PLC组态软件

PLC组态软件（共12篇）

PLC组态软件 篇1

1 引言

由于PLC具有工业环境适应性强、可靠性高等特点, 目前已经被广泛应用于工业领域中。但由于使用不当、安装不当或强电磁干扰等原因, 使PLC的可靠性普遍降低, 甚至还有可能出现损坏情况。为了能够有效地消除干扰, 通常都采用软件与硬件相结合的抗干扰方法, 硬件方法主要包括:采用光电隔离;完善接地系统;合理铺设和选择电缆;采用性能优良的电源。而软件方法则主要是利用PLC组态软件来消除干扰, 进而实现PLC控制系统稳定、正常工作。在有些情况下, 若只采用硬件方法是很难将干扰的影响完全消除, 必须要借助于软件方法来加以配合。本文就利用PLC组态软件消除干扰的方法进行解析。

2 减少数字量输入扰动的方法

2.1 计数器法

如图1所示。N—脉冲采样个数;NOT—非门;OUT—输出;IN—输入;RS—复位优先触发器;CON—计数器。

缺点:计数器法很难将超过CON计数器采样时间的干扰予以消除。

优点:计数器法能够有效地抑制周期性的瞬时干扰, 有较快的响应速度。

注释:当有外部信号输入时, RS触发器会受到控制系统脉冲的影响而使输出为“1”, 只有外部输入信号由“1”变成“0”时, RS触发器的输出复位就会变为“0”。CON计数器当受到瞬间干扰脉冲时, 就很难将连续的N个脉冲予以采集, 这样一来, CON计数器也就很难输出, 起到了较佳的消除干扰的作用。

2.2 延迟输入法

如图2所示。

TON—延时输出;IN—输入;TIME (ET) —延时时间;OUT—输出。

缺点:延迟输入法的响应速度慢, 很难实现快速传输信号。

优点:延迟输入法可以将短时周期干扰问题进行有效地消除。

注释:当输入IN=1时, 计数器就会被启动, 直到延时时间与计时时间相等时, OUT=1。若延时时间>计时时间, OUT=0。值得注意的是, 延时时间最好取1S以内。

3 减少模拟量输入扰动的方法

3.1 限幅法

如图3所示。

缺点:限幅法的平滑度差。

优点:限幅法可以将脉冲干扰 (由偶然因素引起) 予以有效地克服。

注释:若模拟量输入信号处于LL-HL之间时, 那么IN=OUT。若IN-AI信号等于LL或者HL, 或超出LL-HL时, IN-AI信号就会被LE或GE所判断, 进而限幅。

3.2 延迟滤波比较法

如图4所示。

TIME—延迟滤波时间;HL—最大偏差值;LG—延迟滤波器;GE—大于等于指令;ABS—绝对值指令;SUB—减法指令。

缺点:延迟滤波时间的长短直接决定了PLC灵敏度。

优点:延迟滤波比较法的平滑度高, 能够较好地抑制周期性干扰。

3.3 延迟滤波限幅法

如图5所示。

缺点:延迟滤波限幅法会明显减缓信号的响应速度。

优点:与限幅法相比, 延迟滤波限幅法的平滑度明显改善, 能够对周期性的脉冲干扰进行有效地抑制。

注释:延迟滤波限幅法的功能基本与限幅法相似, 不同之处则在于有一个延迟滤波器加在输入端, 能够延迟缓冲输入信号。

3.4 积分消抖滤波法

如图6所示。

TIME2—延迟滤波时间;TIME1—延迟输出时间;LG—延迟滤波器;LE—小于等于指令;GE—大于等于指令;EOR—异或门;TIME—延迟滤波时间;MOV—移动保持指令;SUB—减法指令;LL—最大负向偏差值;OR—或门 (自做的DFB功能块) ;HL—最大正向偏差值;PI—比例积分调节器;NOT—非门;TON—延时输出。

参数设置:PI (放开封锁P, 使之能够成为纯积分调节器, TI=10S) , LL=-0.2, LG (TIME=1S) , HL=0.2, LG1 (TIME=30S) , TON (TIME1=10S) 。

3.4.1 小信号在变化幅度中变化时

(1) 小信号的暂态变化:当TON=10S之前, MOV保持, EOR=1, OR=0, TON未到10S, NOT=1;在这种情况下, LG1未起作用, 只有PI积分作用, 直接到输出端, 此时为线性跟踪滤波状态。

(2) 最终状态:正常的信号流向:输出←LG1←PI的跟踪←LG←IN。在最终状态时, 输出与输入相近, 为稳态。当OR输出为“0”, PI不积分, MOV不保持, NOT=1, SUB=0, EOR=0, PI的跟踪回路则为信号走向, LG1滤波后输出。

3.4.2 信号大幅度变化时 (≤LL或者≥HL)

正常的信号流向:输出←LG1的跟踪←PI的跟踪←LG←IN。当NOT=0, EOR=0, OR=1时, LG1和TON都不起作用, 这样一来, PI也不会起作用走跟踪。

3.4.3 小结

缺点:积分消抖滤波法响应变化缓慢的输入信号较慢。

优点:积分消抖滤波法的平滑度高, 既能够较好地抑制周期性干扰, 还能够较好地对被测参数过滤。

(1) 大信号变化时, 此时为输出快速跟踪, LG1 (TIME=30S) 不起作用, LG (TIME=1S) 作用。

(2) 小信号在10秒之内, 此时为输入信号的跟踪状态和滤波状态, 可实现直接输出, 它跳过LG1 (TIME=30S) , 只经过PI的积分作用及LG (TIME=1S) 。

(3) 小信号在10秒之后, 经过LG1 (TIME=30S) 、PI、LG (TIME=1S) 的跟踪输入。

4 利用“看门狗”方法来监控系统的运动状态

PLC内部具有辅助继电器、计数器、定时器等丰富的软元件, 可利用这些软元件来设计一些程序, 用以避免出现输出元件的误动作, 还可以对输入元件的误信号进行较好地屏蔽。在对应用程序设计时, 可利用“看门狗”方法来监控系统的运动状态。例如, 在对某一运动部件用PLC控制时, 可定义一个定时器作“看门狗”, 使之能够实时监视运动部件的工作状态。若在规定时间内, 运动部件不能达到指定位置, 那么“看门狗”就会停止输出工作信号或者发出报警声;若在规定时间内, 运动部件达到指定位置, 那么“看门狗”就会清零定时器, 正常输出工作信号, 说明监控对象工作正常。

5 结语

上述方法利用PLC组态软件有效地消除了干扰, 取得了较佳的效果, 同时还会随着经验的不断积累和生产实际需要而不断完善, 值得推广应用。

参考文献

[1]张丽梅.排除PLC现场干扰问题的实践[J].山西焦煤科技, 2012, 20 (04) :120-124.

[2]王啸东.PLC控制系统设计方法解析[J].自动化与仪器仪表, 2011, 22 (01) :132-134.

[3]鲁炳文, 赵亮.PLC控制系统的干扰因素分析与抗干扰措施[J].工业仪表与自动化装置, 2011, 19 (03) :154-156.

[4]李建军.PLC控制系统干扰因素分析及抗干扰措施[J].甘肃科技, 2011, 24 (18) :109-113.

[5]李骏.论PLC干扰及抗干扰措施[J].现代商贸工业, 2010, 13 (09) :143-145.

PLC组态软件 篇2

学习plc，单片机，组态软件,嵌入式的一些心得

如果专注于某一兴趣，且投入进去，那么一定会有一种感觉：学习真的没完没了，永远有学不完的东西！

plc，51单片机，嵌入式系统，组态软件等等这些东西要学精学透真的必须踏踏实实的下功夫去钻研，要花大量的时间和精力！同时这些知识必须不断温习和巩固且要去实践，否则即便是当时理解了学会了，过些时日有些知识点便会遗漏掉。

上周用51单片机开发板+固态继电器+DC5V手机充电器+DC24V开关电源+DC24V继电器+飞利浦电风扇红外遥控器这些硬件自己动手做了一个带温度自动控制功能的AC220V遥控电源；虽然体积比较大，但是毕竟是自己的一件DIY作品，还是比较喜欢的。在动手制作的过程中，对硬件的掌握有了更深的认识，尤其是51单片机1602液晶显示出现的一些问题，这些问题如果不是自己动手是不可能发现的!

