1 現(xiàn)場總線技術(shù)課程設(shè)計 課程設(shè)計 要求及安全操作規(guī)程 一、設(shè)計前的準(zhǔn)備 如：西門子 態(tài)編程及 態(tài)方面的書籍或資料。 程設(shè)計指導(dǎo)書 ，了解 設(shè)計要求， 明確 設(shè)計過程中應(yīng)注意的問題，并按照各 項目要求 準(zhǔn)備記錄等。 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實驗裝置 ，該實驗裝置的總線控制柜由西門子 成。 實驗前應(yīng)了解實驗裝置中的對象、水泵和所用控制組件的名稱、作用及其所在位置 , 以便于在實驗中對它們進行操作和觀察。熟悉實驗裝置面板圖，要求做到由面板上的圖形、文字符號能準(zhǔn)確找到該設(shè)備的實際位置；熟悉工藝管道結(jié)構(gòu)、每個手動閥門的位置及其作用。 二、 設(shè)計 過程的基本要求 1明確 設(shè)計 任務(wù)； 2提出 設(shè)計 方案； 3運用 態(tài)軟件對系統(tǒng)進行 硬件 組態(tài)設(shè)計 ； 4 編寫 形圖）程序 ； 5. 運用 態(tài)軟件對系統(tǒng)進行界面設(shè)計； 5進行實驗操作，做好觀測和記錄； 6整理數(shù)據(jù)，得出結(jié)論，撰寫 課程設(shè)計 報告。 三、 課程設(shè)計報告要求 錄； 個項目包括設(shè)計要求、設(shè)計過程、結(jié)果或效果圖及總結(jié)分析； 四、 安全操作規(guī)程 1實驗之前確保所有電源開關(guān)均處于“關(guān)”的位置， 儲水箱中是否 有充足的水； 2 打開電源開關(guān)順序：依次打開 制柜中總電源開關(guān)、變頻器開關(guān)（停大約 10S 后）、控制站開關(guān)、 24關(guān)等 。 3 關(guān)閉電源開關(guān)順序：首先關(guān)閉控制站開關(guān)，再依次關(guān)閉其他電源開關(guān)，最后關(guān)閉總電源開關(guān)。 4. 件組態(tài)下載程序時，請將 制柜中 塊開關(guān)置于 態(tài)，下載完畢時切換至 態(tài)。 5小心操作，切勿亂扳硬擰，嚴(yán)防損壞儀表 及模塊 。 6嚴(yán)格遵守實驗室有關(guān)規(guī)定。 2 1 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的組成與認(rèn)識 一、系統(tǒng)簡介 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實驗裝置 是基于 工業(yè)以太網(wǎng)通信 協(xié)議 ， 在傳統(tǒng)過程控制實驗裝置的基礎(chǔ)上升級而成的新一代 現(xiàn)場總線 控制系統(tǒng)。 整個實驗裝置分為控制系統(tǒng)和控制對象兩部分，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖如圖 1示： 圖 1制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖 控制對象總貌圖如圖 1示 。 二、系統(tǒng)組成 實驗裝置對象主要由網(wǎng)孔板、不銹鋼儲水箱、有機玻璃水箱、電加熱鍋爐 (由不銹鋼鍋爐內(nèi)膽加溫筒和封閉式鍋爐夾套構(gòu)成 )、純滯后盤管等組成。 在實驗屏的下面布置有儲水箱和兩套供水系統(tǒng) 。 兩路獨立的供水系統(tǒng)（主副回路），分別由兩只獨立的水泵驅(qū)動供水，主回路采用現(xiàn)場總線 3 儀表，副回路采用常規(guī)儀表。主要包括 磁力 泵、電動調(diào)節(jié)閥、氣動調(diào)節(jié)閥、電磁流量計、渦輪流量計、壓力變送器、液位變送器、差壓變送器、溫度傳感器等。管路系統(tǒng)采用快速連接管道，可以自由拆裝組合，管路中設(shè)置了電磁閥， 可以實現(xiàn)手自動切換 。在調(diào)節(jié)閥的旁路設(shè)計有旁路閥。 圖 1控制對象總貌圖 1. 被控對象 （ 1） 水箱 包括大容積的不銹鋼儲水箱 1 套、有機玻璃工作水箱 4 只，容積大于 40 升。有機玻璃工作水箱 采用 淡藍(lán)色 優(yōu)質(zhì)有機玻璃，不但堅實耐用，而且透明度高，便于直接觀察液位的變化和 記錄結(jié)果 。儲水箱內(nèi)部有兩個橢圓 形 塑料過濾網(wǎng)罩， 以防 雜物進入 水 泵 和管道 。 除此之外， 儲水箱 還設(shè)計了液位報警 保護 系統(tǒng)，以免水泵空轉(zhuǎn)而 影響水泵的使用壽命 。 (2) 加溫鍋爐及盤管 不銹鋼加溫鍋爐，包括加熱層（加溫內(nèi)筒）和冷卻層（冷卻夾套），均由不銹鋼精制而成，可利用它進行溫度實驗。模擬工業(yè)現(xiàn)場的管道輸送和滯后環(huán)節(jié)的純滯后盤管，為了確保大滯后時間常數(shù)，設(shè)計長度達(dá) 20 多 米 ，管徑為 15 2. 檢測裝置 壓力傳感器、變送器 ：采用 信 協(xié)議的壓力傳感器和工業(yè)用的擴散硅壓力變送器，擴散硅壓力變送器含不銹鋼隔離膜片，同時采用信號隔離技術(shù)，對傳感器溫度漂移跟隨補償。壓力傳感器 用來對上、下水箱的液位進行檢測 ，其精度為 ，因為為二線制，故工作時需串接 24V 直流電源。 4 溫度傳感器： 本裝置采用 五 個 感器，分別用來檢測鍋爐 內(nèi)膽、鍋爐夾套以及 盤管 的水溫。 五 個 感器 的檢測信號中檢測鍋爐內(nèi)膽溫度的一路到 信協(xié)議的 溫度變送器 ，直接轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號；另外 四 路 經(jīng)過 常規(guī) 溫度變送器，可將溫度信號轉(zhuǎn)換成4 20流信號 。 感器精度高，熱補償性能較好 。 流量傳感器、轉(zhuǎn)換器： 流量傳感器分別用來對調(diào)節(jié)閥支路、變頻支路及盤管出口支路的流量進行測量。渦輪流量計型號： 量范圍： 0 h，精度： 輸出： 4 20本裝置采用兩套流量傳感器、變送器分別對變頻支路及盤管出口支路的流量進行測量，調(diào)節(jié)閥支路的流量檢測采用 口的檢測和變送一體的電磁式流量計。 3. 執(zhí)行機構(gòu) 調(diào)節(jié)閥： 采用 信 協(xié)議的氣動調(diào)節(jié)閥，用來進行控制回路流量的調(diào)節(jié)。它具有精度高、體積小、重量輕、推動力大、耗氣量少、可靠性高、操作方便等優(yōu)點。由接發(fā)送的數(shù)字信號控制閥門的開度 ， 本氣動調(diào)節(jié)閥自動進行零點校正， 使用和校正 都 非常方便。 變頻器： 本裝置采用 信 接口模塊的 變頻器， 其輸入電壓為單相出為三相 水泵： 本裝置采用磁力驅(qū)動泵，型號為 16量為 32 升 /分，揚程為 8 米，功率為 180W。泵體完全采用不銹鋼材料，以防止生銹， 使用壽命長。其中 一只為三相 380V 恒壓驅(qū)動，另一只為三相變頻 220V 輸出驅(qū)動。 可移相 壓裝置： 采用可控硅移相觸發(fā)裝置，輸入控制信號為 4 20準(zhǔn)電流信號。輸出電壓用來控制加熱器加熱，從而控制鍋爐的溫度。 電磁閥： 在本裝置中作為氣動調(diào)節(jié)閥的旁路，起到階躍干擾的作用。電磁閥型號為：2 工作壓力：最小壓力為 0 2，最大壓力為 7 2 ； 工作溫度： 5 80 。 4. 控制器 控制器采用 司的 號為 315 具有能進行多點 通信 功能的 口，又具有 信 功能的 信 接口。 5. 空氣壓縮機 用于給氣動調(diào)節(jié)閥提供氣源，電動機的動力經(jīng)連桿帶動活塞做往復(fù)運動，使汽缸、活塞、閥組所組成的密閉空間容積產(chǎn)生周期變化，完成吸氣、壓縮、排氣的空氣壓縮過程，壓縮空氣經(jīng)繞有冷卻翅片的排氣銅管、單向閥進入儲氣罐。 空壓機設(shè)有氣量自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當(dāng)儲氣罐內(nèi)的氣壓超過額定排氣壓力時，壓力開關(guān)會自動切斷電源使空壓機自動停止工作，氣壓開關(guān)自動復(fù)位，空壓機又重新工作，使儲氣罐內(nèi)壓縮空氣壓力保持在一定范圍內(nèi)。 三 、總線控制柜 總線控制柜有以下幾部分構(gòu)成： 1 控制系統(tǒng)供電板：該板的主要作用是把工頻 換為 主控單元和 站供 5 電。 2 控制站：控制站主要包含 太網(wǎng) 通信 模塊、 路、分布式 I/O 站和變頻器 3 溫度變送器： 度變送器把 檢測信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字量后傳送給 路。 四 、系統(tǒng)特點 被控參數(shù)全面 ,涵蓋了連續(xù)性工業(yè)生產(chǎn)過程中的液位、壓力、流量及溫度等典型參數(shù)。 本裝置由控制對象、綜合上位控制系統(tǒng)、上位監(jiān)控計算機三部分組成。 真實性、直觀性、綜合性強，控制對象組件全部來源于工業(yè)現(xiàn)場。 執(zhí)行器中既有氣動調(diào)節(jié)閥，又有變頻器、可控硅移相調(diào)壓裝置，調(diào)節(jié)系統(tǒng)除了有設(shè)定值階躍擾動外，還可以通過對象中電磁閥和手動操作閥制造各種擾動。 