摘要本組課題是對(duì)液體自動(dòng)混合裝置的模擬控制，實(shí)現(xiàn)液體混合裝置的自動(dòng)添加液體、自動(dòng)混合等自動(dòng)控制功能。在本設(shè)計(jì)的梯形圖設(shè)計(jì)中是大量運(yùn)用計(jì)時(shí)器和順序控制繼電器指令來完成的。在PLC程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上結(jié)合有關(guān)的外圍設(shè)備形成一個(gè)易于工業(yè)控制的系統(tǒng)整體，在易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。本監(jiān)控系統(tǒng)采用PLC為控制核心，具備自動(dòng)混合兩種液體的功能，由傳感器檢測(cè)儲(chǔ)藏罐中的液面高度，按順序加入A和B兩種液體，攪拌40s后放出混合液體。過程監(jiān)控上，我們采用的是MCGS組態(tài)軟件，這是我國自主研發(fā)的組態(tài)軟件，適用于各品牌的PLC。在課程設(shè)計(jì)中主要進(jìn)行的是設(shè)備的基本機(jī)構(gòu)圖，混合裝置控制的模擬實(shí)驗(yàn)面板圖，PLC的選型，外部硬件接線圖，以及繪制所要實(shí)現(xiàn)的功能圖，進(jìn)而在GX_Developer與GX.Simulator中仿真調(diào)試，輸出對(duì)應(yīng)的指令表；在MCGS中設(shè)計(jì)監(jiān)控的人機(jī)界面，對(duì)于儲(chǔ)藏罐以及傳感器和電磁閥和流動(dòng)塊的屬性設(shè)置，同時(shí)繪制歷史報(bào)表，最后將PLC中的程序同步到MCGS中，進(jìn)行仿真調(diào)試，實(shí)現(xiàn)界面的實(shí)時(shí)監(jiān)控，以及歷史數(shù)據(jù)和曲線的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。關(guān)鍵詞：液體自動(dòng)混合，可編程控制器PLC，MCGS組態(tài)軟件AbstractThistopicisforliquidautomaticallymixingdevicesimulationcontrol，thefulfillingliquidmixingdeviceautomaticallyaddliquid，automaticmixingautomaticcontrolfunction.Inthisdesignladderdiagramdesignisapplicationofatimerandsequencecontrolrelayinstructionstofinish.OnthebasisofthePLCprogramdesigncombinedwithrelatedperipheraldevicesformedaneasytoindustrialcontrolofthewholesystem，easytoexpanditsfunctionintheprincipleofdesign.ThemonitorsystemadoptsPLCascontrolcore，withautomaticmixingtwoliquidsfunctionbythetankssensortesthighlyliquidsurface，inordertojoinAandBtwoliquids，stirring3minafterreleasemixtureliquid.Processmonitoring,weuseisMCGSsoftware，thisisourcountryself-developedconfigurationsoftware，applicabletothebrandofPLC.Inthecoursedesignofmainequipmentofthebasicorganizationchartismixingdevicecontrolsimulationexperimentsofpanelfigure，PLCselection，externalhardwarehookupandmappingtoachievethefunctionaldiagram，andintheGX_DeveloperGX.Withweatheringsteelduringcommissioning，outputofsimulationcorrespondinginstructionform；IntheMCGSindesignhuman-machineinterface，formonitoringandtankssensorandsolenoidandflowpiecesofattributetoset，whiledrawinghistorystatementsandwilllastaprograminaPLCsynchronizationtoMCGS，debuggingrealizesimulation，real-timemonitoringoftheinterfaceandthehistorydataandcurveofreal-timemonitoring.Keywords:liquidautomaticallymixing，PLCprogrammablecontroller，MCGS目錄TOC\o"1-2"\h\z\u前言 