本周，终于编写plc程序并动手实践接线了。以前总是看书，看程序例子，虽然花了很多时间感觉理论上已经学得很好了，但是通过实践发现理论和实践的距离还是很大的！首先是笔记本电脑和plc的通信问题，我用的是USB通信电缆，即USB--RS485串口通信，打开编程软件后怎么也通信不上，为了这个通信问题我几乎是一晚上没有睡好觉，第二天还不断打电话请教别人，结果是电话费浪费不老少问题依然没有解决。直到第三天通过自己不断实验和设置终于把通信问题解决了！在这个过程中，不断怀疑是不是通信电缆或者plc或者驱动程序有问题，搞得人真的好憔悴。通过实践发现西门子的编程软件功能真的太强大了！对于plc的接线，工作电源等等资源有了更深的认识。真的是：实践出真知！

接下来就要动手实践通过上位机组态软件来控制plc了。这也是一个大工程。

以前总希望自己的一些同事，年轻的大学生多学点业务知识。现在看来真的不要去学习这些东西了。玩硬件是很花钱的，花钱耗精力不说，关键是不能为自己带来经济效益，而且领导根本就不重视技术！在国企，想通过真本事改变命运真的几乎不可能，要想出头还得下血本送礼请客溜须。

自从学上这些东西之后，我是欲罢不能了。因为只有强烈的兴趣而且热爱这些东西，一个人才能孤独的坚持学习。也只有在电子世界我才能有一种归属感！

对于爱学习的人来说，永远有学不完的东西要学，永远觉得时间和精力不够。然而现实是：凡是爱学习的人，爱好钻研技术的人一般是混得不怎么样的人；试想，哪个为官者会花时间和精力去读书钻研专业技术？

世上的众多情感中，我唯独不信爱情！我相信绝大部分人都是将就过日子。什么是爱情？年轻人会有许多美好的憧憬，然而，现实很残酷！爱情是什么？爱情是选择，你有得选择吗？你有资本选择吗？

人只会在危难的时候才能感悟出深刻的道理！身体是人类的万欲之源，如同厚德载物的天地。“身体好，才是真的好！”，试想，有谁会躺在棺材里数钞票，追逐名利，谈情说爱？恐怕还没来得及“试想”，老婆早就改了姓！所以说，一定要珍惜身体，哪怕是行尸走肉也要健健康康的行走！

原以为，组态软件很简单就能学会。组态王和MCGS组态软件不知道哪个更好？就先学MCGS吧！感觉组态软件的脚步程序和一些函数必须要非常熟悉才能组建一个较完善的工程。组态软件和plc构建工程时，plc的程序怎么写呢？这个问题是学习组态软件的最大难点。

STM32的学习，有所停滞；一定要坚持把STM32学透，哪怕花两年的时间。最终要用STM32和固态继电器设计出一个带液晶界面功能强大的近似于万能的plc。不过，这个plc只能用c语言编写程序。

PLC组态软件 篇3

关键词：控制系统；PLC；WinCC组态；智能温室

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）10-0020-03

温室综合利用新材料、自动控制、环境工程、生物工程等相关技术，在局部环境调控温度、湿度、光照、CO2浓度、营养液养分等环境因子，以创造作物生长最适宜的环境条件。温室栽培改变了传统农业生产模式，打破了植物生长的地域和时空界限，推动了农业生产和社会文明的发展。现代温室越来越广泛地应用于设施农业生产中，温室生产成为现代农业的标志。随着现代农业的发展，特别是随着农业人口向城市转移，对农业自动化的要求越来越高，温室技术也逐步向智能化方向发展。本课题采用基于西门子公司S7-200系列的可编程控制器（PLC）和WinCC组态软件的温室环境控制系统设计方案，利用传感器自动采集温室环境参数，对温室环境实现智能化控制。通过采用组态软件完成控制系统的组态设计，实现了控制系统操作的人性化和过程的可视化。

1 温室环境控制要求及总体控制方案

总体上来讲，温室环境中涉及很多环境因子，而且这些环境因子之间是相互作用的，要更好地制定相应的调控策略，就必须了解温室内部各环境因子之间的关系。影响作物生长发育的环境因子主要有温度、湿度、光照强度和CO2浓度等，因此温室控制主要针对以上气候因子进行智能控制。温度调控主要是通过加热系统与冷却系统来进行，冬天采用加热装置如热水管道加热，夏季高温采用开天窗、开启帘幕系统、湿帘—风机系统等来进行降温。湿度调控通过风机系统和喷灌系统来实现。CO2浓度调控通过风机系统及利用电磁阀控制二氧化碳储液罐来实现。光照调控可利用遮幕系统以及人工光源来进行控制。

本研究设计的控制系统是由上位机和下位机组成的智能温室控制系统。上位机为一台 PC机，下位机采用德国西门子PLC，CPU选用226。下位机的功能是实现对各栋温室环境参数的检测与控制，通过温度、湿度、CO2浓度、光照强度等传感器将模拟量信号经EM231模块转换成数字信号，把这些数据暂时储存起来并与相应的给定值进行比较，经过控制计算，发出相应的控制信号来控制加热系统、通风系统、帘幕系统、CO2施放装置、喷灌系统等执行机构的动作，实现对温室环境的调控，以满足温室内作物生长发育的需要。上位机通过串行通讯接口分别读取各个温室的数据，并完成数据的统计分析、显示、编辑、存储以及打印输出等操作。控制系统的原理如图1所示。 2 硬件系统设计

2.1 系统的主电路和控制电路

主电路主要是通过交流接触器、继电器来对风机电机、湿帘潜水泵、遮幕电机、天窗电机等实现控制，图2为部分主电路原理图。为提高系统的可靠性，采用手动和自动控制两种模式，供使用者自由切换控制电路。以内遮阴电机控制电路（如图3所示）为例，手动控制模式由旋钮开关来手动控制遮幕机的张开或收缩；而采用PLC进行自动控制，可通过PLC程序控制PLC输出点信号的通断来控制1KA1和1KA2，从而自动控制遮幕机的张开或收缩。

2.2 PLC外部接线

根据温室控制的功能要求，进行PLC的I/O地址分配，然后画出CPU226的外部接线（如图4所示）。输入端将采集到外界的信号输送给PLC，通过PLC程序运行，输出端根据输出信号控制相应的接触器，从而控制风机—湿帘系统、喷灌系统、补光系统、遮幕系统等执行机构。传感器采集的信号一般以模拟信号输出，要将这些模拟量进行采样并输入PLC，必须先对这些模拟量进行模/数（A/D）转换。EM231为模拟量输入模块，能实现将采集的模拟信号转换为PLC能接收的数字量信号，EM231模块与传感器及PLC的连接如图4所示。

3 软件设计

软件设计包括上位机软件和下位机软件。上位机软件采用WinCC flexible组态软件进行编程，下位机软件采用STEP7-Micro/WIN进行编程。

3.1 WinCC组态软件

SIMATIC WinCC flexible是西门子公司开发的上位机组态软件，主要用于对生产过程进行监控，能提供对工业自动化系统进行监视、控制、管理和集成等一系列的功能，同时也为用户实现这些功能的组态过程提供了丰富及易于使用的手段和工具。WinCC flexible是在被广泛认可的ProTool组态软件的基础上发展起来的，并与ProTool保持了一致性，可以非常方便地将ProTool组态的项目移植到WinCC flexible中。WinCC flexible具有开放简易的扩展功能，带有VB脚本功能，集成ActiveX控件，可以将人机界面集成到TCP/IP网络。

作为一款监控软件，WinCC flexible主要实现以下功能：1） 实时显示温室设备的工作状态。能够实时显示温室环境的温度、湿度、光照、CO2浓度等环境信息，并可查询历史环境参数和实时曲线。2） 设置了登陆用户、退出用户、修改密码等功能。用户通过用户名和密码可以登录系统，并通过控件来操控温室执行机构，实现温室环境的调控。3） 修改环境参数设置。可以通过设置环境参数的最高限和最低限，将被控制对象设置在合适的范围。

3.2 下位机程序设计

下位机软件设计采用西门子STEP7-Micro/WIN V4.0来实现。STEP7-Micro/WIN编程软件能完成PLC应用程序的开发，如创建用户程序、修改和编辑用户程序；也可以直接用软件设置PLC的工作方式和参数，以及运行监控等。

nlc202309020311

4 系统运行及试验分析

本控制系统通过软硬件开发、实验室模拟测试，最后在生产型温室进行安装调试。试验中系统在手动控制与自动控制两种模式下能正常工作，手动控制可以通过手动按钮实现对相应控制机构实现开启与关闭，自动控制状态下通过对待测参数控制量的设定来自动实现温室环境的控制。系统能实现环境参数的自动采集，实时显示并自动记录温室环境温度、湿度、光照、CO2浓度等环境因子。试验期间，PLC系统运行可靠，硬件系统没有出现任何故障，软件系统也正常运行。各执行机构按照设定的温湿度值适时准确动作。在上位机与下位机通过串行口通讯期间，没有发生通讯中断、系统无法运行等状况。试验结果表明，将系统应用于温室控制系统工作正常，性能稳定可靠。

5 结论

针对现代温室所存在的问题，采用PLC和WinCC组态软件技术开发温室智能控制系统。自2010年运行以来，系统硬件运转正常，性能稳定可靠，软件系统人机界面友好，操作便捷，适合在温室控制系统中应用。

参考文献

[1] 刘永华，陈志明.温室自动控制系统的设计[J].农业装备技术，2008，34（5）：55-59.