一個被調(diào)參數(shù)可在不同動力源、不同執(zhí)行器、不同的工藝管路下演變成多種調(diào)節(jié)回路，以利于討論、比較各種調(diào)節(jié)方案的優(yōu)劣。 系統(tǒng)設(shè)計時使 2 個信號在本對象中存在著相互耦合，二者同時需要對原獨立調(diào)節(jié)系 統(tǒng)的被調(diào)參數(shù)進行整定，或進行解耦實驗，以符合工業(yè)實際的性能要求。 能進行單變量到多變量控制系統(tǒng)及復(fù)雜過程控制系統(tǒng)實驗。 各種控制算法和調(diào)節(jié)規(guī)律在開放的實驗軟件平臺上都可以實現(xiàn)。 五 、系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件分為上位機軟件和下位機軟件兩部分，下位機軟件采用 位機軟件采用 、下位機軟件 應(yīng)用介紹分別見附錄一、二 。 6 線開關(guān)量控制 的 制及其實現(xiàn) 一、 設(shè)計 目的 1、 掌握通過 線讀取 /控制開關(guān)量的原理與方法。 2、 掌握 關(guān)量 I/O 系統(tǒng)的硬件配置方案。 3、掌握 軟件的編程應(yīng)用流程 。 3、 熟悉基本的 形圖編程語言 。 二、實驗設(shè)備 1. 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實驗裝置（控制柜內(nèi)部分） 。 2. 計算機及 編程 軟件 、 3. 萬用電表一只。 三、 設(shè)計題目及要求 如右圖所示 ,選取現(xiàn)場總線控制柜中的 32 個綠色按鈕和 32 個橙色指示燈為實驗對象。 燈和按鈕信號連接到 2 個數(shù)字 I/O 模塊 ，每個 塊包含16 路 16 路 分布式 I/O 模塊 接相連， P（ P 為 線上的 站）， 從而實現(xiàn)現(xiàn)場離散 I/間 的 信號傳輸 。 32 個按鈕按從上到下，從左到右的順序，地址依次為 32 個指 示燈按從上到下，從左到右的地址依次為 設(shè)計的基本目標(biāo)是通過 線 實現(xiàn)用按鈕對燈的亮、滅的控制，比如幾盞燈的逐一點亮或者以其它規(guī)律點亮或熄滅。 在這個實驗中，我設(shè)計的基本目標(biāo)是讓六個燈依次點亮然后再依次熄滅。 本設(shè)計要求應(yīng)用 軟件，采用梯形圖語言編程。（ 軟件的使用說明參見附錄一） 通過 件實現(xiàn)控制后，運用 態(tài)軟件編寫界面 (界面中組態(tài)出所需要的按鈕和燈 )，進而實現(xiàn)通過界 面中的按鈕來控制控制柜中的燈的亮滅。 四、設(shè)計 內(nèi)容與步驟 1、 分析 散 I/O 控制系統(tǒng)的工作原理和組成，確定硬件配置。 2、確定軟件控制策略，分配變量。 3、 依次 接通控制系統(tǒng) 各 電源 。 3、啟動 軟件，新建項目。 4、在 中完成硬件組態(tài)。 7 一、打開 組態(tài)軟件 選擇 、新建工程 在 點擊 彈出的對話框中輸入新的工程名和路徑，路徑可以自由指定，最好不要出現(xiàn)中文路徑名。 三、插入站 00 鍵點擊工程名， 入 00 者菜單選擇插入 四、硬件組態(tài) 雙擊 8 添加軌道 側(cè) 00 中找到 擊 槽 1 中加入電源 07 5A 點擊左上 0（ 插槽 1，在右側(cè)找到 00 中 擊 07 5A 9 3、插槽 2 中加入 15P （ 1）點擊左上 0（ 插槽 2，在右側(cè)找到 00 中 15P 型號 615擊 2）加入 10 在彈出的對話框中選擇 彈出的對話框中選擇 11 出現(xiàn) 1） 選擇并點擊 、插槽 4 中加入 43 1）添加 4312 （ 2）在彈出的對話框中修改 IP P 點擊 3)建立以太網(wǎng)通信 13 雙擊 43查看屬性，此時 示沒有以太網(wǎng)通信），點擊 修改 點擊 建一個以太網(wǎng)連接 點擊 14 此時 出現(xiàn) )，點擊 時 表示已建立了以太通信 點擊 可 5、在 加入設(shè)備 15 （ 1）加入 53D 點擊選中 ，在右側(cè) 項 A 找到 53D 型號 653選中雙擊即可加到 上。 在 擇 3 16 彈出的 選擇 點擊 2）加入 53擊選中 ，在右側(cè) 項 00M 中找到 53型號 653選中雙擊即可加到 上。在彈出的對話框點擊 17 18 在右側(cè) 53項中加入 兩個 型號 623個 型號 631個 型號 632、在 中編寫“按鈕 梯形圖程序。 程序圖如上 19 這個程序?qū)崿F(xiàn)的功能是六個燈依次點亮 10 秒，然后在依次熄滅。主要用到了延時器和定時器，對六個等一次延時 0s(即不用延時 )， 1s,2s,3s,4s,5s， 然后在后面加上 10 秒的定時器就可以實現(xiàn)了 6、下裝硬件組態(tài)和程序到 制器中。 