51PLC及液體混合機(jī)的PLC控制 61.1PLC的由來及其定義 61.2PLC的發(fā)展歷程 71.3PLC與MCGS通訊要求 81.4MCGS運(yùn)行環(huán)境 92基于FX2N的液體混合實(shí)際控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 92.1選擇PLC型號(hào) 92.2I/O分配表 102.3外部接線圖以及控制要求 103工作過程分析 123.1工作過程分析 12詳細(xì)過程分析 134軟件設(shè)計(jì) 154.1手動(dòng)部分軟件設(shè)計(jì) 15自動(dòng)部分軟件設(shè)計(jì) 174.3指令表 195基于MCGS的虛擬混合液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20組建系統(tǒng)工程 20液體自動(dòng)混合畫面中構(gòu)件的屬性設(shè)置 216.MCGS與PLC通訊與工程模擬 23制作動(dòng)畫顯示畫面 23腳本程序編寫 24建立設(shè)備構(gòu)件 256.4程序下載整體運(yùn)行與綜合測(cè)試 267結(jié)束語 27致謝 28參考文獻(xiàn) 28附錄 29前言今天，我們的生活環(huán)境和工作環(huán)境有越來越多稱之為可編程控制器的小電腦在為我們服務(wù)，可編程控制器的應(yīng)用非常廣泛，它在工業(yè)控制，尖端武器，通信設(shè)備，信息處理，家用電器等各測(cè)、控制領(lǐng)域都發(fā)揮著舉足輕重的作用。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。作為機(jī)械電子專業(yè)的大學(xué)生必須掌握好可編程控制器方面的知識(shí)。所以在本次課程設(shè)計(jì)中選擇是基于MCGS的PLC液體混合監(jiān)控系統(tǒng)。另外選擇MCGS是因?yàn)樗菓?yīng)用于嵌入式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，嵌入版包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩部分，它的組態(tài)環(huán)境能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺(tái)上運(yùn)行，運(yùn)行環(huán)境則是在實(shí)時(shí)多任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng)WindowsCE中運(yùn)行。適應(yīng)于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性能有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通常新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)被劃分為控制、監(jiān)控、管理三個(gè)層次結(jié)構(gòu)。監(jiān)控層的硬件以IPC為主,其軟件采用工業(yè)組態(tài)軟件,實(shí)現(xiàn)完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫顯示、趨勢(shì)曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能;控制層多以可編程控制器(PLC)為主。PLC適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的要求,可靠性高、抗干擾能力強(qiáng),是當(dāng)今發(fā)展非常迅速的工業(yè)自動(dòng)化裝置。在現(xiàn)階段工業(yè)控制中，我們更多想要的是一個(gè)界面友好的檢測(cè)平臺(tái)，而在目前的研究階段上看來，PLC與組態(tài)軟件聯(lián)合應(yīng)用，可組成目前較為流行的監(jiān)控系統(tǒng)。而且還可以利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)資源,在計(jì)算機(jī)上通過組態(tài)軟件的工作界面和功能來仿真現(xiàn)場(chǎng)控制對(duì)象,進(jìn)行PLC的虛擬控制，這些都是很有實(shí)際意義的。1PLC及液體混合機(jī)的PLC控制1.1PLC的由來及其定義在60年代，汽車生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的。