基于PLC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)【實(shí)用文檔】doc文檔可直接使用可編輯，歡迎下載

基于PLC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)【實(shí)用文檔】doc文檔可直接使用可編輯，歡迎下載廈門工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：基于PLC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)姓名：劉佳盛學(xué)號(hào)：1208102022系別:電氣工程專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化年級(jí)：12級(jí)電氣2班指導(dǎo)教師:黃永杰年月日基于PLC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)摘要攪拌機(jī)作為現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的部分，在現(xiàn)代技術(shù)的支持下攪拌機(jī)得到了較大的發(fā)展，以前的攪拌機(jī)都是由繼電器控制組成,系統(tǒng)相對(duì)來說比較復(fù)雜，響應(yīng)速度緩慢。由于現(xiàn)代PLC控制技術(shù)的迅速發(fā)展，采用軟件就可以取代繼電器系統(tǒng)，所以，越來越多的企業(yè)和工廠都選用PLC作為對(duì)攪拌機(jī)的系統(tǒng)的控制.該課題設(shè)計(jì)的主要控制是運(yùn)用可編程控制的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。先是根據(jù)需求畫出工藝流程圖,再按照工藝流程圖來設(shè)計(jì)硬件配置，最后是根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行系統(tǒng)的主要電路和控制電路的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到系統(tǒng)的控制要求。然后再按照控制的要求進(jìn)行軟件部分的設(shè)計(jì)，為了將自動(dòng)化控制加入系統(tǒng)中,該設(shè)計(jì)是運(yùn)用PLC來控制主要的電路。其中包括PLC、電動(dòng)機(jī)、電磁閥、泵、液位變送器等元件的選型.其中液位傳送器負(fù)責(zé)收集攪拌容器中液位的實(shí)時(shí)高度，再將采集到的信息轉(zhuǎn)化后送給PLC，PLC再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,然后根據(jù)程序輸出控制命令,進(jìn)而促使整個(gè)系統(tǒng)按要求進(jìn)程.從而達(dá)到降低制造成本和維護(hù)成本的目的。關(guān)鍵詞：PLC，攪拌機(jī)，液位變送器，自動(dòng)控制BasedonPLCthemixercontrolsystemAbstractMixerasanintegralpartofthemodernindustry,withthesupportofmoderntechnologyblendergotgreaterdevelopment,previousmixeriscomposedofrelaycontrol,systemisrelativelycomplicated，theresponsespeedisslow.DuetotherapiddevelopmentofmodernPLCcontroltechnology，thesoftwarecouldreplacerelaysystem，therefore,moreandmorecompaniesandfactoriesallusePLCasthecontrolofthemixersystem。ThisdesignistousePLCtechnologytorealizethemaincontrolofthemixingsystem。Firstiscarriesontheprocessofsystemdesign,hardwareconfigurationaccordingtoprocessflowdesign,andthendesignthesystemofthemaincircuit,controlcircuit，soastoachievecontrolrequirements。Thenaccordingtotherequirementofthecontrolsoftwaredesign，inordertoachievetheautomaticcontroloftheliquidmixingsystemPLCcontroltechnologyareadoptedinthisdesign。IncludingPLC，motor,solenoidvalve，pump，liquidleveltransmittercomponentsselection,etc.CollectedintheliquidleveltransmittersiteliquidlevelheightwillbetransmittedtothePLC,andthroughthePLClogicofdataprocessing,andthensendtherequirementsofthecontrolcommand，promptingthecompletecommandcontrolsystem。Soastoachievetheaimofreducingmanufacturingcostsandmaintenancecosts。Keywords：PLC，Mixer,Liquidleveltransmitter，automaticcontrol目錄TOC\o"1—3”\h\u26784第一章緒論189911.1設(shè)計(jì)攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的目的1251321。2設(shè)計(jì)攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的意義1137201。3本設(shè)計(jì)的主要工作213577第二章基于PLC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)總體方案318672.1攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的組成396532.2攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容3138462.3攪拌機(jī)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案31392。4攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的基本運(yùn)行原理4130712。5攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的需求分析560882.6攪拌機(jī)控制的自動(dòng)化控制概述579342。6。1PLC應(yīng)用方面的特點(diǎn)510920第三章基于PLC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的硬件部分780563.1攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的硬件選型7180623。1.1攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的PLC選型766393.1。2電磁閥的選擇7313163.1.3液位傳感器的選擇8277063.1。4變頻器的選擇8136233.1.5攪拌電動(dòng)機(jī)的選擇9139203。2攪拌機(jī)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)9138173。3攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)10101493.3.1攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的檢測電路11215453。3.2攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的控制部分114403第四章攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)12319344。1攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的工作流程12212044。2PLC的I/O分配13175024.3攪拌機(jī)控制系統(tǒng)梯形圖的設(shè)計(jì)1367974。3。1系統(tǒng)的啟動(dòng)停止14176734.3。2系統(tǒng)的自動(dòng)入液控制14302484.3.3系統(tǒng)的自動(dòng)加熱部分15271434。3.4攪拌機(jī)出液控制16281344.3.5檢測電路169282第五章仿真及調(diào)試18230295.1仿真軟件的簡介1847265。2軟件編程的仿真19287645.2。1系統(tǒng)的正確運(yùn)行19173715。2.2仿真調(diào)試的誤區(qū)20142025.3仿真調(diào)試結(jié)果2112602總結(jié)2210573參考文獻(xiàn)2310125謝辭2430231附錄基于PLC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)程序梯形圖25第一章緒論隨著工業(yè)發(fā)展速度的加快，人們?cè)絹碓阶⒅乜茖W(xué)、穩(wěn)定、簡便以及安全的工業(yè)生產(chǎn)方式.生產(chǎn)方式又依賴于生產(chǎn)機(jī)器的穩(wěn)定、可靠、高效的運(yùn)行，而這樣子的運(yùn)行是可以通過一定的技術(shù)手段對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行改善來達(dá)到實(shí)現(xiàn)的。目前大部分的企業(yè)對(duì)液體攪拌系統(tǒng)都是采用繼電器技術(shù)進(jìn)行控制，這種方法不僅消耗大，而且攪拌效果也很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求，這使得企業(yè)的能源和資源不能得到充分的利用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展起來,生產(chǎn)廠家對(duì)生產(chǎn)的自動(dòng)化水平有了更高的需求，因此,對(duì)攪拌機(jī)系統(tǒng)應(yīng)該加以改進(jìn)。經(jīng)過不斷的改良后，一款基于PLC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)出現(xiàn),它既可以靈活的根據(jù)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行混合材料，并且還能達(dá)到節(jié)能、高效、環(huán)保的目的。1。1設(shè)計(jì)攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的目的近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，工廠機(jī)器制造業(yè)進(jìn)程不斷的加快，功能的需求也逐漸增加。攪拌已經(jīng)成為了現(xiàn)代工業(yè)制造不可缺少的部分，由繼電器控制組成的攪拌機(jī)，因?yàn)橄到y(tǒng)比較復(fù)雜，反應(yīng)速度也跟不上工序的需求,應(yīng)此，需要一款更加高效的控制裝置來代替繼電器為主的系統(tǒng)控制。伴隨著技術(shù)的進(jìn)步、工藝的改進(jìn)、系統(tǒng)的完善以及人類需求的增加,對(duì)于攪拌機(jī)的控制便有了更高的要求，本系統(tǒng)就是一款具多功能的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)中將自動(dòng)控制的方式融入其中,不僅減少了人員的使用，而且還減輕了員工的日常工作強(qiáng)度，不僅很好的提高了人員的使用效率，而且還能在工作環(huán)境惡劣的行業(yè)中進(jìn)行工作,具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，逐步提高了系統(tǒng)的自動(dòng)控制的水平。1。2設(shè)計(jì)攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的意義本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是將攪拌機(jī)工業(yè)化的自動(dòng)性能進(jìn)行控制，攪拌機(jī)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)，不但可以對(duì)液體攪拌過程的每個(gè)部分進(jìn)行準(zhǔn)確的自動(dòng)控制，并且還能很大程度的降低生產(chǎn)成本，這樣便可以直接的用在現(xiàn)場作業(yè)，對(duì)現(xiàn)場人員的要求也不是很高，對(duì)企業(yè)提高自動(dòng)化管理水平具有很大的幫助，同時(shí)也提高了生產(chǎn)線的使用壽命和流水線的工作效率，減輕了企業(yè)生產(chǎn)過程中的質(zhì)量波動(dòng)性。因此，攪拌機(jī)在未來的市場中具有廣闊的發(fā)展前景。由于工業(yè)的快速發(fā)展，技術(shù)的不斷前進(jìn)，自動(dòng)化和智能化越來越多的被用在工業(yè)生產(chǎn)中。在化學(xué)、食品加工等行業(yè)的生產(chǎn)中,液體攪拌是不可缺少的重要環(huán)節(jié)，液體攪拌最重要的部分是保證原料的混合過程中的準(zhǔn)確性，并要求比例精準(zhǔn)和保證原料充分混合。所以我自動(dòng)化的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)不管是從技術(shù)的角度或者發(fā)展的潛力來說都是具有深遠(yuǎn)的意義的。希望通過本次設(shè)計(jì)能夠更加熟悉攪拌機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中的作用并且能夠更好地運(yùn)用.1.3本設(shè)計(jì)的主要工作本設(shè)計(jì)主要是基于PLC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)步驟如下：(1）深入對(duì)攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)組成和工作原理進(jìn)行詳細(xì)的了解。(2)分析攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，確定控制系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì)思路。（3)確定好系統(tǒng)的整體控制，根據(jù)控制中要實(shí)現(xiàn)的要求進(jìn)行I/O點(diǎn)數(shù)的設(shè)計(jì)，再根據(jù)要求選擇PLC型號(hào)，編寫I/O分布表或I/O端子的接線圖。（4)根據(jù)控制要求畫出流程圖,學(xué)習(xí)使用編程軟件，并且根據(jù)流程圖編寫梯形圖，然后進(jìn)行編譯調(diào)試。(5)學(xué)習(xí)使用仿真軟件,并進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試.基于PLC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)總體方案2.1攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的組成該系統(tǒng)的主要部分包括PLC、液位檢測裝置、CPU、電機(jī)、現(xiàn)場控制柜以及報(bào)警裝置組成。系統(tǒng)控制圖如圖2—1所示。計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)PLCPLC液位裝置報(bào)警裝置電機(jī)液位裝置報(bào)警裝置電機(jī)圖2—1攪拌機(jī)控制系統(tǒng)示意圖液位傳送器通過對(duì)現(xiàn)場液位的高度的采集后，并將其轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)傳給PLC中心分析，PLC依據(jù)現(xiàn)場的狀況以及外部輸入的信號(hào)來控制攪拌機(jī)系統(tǒng)，并將信號(hào)傳送至計(jì)算機(jī)中心處理，最后再顯示操作指示如操作錯(cuò)誤及發(fā)出報(bào)警。2.2攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容液體攪拌系統(tǒng)由進(jìn)/出液閥、攪拌機(jī)組成.它先讓兩種液體流入攪拌機(jī)內(nèi)，然后在攪拌機(jī)的攪拌下混合，最后出液閥打開，流出混合好的液體。兩種原料液體進(jìn)液時(shí)達(dá)到設(shè)定的液面時(shí)，進(jìn)液閥立即停止放入液體，且攪拌機(jī)的攪拌時(shí)間可根據(jù)濃度不同而另行設(shè)計(jì)。要攪拌混合兩種液體，首先要確定攪拌機(jī)內(nèi)無殘留的液體,所以,在控制啟動(dòng)前，同時(shí)讓出液閥打開,然后打開系統(tǒng)啟動(dòng)鍵，此時(shí)進(jìn)液閥A打開液體進(jìn)入，當(dāng)液體在容器中的位置到中限位的時(shí)候入液閥關(guān)閉，使液體停止流入,同時(shí)B入液閥打開開始注液，當(dāng)液體的位置在上限位時(shí)，液體停止注入,同時(shí)電動(dòng)機(jī)開始工作，攪拌均勻后，出液閥C打開混合液體流出,當(dāng)液位的位置到下限位時(shí)，再使閥C繼續(xù)保持打開的狀態(tài)，使混合液體流干凈，再開始新一輪的循環(huán)。2.3攪拌機(jī)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案在圖2-2中的上、中、下液位傳感器只有當(dāng)液體淹沒時(shí)才會(huì)接通，液體A、B電磁閥和C電磁閥分別由YV1、YV2、YV3控制的，M為攪拌電機(jī)，如下圖所示：圖2—2攪拌機(jī)控制系統(tǒng)示意圖2.4攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的基本運(yùn)行原理如圖2-2中所示分為上限位SL1（上)、中限位SL2（中）、下限位SL3(下)3個(gè)液位傳感器，被淹沒時(shí)接通信號(hào)為ON。電磁閥線圈通電時(shí)打開。其中液體A和液體B的進(jìn)液分別由進(jìn)液閥A和B控制，混合液體的液出由出液閥C控制。(1）起始操作：為了確保攪拌容器是空的，不殘留前次混合液體，在運(yùn)行時(shí)，進(jìn)液閥A和B處于關(guān)閉狀態(tài),此時(shí)出液閥C打開,使容器中所殘存液體放空，放空后出液閥C關(guān)閉.（2）打開啟動(dòng)按鈕，進(jìn)液閥A打開，A液體注入,液體高度持續(xù)上升。