7、進行按鈕操作，功能測試及修改。 8、啟動 件，新建項目。在 完成按鈕和燈的組態(tài)設(shè)置及變量設(shè)計。 10、修改 件中 塊中的程序，實現(xiàn)通過 面按鈕來控制燈的亮滅。 打開 面，新建一工程，在彈出的對話框 目管理器中選擇單用戶項目，點擊確定 創(chuàng)建新項目對話框中填入項目名稱并選擇路徑。單擊創(chuàng)建 右擊變量管理，選擇添加新的驅(qū)動程序，在彈出的對話框選擇 7 單擊打開。如圖 示。 20 圖 加新的驅(qū)動程序 在 7 下拉選項中找到 們選擇 接方式。也可選擇 P 以太網(wǎng)連接方式。如圖 示。 圖 接方式 右擊 擇新驅(qū)動程序的連接，在彈出的連接屬性對話框中可自擬名稱，如圖 示。單擊右側(cè)屬性，在彈出的連接參數(shù) 話框中插槽號填 2。單擊確定。如圖 21 圖 接屬性 圖 接參數(shù) 右擊 擇系統(tǒng)參數(shù)。在單元選項中，邏輯設(shè)備名稱選擇 去掉自 22 動設(shè)置對勾。如圖 示。 圖 統(tǒng)參數(shù) 右擊 擇新建變量。如圖 示。 圖 擇新建變量 在彈出的變量 屬性對話框中填寫變量屬性，如圖 示。 23 圖 量屬性 單擊地址右側(cè)的選擇，在地址屬性對話框可填寫變量地址。如圖 示。 24 圖 址屬性 建立好的變量如下圖 示 25 圖 立好的變量 新建 六個燈變量 一個開關(guān) 變量。 態(tài)按鈕 右擊圖形編輯器，選擇新建畫面，打開圖形編輯器?？勺远x名稱。如圖 示。 26 圖 形編輯器 右側(cè)選擇窗口對象中的圓形按鈕，如圖 示，并拖放至圖中合適位置。 圖 象對話框 雙擊或右鍵選擇屬性，在彈出的對象屬性對話框中，單擊事件在左側(cè)選擇鼠標(biāo) 27 ，右側(cè)選擇按左鍵，右鍵點擊動作下方的箭頭，選擇直接連接。如圖 示。 圖 態(tài)按鈕 在彈出的之直接連接對話框，在左側(cè)來源下選常數(shù)填 1（說明當(dāng)鼠標(biāo)左鍵動作時變量置 1），右側(cè)目標(biāo)下選擇變量，點擊黃色方框選擇變量開關(guān) 1。配置完成如圖 示。點擊完成，可看到動作下箭頭變藍(lán)。 28 重復(fù)上步驟雙擊或右鍵選擇屬性，在彈出的對象屬性對話框中，單擊事件在左側(cè)選擇鼠標(biāo)，右側(cè)選擇按右鍵，右鍵點擊動作下方的箭頭，選擇直接連接在彈出 的之直接連接對話框，在左側(cè)來源下選常數(shù)填 0（說明當(dāng)鼠標(biāo)左鍵動作時變量置 0），右側(cè)目標(biāo)下選擇變量，點擊黃色方框選擇變量開關(guān) 0。 組態(tài)一個燈，在對象下標(biāo)準(zhǔn)對象選擇圓，拖放選擇合適位置和大小。雙擊彈出對象屬性，在屬性下選擇顏色，背景顏色，右擊動作下的箭頭選擇動態(tài)變量。如圖 示。 圖 的動態(tài)鏈接 在動態(tài)值范圍對話框填寫如下屬性。單擊應(yīng)用。如圖 示。 29 圖 態(tài)值范圍 重復(fù)組態(tài) 6 個燈 態(tài)退出按鈕 添加退出 行按鈕。在對象下選擇按鈕，如圖 示。在彈出的按鈕組態(tài)對話框文本填寫名稱為退出，選擇字體顏色為宋體紅色 。 30 圖 象對話框 圖 鈕組態(tài) 雙擊動態(tài)向?qū)碌耐顺?行系統(tǒng)。在彈出的歡迎來到動態(tài)向?qū)?，點擊下一步；選擇觸 31 發(fā)器對話框選擇鼠標(biāo)左鍵，點擊下一步；點擊完成。 點擊激活按鈕，運行畫面如圖 示。 32 1. 在這個過程中，指導(dǎo)書上是用了兩個按鈕，而實際中我只用了一個按鈕，但是在運行過程中發(fā)現(xiàn)按鈕并不能控制燈亮，后來經(jīng)過改進，加入了右鍵動作，使其常數(shù)為 0，即右鍵點擊一次，置零。每運行一次結(jié)束后，點擊右鍵，然后再點擊左鍵，又可以重新運行，這樣就達(dá)到了效果。 33 廊燈的 制及其實現(xiàn) 一、設(shè)計目的 1、掌握 件的編程應(yīng)用流程 2、掌握 件的程序基本調(diào)試方法。 3、 掌握 件的使用方法。 二、實驗設(shè)備 1. 現(xiàn)場總線控制 系統(tǒng)實驗裝置。 2. 計算機及 編程 軟件 3. 萬用電表一只。 三、 設(shè)計題目及要求 如右圖所示 ,選取現(xiàn)場總線控制柜中的 32個綠色按鈕和 32個橙色指示 燈為實驗對象。 燈和按鈕信號連接到 2 個數(shù)字 I/O 模塊 ，每個 塊包含 16 路 16 路 分布式 I/O 模塊 接相連， 線上， 線上掛接有控制器 P（ P 為 線上的 站）， 從而實現(xiàn)現(xiàn)場離散I/O 信號與 間 的 信號傳輸 。 