[2] 张伏，王唯，张亚坤，等.PLC和MCGS组态软件在温室控制中的应用[J].农机化研究，2014（10）：205-208.

[3] 李君华，王生学，张侃谕.基于PLC和组态软件的现代温室控制系统设计[J].工业仪表与自动化装置，2008（2）：25-27.

[4] 陈国辉，郭艳玲.基于OPQ的日光温室控制系统软硬件方案研究[J].林业机械与木工设备，2005，33（3）：17-19.

[5] 吴小伟，史志中，钟志堂，等.国内温室环境在线控制系统的研究进展[J].农机化研究，2013（4）：1-6.

[6] 刘永华，姜秀玲.电气控制与PLC应用技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2014.

[7] 阳胜峰，吴志敏.西门子PLC与变频器触摸屏综合应用教程[M].北京：中国电力出版社，2013.

Abstract： In the greenhouse environment， to control environmental factors， such as temperature， humidity， light， CO2 concentration etc.， is the key of achieving high yield， high quality and high efficiency. This article expounds a design of an intelligent greenhouse control system based on PLC， this system uses WinCC configuration software as PC programming software， uses PLC as controller. It has friendly interface. Its stability and performance are reliable， and its price is reasonable. It can realize the automatic control of the environmental factors in intelligent greenhouse.

Key words： control system； PLC； WinCC configuration； intelligent greenhouse

PLC组态软件 篇4

1 概述

运料小车是焦化厂及其它工业运料的主要设备之一,广泛应用于冶金、有色金属、煤矿等行业。早期运料小车电气控制系统多为“继电器—接触器”组成的复杂系统,这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷,几乎无数据处理和通信功能,必须有专人负责操作。现代的运料小车基本将控制系统更改为基于PLC核心的计算机控制,并且为了更方便的对运输现场实施监控,传统的指示灯报警和提示已不能满足要求。人们需要掌握小车的实时运行路径、了解小车的工作状态、记录小车的运行历史并能够随时修改小车的运行参数和调用历史数据,还需要按照可视和可控的格式,实时传输、管理和显示这些信息。因此,采用组态软件进行实时的数据管理和监控显得尤为重要。

本系统采用西门子SIMATIC系列PLC进行控制,伺服器与交流电机构成传动装置,驱动小车来回往返,用北京昆仑通态公司MCGS(英文说明)作为组态监控界面,实现实验环境下运料小车系统的运行。连接如图1所示:

2 系统功能

在本系统中,有三个站点需要将物品运至仓库,当需要运送物品时,发送呼叫请求,由运料小车负责将站点的物品送往仓库,小车由伺服电机驱动。

按下启动后,系统检测小车状态,若小车处于起点且状态置为“闲”,否则,控制小车运行至起点并置“闲”。就绪后,等待呼叫。当某站点需要运货时,发送呼叫指令。此时小车开始运行,到达该站点后,站点打开放料阀开始装运,装运结束,小车运回仓库,卸料后,小车将状态标志位“闲”,等待下一次呼叫。在小车状态标志为“忙”时,其他站点等待,不能发送呼叫指令,在系统运行中,若出现故障,则发出报警信息。系统运行流程图如图2所示:

本系统通过PLC将小车运行速度、位置、起始点检测、站点位置检测、站点阀门开闭状态等参数传递至上位机,并在HMI中形成监控画面,从而进行实时的分析与处理。小车在三个工作站和仓库之间循环运行。系统能够及时监控站点的发货指令,监控小车的状态,所处位置,运行速度,运行路径,能够控制站点的放料和闭合过程。PLC负责对单站的控制,小车状态的控制,MCGS负责收集数据,并监控实时动态,能够对小车的运行历史数据和轨迹进行分析,并可以通过发送指令的方式对系统进行控制,当系统出现故障时进行报警。

3 组态设计

下位机PLC现场采集的数据参数通过RS-232接口传递至上位机中,由MCGS负责进行状态监控和流程控制。MCGS组态对系统状态进行监控,对运行流程进行控制,在系统运行过程中提供历史数据查询。组态部分的设计主要有数据库设计,界面设计,流程控制,设备通信等。

3.1 数据库设计

实时数据库是MCGS的核心,主要用于工厂过程的自动采集,存储和监事,实现保存,检索连续变化的生产数据,并行地处理数据,并及时记录过程报警[3]。MCGS中数据库作为一个对象封装起来,程序通过方法和属性与数据库中的数据进行交换,在设备窗口中通过设备构件驱动SIMATIC S7200 PLC,通过串口将采集的数据送入实时数据库;由用户窗口组成的图形对象,与实时数据库中的数据对象建立连接关系,以动画形式实现数据的可视化;运行策略通过策略构件,对数据进行操作和处理。本系统需要的数据变量及连接的PLC地址变量对应关系如下,篇幅限制,只列出主要变量,如表1所示。

3.2 组态界面设计

现场采集的数据需要进行监控和处理,对于小车状态,站点的呼叫请求可用状态指示灯的亮灭显示,若站点的出料阀未打开,则通过报警显示,小车的运行速度和位置用标签的输出功能显示,数据查询可用历史报表和实时报表的方式显示.在HMI中启动和停止系统,控制小车的运行方式等。

根据需求,在MCGS6.8嵌入版软件中,新建主界面,在主界面上添加模拟小车,车轨道,ABC三个工作站,仓库,若干指示灯及相关控件,相关控件可通过绘制或从对象元件库中调用,在查询窗口添加历史报表和实时报表。用矩形框的颜色填充表示状态指示灯,系统启动、小车状态为“闲”、站点发送呼叫指令等状态用绿色表示,系统停止、小车为“忙”、报警及站点未呼叫时,用红色表示。添加3个文本框,分别显示小车的运行速度,位置及系统运行时间。添加3个标准按钮,分别用以控制系统的运行,停止和相关数据的查询,查询数据和报警信息单独用界面显示。在轨道上添加4个黄线,用以指示小车到达指定的位置。添加若干标注文本框,并合理排版布局,形成监控画面,系统的主界面如图3所示。

当点击启动按钮后,运行指示灯亮。小车归位,并标注状态为“闲”,指示灯亮,等待站点呼叫,当工作站A发出呼叫指令后,A站状态指示灯亮,小车开始向站A运行,同时小车状态标志为“忙”,指示灯变红色。当小车到达站点A时。站A阀打开,进行货物装配,结束后,阀关闭,小车往回运行,到达仓库后,小车停止运行,卸货后,小车状态为“闲”,等待其他站点的呼叫。在小车标志为“忙”时,其他工作站不能发送运货指令,系统运行时,若出现故障则产生报警信息。

3.3 运行策略

除对系统进行监控外,还需要对小车的运行进行控制,让小车移动,并准确定位到发出呼叫的站点,对运货量进行计算,提供历史数据查询等.为此在系统的循环策略中编写相关程序,策略循环时间为100ms.MCGS采用类似于Basic语言编写脚本程序,本系统中站A发送呼叫请求后,小车运行的控制程序如下:

If站A请求=1 then

If站B请求=0 and站C请求=0 and车位置=仓库then

车状态=1

If车位置<站A and tag=0 then

车右移动=1

If车位置=站A位置then

车右移动=0

定时=!TimeValue(1,0)

If定时>5 and tag=1 then

车左移动=1

If车位置=仓库位置then

车左移动=0

站A呼叫=0

主界面.OpenSubWnd(报警窗口,100,100,300,150,2)

B、C站的呼叫代码原理同A。

3.4 实现MCGS与PLC的通信

本系统采用SIMATIC S7200 PLC与MCGS 6.8嵌入版进行控制,MCGS操作和读写西门子PLC设备的各种寄存器的数据或状态时,使用西门子PPI通讯协议,采用西门子标准的PCPPI通讯电缆。串口父设备属性中设置COM波特率为9600kbps,8位数据位,1位停止位,偶校验采集周期为200ms。PLC地址为总线上挂的PLC地址。指示灯数据的读取方式为只读,启动按钮数据读取方式为读写。小车的速率及位置数据读取方式为只读

将配置好得组态程序下载至触摸屏中,运行即可。

4 结束语

MCGS组态软件是32位系统,可方便的应用于Windows平台,具有良好的并行处理能力,集中式的数据管理,操作界面简单灵活。在工控领域有较好的系统监控和数据处理能力,并且可以对工控系统进行分布式控制和管理,使分布在不同现场的采集设备和工作站之间实现协调工作。在运料小车系统中,MCGS对数据的集中处理,通过指示灯的亮灭标明系统的运行状况,可视性强,通过标签按钮显示系统的关键运行参数,对于错误的产生进行报警提示。对小车的运行方向,站点的判断,装卸货的过程进行合理的控制,提供数据查询等功能,提高了系统的运行效率,方便人们对现场进行控制和管理。

参考文献

[1]向晓汉.PLC控制技术与应用[M].北京:清华大学出版社,2010.