當(dāng)時(shí)汽車的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計(jì)和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號(hào)更新的周期愈來愈短，這樣，繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計(jì)和安裝，十分費(fèi)時(shí)，費(fèi)工，費(fèi)料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，可編程邏輯控制器（PLC如圖1-1）的產(chǎn)生也正是順應(yīng)了這一當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)要求。圖1-1PLC外部整體結(jié)構(gòu)PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。1.2PLC的發(fā)展歷程1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺(tái)PLC，在美國通用汽車自動(dòng)裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快地在美國其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。到1971年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品飲料冶金造紙等工業(yè)。由于PLC同時(shí)提高了功能和柔性度，使其應(yīng)用迅速增長，并普及到許多其它離散零件制造工業(yè)領(lǐng)域。隨后又?jǐn)U展到與批量生產(chǎn)和連續(xù)生產(chǎn)過程有關(guān)的工業(yè)領(lǐng)域。隨著CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))的發(fā)展，PLC當(dāng)前還被人們應(yīng)用于工廠通信網(wǎng)絡(luò)、柔性制造系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人到大型分散型控制系統(tǒng)，之中，與其它智能控制器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一起成為計(jì)算機(jī)綜合控制系統(tǒng)中的重要組成部分，特別是單元級(jí)和工作站級(jí)。這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國家的高度重視。1971日本從美國引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺(tái)PLC。1973年，西歐國家也研制出它們的第一臺(tái)PLC。我國從1974年開始研制，于1977年開始工業(yè)應(yīng)用。我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣生產(chǎn)的CF系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PLC生產(chǎn)廠家?？梢灶A(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。1.3PLC與MCGS通訊要求基于MCGS嵌入組態(tài)軟件容量小、速度快、成本低、真正嵌入、穩(wěn)定性高、功能強(qiáng)大、通訊方便、操作簡便、支持多種設(shè)備、有助于建造完整的解決方案的特點(diǎn)。所以選擇其與PLC進(jìn)行通訊連接。MCGS一般通過上位機(jī)的串行口和PLC上的編程口建立物理上的通訊連接，從而達(dá)到操作PLC的目的。而在MCGS組態(tài)軟件設(shè)置方面需先進(jìn)行“設(shè)備組態(tài)”。設(shè)備組態(tài)方法是先調(diào)用MCGS串口通訊父設(shè)備構(gòu)件，再找到三菱FX-232子設(shè)備構(gòu)件，并掛接在串口父設(shè)備下。對(duì)串口父設(shè)備需打開其屬性窗口，在基本屬性中設(shè)置好設(shè)備名稱，初始工作狀態(tài)，最小采樣周期，串口端口號(hào)，通訊波特率，數(shù)據(jù)位位數(shù)，停此位位數(shù)，數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式等。而對(duì)于三菱FX-232子設(shè)備，要先打開其屬性窗口，設(shè)置好基本屬性中的設(shè)備名稱，初始工作狀態(tài)，最小采集周期（同父設(shè)備），然后根據(jù)MCGS與ＦＸ系列PLC之間兩種不同的通訊方式，再進(jìn)行后面的設(shè)置：如果使用MCGS提供的read和write設(shè)備命令直接訪問PLC，無需進(jìn)一步設(shè)置，而如果要通過MCGS循環(huán)采樣方式自動(dòng)周期性地訪問PLC，則必須還要對(duì)設(shè)備增加通道，建立通道連接，把PLC中相關(guān)繼電器（X,Y,M）和寄存器(D)與MCGS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中變量建立一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定操作方式（讀或?qū)懟蜃x寫）。