32 個按鈕按從上到下，從左到右的順序，地址依次為 32 個指示燈按從上到下，從左到右的地址依次為 設(shè)計的基本目標(biāo)是通過 線 實現(xiàn)走廊燈的控制，即兩個開關(guān)可以對一盞燈的亮滅進行控制。 具體要求為應(yīng)用 軟件進行系統(tǒng)硬件組態(tài)，并采用梯形圖語言編程；應(yīng)用 態(tài)軟件對系統(tǒng)進行界面組態(tài)設(shè)計。（ 件的使用說明參見附錄二） 四、設(shè)計 內(nèi)容與步驟 1、 分析 散 I/O 控制系統(tǒng)的工作原理和組成，確定硬件配置。 2、確定軟件控制策略，分配變量。 3、 依次 接通控制系統(tǒng) 各 電源 。 3、啟動 軟件，新建項目。 4、在 中完成硬件組態(tài)。 過程和實驗一相同 5、在 中編寫“走廊燈控制系統(tǒng)”的梯形圖程序。 34 6、下裝硬件組態(tài)和程序到 制器 中。 6、啟動 件，新建項目。 7、在 件中完成組態(tài)界面的設(shè)計及變量定義。 此過程參考實驗一即可 8、功能測試及修改。 35 位監(jiān)控界面設(shè)計 一、實驗?zāi)康?1、 掌握 位控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成。 2、了解過程控制人機界面設(shè)計的主要內(nèi)容和方法。 3、 掌握監(jiān)控組態(tài)軟件 基本組態(tài)方法。 4、掌握使用 模擬器測試項目的基本方法 。 二、實驗設(shè)備 1. 現(xiàn)場總線控制 系統(tǒng)實驗裝置。 2. 計算機及 監(jiān)控組態(tài) 軟件 3. 萬用電表一只。 三、實驗原理 實驗要求選取液位控制工程為實驗項目，通過分析 實驗裝置 組成 ，用 件建立監(jiān)控界面，并用 模擬器測試項目的運行狀況 。 件的使用說明參見附錄二。 實現(xiàn)的基本功能應(yīng)包括過程畫面顯示、儀器儀表的名稱或符號文本顯示、液位測量值、設(shè)定 36 值、以及輸出參數(shù)指示。 可選功能包括實時曲線、歷史曲線、數(shù)據(jù)報表、報警設(shè)置等。 四、 實驗內(nèi)容與步驟 1、 系統(tǒng) 分析，確定界面設(shè)計內(nèi)容。 2、啟動 件，新建項目 。 3、添加通信驅(qū)動程序。 4、建立 部變量。 6、建立過程變量（外部變量）。 7、建立并編輯過程畫面。 8、編輯過程畫面中對象的屬性。 9、啟動軟件變量模擬器測試項目。 五 、實驗報告 內(nèi)容 要求 1、 實驗的目的、內(nèi)容及目標(biāo) 。 2、 實驗原理及結(jié)構(gòu)框圖。 3、變量定義表。 4、設(shè)計畫面及參數(shù)、屬性設(shè)置 。 5、設(shè)計步驟。 6、測試現(xiàn)象及問題分析。 37 38 4. 交通燈控制系統(tǒng) 設(shè)計 一、 設(shè)計 目的 1、 掌握通過 線讀取 /控制開關(guān)量的原理與方法。 2、 掌握 關(guān)量 I/O 系統(tǒng)的硬件配置方案。 3、掌握 軟件的編程應(yīng)用流程 。 4、 熟悉基本的 形圖編程語言 。 5、掌握 件的使用方法。 二、實驗設(shè)備 1. 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實驗裝置（控制柜內(nèi)部分） 。 2. 計算機及 編程 軟件 、 3. 萬用電表一只。 三、 設(shè)計題目及要求 如右圖所示 ,選取現(xiàn)場總線控制柜中的 32 個綠色按鈕和 32 個橙色指示燈為實驗對象。 燈和按鈕信號連接到 2 個數(shù)字 I/O 模塊 ，每個 塊包含16 路 16 路 分布式 I/O 模塊 接相連， P（ P 為 線上的 站）， 從而實現(xiàn)現(xiàn)場離散 I/間 的 信號傳輸 。 32 個按鈕按從上到下，從左到右的順序，地址依次為 32 個指示燈按從上到下，從左到右的地址依次為 設(shè)計的目標(biāo)是通過 線 實現(xiàn)用指示燈來模擬交通燈的運行，具體功能可自定義，比如紅綠燈各亮幾秒等。 本設(shè)計要求應(yīng)用 軟件，采用梯形圖語言編程， 件設(shè)計交通燈界面圖。 四、設(shè)計 內(nèi)容與步驟 1、 分析 散 I/O 控制系統(tǒng)的工作原理和組成，確定硬件配置。 2、確定軟件控制策略，分配變量。 3、 依次 接通控制系統(tǒng) 各 電源 。 3、啟動 軟件，新建項目。 4、在 中完成硬件組態(tài)。 5、在 中編寫“交通控制系統(tǒng)”的梯形圖程序。 39 6、下裝硬件組態(tài)和程序到 制器中。 7、 件編寫界面，組態(tài)紅綠燈，功能測試及修改。 