[2]徐新.人机界面与网络应用技术[M].北京:机械工业出版社,2012.

[3]曹辉.组态软件技术及应用[M].北京:电子工业出版社,2011.

[4]韩小新.三菱FX系列PLC基础及应用[M].北京:机械工业出版社,2010.

PLC组态软件 篇5

基于组态与多媒体软件的PLC虚拟实训平台构建

作者：李时辉 刘炜娜

来源：《现代电子技术》2013年第05期

摘要： PLC课程是电气自动化技术等电气类专业的核心课程，其实践教学效果是衡量该课程教学质量的风向标。深入的分析了传统的PLC实训平台建设中存在的问题，并提出利用组态软件开发PLC虚拟实训平台。经PLC课程教学实践证明，该系统的应用不仅丰富了教师的教学手段，还大大提高了实验的教学效果。

关键词： PLC； 虚拟实训；平台； 教学效果

PLC仿真软件在教学中的应用 篇6

关键词：仿真软件；PLC教学；应用

可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）是一种数字运算操作的，专为工业环境应用而设计的电子系统。PLC的发展非常迅速，在工业控制中得到了广泛的应用，为了适应现在的就业形势，电气控制与PLC应用这门课程已经成为各类高职院校机电一体化专业的一门专业课程。

在教学中，PLC这门课程的学习情况始终不尽如人意。从内容上来说，以微处理器为核心的PLC，是把计算机技术、通信技术、自动化控制技术相融合起来，从而用于进行工业自动化。PLC的学习需要学生在电工的理论和实际操作能力方面达到一定的水平，但高职院校学生理论基础差，而且PLC设备技术更新较快，没有给学生提供更多动手实践的机会。在这样的情况下，怎么才能提高教学效果呢？通过多年的实践和教学探索，更多人认为理论实践一体化教学才是这门课程的出路，只有通过PLC仿真软件才能更具效率地引导学生学习PLC，达到事半功倍的教育教学效果，PLC仿真软件具有以下优点。

一、生动图片的应用

兴趣是最好的老师，有了兴趣这个老师能使学生更有学习的动力和激情。生动的图片可以激发学生学习PLC的兴趣与热情。学生对PLC学习开始感兴趣，有了求知的欲望，才会勤于思考、勇于创新。

二、模拟场景仿真的应用

通过PLC仿真软件中模拟场景的设定、仿真运行，学生可以较为直观地理解PLC的工作原理，对PLC工作程序有一个具体、形象、全面的理解认识。学生按照实际控制要求进行仿真运行，找到程序中的漏洞，反复修改，从而达到优化程序、掌握编程的终极目的。通过循序渐进的学习，学生可以在任意一个场景中进行编程训练，绘画出梯形图，进行PLC仿真运行操作，观察仿真运行结果是否符合要求，保证各个元件、程序状态无误，从而提高自己应用PLC的能力。

仿真软件在国外已广泛使用，该软件能直接从屏幕上观察出PLC控制结果的正确与否，这给编程和调试带来了极大的方便，实现了对操作者思路的直接转化，是日常教学中非常适用的一种教学手段。

参考文献：

[1]田彩云.PLC仿真软件在PLC教学中的作用[J].湖北广播电视大学学报，2010（05）.

[2]李斌，邹灿红.电器控制与PLC应用技术仿真教学应用研究[J].电气电子教学学报，2006（06）.

（作者单位 江苏省徐州机电工程高等职业学校）

PLC组态软件 篇7

可编程控制器 (P L C) 在工业自动化领域的使用十分普遍。P L C是专为工业环境而设计的电子系统, 具有抗干扰能力强、可靠性高、使用灵活方便、体积小等优点。可应用于复杂的自动控制系统。嵌入式P L C是在嵌入式技术的基础上开发的P L C, 还具有成本低、维护简单、易于扩展等优点。目前在很多自动化控制系统中都选用P L C作为现场控制设备, 在系统上位机上使用工业组态软件进行监控。由于组态软件能够提供良好的人机界面设计 (H M I) 、实时或历史数据处理、报警和报表处理等功能[1], 因此在工业生产中得到了广泛的应用。本文研究了嵌入式P L C的通信协议, 并以国产组态软件K ing V iew为例介绍与嵌入式P L C通信的方法。

2 嵌入式PLC简介

嵌入式PL C是基于嵌入式技术开发的PL C。本文所涉及的嵌入式PL C是在单片机内嵌入了E ASY CO R E系统内核[2]。该系统内核可实现实时任务调度, 梯形图语言的解释和执行, 以及通信等功能。

嵌入式P L C兼容三菱F X 2N梯形图指令和编程软件。通过梯形图、指令表可以实现数据运算、逻辑顺序控制、特殊控制等功能, 可以满足数字量控制、模拟量控制, 以及CAN B U S、R S485等网络通信的需要。此外, 嵌入式PL C芯片组使用的M CU为C8051F 020单片机, C8051F 020内部丰富的资源如PCA、SPI、I2C等功能都可以通过编写二次开发程序加载到实时操作系统中。

3 组态软件简介

K ing V iew组态王软件采用了多线程、CO M组件等技术, 实现了实时多任务和软件的运行可靠。T ouch V iew是组态王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, 同时可以完成变量报警、操作记录、趋势曲线等监视功能。组态王软件以其可靠性高、通信速度快、功能强大、界面友好和开发简单等优点而得到了广泛的应用。它提供了脚本语言的支持, 还提供了大量的驱动程序供用户使用。

4 嵌入式PLC通信

嵌入式P L C使用编程口与组态软件进行串行通信时, 组态软件通过P C串口发出命令帧, 可以读取、写入、置位或复位嵌入式P L C的软元件。P L C接收命令帧, 若校验无误, 则会响应相应命令。

4.1 串行接口电路

串行接口电路采用M AX 232芯片, 硬件电路如图1。其中, M AX 232芯片的T 2IN、R 2O U T分别接C8051F 020单片机的P0.0、P0.1引脚 (在单片机初始化程序中, 需通过C8051F 020单片机的P C A寄存器将U AR T 0配置到P0.0、P 0.1引脚) 。

4.2 通信协议格式

嵌入式PL C串行通信协议兼容三菱F X系列PL C通信协议。采用ASCII码传输模式, 波特率9600 bps, 1位起始位、7位数据位、1位偶校验位和1位停止位。

主机P C向从机P L C发送命令时, 每一个命令帧包含:起始码、指令码、元件首地址、字节数、结束码和校验码。命令帧的组成见表1。P L C向主机应答信息帧格式如表2。

嵌入式PL C的指令码表示主机对PL C的操作类型, 具体如表3所示;元件首地址为目标P L C内部软元件相应的地址;校验码采用和校验的形式, 即从指令码开始到校验码前所有字节累加求和, 取累加和的低字节并用ASCII表示[3]。

4.3 嵌入式PLC通信流程

PL C在与组态软件进行通信时, P C机每发出一条命令帧, P L C都要能够及时响应, 通信流程如图2所示。

嵌入式PL C使用的M CU是新华龙公司的C8051F 020单片机。该系列单片机采用CIP-51内核, 可以使用标准51汇编语言或C语言进行软件开发。读取命令帧信息的部分C语言代码如下:

5 嵌入式PLC与组态软件通信

下面以组态王软件建立交通灯模拟控制实验为例, 简要介绍嵌入式P L C与组态王软件通信的一般步骤[4]。

控制要求:南北红灯亮25s, 同时东西绿灯也亮。20s后东西绿灯熄灭, 东西黄灯亮。东西黄灯亮2s后熄灭, 东西红灯亮, 同时南北红灯灭, 南北绿灯亮, 25s后南北绿灯灭、黄灯亮, 2s后南北黄灯熄灭、红灯亮。如此循环。

由于本文介绍的通信协议兼容三菱F X系列PL C的通信协议, 所以在组态软件中, 设备驱动选择三菱→F X 2→编程口。通信方式为R S232。

根据控制要求, 编写梯形图程序。在组态王软件数据词典中设置相应的变量, 创建交通灯动态模拟画面以及编写相应的应用程序命令。最终, 交通灯模拟控制实验的监控画面如图3所示。

6 结束语

嵌入式P L C使用编程口与P C进行串行通信, 无需另外配置通信模块, 节省了硬件成本。经实际测试, 与组态王软件能够正常的进行通信。用组态软件建立的人机界面直观友好, 能够很好的模拟实际情况, 在教学或实际应用中都具有参考价值。

摘要：本文介绍了基于C8051F 020单片机的嵌入式PL C的通信协议。通过PL C编程口通讯, 实现与计算机进行数据传递。并简要介绍工业组态软件与嵌入式PL C的组态的过程。

关键词：嵌入式PLC,通信协议,组态

参考文献

[1]张还.三菱F X系列PLC设计与开发[M].北京:机械工业出版社, 2009.