并且MCGS嵌入版系統(tǒng)與PLC聯(lián)系的媒介設(shè)備窗口專門用來放置不同類型和功能的設(shè)備構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的操作和控制。設(shè)備窗口通過設(shè)備構(gòu)件把外部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集進(jìn)來，送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，或把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)輸出到外部設(shè)備。一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)只有一個(gè)設(shè)備窗口，運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)打開設(shè)備窗口，管理和調(diào)度所有設(shè)備構(gòu)件正常工作，并在后臺(tái)獨(dú)立運(yùn)行。注意，對(duì)用戶來說，設(shè)備窗口在運(yùn)行時(shí)是不可見的。1.4MCGS運(yùn)行環(huán)境由于MCGS實(shí)時(shí)性強(qiáng)、有良好的并行處理性能。MCGS嵌入版是真正的32位系統(tǒng)，充分利用了32位WindowsCE操作平臺(tái)的多任務(wù)、按優(yōu)先級(jí)分時(shí)操作的功能，以線程為單位對(duì)在工程作業(yè)中實(shí)時(shí)性強(qiáng)的關(guān)鍵任務(wù)和實(shí)時(shí)性不強(qiáng)的非關(guān)鍵任務(wù)進(jìn)行分時(shí)并行處理，使嵌入式PC機(jī)廣泛應(yīng)用于工程測(cè)控領(lǐng)域成為可能。例如，MCGS嵌入版在處理數(shù)據(jù)采集、設(shè)備驅(qū)動(dòng)和異常處理等關(guān)鍵任務(wù)時(shí)，可在主機(jī)運(yùn)行周期時(shí)間內(nèi)插空進(jìn)行象打印數(shù)據(jù)一類的非關(guān)鍵性工作，實(shí)現(xiàn)并行處理。MCGS嵌入版組態(tài)環(huán)境運(yùn)行于具備良好人機(jī)界面的Windows操作系統(tǒng)上，具備與北京昆侖通態(tài)公司已經(jīng)推出的通用版本組態(tài)軟件和網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件相同的組態(tài)環(huán)境界面，可有效幫助用戶建造從嵌入式設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控工作站到企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控信息網(wǎng)在內(nèi)的完整解決方案；并有助于用戶開發(fā)的項(xiàng)目在這三個(gè)層次上的平滑遷移。MCGS嵌入式體系結(jié)構(gòu)分為組態(tài)環(huán)境、模擬運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境三部分。組態(tài)環(huán)境和模擬運(yùn)行環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，可以在PC機(jī)上運(yùn)行。用戶可根據(jù)實(shí)際需要裁減其中內(nèi)容。它幫助用戶設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的組態(tài)工程并進(jìn)行功能測(cè)試。運(yùn)行環(huán)境則是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，它按照組態(tài)工程中用戶指定的方式進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。運(yùn)行環(huán)境本身沒有任何意義，必須與組態(tài)工程一起作為一個(gè)整體，才能構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。一旦組態(tài)工作完成，并且將組態(tài)好的工程通過串口或以太網(wǎng)下載到下位機(jī)的運(yùn)行環(huán)境中，組態(tài)工程就可以離開組態(tài)環(huán)境而獨(dú)立運(yùn)行在下位機(jī)上。從而實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性、確定性和安全性。2基于FX2N的液體混合實(shí)際控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1選擇PLC型號(hào)本設(shè)計(jì)選用三菱公司的FX2N-32MR的PLC，它是一種整體式結(jié)構(gòu)的小型PLC，并且指令豐富，功能強(qiáng)大，可靠性高，適應(yīng)性好，結(jié)構(gòu)緊湊，便于擴(kuò)展，性價(jià)比高。