40 41 這個程序的思想和我第一實驗的思想很想，也是用到了延時器和定時器，只是延時和定時的時間有所改變。 42 附錄一：編程軟件 應(yīng)用介紹 控制系統(tǒng) 的 下位機編程軟件采用 司的下位編程軟件 。 一、 簡介 是用于 700 站創(chuàng)建可編程邏輯控制程序的標(biāo)準(zhǔn)軟件，可使用梯形邏輯圖、功能塊圖和語句表。它是 業(yè)軟件的組成部分。 以其強大的功能和靈活的編程方式廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)，總體說來，它有如下功能特性： 可通過選擇 業(yè)軟件中的軟件產(chǎn)品進行擴展 為功能摸板和 通信 處理器賦參數(shù)值 強制和多處理器模式 全局?jǐn)?shù)據(jù) 通信 使用 通信 功能塊的事件驅(qū)動數(shù)據(jù)傳送 組態(tài)連接 二、 的安裝 將 入 的 動器，安裝程序?qū)⒆詣訂?，根?jù)安裝 程序界面的提示即可安裝完畢。如果安裝程序沒有自動啟動，可在 以下路徑中找到安裝程序驅(qū)動器：/，“ ”的圖標(biāo)將顯示在 面上。 三、 的硬件配置和程序結(jié)構(gòu) 一般來說，要在 中完成一個完整自動控制項目的下位機程序設(shè)計，要經(jīng)過設(shè)計自動化任務(wù)解決方案、生成項目、組態(tài)硬件，生成程序、傳送程序到 調(diào)試等步驟，其 流程圖如圖1示。 圖 1程序設(shè)計 流程圖 從其流程圖來看，設(shè)計自動化任務(wù)解決方案是首要的，它是根據(jù)實際項目的要求進行設(shè)計， 43 本實驗指導(dǎo)書對此不做過多地闡述。在生成項目和傳送程序到 調(diào)試步驟之間，有先組態(tài)硬件后生成程序和先生成程序后組態(tài)硬件兩種方案可供選擇，兩種方案本質(zhì)都是一樣的，設(shè)計者可根據(jù)具體情況和自己的習(xí)慣來選擇其中一種。下面，我們就選擇第一種方案，從生成項目開始，逐步介紹如何完成一個自動化控制項目的下位機程序設(shè)計。 （一）生成項目 1 雙擊桌面上的“ 圖標(biāo)，則會啟動 管理器及 新項目創(chuàng)建向?qū)鐖D 1示。 圖 1 新項目創(chuàng)建向?qū)?2 按照向?qū)Ы缑嫣崾荆c擊“ 選擇好 示例選擇的 置 址為 2，點擊“ 在出現(xiàn)的界面中選擇好你所熟悉的編程語言（有梯形圖、編程指令、流程圖等可供選擇），點擊“ 項目生成完畢，啟動后 管理器界面如圖 1示。 圖 1 管理器界面 （二）組態(tài)硬件 44 硬件組態(tài)的主要工作是把控制系統(tǒng)的硬件在 管理器中進行相應(yīng)地配置，并在配置時對模塊的參數(shù)進行設(shè)定。 1 鼠標(biāo)左鍵單擊 管理器左邊窗口中的“ 00 ，則右邊窗口中會出現(xiàn)“ 和“ )” 兩個圖標(biāo)，雙擊圖標(biāo)“ ，打開硬件配置窗口如圖 1示。 圖 1硬件配置窗口 2 整個硬件配置窗口分為四部分，左上方為為模塊機架，左下方為機架上模塊的詳細(xì)內(nèi)容，右上方是硬件列表，右下方是硬件列表中具體某個模塊的功能說明和訂貨號。 3 要配置一個新模塊，首先要確定模塊放置在機架上的什么地方，再在硬件列表中找到相對應(yīng)的模塊，雙擊模塊或者按住鼠標(biāo)左鍵拖動模塊到安放位置，放好后，會自動彈出模塊屬性對話框，設(shè)置好模塊的地址和其他參數(shù)即可。 4 按照上面的步驟，逐一按照實際硬件排放順序配置好所有的模塊，編譯通過后，保存所配置的硬件。 5 點擊“開始 設(shè)置 控制面板 ”, 鼠標(biāo)左鍵雙擊控制面板中的“ G/圖標(biāo)，選擇好你的 和 通信 接口部件后點擊“ 鈕退出。 6 把控制系統(tǒng)的電源打開，把 于 者 態(tài)，回到硬件配置窗口，點擊圖 標(biāo)， ， ， 下載配置好的硬件到 ，把 于 態(tài)（如果下載程序時 于 可省略這一步），如果 不亮，亮的只有綠燈，表明硬件配置正確。 7 如果 亮，則表明配置出錯，點擊硬件配置窗口 標(biāo)，則配置錯的模塊將有紅色標(biāo)記，反復(fù)修改出錯模塊參數(shù)，保存并下載到 到 不亮，亮的只有綠燈為止。 （三）程序結(jié)構(gòu) 配置好硬件之后，回到 管理器界面窗口，鼠標(biāo)左鍵單擊窗口左邊的“ 選項，則右邊窗口中會出現(xiàn)“ 標(biāo)，“ 系統(tǒng)的主程序循環(huán)塊，“ 面可以寫程序，也 45 可以不寫程序，根據(jù)需要確定。 中有很多功能各異的塊，分別描述如下： 1、組織塊（ 稱 。組織塊是操作系統(tǒng)和用戶程序間的接口，它被操作系統(tǒng)調(diào)用。