(3)當(dāng)液位高度到中限位SL2（中）時(shí),開關(guān)量變?yōu)镺N，A液體立即停止注入，同時(shí)打開進(jìn)液閥B，B液體便開始注。(4）當(dāng)液位高度至上限位SL1（上）處，進(jìn)液閥B立即關(guān)閉，B液體注入停止，同時(shí)電動(dòng)機(jī)便開始工作。

(5）電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)攪拌器攪動(dòng)液體,混合攪拌時(shí)間設(shè)定60s.（6）當(dāng)電機(jī)攪拌到達(dá)設(shè)定時(shí)間后，電機(jī)線圈失電打開,停止工作,此時(shí)出液閥C打開,液位開始下降。(7）當(dāng)液體高度到下限位SL3(下）處時(shí)，出液閥C保持打開狀態(tài)8s，液體繼續(xù)流出，直至攪拌容器放空為止。(8）8s后放液閥C線圈失開關(guān)閉合，系統(tǒng)將自動(dòng)開始下一個(gè)循環(huán).(9)停止操作:設(shè)計(jì)當(dāng)工作時(shí),如果按下停止按鈕，系統(tǒng)不會(huì)立即停止,而是按照流程需要完成當(dāng)前的操作直至一個(gè)流程結(jié)束方會(huì)自動(dòng)停止操作。2。5攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的需求分析（1)功能需求控制系統(tǒng)應(yīng)具有可靠性能高，功能強(qiáng)大等顯著特點(diǎn)，并且需要做到擴(kuò)展容易及連接方便，并且能夠?qū)崟r(shí)的滿足I/O口多樣化的控制、I/O端的選擇性多和實(shí)時(shí)信號(hào)通訊等功能；系統(tǒng)還要能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)的信號(hào)采集工作，并且要更保證傳輸過程的可靠性和穩(wěn)定性。（2)實(shí)時(shí)性需求在生產(chǎn)過程中,根據(jù)液體的混合進(jìn)度設(shè)計(jì)具有實(shí)時(shí)性能是非常有必要的,特別是在各種材料的混合測量方面,必須以確保所有種類的液位動(dòng)態(tài)精度能夠?qū)崟r(shí)的傳送給傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，系統(tǒng)可以更快的響應(yīng)做出相應(yīng)的操作步驟，或關(guān)閉閥門運(yùn)動(dòng)。也就是說，要有一個(gè)時(shí)間限制,系統(tǒng)也必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)采取行動(dòng)，并且執(zhí)行器的響應(yīng)時(shí)間盡可能要短，系統(tǒng)必須能夠響應(yīng)快。2.6攪拌機(jī)控制的自動(dòng)化控制概述隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，本設(shè)計(jì)以PLC作為攪拌機(jī)的控制中心，PLC通過逐步升級(jí)也極大的增強(qiáng)了其自身大多功能?，F(xiàn)在PLC已經(jīng)發(fā)展成為企業(yè)生產(chǎn)不可缺少的部分,是名副其實(shí)的聚多功能控制于一身的裝置器。由于PLC的主要控制系統(tǒng)具有控制功能完整強(qiáng)大、可靠性能高、性價(jià)比高等特點(diǎn)，并且具有順序性、周期性等優(yōu)良工作特征，即成為工業(yè)自動(dòng)化的首選控制裝置器2。6.1PLC應(yīng)用方面的特點(diǎn)根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用來分析可編程控制器,且具有以下特點(diǎn):（1）準(zhǔn)確性較高：因?yàn)镻LC的時(shí)間動(dòng)量是由晶振效果發(fā)生的，所以準(zhǔn)確性非常之高，其數(shù)據(jù)儲(chǔ)存范圍也比較寬；并且具有計(jì)數(shù)/定時(shí)的功能。其內(nèi)部是通過半導(dǎo)體組成的，控制響應(yīng)速度快，同時(shí)信號(hào)也不因外界環(huán)境溫度改變而受到影響.(2）裝置體積?。涸诠I(yè)生產(chǎn)過程中主要運(yùn)用微處理器和大規(guī)模的集成電路進(jìn)行組裝，這樣使安裝更加方便,并逐步實(shí)現(xiàn)了體積向小型化方向發(fā)展。（3）使用方便：PLC是串行工作，所以不受禁錮，并且I/O控制有很好的傳輸保護(hù)模塊與信號(hào)調(diào)節(jié)整理模塊；在受熱性能、防塵性能、受潮性能等方面都考慮的非常周全。在不同的控制系統(tǒng)中，當(dāng)硬件結(jié)構(gòu)的選擇確定后，如果I/O作為很小的變量時(shí)，這時(shí)只需根據(jù)要求改變對(duì)程序做改變即可,并對(duì)系統(tǒng)的I/O口連接線做小范圍的調(diào)整，不僅能夠使現(xiàn)場調(diào)試的工作量減少，而且操作也變得靈活簡便。（4）穩(wěn)定性能高：因?yàn)镻LC的I/O口均采用光電耦合器件,并運(yùn)用了隔離和抗干擾等方法,使其具有了較強(qiáng)抗干擾的能力，因而能夠工作在惡劣的外界因素下；PLC是無觸點(diǎn)結(jié)構(gòu),并采用了密封、防塵、防潮的外殼封裝,具有自我診斷的功能和監(jiān)控程序執(zhí)行的功能。(5）通用性能好：由于PLC采用的是模塊化結(jié)構(gòu),一般有計(jì)算機(jī)模塊、PID模塊、模擬I/O模塊等，可以用這些模塊靈活的組成要求不同的控制系統(tǒng)，對(duì)不同的控制系統(tǒng)中，只要選取需要的模塊完成，因而具有較好的通用性能；本課題攪拌機(jī)控制系統(tǒng)，是通過液位變送器對(duì)攪拌容器內(nèi)的液位信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集，并通過A/D轉(zhuǎn)換將信號(hào)輸送給CPU進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)系統(tǒng)的控制.該系統(tǒng)的總體方案主要的目的在于保證混合原料過程中的準(zhǔn)確性以及保證原料的能夠充分的混合?；赑LC的上述優(yōu)點(diǎn)便能夠?qū)崿F(xiàn)和滿足本課題的設(shè)計(jì)內(nèi)容，所以我選擇攪拌機(jī)控制系統(tǒng)為采用西門子的PLC，提高系統(tǒng)的自動(dòng)化水平.系統(tǒng)的水位，溫度，壓力均可以進(jìn)行監(jiān)測和控制，減少了人力資源的浪費(fèi)；變頻器可以根據(jù)實(shí)際負(fù)荷的大小來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率,減少能量的損失；對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行軟啟動(dòng),會(huì)減小電流和機(jī)械的沖擊，使系統(tǒng)設(shè)備的使用壽命延長.第三章基于PLC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的硬件部分3.1攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的硬件選型根據(jù)上面對(duì)于攪拌機(jī)系統(tǒng)的了解，控制要求的設(shè)定，首先清楚了解系統(tǒng)中會(huì)使用到的相關(guān)元件和性能，然后先對(duì)整體的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹。3.1.1攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的PLC選型在該系統(tǒng)中，有5個(gè)開關(guān)輸入量,7個(gè)開關(guān)輸出量，對(duì)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和維護(hù)進(jìn)行考慮，可編程控制器可以選擇模塊化裝置。因?yàn)楸究刂葡到y(tǒng)是一個(gè)連續(xù)性的，所以選擇PLC的型號(hào)為西門子S7—200作為控制單元.S7-200