并且有多種特殊功能模塊或功能擴(kuò)展板，可以實(shí)現(xiàn)多軸定位控制，設(shè)計(jì)中使用的PLC所用的模塊共有I/O總數(shù)32點(diǎn)，其中輸入點(diǎn)12點(diǎn)，輸出點(diǎn)12點(diǎn)?？蓭?個(gè)特殊擴(kuò)展單元。用戶程序存儲(chǔ)器容量為16K字。內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器，具有PID控制器功能。并且通過通信擴(kuò)展板或特殊適配器可以實(shí)現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接，例如CC-Link、AS-i、RS-232C、RS-422(可以實(shí)現(xiàn)與MCGS虛擬機(jī)的通訊連接)，N:N鏈接、并行鏈接、計(jì)算機(jī)鏈接、和I/O鏈接等。2.2I/O分配表 完成該控制任務(wù)需要7個(gè)輸入點(diǎn)和5個(gè)輸出點(diǎn)，具體分配如表2-1所示。表2-1輸入/輸出地址分配表輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)地址作用地址作用X0啟動(dòng)按鈕SB1Y0液體A電磁閥Y0X1停止按鈕SB2Y1液體B電磁閥Y1X2液面?zhèn)鞲衅鱏L1X3液面?zhèn)鞲衅鱏L2Y2混合液體電磁閥Y2X4液面?zhèn)鞲衅鱏L3Y3攪拌電動(dòng)機(jī)接觸器KMX5手動(dòng)部分X6自動(dòng)部分Y4保溫控制2.3外部接線圖以及控制要求2機(jī)械裝置圖液體混合控制裝置如圖1-1以及1-2所示，其中閥A、閥B、閥C為電磁閥，線圈通電時(shí)打開SL1、SL2、SL3為上、中、下液位傳感器，被溶液淹沒時(shí)為ON。達(dá)到水位后控制閥體的開關(guān)，這樣實(shí)現(xiàn)流入反應(yīng)罐液體順序與流量的控制要求。如圖2-1、2-2所示圖2-1攪拌機(jī)的立體示意圖圖2-2操作面板圖2-32工藝流程圖為PLC外部接線圖?？紤]了手動(dòng)控制部分(SB3～SB6分別代表A、B、C閥及電機(jī)的控制按鈕)。Y0、Y1、Y2為A、B、C閥的控制線圈,KM為控制攪拌電機(jī)的接觸器線圈。緊急停止按鈕、負(fù)載電源按鈕、KM與交流電220V組成輸出電源回路。如圖2-4圖2-4PLC液體控制系統(tǒng)外部接線圖3工作過程分析3.1工作過程分析操作工藝流程:按下啟動(dòng)按鈕SB1后,打開A閥,液體A流入反應(yīng)罐;當(dāng)中限位傳感器SL2被淹沒變ON時(shí),閥A關(guān)閉,閥B打開;當(dāng)上限位傳感器SL1被淹沒變ON時(shí),閥B關(guān)閉,電機(jī)M開始運(yùn)行,攪動(dòng)液體,40S后停止攪動(dòng)并保溫10S,閥C打開放出混合液體;當(dāng)液面降至下限位傳感器S3變OFF時(shí),開始定時(shí),5S后容器已放空,關(guān)閉閥C。如已按下SB2,則就此停機(jī);如未按下停止按鈕SB2,則又打開A閥,開始下一次循環(huán)。如圖3-1所示。圖3-1工藝基本流程圖3.2詳細(xì)過程分析1）啟動(dòng)操作按下啟動(dòng)按鈕SB1,X0的常開觸點(diǎn)閉合，Y3、T2同時(shí)得電并通過Y3常開觸點(diǎn)自鎖，Y3常開觸點(diǎn)閉合，使Y3接通排放剩余混合液體，經(jīng)T10延時(shí)5s后Y3斷電，即關(guān)閉混合液體閥門。同時(shí)液體A電磁閥Y0打開，液體A流入容器。2）液面上升到SL2當(dāng)液面上升到SL2時(shí)，SL2觸點(diǎn)接通，即Y1接通，X3置位，其常閉觸點(diǎn)打開，使Y0斷電，Y0控制的電磁閥關(guān)閉，液體A停止流入；同時(shí)Y1常開觸點(diǎn)接通，使其控制輸出的電磁閥接通，液體B電磁閥Y2打開，液體B流入。3）液面上升到SL1當(dāng)液面上升到SL1時(shí)，SL1觸點(diǎn)接通，即X2接通，Y2置位，其常閉打開，使輸出端斷開，Y2控制的電磁閥關(guān)閉，液體B停止注入，同時(shí)KM和T0接通，攪拌電動(dòng)機(jī)開始工作。4）攪勻后放混合液攪拌電機(jī)工作時(shí)，T0計(jì)時(shí)，40s后KM斷開，攪拌電機(jī)停止工作。同時(shí)T1觸點(diǎn)控制熱電偶接通，保溫10s混合液電磁閥Y3打開，開始放混合液體。5）液面下降到SL3當(dāng)液面?zhèn)鞲衅鱏L3（X4）由接通變?yōu)閿嚅_時(shí)，Y3置位，其常開觸點(diǎn)接通，T2開始工作，5s后混合液體放完，T2常開觸點(diǎn)閉合，復(fù)位所用的內(nèi)部繼電器M，使Y3斷開，其控制的電磁閥Y3關(guān)閉，同時(shí)T2常開使X0得電Y0接通，Y0打開，液體A流入，開始進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。6）停止操作按下停止按鈕SB2，X1接通，其常閉觸點(diǎn)斷開，切斷循環(huán)信號(hào)。