組 織塊控制程序執(zhí)行的循環(huán)和中斷、 啟動、發(fā)送錯誤報告等。你可以通過在組織塊里編程來控制 動作。 2、功能函數(shù)塊（ 稱 功能函數(shù)塊為 系統(tǒng)函數(shù)，每一個功能函數(shù)塊完成一種特定的功能，你可以根據(jù)實際需要調(diào)用不同的功能函數(shù)塊。 3、函數(shù)（ 稱 函數(shù)是為了滿足用戶一種特定的功能需求而由用戶自己編寫的子程序，函數(shù)編寫好之后，用戶可對它進行調(diào)用。 4、數(shù)據(jù)塊（ 稱 數(shù)據(jù)塊是用戶為了對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行存儲而開辟的數(shù)據(jù)存儲 區(qū)域。 5、數(shù)據(jù)類型（ 稱 它是用戶用來對系統(tǒng)數(shù)據(jù)定義類型的功能模塊。 6、變量標(biāo)簽（ 稱 用戶可以在變量標(biāo)簽中加入系統(tǒng)變量，并對這些變量加上用戶易懂的注釋，方便用戶編寫程序或進行變量監(jiān)視。 如果你要加入某種塊，可在右邊窗口（即出現(xiàn)“ 窗口）空白處單擊鼠標(biāo)右鍵選擇“ 選項，在其下拉菜單中鼠標(biāo)左鍵單擊你所要的塊即可。 添加好了你所要的塊之后就是程序編寫了，鼠標(biāo)左鍵雙擊你所要編寫程序的塊即可編寫程序了（編 寫程序的指令和語法可參考 &D 網(wǎng)站上的 1令表 一書）。 程序?qū)懞貌⒕幾g通過之后點擊 管理器界面窗口中的圖標(biāo)，下載到 ，把 于 態(tài)即可運行程序。 46 附錄二： 組態(tài)軟件 用介紹 控制系統(tǒng) 的 上位機監(jiān)控軟件采用 司的上位監(jiān)控組態(tài)軟件 一、 述 的是 是在生產(chǎn)和過程自動化中解決可視化和控制任務(wù)的監(jiān)控系統(tǒng)，它提供了適用于工業(yè)的圖形顯示、消息、歸檔以及報表的功能模板。高性能的功能耦合、快速的畫面更新以及可靠的數(shù)據(jù)交換使其具有高度的實用性。 基于 T 32 位操作系統(tǒng)的，在 T 或 000 標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中，有控制自動化過程的強大功能 ，它是基于個人計算機，同時具有極高性價比的操作監(jiān)視系統(tǒng)。 顯著特性就是全面開放，它很容易結(jié)合用戶的下位機程序建立人機界面，精確的滿足控制系統(tǒng) 的要求。不僅如此， 建立了像 在 序間交換數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)接口，因此能毫無困難的集成 制和 務(wù)器、客戶端功能。 件是基于多語言設(shè)計的，這意味著可以在中文、德語、英語等眾多語言之間進行選擇。 二、 安裝 把 盤放入 的光驅(qū)中，則系統(tǒng)會自動運行安裝程序（如不能自動運行，則可打開光驅(qū)所在的盤，運行 執(zhí)行文件即可），按照安裝界面所提示的步驟完成安裝，重新啟動系統(tǒng)，安裝即告完畢。 一旦安裝了 開始菜單的 件夾下就建立了幾個與輔助程序的連接如圖 1示。 圖 1件夾下輔助程序的連接 三、 通信 連接和畫面組態(tài)方法 通信 連接是組態(tài)上位機監(jiān)控界面的第一步。在 變量管理器里添加新的驅(qū)動程序之后，你就會看到 很多種 通信 連接方式，根據(jù)你的 通信 硬件配置選取正確的 通信 連接方式。 較常用的的 通信 方式有 工業(yè)以態(tài)網(wǎng)，本系統(tǒng)在上位監(jiān)控機和控制器之間采用工業(yè)以太網(wǎng)方式 通信 ，在控制 器和現(xiàn)場裝置之間采用 式 通信 。 程現(xiàn)場總線）和工業(yè)以太網(wǎng)都是一種用于單元級和現(xiàn)場級的子網(wǎng)。 于在少數(shù)幾個 通信 伙伴之間傳送少量數(shù)據(jù)或中等數(shù)量的數(shù)據(jù)，通過 散設(shè)備）協(xié)議， 與智能型現(xiàn)場設(shè)備 通信 ，這種 通信 類型具有快速、周期性傳送數(shù)據(jù)的特 47 點。 工業(yè)以太網(wǎng)用于許多站之間長距離、大數(shù)據(jù)量的傳送。 下面詳述在 建立和 信 連接所必須的組態(tài)步驟。 1. 通信 驅(qū)動程序 的通信通過使用各種通信 驅(qū)動程序來完成，對于不同總線系統(tǒng)上不同 連接，會有相應(yīng)的 通信 驅(qū)動程序可用。 將 通信 驅(qū)動程序添加到 源管理器內(nèi)的變量管理器中。