PLC的一般結(jié)構(gòu)包括CPU(中央處理單元)、存儲(chǔ)器、輸入／輸出接口電路、電源、外設(shè)接口、I/O擴(kuò)展接口.3。1。2電磁閥的選擇由于電磁閥是進(jìn)出入液體的流通管道，所以必須考慮攪拌液體的種類、化學(xué)性質(zhì)、濃度密度等方面進(jìn)行選擇相應(yīng)的電磁閥,然后經(jīng)過種種方面比較與選擇，最后該系統(tǒng)的電磁閥決定采用“VF4—25”型。其中的“V”所表示的是電磁閥,而“F”所表示的是電磁閥得耐腐蝕性，“4”所表示的是設(shè)計(jì)的序列號(hào)，最后的“25”所表示的是電磁閥口徑的（mm）寬度?！癡F4—25”型電磁閥得主要技術(shù)參數(shù)如下所示：（1)材質(zhì):聚四氟乙烯。使用介質(zhì):硫酸、鹽酸、有機(jī)溶劑、化學(xué)試劑等酸堿性液體;(2）介質(zhì)溫度≤150℃、環(huán)境溫度-20℃—+60℃；（3）使用電壓：220V50HZ/24V60HZ；(4）功率：2。5KW；（5)操作方式：常閉，通電打開，斷電關(guān)閉，動(dòng)作響應(yīng)迅速,高頻率.3.1.3液位傳感器的選擇現(xiàn)在我們先介紹液位傳感器，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用的是光電式液位傳感器。導(dǎo)管內(nèi)裝有測量元件,它可以將所測量的液面信號(hào)轉(zhuǎn)換成正比于液位變化的電阻信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。設(shè)計(jì)中，在攪拌容器中安裝液位傳感器，監(jiān)測水位情況，并且跟設(shè)定上限水位和下限水位做比較,使得相應(yīng)的線圈動(dòng)作，發(fā)出信號(hào)。首先要求液位傳感器精準(zhǔn)性，可靠性強(qiáng)，其次應(yīng)選擇抗液體腐蝕能力以及抗老化能力好.最后,本系統(tǒng)決定采用“LSF—2。5"液位傳感器。其中“L”所表示的是光電的，“S”所表示的是傳感器，“F”表示的是防腐蝕的，“2.5”所表示為最大工作壓力。“LSF—2。5"液位傳感器主要技術(shù)參數(shù)如下:（1)工作壓力可達(dá)2。5Mpa；

（2)工作溫度上限為+125℃；

（3）觸點(diǎn)壽命為100萬次；

（4)觸點(diǎn)功率為70W；

（5）開關(guān)電壓為24V；

(6）切換電流為0。5A。該型號(hào)是基于光的反射和折射的原理，當(dāng)容器是空的時(shí)候，光經(jīng)過棱鏡面或球面反射回接觸點(diǎn)；液體淹沒傳感器的光電探頭球面時(shí)，光通過棱鏡表面折射出來,使其輸出量發(fā)生相應(yīng)的變化，相應(yīng)的晶體管或繼電器的動(dòng)作便會(huì)伴隨著一個(gè)開關(guān)量的輸出而變化。該設(shè)計(jì)還采用壓力傳感器，壓力傳感器是一種轉(zhuǎn)換壓力變量，可以將測量儀器的輸出信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)化，并將其輸出信號(hào)與給定的連續(xù)函數(shù)關(guān)系進(jìn)行壓力.主要用于工業(yè)過程壓力參數(shù)的測量和控制.在系統(tǒng)中檢測攪拌容器中的液壓，用來與變頻器結(jié)合控制電機(jī)，盡量使壓力保持穩(wěn)定.3.1。4變頻器的選擇變頻器是利用功率半導(dǎo)體器件的通斷功能來實(shí)現(xiàn)工頻功率轉(zhuǎn)換到另一個(gè)頻率功率控制裝置，可以實(shí)現(xiàn)交流異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)和電機(jī)轉(zhuǎn)速的頻率控制，提高操作精度，改變功率因數(shù)，過電流/過電壓/過載保護(hù)等功能。變頻器使用的時(shí)候,根據(jù)液體的液壓大小，都可以對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié).使用變頻器調(diào)整轉(zhuǎn)速后，因?yàn)閮?nèi)部有電容濾波，這樣不僅可以減小無功的損耗,而且還增加了電機(jī)的有功功率.基于變頻器的各種優(yōu)點(diǎn),在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中加入變頻器對(duì)于工廠來說是非常有利的.在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中加入變頻器就是要根據(jù)液體的壓力來調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。3。1.5攪拌電動(dòng)機(jī)的選擇三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇，包括功率、類型、電壓和方式等。（1)功率的選擇根據(jù)要求選擇合適的電動(dòng)機(jī)是運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性重要的保證。一般電機(jī)的功率是根據(jù)所需的電動(dòng)機(jī)的輸出功率來進(jìn)行比較選擇。

連續(xù)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)功率的選擇：所謂連續(xù)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)功率是指在一長期時(shí)間下電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作時(shí)所消耗的功率：對(duì)于連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，如果負(fù)載是恒定負(fù)載時(shí)，要計(jì)算機(jī)械功率的產(chǎn)生多大，然后再選擇額定功率的電機(jī)應(yīng)略大于或等于產(chǎn)生機(jī)械功率，從而保證經(jīng)濟(jì)安全。(當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，計(jì)算復(fù)雜，通常根據(jù)機(jī)械負(fù)荷的產(chǎn)生和變化規(guī)律進(jìn)行等效恒載，然后選擇電機(jī)）。

(2）種類和型式的選擇

從交流、直流、速度、起動(dòng)性能、機(jī)械性能、等方面進(jìn)行了選型。

（3)電壓的選擇

根據(jù)使用現(xiàn)場的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇。一般的Y系列籠型電機(jī)的額定電壓只有380V的等級(jí);而大功率的異步電機(jī)則采用的是3/6000V的等級(jí)。

