代码和注释组成。程序代码由主程序（OB1）、可选的子程序（SBR0）和中断程序（INT0）组成。b. 符号表（Symbol Table ）用来建立自定义符号与直接地址间的对应关系，并可附加注释，使得用户可以使用具有实际意

35、义的符号作为编程元件，增加程序的可读性。例如，系统的停止按钮的输入地址是I0.0，则可以在符号表中将I0.0的地址定义为stop ，这样梯形图所有地址为I0.0的编程元件都由stop 代替。当编译后，将程序下载到PLC 中时，所有的符号地址都将被转换成绝对地址。c . 状态图（Status Chart）用于联机调试时监视各变量的状态和当前值。只需要在地址栏中写入变量地址，在数据格式栏中标明变量的类型，就可以在运行时监视这些变量的状态和当前值。d . 数据块（Data Block ）可以对变量寄存器V 进行初始数据的赋值或修改，并可附加必要的注释。e . 系统块（System Block ）主要

36、用于系统组态。系统组态主要包括设置数字量或模拟量输入滤波、设置脉冲捕捉、配置输出表、定义存储器保持范围、设置密码和通信参数等。f . 交叉索引（Cross Reference）可以提供交叉索引信息、字节使用情况和位使用情况信息，使得PLC 资源的使用情况一目了然。只有在程序编辑完成后，才能看到交叉索引表的内容。在交叉索引表中双击某个操作数时，可以显示含有该操作数的那部分程序。g . 通信（Communications ）可用来建立计算机与PLC 之间的通信连接，以及通信参数的设置和修改。在引导条中单击“通信”图标，则会出现一个“通信”对话框，双击其中的“PC/PPI”电缆图标，将出现“PG/P

37、C”口对话框，此时可以安装或删除通信接口，检查各参数设置是否正确，其中波特率的默认值是9600。建立计算机与PLC 的通信联系后，可以设置PLC 的通信参数。单击引导条中“系统块”图标，将出现“系统块”对话框，单击“通信口（Port ）”选项，检查和修改各参数，确认无误后，单击“确认（OK ）”按钮。最后单击工具条的“下载（Download ）”按钮，即可把确认后的参数下载到PLC 主机。用指令树窗口或视图（View ）菜单中的选项也可以实现各编程窗口的切换。（4）指令树：指令树提供编程所用到的所有命令和PLC 指令的快捷操作。可以用视图（View ）菜单的“指令树”选项来决定其是否打开。（5

38、）输出窗口：该窗口用来显示程序编译的结果信息。如各程序块的信息、编译结果有无错误以及错误代码和位置等。（6）状态条：状态条也称任务栏，用来显示软件执行情况，编辑程序时显示光标所在的网络号、行号和列号，运行程序时显示运行的状态、通信波特率、远程地址等信息。（7）程序编辑器：可以用梯形图、语句表或功能表图程序编辑器编写和修改用户程序。（8）局部变量表：每个程序块都对应一个局部变量表，在带参数的子程序调用中，参数的传递就通过局部变量表进行的。3.3 液体混合系统运行流程图通过对液体混合装置及其控制系统运行流程的简要分析，我们对系统的工作及控制要求有了进一步的认识，由此不难得出三种液体混合系统的运行流

39、程图。如图3-1 所示为三种液体混合系统运行流程图。 图3-1 三种液体混合系统运行流程图3.4 PLC 程序设计完成PLC 程序的设计是实现系统自动控制的重要环节，本节将根据本章3.3节“三种液体混合系统运行流程图”完成液体混合系统的PLC 程序设计。内部继电器M 即在PLC 内部可多次使用，但不能输出的继电器。它在程序中的主要作用相当于继电器控制系统中的中间继电器，其功能是在程序中用于中间状态暂存、移位、辅助运算或赋予特别用途。在此次PLC 程序设计中将用到部分PLC 内部继电器，在此将其列表予以简单说明。如表3-1 所示为内部继电器说明。表3-1 内部继电器说明 根据设计要求运用STEP