具體做法是鼠標(biāo)右鍵單擊變量管理器，從彈出式菜單中選擇“添加新驅(qū)動程序”來完成該添加過程。該動作將在對話框內(nèi) 顯 示計算機上安裝的所有 通信 驅(qū)動程序。 通信 驅(qū)動程序是具有 展名的文件，計算機上安裝的通信 驅(qū)動程序位于 裝文件夾的 文件夾內(nèi)，每個 通信 驅(qū)動程序只能被添加到變量管理器中一次，添加 通信 驅(qū)動程序的界面如圖 1示。 圖 1添加訊驅(qū)動程序界面 將通信 驅(qū)動程序添加到 目中之后，就會在 源管理器中列出在變量管理器下與內(nèi)部變量相鄰的子條目。 2. 通道單元 變量管理器中的 通信 驅(qū)動程序條目包含一些子條目，這就是通常所說的 通信 驅(qū)動程序的通道單元，每個通道單元構(gòu)成一個確定的從屬硬件驅(qū)動程序 ,信 模塊的接口必須對通道單元尋址的 通信 模塊進行定義。 在系統(tǒng)參數(shù)對話框中定義 通信 模塊。通過右鍵單擊相應(yīng)的 通信 連接條目，從彈出式菜單中選擇“系統(tǒng)參數(shù)”來打開對話框，其操作如圖 1示。 48 圖 1選擇“系統(tǒng)參數(shù)”來打開對話框 通常，在此處打開的對話框中指定通道單元使用的模塊，少數(shù)情況下，可能需要指定附加的 通信 參數(shù)。 3 連接 通道單元要讀寫 過程值，必須建立與該 連接。通過右鍵單擊相應(yīng)的通道單元條目，并從彈出式菜單中選擇“新建驅(qū)動程序連接”來建立 間的連接。 4 量 要獲得 的某個數(shù)據(jù)，必須組態(tài) 量，相對于沒有過程驅(qū)動程序連接的內(nèi)部變量，我們稱這些變量為外部變量。 要創(chuàng)建新的 量，可通過右鍵單擊相應(yīng)的條目，從彈出式菜單中選擇“新建變量”。 在 量屬性 對話框中，可以定義不同的變量屬性，其操作界面如圖 1示。 圖 1新建變量 在 建立了 通信 連接和 量之后，接下來重要的一步就是畫面組態(tài)了。 用鼠標(biāo)左鍵單擊 量管理器窗口中的“圖形編輯器”條目，再在右邊窗口空白處右鍵單擊，選擇“新建畫面”條目，右邊窗口就會出現(xiàn)新建的畫面，鼠標(biāo)左鍵雙擊，進入圖形編輯器。 圖形編輯器具有如下特點： 帶有工具和圖形選項板的用戶界面； 具有組態(tài)好的集成對象和圖庫； 49 開放的圖形導(dǎo)入方式； 可動態(tài)提示畫面組態(tài)； 通過腳本組態(tài)可鏈接附加的函數(shù)； 可以與創(chuàng)建的圖形對象鏈接。 在圖形編輯器中組態(tài)好畫面，并把畫面中的對象和 量相連接，保存組態(tài)好的畫面，進入 源管理器，點擊 即可進入運行環(huán)境。 態(tài)舉例如下： 1打開 態(tài)環(huán)境 點擊菜單“開始” -“ -“ -“ 打開的 統(tǒng)會默認(rèn)打開上次編輯的工程）所示。 圖 1態(tài)畫面 2新建一工程 點擊菜單“文件” -“新建”，打開如圖 1示窗口。在打開的窗口中，選擇“單用戶項目”，點擊確定按鈕，打開圖 1示窗口。在項目名稱中輸入“ 。 50 圖 1創(chuàng)建新項目向?qū)?圖 1入新項目名稱 點擊圖 1面的“創(chuàng)建”按鈕打開如圖 1示畫面。 圖 1源管理器界面 3組態(tài)變量 選中變量管理器，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的對話框中選擇“添加新的驅(qū)動程序”，在彈出的對話框中，選擇“ 7 ，單擊“ 鈕，打開如圖 1示窗 51 口。 圖 1加新的驅(qū)動程序 在圖 1示的窗口中，選中“ 7 圖 1側(cè)窗口改變成圖1示的窗口。 圖 1 顯示通道單元 在圖 1示的窗口中，選中“ P”項，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇“新建驅(qū)動程序連接”項，打開如圖 1示的窗口。 52 圖 1新建驅(qū)動程序連接 在名稱項中輸入“ 點擊圖 1 鈕。返回圖 1示的窗口，雙擊“ P”項，打開如圖 1示的窗口。 圖 1 選擇通道單元 53 在 1側(cè)的窗口中，雙擊“ 項，圖 1側(cè)的窗口變?yōu)槿鐖D 1示。在圖 1擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中，選擇“新建變量”項，打開如圖 1示的窗口。 圖 1新建變量 在名稱項中輸出“ 在數(shù)據(jù)類型中選擇“浮點數(shù) 32 位 在地址一項中，單擊“選擇”按鈕，彈出如圖 1示的窗口。在 中輸入“ 41”，在地址中選擇“雙字”，在中輸出“ 90” ，點擊“ 鈕。返回圖 1鈕（此時地址項中已經(jīng)有數(shù)據(jù)存在）。在圖1窗口中，點擊