3。2攪拌機(jī)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)通過對(duì)以上元件的了解，設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，如圖3—1所示.本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是以PLC為控制中心,然后通過壓力輸出信號(hào)來控制變頻器，從而控制電機(jī)。從液位傳感器、壓力傳感器采集來的狀態(tài)放置在相應(yīng)的存儲(chǔ)器中，因?yàn)镻LC只能識(shí)別開關(guān)量，所以從相應(yīng)的存儲(chǔ)器中讀取的狀態(tài)會(huì)先轉(zhuǎn)換成為PLC可以識(shí)別的信息，然后進(jìn)行判斷，再輸出相應(yīng)的信號(hào)，比如轉(zhuǎn)速、功率和報(bào)警.在液位傳感器檢測完后,有液位信息輸出，在壓力檢測完成之后，有相應(yīng)的輸出信號(hào)，通過相同的通信協(xié)議傳遞給變頻器.液位傳感器液位傳感器S7-200S7-200CPU226變頻器壓力傳感器CPU226變頻器壓力傳感器攪拌電機(jī)攪拌電機(jī)圖3—1水循環(huán)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)連接圖3.3攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)主電路主要由控制電機(jī)組成，任務(wù)是通過控制電路的作用來完成目標(biāo)，主電路的支架或下降直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的功能是否齊全，所需的功率充足，響應(yīng)靈敏等。主電路由工業(yè)380伏三相交流電源線組成，如圖3-2所示。圖3-2攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的主電路圖3。3。1攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的檢測電路控制系統(tǒng)中,檢測控制電路是對(duì)系統(tǒng)所要求的環(huán)境參數(shù)的保障，并且對(duì)其出現(xiàn)的狀況，提示相應(yīng)的信號(hào)。控制電路的作用是由PLC來實(shí)現(xiàn)的，所以,檢測系統(tǒng)的好壞,直接相關(guān)控制系統(tǒng)的可靠度和準(zhǔn)確度.本設(shè)計(jì)的檢測電路主要是通過傳感器來檢測容器中的水位,并輸送液壓。容器中的水位檢測,設(shè)定有上限位、中限位和下限位，當(dāng)高于中限位就會(huì)輸出警示進(jìn)而發(fā)出報(bào)警，當(dāng)高于上限位時(shí)也會(huì)同樣工作。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),就會(huì)向容器中注水,當(dāng)水量發(fā)生變化時(shí),變頻器根據(jù)對(duì)壓力的設(shè)定值和壓力傳感器反饋值之差,經(jīng)過PID算法對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。對(duì)于水位，水壓的數(shù)值的監(jiān)控，以便工作人員更好的進(jìn)行監(jiān)測。3.3.2攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的控制部分?jǐn)嚢铏C(jī)系統(tǒng)的控制中心就是PLC，對(duì)于一個(gè)PLC的控制電路,正確的端口分配和接線連接直接關(guān)系著控制程序是否可以按照預(yù)先設(shè)定的步驟進(jìn)行，且連接的誤差和連接的分布使得無法識(shí)別的設(shè)備，甚者導(dǎo)致致命的應(yīng)用錯(cuò)誤，造成不必要的損失.在選擇PLC類型的時(shí)候首先要確定輸入輸出信號(hào)數(shù)量，功能等。按照上述的描述，選擇西門子公司S7—200系列CPU226的PLC，一共有5個(gè)數(shù)字量輸入,7個(gè)數(shù)字量的輸出,還可帶有7塊擴(kuò)展模塊，考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和維護(hù)方便，可以選擇模塊化的可編程控制器。外部接線圖如下圖3-3圖3—3PLC外部接線圖第四章攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的工作流程通過之前對(duì)于攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的分析研究，我們?cè)O(shè)計(jì)出該系統(tǒng)的工藝流程,如下圖4—1所示，從系統(tǒng)的開始,運(yùn)行方式以及水位、水溫的加熱，能夠清晰的看出整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況,能夠更加明確控制目的.圖4-1工業(yè)水循環(huán)工藝流程圖4.2PLC的I/O分配通過對(duì)工業(yè)水循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行過程及控制檢測要求的全面分析，采用S7—200系列CPU226型號(hào)的PLC對(duì)輸入輸出信號(hào)進(jìn)行I/O分配如下圖4—2所示。序號(hào)設(shè)備/信號(hào)類型設(shè)備名稱信號(hào)地址1輸入啟動(dòng)按鈕SB1I0。02停止按鈕SB2I0。13上限位傳感器I0。24中限位傳感器I0。35下限位傳感器I0。46輸出進(jìn)液閥A/YV1Q0.07進(jìn)液閥B/YV2Q0.18出液閥C/YV3Q0。29攪拌電動(dòng)機(jī)MQ0.310加熱指示Q0。411液位報(bào)警指示Q0.512報(bào)警鈴Q0.6表4-2系統(tǒng)I/O分配4。3攪拌機(jī)控制系統(tǒng)梯形圖的設(shè)計(jì)根據(jù)上述工作流程圖，我們可將總體設(shè)計(jì)分為四個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)：系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止、系統(tǒng)自動(dòng)入液控制、系統(tǒng)的自動(dòng)加溫控制、系統(tǒng)自動(dòng)出液控制、系統(tǒng)的檢測部分和系統(tǒng)的主電路部分（即電機(jī)的運(yùn)行情況）分別進(jìn)行介紹。4.3。1系統(tǒng)的啟動(dòng)停止系統(tǒng)的開啟與停止這部分控制就是要求系統(tǒng)可以正常的開啟運(yùn)行或者停止。圖4-3系統(tǒng)的啟動(dòng)停止在梯形圖設(shè)計(jì)中，只有在系統(tǒng)開啟（即I2.2線圈閉合），檢測上限水位，壓力一切都正常后,中間繼電器M0.0閉合也就是系統(tǒng)啟動(dòng)準(zhǔn)備成功。若是按下系統(tǒng)停止，那也就是整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)就會(huì)停止運(yùn)行。4.3。2系統(tǒng)的自動(dòng)入液控制系統(tǒng)在兩個(gè)液體分別到達(dá)相應(yīng)的中限位和上限位時(shí)，水位一切都準(zhǔn)確的情況下，自動(dòng)進(jìn)行入液，梯形圖如下4—4所示圖4-4系統(tǒng)的自動(dòng)入液控制在系統(tǒng)中有A、B兩種液體，當(dāng)A液體開始流入容器中時(shí)，中限位開關(guān)開啟,一旦液位到達(dá)中限位,入液閥A將立即關(guān)閉，此時(shí)B液體流入，上限位開關(guān)開啟，直到液位到達(dá)限位地址，液體B立即停止注入。4。3.3系統(tǒng)的自動(dòng)加熱部分系統(tǒng)的加熱部分可根據(jù)混合液體的需求可加亦可刪去，梯形圖如圖4—5圖4—5系統(tǒng)的自動(dòng)加熱系統(tǒng)的加熱部分的目的是在于一些特殊環(huán)境下的需求，這樣能讓攪拌機(jī)系統(tǒng)在各方面各家完全,能涉及的液體攪拌更加多方便,足以應(yīng)對(duì)不同的場合進(jìn)行攪拌。4。3.4攪拌機(jī)出液控制混合液體攪拌完全后，電動(dòng)機(jī)停止，出液閥打開，梯形圖如下圖4—6所示圖4-6系統(tǒng)的自動(dòng)出液控制當(dāng)攪拌機(jī)停止時(shí),出液閥C打開，混合液體流出，為了確保系統(tǒng)能保證混合質(zhì)量的情況下，流至下限位時(shí)，出液閥將繼續(xù)打開8s保證混合液體充分的流出干凈，然后再自動(dòng)進(jìn)行循環(huán)。4.3.5檢測電路當(dāng)液體超過限位器時(shí)，為了減少損失,就必須要設(shè)計(jì)報(bào)警電路模塊來實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控，檢測是否運(yùn)行正常.一旦液位超過，報(bào)警器可立即發(fā)出聲光來提醒人們來排除故障,因此，增加報(bào)警電路具有重要的價(jià)值和意義.由于條件有限，報(bào)警電路的設(shè)計(jì)較為簡單，如下圖所示為程序運(yùn)行流程圖。根據(jù)比對(duì)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)輸出系統(tǒng)根據(jù)比較指令進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)根據(jù)比對(duì)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)輸出系統(tǒng)根據(jù)比較指令進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)傳感器采集數(shù)據(jù)傳感器采集數(shù)據(jù)圖4-7系統(tǒng)的檢測流程實(shí)際梯形圖如圖4—8所示圖4—8檢測電路圖在水位檢測中,當(dāng)達(dá)到中限位或者上限水位時(shí),比較指令進(jìn)行操作,比較觸點(diǎn)接通，儲(chǔ)水池就會(huì)發(fā)出報(bào)警指示燈亮Q0.5；一旦有報(bào)警指示燈亮，就會(huì)有報(bào)警鈴Q0。6得電發(fā)出響聲.第五章仿真及調(diào)試5。1仿真軟件的簡介本設(shè)計(jì)采用的西門子S7－200的仿真軟件是Simulation1。2（1）在Step7MicroWinV4.0中新建一個(gè)項(xiàng)目。編譯正確后保存,并在文件中選擇導(dǎo)出，保存后綴為awl的文件，轉(zhuǎn)換成STL編程語言界面（查看（V）－STL（S））。圖5-1STL編程語言界面（2)打開仿真軟件，點(diǎn)“配置”—“CPU型號(hào)”(然后選擇CPU226,再點(diǎn)擊Accept即可）。圖5-2CPU選型（3）點(diǎn)擊“程序（P)”—“裝載程序（L)”.在跳出的對(duì)話框中選擇導(dǎo)入文件版本，再點(diǎn)擊確定即可。然后選擇第一步所保存的。awl文件的目錄，選擇點(diǎn)擊打開，就會(huì)出現(xiàn)如下圖界面圖5-3程序塊和梯形圖模塊圖（4)點(diǎn)擊“PLC”然后選擇“運(yùn)行”（或工具欄上的第五個(gè)綠色三角按鈕）,程序已經(jīng)開始進(jìn)行模擬運(yùn)行狀態(tài)。5。2軟件編程的仿真上述編譯成功的梯形圖復(fù)制到Simulation1。2版仿真軟件中，按下相應(yīng)的按鈕，我們可以觀測到電機(jī)啟動(dòng)，檢測報(bào)警等。5。2.1系統(tǒng)的正確運(yùn)行在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中正確的運(yùn)行圖如圖5-4所示，圖5—4系統(tǒng)正常運(yùn)行5.2。2仿真調(diào)試的誤區(qū)在仿真過程中很容易出現(xiàn)各式各樣的錯(cuò)誤，其中最大的問題就是輸出燈不亮或者誤亮。我在仿真過程中也出現(xiàn)輸出燈誤亮的問題,如下圖5-5、5-6所示圖5—5系統(tǒng)錯(cuò)誤運(yùn)行1圖5-6系統(tǒng)錯(cuò)誤運(yùn)行2如5-5圖所示，當(dāng)I0.3及中限位開啟時(shí)，按照控制要求，此時(shí)A液體停止流入，B液體流入，及B入液閥開啟，只有Q0.1燈亮，可是圖中Q0.2也保持亮燈。