40、7-Micro/WIN32编程软件编写PLC 程序，如图3-2 所示为三种液体混合控制系统PLC 程序梯形图。另，程序中使用的I/O点，其地址功能分配参见表2-1 控制系统I/O点分配表。I0.1PM0.0I0.2PM1.0R1M1.0S1Q0.1S1PM0.2I0.4Q0.1R1Q0.2S1P I0.5M0.3Network 1Network 2Network 3Network 4Network 5Network 6Network 7Network 8图3-2 三种液体混合控制系统PLC 程序梯形图Q0.2R 1Q0.3S1I0.6P M0.4Q0.3R 1Q0.0S 1T37Q0.0R1N

41、Q0.0 Q0.4S 1I0.3NM0.6S 1Network 9 Q0.4T38R 1 M0.6R 1T38Network 10Network 11Network 12Network 13Network 14Network 15Network 16Network 17Network 18Network 19图3-2 （续）梯形图对应指令表如下：NETWORK 1 / NETWORK TITLE (single line LD I0.1 / 装入动合触点 EU / 正跳变 = M0.0 / 输出NETWORK 2LD I0.2 / 装入动合触点 EU / 正跳变 = M0.1 / 输出NETW

42、ORK 3LD M0.0 / 装入 R M1.0, 1 / 输出复位NETWORK 4LD M0.1 / 装入 S M1.0, 1 / 输出置位NETWORK 5LD M0.0 / 装入动合触点 LDN M1.0 / 装入动断触点 A T38 / 与动合触点 OLD / 块或操作 S Q0.1, 1 / 输出置位NETWORK 6LD I0.4 / 装入动合触点 EU / 正跳变 = M0.2 / 输出NETWORK 7LD M0.2 / 装入动合触点 R Q0.1, 1 / 输出复位 S Q0.2, 1 / 输出置位NETWORK 8LD I0.5 / 装入动合触点 EU / 正跳变 = M

43、0.3 / 输出NETWORK 9LD M0.3 / 装入动合触点 R Q0.2, 1 / 输出复位 S Q0.3, 1 / 输出置位NETWORK 10LD I0.6 / 装入动合触点 EU / 正跳变 = M0.4 / 输出NETWORK 11LD M0.4 / 装入动合触点 R Q0.3, 1 / 输出复位 S Q0.0, 1 / 输出置位NETWORK 12LD Q0.0 / 装入动合触点 TON T37, +600 / 通电延时60sNETWORK 13LD T37 / 装入R Q0.0, 1 / 输出复位NETWORK 14LD Q0.0 / 装入 ED / 负跳变 = M0.5

44、/ 输出NETWORK 15LD M0.5 / 装入 S Q0.4, 1 / 输出置位NETWORK 16LD I0.3 / 装入动合触点 ED / 负跳变 S M0.6, 1 / 输出置位NETWORK 17LD M0.6 / 装入 TON T38, +200 / 通电延时20sNETWORK 18LD T38 / 装入 R Q0.4, 1 / 输出复位NETWORK 19LD Q0.1 / 装入动合触点 LD M0.1 / 装入动合触点 A T38 / 与动合触点 OLD / 块或操作 R M0.6, 1 / 输出复位第四章 组态软件的应用4.1 组态软件的介绍组态软件：一般英文简称有三种

45、分别为HMI /MMI /SCADA , 对应全称为HumanMachineInterface /ManMachineInterface /SupervisoryControlDataAcquisition ，中文翻译为：人机界面/监视控制和数据采集软件。目前组态软件的发展迅猛，已经扩展到企业信息管理系统，管理和控制一体化，远程诊断和维护以及在互联网上的一系列的数据整合。1. 组态软件产生的背景“组态”的概念是伴随着集散型控制系统（Distributed Control System 简称DCS ）的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的。在工业控制技术的不断发展和应用过程中，PC