[2]徐本桥.基于芯片组的嵌入式PLC系统设计[D].华中科技大学, 2008.

[3]张崇智.PC与三菱FX_ (2N) 型PLC串口通信的实现[J].机床电器, 2005, (3) :37-39.

PLC组态软件 篇8

MCGS (Monitor and Control Generated System) 是一套基于Windows平台的, 用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统, 可运行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系统。MCGS为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台, 能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。使用MCGS, 用户无须具备计算机编程的知识, 就可以在短时间内轻而易举地完成一个运行稳定, 功能全面, 维护量小并且具备专业水准的计算机监控系统的开发工作。

MCGS 5.1软件系统包括组态环境和运行环境两个部分。组态环境相当于一套完整的工具软件, 帮助用户设计和构造自己的应用系统。运行环境则按照组态环境中构造的组态工程, 以用户指定的方式运行, 并进行各种处理, 完成用户组态设计的目标和功能。

2 PLC的工作原理

2.1 可编程序控制器的操作方式

可编程序控制器有两种操作方式:RUN (运行) 方式与s To P (停止) 方式。在RUN方式状态下, 通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。在STOP方式状态下, CPU不执行用户程序, 可用编程软件创建和编辑用户程序, 设置可编程序控制器的硬件功能, 并将用户程序和硬件设置信息下载到可编程序控制器。

2.2 扫描工作方式

PLC靠执行用户程序来实现控制要求。为了便于执行程序, 在存储器中设置输入映像寄存器区和输出映像寄存器区, 分别存放执行程序之前的各输入状态和执行过程中各结果的状态。PLC对用户程序的执行是以循环扫描方式进行的。所谓扫描, 是用来描述CPU对程序顺序、分时操作的过程。扫描从第O号存储地址所存放的第一条用户程序开始, 在无中断或跳转控制的情况下, 按存储地址号递增的方式顺序逐条扫描用户程序, 也就是顺序执行程序, 直到程序结束, 即完成一个扫描周期, 然后从头开始执行用户程序, 并周而复始地重复。由于CPU的运算处理速度很高, 使得从外观上看, 用户程序似乎是同时执行的。

2.3 PLC的工作过程

可编程序控制器通电后, 需要对硬件和软件做一些初始化可编程序控制器的输出及时地响应各种输入信号, 初始化后反处理各种不同的任务。PLC的工作过程如图1所示。

3 MCGS和PLC的连接

本设备构件可操作PLC的:x输入继电器 (位操作只读) ;Y输出继电器 (位操作, 可读可写) ;M中间继电器 (位操作, 可读可写) ;D变量存储器 (字, 双字, 浮点, 可读可写) 。单击设备基本属性中的“设置设备内部属性”, 在打开的属性页中按“增加通道”按钮, 弹出增加通道窗口, 单击设备基本属性中的“设置设备内部属性”在打开的属性页中按“增加通道”按钮, 弹出增加通道窗口, 在该窗口中选择要对PLC中的那个继电器区或寄存器区进行操作即选择通道类型;选择是只读, 只写, 还是读写, 默认是只读;指定操作该继电器区或寄存器区的什么地方即输入通道地址, 指定操作该通道地址中的哪一位 (00-07) 或一次操作1个字16位或2个字32位, 或浮点;设置一次连续增加多少个PLC通道。MCGS对PLC的通道连接, 在这里可以对其进行通道定义, 在这里就把PLC的寄存器, 输入、输出端口和MCGS的实时数据库进行连接, 让他们相互对应起来, 便于PC机的识别和操作。设备属性操作的设备调试窗口, 在这个窗口里面, 可以看到MCGS软件对通信端口的硬件设备的驱动是否成功。其通道值在设备调试窗口中就可以看到。也可以看到在通道定义中的通道所对应PLC以及MCGS中的数据名称。在设备调试窗口里由一个通讯状态标志占用一个通道号0, 在MCGS中它所显示的值如果为“1”, 则说明设备没有连接成功, 值如果为“0”就说明设备连接成功, MCGS软件对通信端口的硬件设备的驱动成功, 现在同道中所显示的值就是端口的输入值。通道号为0的通道类型为“通讯状态标志”的通道的通道值为“0”则说明设备连接成功。即就是MCGS和PLC的连接成功。

4 整体运行与综合测试

新建工程在MCGS组态环境中完成 (或部分完成) 组态配置后, 应当转入MCGS运行环境, 通过试运行, 进行综合性测试检查。在组态过程中, 可随时进入运行环境, 完成一部分测试一部分, 发现错误及时修改。对新建工程主要从以下几个方面进行测试检查:外部设备、系统菜单、动画动作、按钮动作、用户窗口、图形界面和运行策略。用调试程序产生的模拟数据, 检查动画显示和控制流程是否正确, 最后, 对模拟设备组成的控制系统进行模拟调试。进入运行环境, 就能按照实验规定的控制流程, 出现相应的动画效果。再接上PLC进行连机调试, MCGS的模拟运行界面应和PLC的输出运行状态一致。通过直接操作MCGS界面上的模拟开关来控制PLC, 即实现上位机对下位机PLC的直接控制。组态完好、测试正确的工程文件 (即组态结果数据库) 与MCGS系统的运行环境一起构成用户的应用系统。从整体运行测试的组态图, 可以看出本组态实现了MCGS和PLC的相互通信, 并且对PLC的运行状态和寄存器状态能够实时的显示, 当使用手动方式操作时候, 能够实现人为对PLC的输出改变的目的。基于MCGS的PLC通讯以及应用设计控制系统中MCGS采集PLC的数据, 便于集中管理采集现场信号, 便于监视和控制点击组态画面上相应的按钮, 完成需要的工作。与PLC运行相配合, 真实地再现了现场运行过程, 有很好的可视性。

5 结论

进入运行环境, 就能按照设计规定的控制流程, 出现相应的动画效果。再接上PLC进行连机调试, MCGS的运行界面应和PLC的输出运行状态一致。通过直接操作MCGS界面上的模拟开关来控制PLC, 即实现上位机对下位机PLC的直接控制。并且实现了PC机对PLC的监督及控制。综合运行和整体调试的运行和显示情况就可以说明, PC与PLC的通讯已经运用串口通信完全实现, 不但可以实现运用组态软件MCGS对PLC运行状态的监控, 而且可以实现对PLC的输出操作。达到了工艺及控制要求, 实现了任务所要求的各个功能。

参考文献

[1]高勤.可编程控制器原理及应用 (三菱机型) [M].北京:电子工业出版社, 2006.

[2]廖常初.PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社, 2003.

[3]林明星.电气控制及可编程序控制器[M].北京:机械工业出版社, 2004.

[4]丁莉君, 邓莎萍.浅谈PLC通信技术[J].电气传动自动化.2007.29 (2) .

PLC组态软件 篇9

我国电梯发展从建国后开始, 从1954年正式投产电梯, 50年的时间, 电梯技术迅猛发展。目前我国电梯厂家共200多家, 产量仍然不足。庞大的中国市场吸引着全世界各大电梯公司, 世界主要知名电梯品牌, 如西子-奥迪斯, 日本三菱, 北欧迅达等企业都进入中国市场, 并在我国建厂;现在合资品牌产量已经占市场超过一半;先进的设计工艺和管理经验融入使得国内电梯行业迅猛发展, 我国现阶段几乎所有电梯产品都能生产;国内市场需要的电梯产品, 国内电梯行业完全可以独立完成生产, 缩短了与国外优质电梯产品的差距。国产电梯的技术水平和产品质量正在稳步提高[1,2]。

2 本文研究的意义及内容

当今是个科技高速发展的时代, 随着交流感应电动机问世, 电梯传动设备进一步简化, 电梯的行进速度和平层的舒适性都得到了极大地改善。成为人们生活和工作中重要的承载工具。近些年, 控制技术发展迅速, 不断有新的控制技术问世, 以PLC逻辑控制器为主的控制技术正以很快的速度发展着;有着简单易学;功能强, 性价比高;程序简易, 代码量小;低功耗等特点。使电梯控制技术由传统晶闸管、继电器控制技术转向PLC电气控制技术发展, 形成发展趋向[3,4]。

本文所研究的内容主要是用PLC控制技术实现电梯电气控制系统的设计。首先对电梯系统结构阐述, 和PLC可编程控制器介绍, 接着阐述了电梯电气设计特点, 确定系统电气设备的选型, 然后是设计系统的硬件部分, 软件部分, 监控及远程控制部分, 最终完成电梯整体电气设计。并由AUTOCAD软件画出PLC外部接口接线图和主线路图, I/O用在分析了电梯系统的软件设计方法基础上, 设计出程序梯形图。用MCGS组态软件实现对四层电梯控制系统的模拟, 完成PLC程序与MCGS组态软件的联机调试等工作。