圖5-6所示，當(dāng)I0.2及上限位開啟時(shí),按照控制要求，此時(shí)B液體停止流入，攪拌機(jī)開始工作，此時(shí)應(yīng)該只有Q0。3燈亮,可是圖中Q0.0也保持亮燈。經(jīng)過反復(fù)的查找梯形圖后，發(fā)現(xiàn)在啟動(dòng)和停止模塊的中間繼電器出現(xiàn)問題,錯(cuò)誤將繼電器M0。6代替了M0.7,這樣才使得系統(tǒng)出錯(cuò)，指示燈誤亮問題.5。3仿真調(diào)試結(jié)果使用西門子的仿真軟件Simulation1.2版對(duì)STEP7-MicroWINV4。0軟件中已編譯成功的軟件進(jìn)行仿真，根據(jù)相應(yīng)的I/O口，對(duì)相應(yīng)的按鈕進(jìn)行強(qiáng)制閉合或者打開，觀察相應(yīng)的輸出,經(jīng)過多次的調(diào)試之后，所得結(jié)果能夠得到設(shè)計(jì)要求。當(dāng)然，希望之后會(huì)有機(jī)會(huì)做實(shí)物，將PLC與變頻器、壓力和液位警示連接起來，調(diào)試結(jié)果，能夠更好的在實(shí)際生產(chǎn)中運(yùn)用?？偨Y(jié)本設(shè)計(jì)首先分析了攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展前景，從液體混合過程入手,確定了基于可編程控制器的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是由液位傳感器采集的液位高度,并將信號(hào)發(fā)送給可編程控制器，通過現(xiàn)場條件和外部輸入命令控制攪拌系統(tǒng),并顯示操作指令，并向檢測模塊發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。然后分析了控制系統(tǒng)的硬件要求，選擇適合本系統(tǒng)的硬件，設(shè)計(jì)滿足主電路和控制電路的控制要求。在軟件設(shè)計(jì)編程軟件主要應(yīng)用西門子S7-200PLC程序的編寫方面，主要包括主程序和報(bào)警程序的設(shè)計(jì),以達(dá)到最終的設(shè)計(jì).基于可編程控制器控制系統(tǒng)的攪拌機(jī)設(shè)計(jì)，采用先進(jìn)的控制器對(duì)傳統(tǒng)的繼電器進(jìn)行修改,不僅提高了控制系統(tǒng)的可靠性和自動(dòng)控制水平，而且為生產(chǎn)提供更可靠的保證，也可對(duì)控制程序進(jìn)行修改，隨時(shí)隨地改變各單元的工作時(shí)間和工作條件，滿足不同的要求。采用可編程控制器，使整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性也得到了提高,易于操作和維護(hù)，簡化了系統(tǒng)的組成。由于其能力有限，在設(shè)計(jì)上還存在一些不足，比如可以使用組態(tài)軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理、過程控制等，通過計(jì)算機(jī)界面對(duì)系統(tǒng)級(jí)控制命令進(jìn)行控制，并通過動(dòng)畫顯示逼真的仿真控制系統(tǒng)的全液混合過程。參考文獻(xiàn)［1］巫莉主編.電氣控制與PLC應(yīng)用.北京：中國電力出版社，2008。5149-158。[2］王東署編著.S7—200PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用.北京：中國電力出版社,2013。2125-139.[3]李蘭忖,曹金娟主編。電氣控制與PLC。北京：清華大學(xué)出版社，2012139—141。［4］陽勝峰，吳志敏編著.西門子PLC與變頻器,觸摸屏綜合應(yīng)用教程-2版。北京:中國電力出版社,2013。5。[5］胡學(xué)林編著?？删幊炭刂破髟砑皯?yīng)用。-2版.北京：電子工業(yè)出版社,2012.7。[6]楊秋萍，李疆。PLC與變頻器在工業(yè)水循環(huán)系統(tǒng)中的應(yīng)用。貴陽學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）(季刊）。2013.9。［7]戴森，劉子龍.基于PLC的工業(yè)水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì).制造業(yè)自動(dòng)化。［8］程子華.PLC原理與編程實(shí)例分析[M].北京:國防工業(yè)出版社，2007.[9］邵杰.基于PLC的模糊控制變頻調(diào)速系統(tǒng)［D］。曲阜:曲阜師范大學(xué)，2006。［10］于桂音、鄧洪偉。《電氣控制與PLC》.店里出版社，2010。［12]廖常初?？删幊炭刂破鲬?yīng)用技術(shù)［M］。重慶：重慶大學(xué)出版社，2008.謝辭畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年學(xué)習(xí)的一次驗(yàn)證，這次對(duì)攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是在黃永杰老師的認(rèn)真指導(dǎo)下完成的，從設(shè)計(jì)題目的選定到設(shè)計(jì)最終定稿的每一個(gè)環(huán)節(jié)，黃老師都親自指導(dǎo)并提出意見和需要改正的地方，在這個(gè)過程中她為此付出了大量的心血和精力。在這里誠摯的向黃老師說一聲謝謝!謝謝老師無微不至的指導(dǎo).經(jīng)過一個(gè)多月的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)了自己還有很多的知識(shí)漏洞需要彌補(bǔ),正所謂學(xué)無止境,在這期間通過同學(xué)的幫助我還學(xué)會(huì)幾個(gè)實(shí)用性的軟件，在這里也謝謝幫助過我的那些熱心同學(xué)，你們將是是我人生中最大的財(cái)富，為我以后的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ).人們經(jīng)常說學(xué)而知不足，我發(fā)現(xiàn)這句話特別適合我們即將畢業(yè)的大學(xué)生，就像這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一樣，不斷的學(xué)習(xí)不斷的總結(jié)。也許這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我最后一次做作業(yè)的學(xué)生，感謝黃老師幫我完成了最后的工作，也要感謝我的父母這四年來對(duì)我的默默支持,還有對(duì)大學(xué)四年的所有同學(xué)和教過我的老師說聲謝謝！你們將是我人生中最美好的回憶。附錄基于PLC的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)程序梯形圖主電路梯形圖：報(bào)警程序梯形圖：基于PLC和MＣGS的交通燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)【摘要】當(dāng)今，紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段.社會(huì)的發(fā)展,人們的消費(fèi)水平不斷的提高，私人車輛不斷的增加。人多、車多道路少的道路交通狀況已經(jīng)很明顯了。所以采用有效的方法控制交通燈是勢在必行的。PLＣ的智能控制原則是控制系統(tǒng)的核心，采用PＬC把東西方向或南北方向的車輛按數(shù)量規(guī)模進(jìn)行分檔,相應(yīng)給定的東西方向與南北方向的綠燈時(shí)長也按一定的規(guī)律分檔。這樣就可以實(shí)現(xiàn)按車流量規(guī)模給定綠燈時(shí)長,達(dá)到最大限度的有車放行，減少十字路口的車輛滯流，緩解交通擁擠、實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制，從而提高了交通控制系統(tǒng)的效率．PＬＣ結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動(dòng)控制中.由于PLＣ具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富，可對(duì)目前普遍使用的“漸進(jìn)式”信號(hào)燈進(jìn)行精確控制，特別對(duì)多岔路口的控制可方便地實(shí)現(xiàn)。因此現(xiàn)在越來越多地將PＬC應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。PLC還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，將同一條道路上的信號(hào)燈組成同一局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，可縮短車輛通行等候時(shí)間，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理。在實(shí)時(shí)檢測和自動(dòng)控制的PLＣ應(yīng)用系統(tǒng)中，ＰLC往往是作為一個(gè)核心部件來使用。關(guān)鍵字：PLC、交通燈、控制系統(tǒng)、組態(tài)設(shè)計(jì)Abstract:Ｔｏday,tｒaffｉclightsinstalledｏnｔhｅｃrｏssingatall，ｔｏｅaｓｅｔhetrａｆficｏfｖehicleshasbecomethｅmosｔcoｍmｏnａnｄmostefｆeｃtivemeanｓ。Ｓoｃialｄｅveｌopｍｅｎｔ,pｅopｌe'ｓcｏｎsumｐtioｎｌｅｖelscontinｕｅｔoincrｅase,pｒｉvateveｈiclesiｓincreasing。Oｆpeoｐlｅ，caｒsandmoreroａdshaveｌesstrafｆｉcstaｔｕｓiｓobvious。Ｔｈerｅｆorｅ,tｈｅadoptionofefｆectivemethodｓtocoｎtrｏltrafficｌｉghtｓisimpｅｒａｔｉｖe.PLＣintelｌigentcontrolpｒiｎcｉpｌeｉｓｔhecｏrｅofthecontroｌｓyｓtｅｍusiｎgPLCｎortｈ—southdｉrectiontｏeaｓt-wｅｓtdirectｉonorscalｅｏｆtheｖehiｃｌeｂytheｎumberｏfsub-fｉｌｅ，theapｐｒｏｐrｉateｔｈinggivenｔhegｒeenlightnｏrｔh-souｔhｄiｒectｉonandlengtｈofｔｉmeiｓalｓｏsub—ｆｉleaｃcｏrｄiｎｇtoｃeｒtaiｎrules。Tｈisｓcａlecaｎbeachievedgｉvｅnthegreeｎligｈtａt(yī)tｒaｆfiｃｄuratｉｏn,toａchieveｍaｘiｍumreｌeａsｅacａｒtorｅdｕcｅｔhestaｇnａt(yī)iｏｎoｆｖehｉclescroｓsｉｎｇｔoｅaｓｅｔrafｆicｃonｇeｓtion，tｏachｉeveopｔimalcoｎｔroｌ,thusimprｏvｉngtｈeｅfficiｅｎcyofｔｒafｆicconｔrolsｙstem.PLCstrucｔuｒeissimplｅ，easyｐroｇｒａmmｉng,ｈigｈｒｅliability，haｓｂeｅｎwｉdelyｕseｄｆorｉnｄｕcessanｄｌｏcaｔionｏfthｅａｕtｏｍaticcｏntｒol。ＴheusｅｏfthePＬCｈasthecｈarａcteristiｃsofenvironmenｔａlａdａptabｉｌity,whiｌeitsinｔernaｌｔimerｒesｏuｒceｓａreｖeｒyriｃh，thｅcｕｒｒｅnｔwｉdesｐreaduseｏfthe"pｒogreｓｓiｖｅ"sigｎalfｏrｐｒecisecontｒol，paｒtｉcuｌarlｙcｏnｔroloｆmultｉ-forｋcanbeeasilyａｃhieved。Ｔherefore，thePＬCｉsnowｉｎcreasinglｙusedｉnｔraffｉｃlighｔｓsysｔem．