在當(dāng)前的操作處理完畢后，使X1不能再接通，即停止操作。在操作結(jié)束后進(jìn)行判斷，當(dāng)按下停止按鈕后，PLC程序?qū)⒎祷氐匠跏紶顟B(tài)，如果想再次激活，需要提供PLC一個(gè)上電脈沖M8002，若是在PLC執(zhí)行完一個(gè)工作過程后，期間沒有按下停止按鈕，那么PLC將返回到程序自動(dòng)運(yùn)行的下一循環(huán)點(diǎn)進(jìn)行下一次的操作。上位機(jī)PC機(jī)用作編程,編程軟件為三菱的綜合FA軟件MELSOFT系列GXDeveloper。梯形圖在計(jì)算機(jī)中編好后下載到PLC中。4軟件設(shè)計(jì)4.1手動(dòng)部分軟件設(shè)計(jì)為了滿足生產(chǎn)的需要，課程設(shè)計(jì)的PLC要求其控制端還需要添加手動(dòng)控制部分。所以在硬件設(shè)計(jì)中添加了手動(dòng)控制這一輸入單元。在手動(dòng)設(shè)計(jì)部分我們是這樣就行分配的，其中X0控制的是PLC的啟動(dòng)，X1控制的是PLC的停止操作，這和在自動(dòng)程序的一致的。在自動(dòng)切換到手動(dòng)狀態(tài)后，其中所用的輸入和輸出節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的操作功能發(fā)生變化：X2--控制電磁閥1的啟停，X2—控制電磁閥2的啟停，X3--控制出水閥的啟停。根據(jù)順序控制的要求，把手動(dòng)開關(guān)打開，PLC即進(jìn)入手動(dòng)控制程序，在程序中，我們要求在傳感器部分可以提前預(yù)知以進(jìn)行人的有效時(shí)間的判斷，所以在傳感器部分，在安裝上還有時(shí)間的延遲上是不允許有誤差的。因?yàn)樵谡n程設(shè)計(jì)中主要考慮到的是輸入與輸出節(jié)點(diǎn)的使用問題，所以在設(shè)計(jì)中重復(fù)使用了在自動(dòng)程序中的輸入節(jié)點(diǎn)，不過這在PLC的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)上是允許的。在PLC上電后，將調(diào)用共用程序，其中已經(jīng)設(shè)置了程序的原點(diǎn)條件，初始脈沖M8002使其進(jìn)入選擇狀態(tài)，CALL為P0的調(diào)用指令，可以進(jìn)入手動(dòng)程序，P1設(shè)置的是自動(dòng)程序部分，在手動(dòng)程序結(jié)束后RET返回到初始狀態(tài)。圖4-1為手動(dòng)控制面板。圖4-1手動(dòng)部分控制下面是手動(dòng)程序的設(shè)計(jì)：4.2自動(dòng)部分軟件設(shè)計(jì)4.3指令表5基于MCGS的虛擬混合液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)PLC虛擬控制系統(tǒng)框圖如圖3所示。該方案結(jié)構(gòu)簡單,PC機(jī)作為上位機(jī),運(yùn)行MCGS組態(tài)軟件,是顯示和控制的平臺(tái)；PLC作為現(xiàn)場(chǎng)控制器,運(yùn)行控制程序(梯形圖)。PC機(jī)與PLC通過RS232/RS422通信轉(zhuǎn)換器(專用編程電纜)進(jìn)行通信,MCGS還要通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序方能與PLC進(jìn)行信息交互。其方法與步驟如圖5-1所示:圖5-1PLC虛擬控制框圖5.1組建系統(tǒng)工程MCGS組態(tài)軟件安裝在計(jì)算機(jī)中，雙擊桌面“組態(tài)環(huán)境”圖標(biāo)，進(jìn)入MCGS組態(tài)環(huán)境，單擊“用戶窗口”|“新建窗口”后，在用戶窗口中新建一個(gè)“窗口0”，并選中它，單擊“窗口屬性”按鈕，進(jìn)入窗口屬性設(shè)置界面。如圖5-2。圖5-2用戶窗口屬性設(shè)置然后進(jìn)行工程的創(chuàng)建，組建系統(tǒng)工程如圖5-3圖5-3組態(tài)工程5.2液體自動(dòng)混合畫面中構(gòu)件的屬性設(shè)置液體自動(dòng)混合的動(dòng)作過程如下：開始排放混合液體閥門打開延時(shí)5s后自動(dòng)關(guān)閉，主要防止混合罐內(nèi)有殘留的混合液體。此時(shí)A液體閥門打開，注入A液體。當(dāng)液面上升到SL2時(shí)，關(guān)閉A液體閥門；同時(shí)B液體閥門打開，注入B液體。當(dāng)液面上升到SL3時(shí)，關(guān)閉B液體閥門并開始定時(shí)攪拌，攪拌40s后停止。停止攪拌后自動(dòng)混合液體并在此時(shí)進(jìn)行保溫，時(shí)間設(shè)定為10s，然后打開出水閥排放混合液體，當(dāng)混合液體的液面下降到SL3時(shí)，開始計(jì)時(shí)到10s后關(guān)閉排放閥門，并重復(fù)上述過程，按停止按鈕后，待本循環(huán)結(jié)束后停止。