3 系统硬件设计

3.1电梯的控制要求。电梯电气设计系统主要由传动控制系统两部分和逻辑信号控制系统构成。

主要硬件包括PLC主机、信号继电器、低压电器元件、各类指示灯和按钮等。 (图1)

3.2电梯电气控制系统的功能。a.电梯上 (下) 行进可由轿厢内和轿厢外呼梯信号决定;b.电梯行进中, 遇其它呼梯信号时, 同方向停车, 逆向不通车, 形成优先控制;c.轿厢内和轿厢外呼梯信号具有记忆功能, 到一层或顶层解除记忆;d.轿厢内和轿厢外呼梯信号、电梯行进方向、各楼层位置均有信号灯指示;e.行车时不能手动开门或本层呼梯开门, 开门不能行车。

四层电梯的控制要求:a.电梯到达指定楼层后电梯门开, 并延时3S后关。b.当外部呼叫电梯时, 电梯门关, 到达指定楼层电梯门开。c.内部呼叫电梯时, 如果呼叫楼层与停靠楼层相同时, 电梯门开, 如果不同, 是电梯门关。d.电梯运行优先级:同时向上、向下呼叫电梯时, 按照同方向优先的原则运行。如果一层、三层同时向上呼叫电梯时, 电梯应当先运行至一层再想上运行。

3.3硬件的选型。PLC选型:西门子S7-200;输入/输出点分配:该系统占用PLC的36个I/O口, 20个输入点, 16个输出点。

4 系统软件设计

4.1上行信号。当电梯在一楼时I1.4闭合, 除一楼呼叫电梯以外的呼梯电梯均上行;当在二楼时I1.5闭合, 此时除一楼二楼呼梯以外电梯均上行;当在三楼时I2.0闭合, 四楼呼梯电梯上行。

4.2下行信号。当电梯在四楼时, 其他楼层呼梯电梯均下行;当电梯在三楼时, 一楼二楼呼梯电梯下行;当电梯在二楼时, 一楼呼梯电梯下行。

5 组态监控系统设计

组态软件选择MCGS组态软件, MCGS (Monitor and Control Generated System, 通用监控系统) 是一套基于Windows平台、方便用户快速的搭建上位机监测, 控制系统的组态软件系统。MCGS为用户提供了典型的实际工程案例和开发平台, 能够完成上位机画面绘制, 提供大量资源库;便于实现现场数据采集、实时和历史数据处理、报警控制、动画演示等功能。

MCGS通过上位机中的串行口设备和PLC上的通讯单元 (编程口) 建立串行通讯连接, 从而达到操作PLC设备的目的。PLC的默认设置是只支持RS232通信, 所以要使用RS485通信协议, 必须事先用RS232 (即PLC的编程口) 通信, 设置寄存器PLC D8120寄存器。

此次MCGS通过监控计算机的RS-232串行口读取PLC存储区的数据, 与PLC建立连接。MCGS的结构形式使其成为一个“与设备无关”的系统, 对于不同的硬件设备, 只需定制相应的设备构件, 放置到设备窗口中, 并设置相关的属性, 系统就可对这一设备进行操作, 而不需要对整个系统结构作任何改动。 (图2)

6 结论

本文采用PLC和组态监控的的方式开发了一套简易的电梯控制系统, 此系统可应用于多层电梯控制, 也可作为典型案例应用在高校实训室, 及电梯系统培训中模拟使用。

参考文献

[1]罗雪莲.交流变频调速电梯PLC控制系统设计[J].电气时代, 2003, (11) :1-3.

[2]廖常初.可编程控制器的编程方法和工程应用[M].重庆:重庆大学出版社, 2001 (2) :30-46.

[3]廖常初.可编程序控制器应用技术第五版[M].重庆:重庆大学出版社, 2007, 6:201-208.

PLC组态软件 篇10

提高厌氧发酵生产沼气的产气率,一直是人们从事这方面研究的主要目标。厌氧发酵是一个非常复杂的生物过程,仅靠自然发酵是难以实现的。因此,必须通过沼气生产的工业化,对发酵的生物过程进行监测调控,为优势发酵菌系提供良好的生长与繁殖环境,才能使产气量始终维持在一个较高的水平。国外一些发达国家十分重视沼气的生产自动化控制,在这些国家的大型化沼气生产中,其两相厌氧发酵在适宜的有机复合条件下,水停留时间为6天、浓度为8%的中温产气率可达到2.19m3/(m3·d)。然而,我国大多数为自然发酵,没有准确地控制其发酵温度、pH值、进出料频率等发酵因素,所以产气率相对较低,只达到上述国家产气率的1/2～1/3。本研究在详细分析发酵过程控制技术及其系统研究现状的基础上,研究基于PLC和组态软件相结合的发酵过程控制系统,给出了系统的体系结构、控制功能等,通过给定不同的控制要求(进出料频率、温度、pH值等)实现最优控制,使其达到产气率的最高值。

1 S7-300可编程控制器(PLC)

本实验下位机PLC选用西门子的S7-300 PLC。西门子S7-300的PLC能够适合自动化工程中的各种应用场合,是一种模块化中小型PLC系统。多种的性能递增的CPU和丰富的且带有许多方便功能的I/O扩展模块,使用户可以完全根据实际应用选择合适的模块。当任务规模扩大并且愈加复杂时,可随时使用附加模块对PLC进行扩展。在国内,S7-300以其模块化、无排风扇结构、易于实现分布、易于用户掌握等特点,成为各种控制任务的方便又经济的解决方案,能满足从小规模到中等规模性能的控制要求。

S7-300系列PLC具有模块点数密度高、结构紧凑、性价比高、性能优越和装卸方便等优点。此外,还有如下特点:

1) 丰富的指令集和功能库;

2) 高速的指令处理;

3) 方便用户的参数赋值;

4) 人机界面(HMI);

5) 诊断功能;

6) 口令保护;

7) 操作方式选择开关;

8) 功能强大的通讯技术。

2 力控组态软件

软件平台采用WindowsXP,选用三维科技有限公司的力控组态软件。使用力控组态软件,用户可以方便快速地构造不同需求的数据采集与监控系统。力控组态软件的特点为:

1) 具有实时开放数据库系统;

2) 力控可以与多种I/O设备进行通信;

3) 提供报警和事件;

4) 提供动画连接;

5) 提供动作脚本;

6) 提供完备的安全保护机制,以保证生产过程的安全可靠。

此外,其还提供趋势曲线、报表、分布式应用、配方、各种图形、外部通讯、各种控件,内置数据表、I/0设备驱动等各种功能。在设计过程中,“子图”提供厂许多复杂图片可以直接调用,“工具箱”中提供了许多绘图工具可供使用,外部设备连接容易,编程简单,使得整个设计过程十分容易,画面生动形象,使用方便。

3 系统建立

本文以黑龙江省科技攻关(GB06B502)和“十一五”国家科技支撑计划课题(2006BAD7A10)厌氧发酵过程自动控制系统为研究对象,根据当前厌氧发酵过程控制系统的发展方向与形式,设计开发厌氧发酵过程自动监控系统。主要进行了以下几个方面的研究工作:

1) 根据厌氧发酵过程运行的特点,系统分析影响厌氧发酵控制系统经济性的因素,提出相应的对策。

2) 系统分析厌氧发酵过程各发酵因素的控制系统的特点,针对发酵现场中数字信号、模拟信号采集与控制,使用S7-300PLC设计相应的控制线路。

3) 根据计算机监控系统应满足的各项功能要求,使用力控组态软件设计计算机监控系统中数据采集、显示、报警、记录和冗余等功能。

3.1 硬件设计

本系统采用工控机加可编程序控制器(PLC)的上、下位机控制结构。其中,PLC负责硬件开关量I/O的控制和模拟信号的采集与调节。工控机用来进行参数修改与设定、手动/半自动/全自动控制、在线监视、数据存储与查询等工作。系统具体设计如下:

1) 采用PLC作为下位机,设计为可自动选择脱 机或并机两种运行方式。PLC运行可靠,即使上位机 出现问题不会影响下位机的正常运行。

2) 电路设计简单、方便。上、下位机之间的通讯采用专用的隔离电缆。 PLC本身具有与现场信号光电隔离的设计,避免现场信号对计算机的冲击,从而保护了计算机。

3) 控制系统可分为检测部分和控制部分。检测信号有温度、压力、pH值、液位的检测量,它们均是模拟信号,直接从各罐体现场引入PLC的模拟扩展模块的输入端;控制部分包括温度控制、pH值控制、液位控制。其中,温度、pH值、液位控制等均是数字量控制,有PLC的数字输出口控制。控制系统整体框图如图1所示。