ＰLCaｌsohａｓａcommｕｎicationsneｔworkｉngcａpａbilｉｔieｓ，tｈｅsaｍｅsigｎalonthｅｒoadｔｏformaｕnｉｆiｅdLANmanaｇeｍent,andcanshorｔenthewaｉtingｔｉmefoｒvehicletｒaffｉc,ｔoachieｖeｓｃiｅntifiｃmaｎagｅment．Iｎreal—ｔimｅdeteｃtｉｏnandapplicatiｏnofａuｔomａt(yī)icｃonｔrolsyｓtemsPLC，PLCiｓoftenｕsedａｓaｃponenｔ.Keywｏrdｓ：trａｆficlighｔｓ,controlsystｅms，confiｇuｒaｔiondeｓign可編程控制系統(tǒng)介紹1.1PＬC簡介隨著微處理器，計(jì)算機(jī)的和數(shù)字通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已經(jīng)滲透到所有工業(yè)領(lǐng)域。當(dāng)前用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)可分為:可編程控制器,基于ＰC總線的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，基與單片機(jī)的測控裝置，用于模擬量閉環(huán)控制的可編程調(diào)節(jié)器,集散控制系統(tǒng)(DCS）和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCＳ)等?？删幊炭刂破魇菓?yīng)用廣泛，功能強(qiáng)大,使用方便的通用工業(yè)控制裝置,已成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的重要支柱．近幾年，在國內(nèi)已得到迅速推廣普及.可編程控制器是６0年代末在美國首先出現(xiàn)的,當(dāng)時(shí)叫可編程邏輯控制器，目的是用來取代繼電器,以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能。其基本設(shè)計(jì)思想是把計(jì)算機(jī)功能完善、靈活、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對(duì)象,將控制內(nèi)容寫入控制器的用戶程序內(nèi),控制器和被控對(duì)象連接也很方便?？删幊炭刂破鲗?duì)用戶來說，是一種無觸點(diǎn)設(shè)備,改變程序即可改變生產(chǎn)工藝，因此可在初步設(shè)計(jì)階段選用可編程控制器，在實(shí)施階段再確定工藝過程。另一方面，從制造生產(chǎn)可編程控制器的廠商角度看，在制造階段不需要根據(jù)用戶的要求專門設(shè)計(jì)控制器，適合批量生產(chǎn).由于這些特點(diǎn),可編程控制器問世以后很快受到工業(yè)控制界的歡迎，并得到迅速的發(fā)展?？删幊绦蚩刂破?，英文稱ProgｒammａblｅCｏntroｌler,簡稱PC。但由于PC容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)（PersonalComputeｒ）混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLＣ作為可編程序控制器的縮寫。它是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置,專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器,用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)／計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLＣ是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn),充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn),又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLＣ的程序編制,不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語言知識(shí),而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購到所需的PLＣ后,只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序的編制工作，就可靈活方便地將PＬC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐.PLC的類型繁多,功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異,通常由主機(jī)、輸入/輸出接口、電源擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。PＬC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：１—１ＰLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1。1。1主機(jī)主機(jī)部分包括中央處理器(ＣPU）、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器（RＯM）和用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。CPU是PＬC的核心，它用以運(yùn)行用戶程序、監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)、做出邏輯判斷和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結(jié)果送到輸出端,并響應(yīng)外部設(shè)備(如電腦、打印機(jī)等)的請(qǐng)求以及進(jìn)行各種內(nèi)部判斷等。PLＣ的內(nèi)部存儲(chǔ)器有兩類,一類是系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對(duì)用戶程序作編譯處理的程序，系統(tǒng)程序已由廠家固定,用戶不能更改；另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,主要存放用戶編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。1．1．２輸入／輸出(Ｉ/O)接口Ｉ/Ｏ接口是PLC與輸入/輸出設(shè)備連接的部件。輸入接口接受輸入設(shè)備（如按鈕、傳感器、觸點(diǎn)、行程開關(guān)等）的控制信號(hào)。輸出接口是將主機(jī)經(jīng)處理后的結(jié)果通過功放電路去驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。Ｉ/O接口一般采用光電耦合電路,以減少電磁干擾，從而提高了可靠性。I／Ｏ點(diǎn)數(shù)即輸入/輸出端子數(shù)是PLＣ的一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo),通常小型機(jī)有幾十個(gè)點(diǎn)，中型機(jī)有幾百個(gè)點(diǎn),大型機(jī)將超過千點(diǎn)。1．1.3輸入/輸出擴(kuò)展接口I/Ｏ擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)充外部輸入／輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元（即主機(jī))連接在一起。1。1.４外部設(shè)備接口此接口可將打印機(jī)、條碼掃描儀,變頻器等外部設(shè)備與主機(jī)相聯(lián),以完成相應(yīng)的操作。實(shí)驗(yàn)裝置提供的主機(jī)型號(hào)是西門子S7—200系列的CPU224(AC/DC/RELAY）。輸入點(diǎn)數(shù)為14,輸出點(diǎn)數(shù)為10。1。1.5編程編程是PLC利用外部設(shè)備,用戶可用以輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)示ＰLＣ的工作情況。通過專用的PC／PPＩ電纜線將PLＣ與電腦聯(lián)接，并利用專用的編程軟件進(jìn)行電腦編程和監(jiān)控。1。1.6電源圖中電源是指為ＣＰU、存儲(chǔ)器、I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，通常也為輸入設(shè)備提供直流電源。1．2PLＣ的工作原理PLC的ＣPU采用順序邏輯掃描用戶程序的方式進(jìn)行工作,即在PLC運(yùn)行時(shí)，ＣPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序,按指令步序號(hào)(或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃描,如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束.然后重新返回第一條指令,開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中,還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。ＰLC的CＰU掃描一個(gè)周期必經(jīng)輸入采樣、執(zhí)行用戶程序、處理通訊請(qǐng)求、CPU自診斷和輸出刷新三個(gè)階段。輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入,并將其寫入各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段.執(zhí)行用戶程序階段:按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令,經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中,輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。處理通訊請(qǐng)求階段：ＣPU處理從通訊接口和智能模塊接收到的信息，如由編程器送來的程序、命令和各種數(shù)據(jù)，并把要現(xiàn)實(shí)的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、出錯(cuò)信息等發(fā)送給編輯器進(jìn)行顯示。如果有計(jì)算機(jī)等通訊請(qǐng)求，也在這段時(shí)間完成數(shù)據(jù)和發(fā)送任務(wù)。CPU自診斷:自診斷測試包括定期檢查CPU模塊的操作和擴(kuò)展模塊的狀態(tài)是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位.輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式(繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作。1.3PLＣ的程序編制1。3.1軟件編制PLC是采用軟件編制程序來實(shí)現(xiàn)控制要求的。編程時(shí)要使用到各種編程元件，它們可提供無數(shù)個(gè)動(dòng)合點(diǎn)和動(dòng)斷觸點(diǎn)。編程元件是指輸入映像寄存器、輸出映像寄存器、位存儲(chǔ)器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、通用寄存器、數(shù)據(jù)寄存器及特殊功能存儲(chǔ)器等。PＬC內(nèi)部這些存儲(chǔ)器的作用和繼電器接觸器控制系統(tǒng)中使用的繼電器十分相似,也有“線圈”與“觸點(diǎn)”,但它們不是“硬”繼電器，而是PLC存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元。當(dāng)寫入該單元的邏輯狀態(tài)為“1”時(shí)，則表示相應(yīng)繼電器線圈得電,其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合,動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開.