根據(jù)PLC控制系統(tǒng)的I/O表，對(duì)液體自動(dòng)混合畫面中的各個(gè)相關(guān)構(gòu)件進(jìn)行屬性設(shè)置。定義數(shù)據(jù)變量，在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中定義，如圖5-4所示。在液體自動(dòng)混合畫面中可以看出，需要定義的數(shù)據(jù)變量有：控制A液體閥門和相應(yīng)的流動(dòng)塊，控制B液體閥門和相應(yīng)的流動(dòng)塊，排放混合液體的閥門和相應(yīng)的流動(dòng)塊。加熱攪拌指示，三個(gè)液位檢測(cè)開關(guān)指示。圖5-4閥體、罐、和傳感器的數(shù)據(jù)定義進(jìn)一步對(duì)想要操作的流動(dòng)塊進(jìn)行設(shè)置，定義動(dòng)畫連接：圖5-5流動(dòng)塊流動(dòng)屬性設(shè)置同理可以設(shè)置反應(yīng)罐、傳感器、以及各個(gè)閥體的動(dòng)畫屬性：如圖5-6圖5-6電磁閥開關(guān)屬性設(shè)置6.MCGS與PLC通訊與工程模擬6.1制作動(dòng)畫顯示畫面在組態(tài)工作臺(tái)界面中，用鼠標(biāo)單擊“設(shè)備窗口”選項(xiàng)，出現(xiàn)設(shè)備窗口圖標(biāo)并雙擊進(jìn)入設(shè)備組態(tài)窗口；在此窗口中通過設(shè)備工具箱，完成設(shè)備組態(tài)。設(shè)備組態(tài)完成后，雙擊“通用串口父設(shè)備0”，進(jìn)入“通用串口設(shè)備屬性編輯”對(duì)話框，根據(jù)設(shè)備通訊要求和連接情況，完成對(duì)話框中相關(guān)的參數(shù)設(shè)置，具體設(shè)置如圖6-1所示，按“確認(rèn)”鍵完成設(shè)置。返回設(shè)備組態(tài)窗口，雙擊“設(shè)備0—[三菱—FX2NCPU]”進(jìn)入“設(shè)備屬性設(shè)置”對(duì)話框，在此窗口中有“基本屬性”、“通道連接”、“設(shè)備調(diào)試”、“數(shù)據(jù)處理”選項(xiàng)卡，在液體自動(dòng)混合控制中，不涉及“數(shù)據(jù)處理”。其余三項(xiàng)設(shè)置如圖所示。在“設(shè)備調(diào)試”選項(xiàng)卡中，如果“通訊狀態(tài)標(biāo)志”欄中，顯示“0”則表示通訊正常，若顯示“-1”則表示通訊不正常。圖6-1通用串口父設(shè)備屬性編輯窗口在上述工程立項(xiàng)基礎(chǔ)上,設(shè)置圖形的動(dòng)畫屬性與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中定義的變量的連接關(guān)系,作為動(dòng)畫的驅(qū)動(dòng)源。如圖6-2圖6-2動(dòng)畫屬性與數(shù)據(jù)庫鏈接6.2腳本程序編寫根據(jù)工藝流程和組態(tài)工程界面的設(shè)置,通過腳本程序在運(yùn)行策略中的循環(huán)策略來仿真液體混合的過程:IFM0<4THENIF開關(guān)=1AND液位<4THEN液位=液位+012IF液位>=2THEN傳感器2=1ENDIFIF液位>316THEN傳感器3=1ENDIFM0=液位ENDIFELSEIF開關(guān)=1THEN傳感器2=0M=M+1IF電動(dòng)機(jī)1=0THEN液位=液位2012IF液位<4THEN傳感器3=0ENDIFIF液位<1THEN傳感器4=1ENDIFIF液位<011THENM=0M0=0傳感器4=0ENDIFENDIFENDIFENDIF6.3建立設(shè)備構(gòu)件連接設(shè)備通道,確定數(shù)據(jù)變量處理方式,完成設(shè)備屬性設(shè)置。在MCGS設(shè)備窗口中添加串口通訊父設(shè)備和子設(shè)備三菱FX2N-32MR,其父設(shè)備與子設(shè)備的設(shè)置屬性的串口端口號(hào)、通訊波特率、數(shù)據(jù)位位數(shù)和停止位位數(shù)、數(shù)據(jù)較驗(yàn)方式參數(shù)均一致,并且和PLC和上位機(jī)通信時(shí)屬性設(shè)置參數(shù)一致,即采用RS2232標(biāo)準(zhǔn),其傳輸速率固定為9600bps,奇偶校驗(yàn)位采用偶校驗(yàn)。在設(shè)備屬性的通道連接中電磁閥1～3和讀Y0～Y2對(duì)應(yīng);電動(dòng)機(jī)1與讀Y3對(duì)應(yīng);傳感器2～4與寫M3～M5對(duì)應(yīng);開關(guān)與寫M10對(duì)應(yīng)(傳感器作為PLC的輸入信號(hào),本應(yīng)該與X相對(duì)應(yīng),但PLC的X只能通過PLC的輸入端子進(jìn)行控制)。如圖6-3所示。圖6-3MCGS對(duì)PLC的參數(shù)設(shè)定6.4程序下載整體運(yùn)行與綜合測(cè)試用調(diào)試程序產(chǎn)生的模擬數(shù)據(jù),檢查動(dòng)畫顯示和控制流程是否正確,最后,對(duì)模擬設(shè)備組成的控制系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試。