3.2 软件设计

软件平台采用Windows XP,选用三维科技有限公司的力控组态软件。

3.2.1 画面设计

利用力控组态软件做成的主控界面“厌氧发酵过程自动控制系统”如图2所示。

3.2.2 数据库组态

系统中各检测点的温度、压力、液位、阀门开度等都需要保存在数据库中。在建立数据库时,首先按照点类型(模拟点、数字点、累计点、控制点或运算点)创建新点,对其参数进行设置,包括基本参数和报警参数,并且进行量程转换,然后把已创建的点和点参数与现场的Ⅰ/O设备检测到的某一具体数据项建立映射关系;当这一关系建立以后,数据库中的点和点参数才与来自I/O设备的数据源建立了一个数据链路。

3.2.3 动画设计

图形对象搭制而成的图形界面是静止不动的,需要对这些图形对象进行动画设计, 真实地描述外界对象的状态变化, 达到对过程实时监控的目的。由力控组态软件动画链接建立画面中对象与数据变量或表达式的对应关系;建立了动画链接后,根据数据变量或表达的变化,图形对象可以按动画链接的要求进行改变。

3.2.4 I/O链接

力控组态软件具有良好的开放性,对于采用不同协议通信的I/O设备,提供具有针对性的I/O驱动程序,实时数据库借助I/O驱动程序对I/O设备执行数据的采集与回送。

4 系统功能

力控组态软件通过I/O驱动程序从现场I/O设备获得实时数据,接收的数据一方面以图形的方式直观地显示在计算机屏幕上,另一方面按照组态要求和操作人员的指令将控制数据送给I/O设备,对执行机构实施控制或调整控制参数,对要求存储的采集量存储历史数据,对历史数据检索请示给予响应。当有异常情况发生时,系统会发出报警来提示工作人员进行相应的措施。由力控组态软件结合西门子S7-300设备,可以在力控组态界面下完成以下任务:

1) 参数设定和通信功能。包括控制参数设定、间接参数计算及离线参数输入等。

2) 实时运行参数监测及显示。组态软件实时采集生产过程中设备运行状态及参数,采用图形、报表的形式显示系统的实时运行情况。当前各个罐内的pH值、温度值、管道压力、各个罐体内的液位等直观动态的显示在力控组态界面上,便于监控生产,查看生产现场的实时数据和流程画面, 实现了生产过程的实时管理和系统的可视化,为优化工艺控制提供理论基础。

3) 监督报警功能。当实际测量值超出其用户设定的限值范围时,自动给出报警信息。

4) 实时过程控制。设置好系统的各个参数, 系统自动完成过程控制,或由操作员根据实际环境的情况来加以控制。在保证系统的控制自动化的同时,应保留手动控制以备用及进行调试该控制系统。

5) 进行远程操控。以免某仪器仪表出现问题,导致监控漏气系统失灵所产生的危险,符合人性化的生产方式。

6) 查询、打印任意时间段的历史数据。力控组态软件将实时监测数据存储于实时数据数据库中, 结合图形界面提供浏览各个历史曲线显示功能,并生成历史生产报表可随时打印。

7) 操作管理功能。在上位机中通过图形操作界面及多层菜单选择各种操作功能,包括设置限值、对下位机设置重要控制参数、时间参数设定、显示或打印参数的选择等。

8) 提高产气率。可以通过打印实时数据来分析各种参数,从而更加完善系统的各参数。更加准确地对沼气发酵系统的控制,大大提高了产气率。

参考文献

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[7]凌志浩.发酵过程在线监控系统的研制[J].自动化仪表,1998,19(10):7-10.

PLC组态软件 篇11

摘 要：针对大连海洋大学信息工程学院自动化专业PLC课程缺少组态实验的问题，以电梯控制实验为例，使用组态王软件设计了上位机画面用于监控，并成功实现了上下位机的连接，录制了操作视频，不仅锻炼了学生的动手能力，而且为今后的PLC课程教学改革提供了素材。

关键词：PLC；教学改革；组态王

中图分类号： TP27 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）12-160-2

0 引言

现代社会高楼林立，电梯已经越来越普遍的成为民用和商用的登楼代步设施。而伴随着现代电子和电子信息技术的发展，微机及可编程控制器逐渐在电梯控制中显示出一系列不可替代的优势。组态王软件是一种可以进行自主编程和演示画面编写的监控软件，它针对监控对象的控制过程和运行顺序进行设备通信，可以生动有效地控制现场的一些重要参数，实时的以演示动画的形式反馈给监控方。很多研究者在完成PLC控制程序设计后，用该软件实行对程序的动态模拟，以实现程序的客观性和可用性，近一步确保理论设计与实践环节的吻合[1]。因此该题目的研究具有良好的前景。基于上述原因以及本校现有条件，本文将研究对象定为电梯，研究的问题是基于PLC和组态王的电梯控制。利用组态王和实验室的现有PLC设备，通过查阅相关文献以实验的方式进行实践和创新。

1 电梯控制系统简介

电梯之所以能够上下飞腾，灵活而听话的随叫随到，来满足使用者的需求，是因为它有着一个能够“听”懂人话的大脑——就是它的控制系统。现实中电梯控制系统硬件由轿厢操纵盘、厅门信号、PLC、变频器、调速系统构成，其中PLC负责完成逻辑控制部分[2]。即PLC接收各种逻辑信号并将接收到的信号与预先设定的程序中的信号作对比，然后基于程序规则做出判断发出不同的反馈信号，即向变频器发出起停信号以此完成逻辑控制。这个过程中变频器会将自身的工作状态以信号的模式发送给PLC，二者形成较长作用时间的双相联系。这种控制可以很好地发挥PLC自身的优势，为电梯提供一个稳定灵活的“大脑”。

电梯由安装在各楼层厅门口的上升呼叫按钮和下降呼叫按钮进行呼叫控制，其控制内容为电梯运行方向[3-4]。电梯轿厢内部设有楼层内选按钮S1～S3，用以乘客选择需停靠的楼层；L1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指示，指示灯亮，表示电梯将要到达该层或停于该层；SQ1～SQ3为检测电梯轿厢所在位置的行程开关，是接收外界信号转入PLC内部的重要传感器，实验中需要人为操作给出信号。电梯轿厢在上升途中只响应上升呼叫信号，下降途中只对下降呼叫信号做出反馈，任何反方向的呼叫均不起效果。

基于校实验室现有设备允许的条件（S7-200实训操作台），将楼层定位三层。三层电梯一定程度上可以代表多乘电梯的控制方式，更高层电梯的实际控制是源于三层的控制理念并将这种控制方法重复的计算和判断下去。因此三层电梯是现有条件与控制方案研究相结合的最佳层数。确定电梯层数后我们通过穷举法举出电梯所有可能运行的方式。根据逻辑计算判断各种情况间的关系，得出结果。作为控制的核心部分，也是电梯的运行程序，我们必须考虑到电梯可能存在或处于的所有状态。并根据这种状态来给出响应判断，并指挥电梯进行下一步的运行。确定楼层为三层后，我们就可以根据层数来逐层分析电梯状态即可能发生的情况。

2 梯形图程序设计与分析

梯形图语言是与电气电路控制相呼应的图形语言，本次设计的电梯控制程序使用这种程序来完成控制要求[5]。下面举例说明一些主要环节的程序设计。系统的输入输出分配表如表1。

这段程序是为了完成控制要求中“电梯此时停靠于一层，一层门厅口有上升呼叫信号，进入电梯的乘客按动了三层内选按钮S3，或有三层外部呼叫信号”的程序事件。输入量I0.7是一层行程开关。根据电梯所在位置，I0.7的输入值会发生相应变化。当行程开关SQ1感应到电梯在一层时，I0.7会接通。因为电梯在最低层，因此电梯只能进行上升运行。I0.5表示一层门厅口上升呼叫信号的校验。以常闭指令装入的触点，一般是和网络本身相冲突或存在互锁关系的事件。下方设有相对应的事件自锁环节。网络2是在网络1基础上延伸，即在确定一层并有向上运行的趋势后，确定需要到达的楼层。I0.0表示进入电梯的乘客按动了三层内选按钮S3，此时电梯就产生了升至3层的需要，事件M2.3是程序后文单独定义的“电梯此时停靠于一层，一层门厅口有上升呼叫信号，三层外部呼叫信号”，事件M2.2是程序后文单独定义的“电梯此时停靠于一层，一层门厅口有上升呼叫信号，电梯内有三层内部呼叫信号”，M2.2与M2.3所产生的运行轨迹是相同的，因此可以归结为一个事件方便运行的判断。其他控制要求和控制程序原理相类似。电梯停靠显示的实现举例：