所以，內(nèi)部的這些繼電器稱之為“軟”繼電器。S7—２０0CＰU224、CＰU2２6部分編程元件的編號(hào)范圍與功能說明如下表所示原件名稱代表字母編號(hào)范圍功能說明輸入寄存器II0．０～Ｉ1。5共14點(diǎn)接受外部輸入設(shè)備的信號(hào)輸出寄存器QＱ０.0～Q１．1共10點(diǎn)輸出程序執(zhí)行結(jié)果并驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備位存儲(chǔ)器MM0。0～M31。7在程序內(nèi)部使用，不能提供外部輸出定時(shí)器T(Ｔ0~T2５5）T0，T64保持型通電延時(shí)１ｍsＴ1~T４，T65～T６8保持型通電延時(shí)10msT５～T3１,T6９～T９5保持型通電延時(shí)1０0msT３２,T96ON/OFＦ延時(shí)，１msT33~T36,T97~Ｔ100ＯN/OFF延時(shí)，10msＴ37～T6３,T10１～Ｔ2５５ＯN／OFF延時(shí)，100ms計(jì)數(shù)器CC0～C25５加法計(jì)數(shù)器，觸點(diǎn)在程序內(nèi)部使用高速計(jì)數(shù)器HＣHC0～HＣ5用來累計(jì)比CPU掃描速率更快的事件順序控制\繼電器SＳ0。0~Ｓ３1.7提供控制程序的邏輯分段變量存儲(chǔ)器ＶVＢ0.0～VB5119．7數(shù)據(jù)處理用的數(shù)值存儲(chǔ)元件局部存儲(chǔ)器LＬＢ0．0～LB63。7使用臨時(shí)的寄存器,作為暫時(shí)存儲(chǔ)器特殊存儲(chǔ)器SMＳＭ0。0~SM549。７CPＵ與用戶之間交換信息特殊存儲(chǔ)器SM（只讀）SM0.0~SＭ29.7接受外部信號(hào)累加寄存器ACＡC０～AC3用來存放計(jì)算的中間值1-21。3．２編程語言所謂程序編制,就是用戶根據(jù)控制對(duì)象的要求，利用PLC廠家提供的程序編制語言，將一個(gè)控制要求描述出來的過程.PLＣ最常用的編程語言是梯形圖語言和指令語句表語言，且兩者常常聯(lián)合使用。（１）梯形圖（語言）梯形圖是一種從繼電接觸控制電路圖演變而來的圖形語言.它是借助類似于繼電器的動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)、線圈以及串、并聯(lián)等術(shù)語和符號(hào)，根據(jù)控制要求聯(lián)接而成的表示PLC輸入和輸出之間邏輯關(guān)系的圖形，直觀易懂。梯形圖中常用用圖形符號(hào)分別表示PLC編程元件的動(dòng)斷觸電和動(dòng)合觸電,用(）表示它們的線圈。梯形圖中編程元件的種類用圖形符號(hào)及標(biāo)注的字母或數(shù)加以區(qū)別。觸點(diǎn)和線圈等組成的獨(dú)立電路稱為網(wǎng)絡(luò),用編程軟件生成的梯形圖和語句表程序中有網(wǎng)絡(luò)編號(hào)，允許以網(wǎng)絡(luò)為單位給梯形圖加注釋.梯形圖的設(shè)計(jì)應(yīng)注意到以下三點(diǎn)：①梯形圖按從左到右、自上而下的順序排列。每一邏輯行（或稱梯級(jí))起始于左母線，然后是觸點(diǎn)的串、并聯(lián)接，最后是線圈。與能流的方向一致。②梯形圖中每個(gè)梯級(jí)流過的不是物理電流，而是“概念電流”,從左流向右,其兩端沒有電源。這個(gè)“概念電流"只是用來形象地描述用戶程序執(zhí)行中應(yīng)滿足線圈接通的條件。③輸入寄存器用于接收外部輸入信號(hào)，而不能由ＰLC內(nèi)部其它繼電器的觸點(diǎn)來驅(qū)動(dòng)。因此，梯形圖中只出現(xiàn)輸入寄存器的觸點(diǎn),而不出現(xiàn)其線圈。輸出寄存器則輸出程序執(zhí)行結(jié)果給外部輸出設(shè)備，當(dāng)梯形圖中的輸出寄存器線圈得電時(shí)，就有信號(hào)輸出，但不是直接驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備，而要通過輸出接口的繼電器、晶體管或晶閘管才能實(shí)現(xiàn)。輸出寄存器的觸點(diǎn)也可供內(nèi)部編程使用。（２)指令語句表指令語句表是一種用指令助記符來編制ＰＬC程序的語言，它類似于計(jì)算機(jī)的匯編語言,但比匯編語言易懂易學(xué),若干條指令組成的程序就是指令語句表.一條指令語句是由步序、指令語和作用器件編號(hào)三部分組成。MCGS系統(tǒng)介紹２.1MCGS的定義MCＧS(MｏnitｏｒanｄControlGeｎerateｄSysｔｅm,通用監(jiān)控系統(tǒng)）是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft的各種32位Wｉｎdowｓ平臺(tái)上運(yùn)行，通過對(duì)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案，在工業(yè)控制領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。MCGS組態(tài)軟件功能強(qiáng)大,操作簡單，易學(xué)易用，普通工程人員經(jīng)過短時(shí)間的培訓(xùn)就能迅速掌握多數(shù)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作。同時(shí)使用MCGS組態(tài)軟件能夠避開復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟、硬件問題，集中精力去解決工程問題本身，根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點(diǎn),組態(tài)配置出高性能、高可靠性和高度專業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng).2．2ＭＣGS的構(gòu)成ＭCGS系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分。用戶的所有組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中進(jìn)行,它相當(dāng)于一套完整的工具軟件,幫助用戶設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個(gè)數(shù)據(jù)庫文件,稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫.運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫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)結(jié)果數(shù)據(jù)庫一起作為一個(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，運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫就可以離開組態(tài)環(huán)境而獨(dú)立運(yùn)行在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上。2-1系統(tǒng)組態(tài)環(huán)境、系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫三者的關(guān)系ＭＣGS由“MCＧS組態(tài)環(huán)境”和“ＭCGS運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān).如圖２—2所示：MCGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境,由可執(zhí)行程序McgsＳｅｔ。ｅxe支持,其存放于MCＧS目錄的Program子目錄中。用戶在MCＧS組態(tài)環(huán)境中完成動(dòng)畫設(shè)計(jì)、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報(bào)表等全部組態(tài)工作后，生成擴(kuò)展名為．mcg的工程文件,又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫,其與MCGS運(yùn)行環(huán)境一起,構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程”.ＭＣＧS運(yùn)行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgｓRuｎ．ｅｘe支持，其存放于ＭCＧＳ目錄的Prｏｇraｍ子目錄中。在運(yùn)行環(huán)境中完成對(duì)工程的控制工作。2-2組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境關(guān)系圖２。3MCGS組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn)與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比,MCＧS６．2組態(tài)軟件具有以下特點(diǎn)：全中文、可視化、面向窗口的組態(tài)開發(fā)界面，符合中國人的使用習(xí)慣和要求，真正的32位程序,可運(yùn)行于MicroｓｏfｔWindｏｗs9５/9８/Me/NＴ/2000等多種操作系統(tǒng)。龐大的標(biāo)準(zhǔn)圖形庫、完備的繪圖工具以及豐富的多媒體支持,使您能夠快速地開發(fā)出集圖像、聲音、動(dòng)畫等于一體的漂亮、生動(dòng)的工程畫面。全新的AｃtiveX動(dòng)畫構(gòu)件，包括存盤數(shù)據(jù)處理、條件曲線、計(jì)劃曲線、相對(duì)曲線、通用棒圖等，使您能夠更方便、更靈活地處理、顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù)。支持目前絕大多數(shù)硬件設(shè)備，同時(shí)可以方便地定制各種設(shè)備驅(qū)動(dòng)；此外,獨(dú)特的組態(tài)環(huán)境調(diào)試功能與靈活的設(shè)備操作命令相結(jié)合，使硬件設(shè)備與軟件系統(tǒng)間的配合天衣無縫。簡單易學(xué)的類Basic腳本語言與豐富的MCGS策略構(gòu)件,使您能夠輕而易舉地開發(fā)出復(fù)雜的流程控制系統(tǒng).強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，能夠?qū)I(yè)現(xiàn)場產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以各種方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，使您能夠在第一時(shí)間獲得有關(guān)現(xiàn)場情況的第一手?jǐn)?shù)據(jù)。方便的報(bào)警設(shè)置、豐富的報(bào)警類型、報(bào)警存貯與應(yīng)答、實(shí)時(shí)打印報(bào)警報(bào)表以及靈活的報(bào)警處理函數(shù)，使您能夠方便、及時(shí)、準(zhǔn)確地捕捉到任何報(bào)警信息。完善的安全機(jī)制，允許用戶自由設(shè)定菜單、按鈕及退出系統(tǒng)的操作權(quán)限。此外,MCGS6.2還提供了工程密碼、鎖定軟件狗、工程運(yùn)行期限等功能,以保護(hù)組態(tài)開發(fā)者的成果.強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能,支持ＴＣＰ/IＰ、Modem、4８5/4２２/232，以及各種無線網(wǎng)絡(luò)和無線電臺(tái)等多種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu).良好的可擴(kuò)充性，可通過OPC、DDＥ、OＤBC、AｃtｉveX等機(jī)制,方便地?cái)U(kuò)展MＣＧS6．2組態(tài)軟件的功能，并與其他組態(tài)軟件、MIＳ系統(tǒng)或自行開發(fā)的軟件進(jìn)行連接.提供了WWW瀏覽功能，能夠方便地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場控制與企業(yè)管理的集成。