進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境,就能按照實(shí)驗(yàn)規(guī)定的控制流程,出現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)畫效果。再接上PLC進(jìn)行連機(jī)調(diào)試,MCGS的模擬運(yùn)行界面應(yīng)和PLC的輸出運(yùn)行狀態(tài)一致。通過實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)下位機(jī)PLC的直接控制。圖6-4工程下載模擬畫面工程最終效果如圖6-5圖6-5MCGS最終搭建模擬畫面演示7結(jié)束語基于MCGS的PLC虛擬控制系統(tǒng)充分利用計(jì)算機(jī)軟件功能,利用其龐大的標(biāo)準(zhǔn)圖形庫、完備的繪圖工具集以及豐富的多媒體支持,“調(diào)用”或“制造”出各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和儀表,快速地開發(fā)出漂亮、生動(dòng)的工程畫面。與PLC運(yùn)行相配合,真實(shí)地再現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行過程,有很好的可視性。通過這次PLC課程設(shè)計(jì)，讓我更加深刻理解了課本的知識(shí)，并使我熟悉和掌握了PLC基本指令的使用，掌握了PLC的I/O分配、程序調(diào)試等。編寫程序首先必須把I/O分配表寫好。弄清楚哪些信號(hào)作為輸入，哪些信號(hào)作為輸出，該用什么繼電器，還有什么情況下要用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。通過調(diào)試找出問題的所在，相應(yīng)的修改程序。在編程過程中難免會(huì)有不足之處，因此通過調(diào)試，再修改程序可以更好實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。這次設(shè)計(jì)，提高了我的動(dòng)手和動(dòng)腦能力，更讓我們體會(huì)到了理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性，使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在PLC的基本原理以及編程設(shè)計(jì)思路技巧的掌握方面都能向前邁了一大步。我相信這會(huì)對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)上起到很大的幫助作用。另外，就是先前對(duì)組態(tài)軟件不是很了解，也是一次想寫論文的時(shí)候才了解到MCGS這款軟件，在功能上已經(jīng)很強(qiáng)大，我想要是有機(jī)會(huì)的話，還會(huì)繼續(xù)深入的了解這款軟件。記住一樣?xùn)|西，在學(xué)習(xí)上，每時(shí)每刻都有值得要學(xué)的東西。致謝在本次課程設(shè)計(jì)中，感謝老師的指導(dǎo)，每次答疑時(shí)老師總能指出一些不足之處，讓我之后去完善我所做的課程設(shè)計(jì)，另外我在課程設(shè)計(jì)中，學(xué)會(huì)了如何更好的與老師和同學(xué)去交流，這樣自己不太懂得一些知識(shí)，在自己熟悉的過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)許多問題，現(xiàn)在對(duì)于這學(xué)期的課程設(shè)計(jì)—基于MCGS的PLC液體混合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，自己學(xué)到很多，先前沒有接觸過組態(tài)軟件，現(xiàn)在自己也能很熟練進(jìn)行工程的搭建與操作，還有自己可以更好的將自己大學(xué)里學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行一次實(shí)戰(zhàn)性的綜合應(yīng)用，我覺得這是最好的。這學(xué)期的課程設(shè)計(jì)本身對(duì)于我們大四的學(xué)生來說就是為了下學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)做的準(zhǔn)備，所以我覺得應(yīng)該更好的去真正的投入一些，這樣在畢業(yè)設(shè)計(jì)中也會(huì)很好的就行相關(guān)題目的設(shè)計(jì)與論文的寫作。總之，在這次課程設(shè)計(jì)中自己學(xué)到很多，也去嘗試著讓老師指導(dǎo)著去從事一些東西的研究，更好的學(xué)到了一些東西，我覺得這是最重要的。參考文獻(xiàn)[1]李剛.MCGS組態(tài)軟件在液位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].可編程控制器與工廠自動(dòng)化,2005,02:85～90[2]