上图程序是在完成电梯所有可能出现的控制事件编程后，通过对事件间的逻辑关系来进行逻辑判断最终给出输出信号的程序。Q0.2是判断后的最终输出结果，有输出分配表得知，其代表一层指示，即电梯运行的过程中会经过或停于此处。将这些可能产生的控制事件具体成编程事件，则有M0.2表示电梯此时停靠于一层，一层门厅口有上升呼叫信号，进入电梯的乘客按动了三层内选按钮S3，或有三层外部呼叫信号；M0.3表示电梯此时停靠于一层、二层门厅口有上升呼叫信号，进入电梯的乘客按动了二层内选按钮S2；M1.1是前两者的同时交集，表示电梯此时停靠于一层、二层和三层门厅口同时有上升呼叫信号，或者进入电梯的乘客同时按动了二层和三层内选按钮S2等情况，即表示电梯需要先去一层后去二层。这三种情况都是电梯轿厢离开一层时的情况，显示电梯位置的指示信号应该是从有到无，这个过程由计时器来控制，在现实使用过程中可以根据电梯的运行加速、减速、平层时间来控制，在此次设计中只给出逻辑计算后的结果。M10.0代表的事件是电梯此时停靠于三层，三层门厅口有下降呼叫信号，进入电梯乘客按动了一层内选按钮S1，或有一层外部呼叫信号；M0.7表示电梯此时停靠于二层，二层门厅口有下降呼叫信号，进入电梯乘客按动了一层内选按钮S1，或有一层外部呼叫信号。M1.2是前两者的交集，电梯从三层下降至二层，停靠开门、关门后再次运行下降至一层。这三种情况都是电梯轿厢从其他层前往一层时的情况，显示电梯位置的指示信号应该是从无到有，这个过程也由计时器来控制。一些互斥的事件间需要设置互锁环节来保证二者不能同时发生，如离开一层时一层内选信号应该为无。

3 基于组态王的监控画面设计与实验

为了满足控制要求和监控要求，画面的设计一般要有与现实电梯相对应的输出显示装置和输入控制按钮。当电梯到达所在楼层时电梯左侧的行道示意图中会在指定位置出现电梯动画。电梯运行指示灯是为了方便乘客得知当前所在位置和将要到达的位置而设定的，这三个指示灯的亮灭是电梯运行过程最直观的体现。

4 总结

通过分析电梯响应呼叫信号而运行的特点，根据现代电梯自动控制理论，并在参考工业和民用领域电梯控制经验的基础上，提出了适合现代电梯运行的控制方案，控制判断核心选用PLC，监控仿真选用组态王软件，以所编写的程序根据内选或者外部呼叫的信号，使梯轿厢在楼层间运转完成乘客搭乘任务或货物运送任务。

本论文立足于现代电梯控制要求和特点来选择控制方案和监控软件并自主编写程序，并对控制过程中各种影响因素作了研究，电梯上升下降过程中避免反方向呼叫的干扰，保证电梯运行能够满足乘客或运送货物的要求，提高了运行效率，具有创新性。

参 考 文 献

[1] 尤翠英.基于PLC的电梯控制系统设计[J].科技创新导报，2010：82-83.

[2] 张学军，张苗苗，谢剑英.电梯控制系统的面向对象分析与实现[J].测控技术，1999，12.

[3] 赵迎春.PLC在电梯控制系统中的应用[J].辽宁师专学报，2004，6（4）：84-85.

[4] 汪浩然.基于PLC控制技术的电梯控制系统的设计与实现[J].数字技术与应用，2010：165-168.

PLC组态软件 篇12

关键词：物流,组态软件,PLC,IPC,RS-485

引言

随着现代物流技术的发展, 物流输送系统被广泛应用于家电、电子、医药、轻工等行业的流水作业之中, 起着衔接储存、输送、提高功效、保证质量的重要作用。这就要求控制系统具有高可靠性和自动化水平。可编程序控制器 (PLC) 因其可靠性高、编程方便、配置灵活, 在现代物流输送系统控制中得到了广泛应用;而工业组态软件是可以从PLC、各种数据采集卡等设备中实时采集数据, 发出控制命令并监控系统运行是否正常的一种软件包, 为工业监控软件开发提供了便利的软件开发平台, 从整体上提高了工控软件的质量。将二者有机的结合, 便可设计出高性能价格比的监控系统, 实现物流输送系统的实时监控和管理。[1,3]

1、系统总体结构

物流输送系统可采用分布式控制技术, 通过工业控制网络组成先进的生产过程控制系统和实时、安全的监控系统, 物流输送控制系统总体结构如图1所示。

上位机监控计算机采用工控机 (IPC) 和大屏幕, 提供友好、丰富的人机界面, 进行系统全面的监控和管理;由安装在现场的多台PLC控制器作为下位机与现场电气设备和执行机构直接连接, 执行可靠、有效、具体的分散控制。物流输送系统的上位IPC与现场的各PLC控制器距离通常较远, 为保证系统系统的可靠性, 采用RS-485标准总线网络进行数据传输。这样就构成了易扩展、普适性强的物流输送系统控制网络。

2、系统通信[1]

系统采用RS-485标准总线, RS-485总线速度快 (最大位速率为10Mbps) , 传送距离远 (90Kbps速率下可传输1200m) , 以差分平衡方式传输信号, 具有很强的抗共模干扰的能力, 允许一对双绞线上一个发送器驱动多个负载设备。因此工业现场控制系统中一般采用该总线标准进行1:N通信方式的数据传输。通信网络各节点均带有RS-485串行通信接口。在总线末端接一个匹配电阻, 吸收总线上的反射信号, 保证正常传输信号干净、无毛刺。匹配电阻的取值应该与总线的特性阻抗相当 (120欧) 。

在1:N通信方式下, 每台PLC被分配不同的地址, 上位机与PLC采用统一的通信协议。上位机通过RS-485网络广播自己所要求的下位机PLC地址, 所有PLC都收听广播。各PLC把收到的地址与自己的地址进行比较, 地址相同的PLC为被选中的下位机, 其余PLC皆为未选中的下位机, 暂时从网络上隔离。网络上只剩下主机与选中的PLC, 按主从式双机的通信过程进行通信。上位机采集PLC数据后根据新收到的数据刷新监控画面。

上位IPC与下位PLC既相互通信构成一个完整的信息采集系统, 又能彼此独立相对独立工作。一旦上位IPC出现故障, 下位PLC可脱离上位机独立工作, 确保现场设备安全, 可靠连续运行。

3、监控系统设计

3.1 系统配置

由于物流输送系统对运行速度、灵敏度、稳定性等方面的要求, 下位机采用功能强大、可靠性高、维护方便且抗干扰能力强的可编程控制器OMRON CQM1H PLC直接控制现场电气设备和执行单元。

系统监控界面设计要求以动画方式显示监控设备的运行状态, 方便地构成监控画面和实现控制功能, 并可以生成报表、历史数据等, 这里选用性价比较好的北京亚控公司开发的组态软件King View6.0, 该软件界面友好, 功能强大。

3.2 PLC程序设计[2]

系统采用Omron CX-Programmer 2.0梯形图编程软件, 根据输送系统现场控制流程对PLC编程。通常根据系统控制要求, 考虑系统的可靠性和连续性, 控制系统设计为手动和自动两种控制方式。

在手动控制方式下, 通过控制柜面板开关, 按钮分别操纵各执行机构动作, 主要用于系统调试维修或事故操作, 以确保系统运行的连续性。自动控制方式为系统的正常运行方式, 所有动作按程序流程由PLC控制完成。在自动运行过程中, 系统自动监测各故障输入点, 一旦发现故障, 系统将根据工艺规定的故障级别, 自动进行急停或相关提示操作并发出相应的声光警报, 同时该故障自锁, 直到故障排除后按复位按钮, 系统再继续自动运行。系统维护方便, 安全可靠。

3.3 监控界面设计[3]

组态软件King View6.0由工程浏览器Touch MAK和画面运行系统Touch VEW两部分组成, 具有强大的图形编辑功能。运用开发环境Touch MAK设计监控画面, 主要内容包括物流输送系统仿真、报警等画面。监控软件的功能结构如图2所示。Touch VEW是显示Touch MAK中建立的图形界面的运行环境。上位机监控系统运行时运行Touch VEW进入监控主画面, 各设备的状态就以动画的形式形象的表示出来, 通过主菜单或各画面的功能键, 操作人员可方便地切换各画面, 获得各画面具体的监控数据。

4、结束语

本文研究的基于PLC和组态软件的物流输送线自动控制系统, 利用了PLC抗干扰能力强, 适用于工业现场的特点, 又利用了组态软件强大数据处理和图形表现的能力, 融合了较先进的自动化技术、计算机技术、通讯技术, 具有可靠性高、操作简单、维护容易等特点。该方案已成功应用于上海新大洲托车有限公司WFJ50封闭轨积放式悬挂输送设备监控系统。如果在监控IPC上配置了以太网接口, 可与生产管理层及企业经营管理层实现网络互连, 构成完整的企业管理信息网络。因此, 本系统具有广阔的实际应用前景。

参考文献

[1].邱公伟.可编程序控制器网络通信及应用[M].北京:清华大学出版社, 2000.

[2].OMRON-CQM1H系列编程手册[Z].上海:上海欧姆龙自动化系统有限公司.1999.