在整個(gè)企業(yè)范圍內(nèi)，只使用ＩＥ瀏覽器就可以在任意一臺(tái)計(jì)算機(jī)上方便地瀏覽與生產(chǎn)現(xiàn)場一致的動(dòng)畫畫面，實(shí)時(shí)和歷史的生產(chǎn)信息，包括歷史趨勢,生產(chǎn)報(bào)表等等,并提供完善的用戶權(quán)限控制。2．４MCＧS組態(tài)軟件的工作方式MＣGS如何與設(shè)備進(jìn)行通訊：MＣGＳ通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)送設(shè)備指令.MCＧS如何產(chǎn)生動(dòng)畫效果：MCGＳ為每一種基本圖形元素定義了不同的動(dòng)畫屬性,如:一個(gè)長方形的動(dòng)畫屬性有可見度,大小變化，水平移動(dòng)等，每一種動(dòng)畫屬性都會(huì)產(chǎn)生一定的動(dòng)畫效果。MCGＳ如何實(shí)施遠(yuǎn)程多機(jī)監(jiān)控:MCGS提供了一套完善的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，可通過TCP/IP網(wǎng)、Moｄem網(wǎng)和串口網(wǎng)將多臺(tái)計(jì)算機(jī)連接在一起，構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步、歷史數(shù)據(jù)同步和網(wǎng)絡(luò)事件的快速傳遞。同時(shí)，可利用ＭCＧＳ提供的網(wǎng)絡(luò)功能，在工作站上直接對(duì)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行讀寫操作。分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)都要安裝一套ＭCＧS工控組態(tài)軟件。ＭCＧＳ把各種網(wǎng)絡(luò)形式,以父設(shè)備構(gòu)件和子設(shè)備構(gòu)件的形式,供用戶調(diào)用，并進(jìn)行工作狀態(tài)、端口號(hào)、工作站地址等屬性參數(shù)的設(shè)置。如何對(duì)工程運(yùn)行流程實(shí)施有效控制：ＭＣGＳ開辟了專用的“運(yùn)行策略"窗口,建立用戶運(yùn)行策略.MCＧS提供了豐富的功能構(gòu)件，供用戶選用，通過構(gòu)件配置和屬性設(shè)置兩項(xiàng)組態(tài)操作，生成各種功能模塊（稱為“用戶策略”)，使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順序和條件，操作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)畫窗口的任意切換，控制系統(tǒng)的運(yùn)行流程和設(shè)備的工作狀態(tài)。所有的操作均采用面向?qū)ο蟮闹庇^方式，避免了煩瑣的編程工作。硬件設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)目的和意義在十字路口設(shè)置交通燈可以對(duì)交通進(jìn)行有效的疏通,并為交通參與者的安全提供了強(qiáng)有力的保障。但是隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，原先的交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在日益繁忙的交通狀況。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，成為研究的課題。傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常的做法是：事先經(jīng)過車輛流量的調(diào)查，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)的方法將兩個(gè)方向紅綠燈的延時(shí)預(yù)先設(shè)置好。然而,實(shí)際上車輛流量的變化往往是不確定的，有的路口在不同的時(shí)段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長期運(yùn)行、較適用的方案，仍然會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長隊(duì)等候通過.這種流量變化的偶然性是無法建立準(zhǔn)確模型的，統(tǒng)計(jì)的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，更為現(xiàn)實(shí)的需要是能有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。目前,大部分城市中十字路口交通燈的控制普遍采用固定轉(zhuǎn)換時(shí)間間隔的控制方法。由于十字路口不同時(shí)刻車輛的流量是復(fù)雜的、隨機(jī)的和不確定的,采用固定時(shí)間的控制方法，經(jīng)常造成道路有效利用時(shí)間的浪費(fèi),出現(xiàn)空等現(xiàn)象，影響了道路的暢通。為此,采用不依賴數(shù)學(xué)模型的模糊控制方法設(shè)計(jì)交通燈控制器，能較好地解決這個(gè)問題?？删幊炭刂破鹘煌艨刂葡到y(tǒng)集成自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)管理技術(shù)于一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品；充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制;充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，配置靈活、組態(tài)方便。另外隨著眾多高科技技術(shù)在日常生活的普遍應(yīng)用，城市空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為保證交通控制的可靠、穩(wěn)定,選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PＬC是必要的。３．2十字路口交通燈系統(tǒng)控制的任務(wù)及要求信號(hào)燈控制系統(tǒng)開始工作時(shí)需要一個(gè)啟動(dòng)按鈕控制,停止工作時(shí)需要一個(gè)停止按鈕控制?？紤]到特殊情況，需要有強(qiáng)制東西方向通行和禁行控制,有強(qiáng)制南北方向通行和禁行控制。南北綠燈和東西紅綠燈不能同時(shí)亮。如果同時(shí)亮則應(yīng)關(guān)閉信號(hào)燈系統(tǒng),并立即報(bào)警.南北紅燈亮并維持３0s。在南北紅燈亮同時(shí)東西綠燈亮，并維持2５s。東西綠燈閃亮，閃亮3s后熄滅。在東西綠燈熄滅時(shí),東西黃燈亮，并維持２s,。到2ｓ時(shí),東西黃燈熄滅，東西紅燈亮。同時(shí),南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。東西紅燈亮維持35s.南北綠燈亮維持30s,然后閃亮3s，再熄滅。同時(shí)南北黃燈亮，維持2s后熄滅,這是南北紅燈亮,東西綠燈亮。周而復(fù)始,循環(huán)往復(fù).如遇特殊情況，根據(jù)需要對(duì)東西或南北的紅燈或綠燈進(jìn)行強(qiáng)制控制。３。３交通信號(hào)控制系統(tǒng)實(shí)況．3．１十字路口交通燈控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)面板圖3。4結(jié)合十字路口交通燈的路況畫出模擬圖北北南東西3-1交通指揮燈示意圖綠黃紅綠黃紅紅黃綠綠紅黃3.５十字路口交通燈模擬控制時(shí)序圖交通指揮信號(hào)燈控制系統(tǒng)工作時(shí),對(duì)指揮燈的控制要求按一定時(shí)序進(jìn)行,如下圖所示：啟動(dòng)/啟動(dòng)/停止南北紅燈東西綠燈東西黃燈東西紅燈南北綠燈南北黃燈3-2交通信號(hào)燈時(shí)序狀態(tài)示意圖3.6控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址分配根據(jù)對(duì)交通指揮信號(hào)燈系統(tǒng)控制要求分析,系統(tǒng)采用自動(dòng)控制方式，輸入有系統(tǒng)開啟、停止按鈕信號(hào)及強(qiáng)制信號(hào)；輸出有報(bào)警信號(hào)及東西方向、南北方向各兩組指示信號(hào).該系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)數(shù)為７,輸出點(diǎn)數(shù)為７，全部是開關(guān)量，則可將Ｉ／Ｏ分配用下表表示。輸入地址編號(hào)及作用輸出及作用地址編號(hào)作用地址編號(hào)作用I0.0啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行Q0.0報(bào)警指示I０。1停止系統(tǒng)運(yùn)行Q０．1南北紅燈亮I0.2強(qiáng)制南北紅燈亮Ｑ０.2東西綠燈亮Ｉ０．３強(qiáng)制南北綠燈亮Ｑ0．３東西黃燈亮I0。4強(qiáng)制東西紅燈亮Ｑ0．4東西紅燈亮I0。5強(qiáng)制東西綠燈亮Q０.5南北綠燈亮I0．６正常/強(qiáng)制選擇Q０.６南北黃燈亮3-３I/O分配3.7ＰLC系統(tǒng)選型通過對(duì)系統(tǒng)控制要求的分析可知，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點(diǎn)7點(diǎn),開關(guān)量輸出點(diǎn)7點(diǎn)，所以選用CPU2２4(14DＩ/10ＤＯ）可以滿足要求.3.8控制系統(tǒng)原理圖此控制系統(tǒng)主要以ＰLC為主控制器,附加簡單的外圍器件組成.控制原理如圖所示:1LQ0.0Q0.1Q0.2Q0.32LQ0.4Q0.5Q0.6=NL11LQ0.0Q0.1Q0.2Q0.32LQ0.4Q0.5Q0.6=NL11MI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6=AC220VACCPU224AC/DC/RelayDC24V+3-4控制系統(tǒng)原理圖AC4軟件設(shè)計(jì)４。1系統(tǒng)控制程序設(shè)計(jì)本控制系統(tǒng)的控制程序按功能分為三部分，即主程序（包括報(bào)警），正常循環(huán)控制程序(子程序０），強(qiáng)制控制程序(子程序１).系統(tǒng)程序如下圖所示主程序(b）子程序0(c）子程序1報(bào)警指示.當(dāng)東西和南北同時(shí)綠燈亮?xí)r，進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)，同時(shí)斷開東西和南北同時(shí)綠燈，報(bào)警指示時(shí)間設(shè)置為5s.4．2工作過程分析循環(huán)工作過程。按啟動(dòng)按鈕I0。0接通，Ｍ０。0得電自鎖同時(shí)進(jìn)入子程序0,子程序０（自動(dòng)循環(huán)控制）。I0．０接通，Ｍ1。0，M1.１得電自鎖同時(shí)T3７得電,Ｍ1.０控制南北紅燈，M1。1控制東西綠燈，此時(shí)南北紅燈和東西綠燈同時(shí)亮。T37延時(shí)25s后,東西綠燈閃3s后熄滅（通過SＭ０．5s脈沖發(fā)生器和C0配合完成）,接著東西黃燈亮2s后熄滅(通過T３８完成）,南北紅燈同時(shí)熄滅。T３８觸點(diǎn)啟動(dòng)M2．0和M２。1得電自鎖同時(shí)T３９得電，M2。0控制東西紅燈熄滅（通過SM0．５s脈沖發(fā)生器和C１配合完成），同時(shí)南北黃燈亮２s后熄滅（通過T4０完成），東西紅燈同時(shí)熄滅。T40觸點(diǎn)控制M2。4啟動(dòng)下一次循環(huán),按停止按鈕I0．1停止。強(qiáng)制工作過程。I0。6接通進(jìn)入強(qiáng)制控制程序(子程序1）。I0。2接通，M0。3接通控制南北紅燈。Ｉ0。3接通，M0.5接通控制南北綠燈。I0。４接通,M0.４接通控制東西紅燈.Ｉ0。5接通，M0．6接通控制東西綠燈。十字路口交通燈的組態(tài)控制過程繪制交通信號(hào)燈人機(jī)界面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,如5—1圖所示.單擊“用戶窗口",“新建窗口"