46、（包括工控机）相比以前的专用系统具有的优势日趋明显。这些优势主要体现在：PC 技术保持了较快的发展速度，各种相关技术已经成熟；由PC 构建的工业控制系统具有相对较低的拥有成本；PC 的软件资源和硬件资丰富，软件之间的互操作性强；基于PC 的控制系统易于学习和使用，可以容易地得到技术方面的支持。在PC 技术向工业控制领域的渗透中，组态软件占据着非常特殊而且重要的地位。组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，

47、并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI （人机接口软件，Human Machine Interface）的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立自己的HMI 的软件工具，或开发环境。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI 应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现，把用户从这些困境中解脱出来，可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA 、通讯及联网、开

48、放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容，随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。2. 组态软件在我国的发展组态软件产品于80年代初出现，并在80年代末期进入我国。但在90年代中期之前，组态软件在我国的应用并不普及。究其原因，大致有以下几点：（1）国内用户还缺乏对组态软件的认识，项目中没有组态软件的预算，或宁愿投入人力物力针对具体项目做长周期的繁冗的上位机的编程开发，而不采用组态软件。（2）在很长时间里，国内用户的软件意识还不强，面对价格不菲的进口软件（早期的组态软件多为国外厂家开发），很少有用户愿意去购买正版。（3）当时国内的工业自动化和信息技术应用的水平还不高，组

49、态软件提供了对大规模应用、大量数据进行采集、监控、处理并可以将处理的结果生成管理所需的数据，这些需求并未完全形成。随着工业控制系统应用的深入，在面临规模更大、控制更复杂的控制系统时，人们逐渐意识到原有的上位机编程的开发方式。对项目来说是费时费力、得不偿失的，同时，MIS （管理信息系统，Management Information System）和CIMS （计算机集成制造系统，Computer Integrated Manufacturing System）的大量应用，要求工业现场为企业的生产、经营、决策提供更详细和深入的数据，以便优化企业生产经营中的各个环节。因此，在1995年以后，组态软

50、件在国内的应用逐渐得到了普及。目前看到的所有组态软件都能完成类似的功能：比如，几乎所有运行于32位Windows 平台的组态软件都采用类似资源浏览器的窗口结构，并且对工业控制系统中的各种资源（设备、标签量、画面等）进行配置和编辑；都提供多种数据驱动程序；都使用脚本语言提供二次开发的功能等等。但是，从技术上说，各种组态软件提供实现这些功能的方法却各不相同。从这些不同之处，以及PC 技术发展的趋势，可以看出组态软件未来发展的方向。1. 数据采集的方式大多数组态软件提供多种数据采集程序，用户可以进行配置。然而，在这种情况下，驱动程序只能由组态软件开发商提供，或者由用户按照某种组态软件的接口规范编写，

51、这为用户提出了过高的要求。由OPC 基金组织提出的OPC 规范基于微软的OLE/DCOM技术，提供了在分布式系统下，软件组件交互和共享数据的完整的解决方案。在支持OPC 的系统中，数据的提供者作为服务器（Server ），数据请求者作为客户（Client ），服务器和客户之间通过DCOM 接口进行通信，而无需知道对方内部实现的细节。由于COM 技术是在二进制代码级实现的，所以服务器和客户可以由不同的厂商提供。在实际应用中，作为服务器的数据采集程序往往由硬件设备制造商随硬件提供，可以发挥硬件的全部效能，而作为客户的组态软件可以通过OPC 与各厂家的驱动程序无缝连接，故从根本上解决了以前采用专用格式驱动程序总是滞后于硬件更新的问题。同时，组态软件同样可以作为服务器为其他的应用系统（如MIS 等）提供数据。OPC 现在已经得到了包括Interllution 、Simens 、GE 、ABB 等国外知名厂商的支持。随着支持OPC 的组态软件和硬件设备的普及，使用OPC 进行数据采集必将成为组态中更合理的选择。2. 脚本的功能脚本语言是扩充组态系统功能的重要手段。因此，大多数组态软件提供了脚本语言的支持。具体的实现方式可分为三种：一是内置的类C /Basic 语言；二是采用微软的VBA 的编程语言；三是有少数组态软件采用面向对象的脚本语言。类C /Basic 语言要求用户使用类似高级语