基于组态王混合液体控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)

基于组态王混合液体控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。 组态软件 也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。 而且，它能充分利用 Windows 的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势 曲线 等，可便利的生成各种报表。 它还具有丰富的 设备驱动程序 和灵活的组态方式、数据链接功能。 本课题的主要方向就是在 掌握混合液体生产的工艺和各单元系统的控制要求，及参数要求的基础上， 利用组态王制作出监控画面，通过“组态王 ”的PID 调节对液体混合进行控制，采用先进的控制算法，以达到优化技术指标、提高经济效益和社会效益、提高劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环 境卫生、提高市场竞争能力的作用。 3 第一章 组态王软件的介绍 组态王简介 “组态王”是运行于 Microsoft Windows 98/NT 及以上中文平台的全中文界面的组套软件，采用了多线程、 COM 组件等新技术，实现了实时多任务、软件运行可靠。 组态王具有一个集成开发环境：组态王工程浏览器，在工程浏览器中，你可以查看工程的各个组成部分，也可以完成构造数据库、定义外部设备等工作。 画面的开发和运行有工程浏览器调用画面制作系统 TOUCHMAK 和画面运行系统TOUCHVEW 来完成的。 TOUCHMAK 是应用程序的开 发环境。 您需要在这个环境中完成设计画面，动画连接等工作。 TOUCHMAK 具有先进完善的图形生成功能：数据库中有多种数据类型，能合理地抽象控制对象的特性；对变量报警，趋势曲线，过程记录，安全防范等重要功能都有简单的操作办法。 TOUCHVEW 是“组态王”软件的实时运行环境，在 TOUCHMAK 中建立的图形画面只有在 TOUCHVEW 中才能运行。 TOUCHVEW 从工业控制对象中采集数据，并记录在实时数据库中。 它还负责把数据的变化用动画的方式形象地表示出来，同时完成变量报警，操作记录，趋势曲线等监视功能，并生成历史数据 文件。 组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。 它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。 通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。 其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。 尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。 通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。 组态软件 也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。 而且，它能充分利用 Windows 的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。 它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。 在工业控制领域，随着自动化程度的迅速提高，用户对控制系统的过程监控要求越来越高，人机界面的出现正好满足了用户这一需求。 人机界面可以 对控制 4 系统进行全面监控，包括过程检测、报警提示、数据记录等功能。 基于组态王设计的系统具有界面友好、易于操作、运行可靠、便于升级等特点，从而使控制系统变得操作人性化、过程可视化，在自动控制领域的作用日益显著。 组态王的基本使用方法 使用组态王实现控制系统实验仿真的基本方法： (1)图形界面的设计。 在工程浏览器中左侧的树形视图中选择“画面”，在右侧视图中双击“新建”。 工程浏览器将运行组态王开发环境 TOUCHMAK，弹出如下对话框。 在“新画面”对话框中设置如下图，在对话框中单击“确定”。 绘制图素的主要工具放置在图形编辑器工具箱内。 当画面打开时，工具箱自动显示，如果工具箱没有出现，选择菜单“工具 / 工具箱”或按 F10 键打开它。 (2)定义外部设备和构造数据库 1． 组态王把那些需要与之交换数据的设备，或程序都作为外部设备。 外部设备包括：下位机（ PLC、仪表、板卡等），它们一般通过串行口和上位机交流数据。 只有在定义了外部设备后，组态王才能通过 I/O 变量和它们交换数据。 为了方便设计者定义外部设备，组态王设计了“设备配置向导”，一步步引导你完成设备的连接。 2．数据库是组态王最 核心的部分。 在 TOUCHVEW 运行时，工业现场的生产状况熬以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都是要以实时数据库为中介环节，所以说数据库是联系上位机和下位机的桥梁。 （ 3）定义变量 对于我们将要设计的项目，需要从下位机采集数据，需要在数据库中定义这若干个变量。 因为这些数据是通过驱动程序采集到的，所三个变量的类型都是 I/O实型变量。 在工程浏览器的左侧选择“数据词典”，在右侧双击“新建”，弹出“变量属性”对话框，设置完成后，单击“确定”。 5 (4)建立动画连接 在 画面上双击图形对象，弹出“动画连接”对话框。 单击“填充”等按钮，弹出“填充连接”等对话框，注意填充方向和填充色的选择。 单击“确定”。 单击“动画连接”对话框的“确定”。 (5)运行和调试 在主监控画面，点击左上角文件按钮，在下拉菜单中选择“切换到 view”，进入监控画面。 画面将显示从下位机采集到的数据。 第二章 系统整体设计 液体混合装置具体控制要求 该自动混合装置是将两种液体按照比例进行简单的混合。 首先分析被监控对象的硬件构成和控制过程，根据实际情况来进行变量定义和画面设计。 自动化混合装置系统 模型如图 21 所示： 图 21 自动混合装置模型图 具体控制要求，分析如下： （ 1）初始状态：容器是空的， Y Y Y3 电磁阀，搅拌机 M 和电炉 H 的状态均 6 为 OFF（即“ 0”状态）液面传感器 L L L3 的状态均为 OFF。 （ 2）按下起动按钮 SB1 时开始下列操作：电磁阀 Y1 得电，开始注入液体 A，至液面高度为 L2，停止注入液体 A，同时开启电磁阀 Y2 开始注入液体 B，当液面高度至 L1 时，停止注入液体 B。 （ 3）停止注入液体后开启电炉Ｈ，加热时间为 5 秒钟。 （ 4） 5 秒后，开启搅拌机同时加热搅拌 10 秒。 （ 5） 10 秒后，停止加热，继续搅拌 15 秒钟。 （ 6） 15 秒后，停止搅拌同时放出混合液体 C，当液面高度降至 L3 后，等待 2 秒以后停止放出，同时开启电磁阀 Y1，开始注入液体 A 进入下一混合过程。 （ 7） 停止操作：按下停止按钮 SB2 后，在当前操作完成后停止，回到初始状态。 本设计采用 PLCS7300，对各元器件进行控制运行，再通过对组态王命令语言的编辑，实现上述控制要求。 7 PLC I/O 分配 输入点如表 1 所示 : 序号 输入信号名称 地址 1 开始按钮 SB1（常开） 2 停止按钮 SB2（常开） 3 液位测量开关（常开） L1 4 液位测量开关（常开） L2 5 液位测量开关（常开） L3 6 热电偶 RL1（模拟量） PIW100 表 1 输入点的分配 输出点如表 2 所示： 序号 输出信号名称 地址 序号 输出信号名称 地址 1 电磁阀 Y1 4 搅 拌电机 M（ KM1） 2 电磁阀 Y2 5 加热电炉 H（ KM2） 3 电磁阀 Y3 表 2 输出点的分配 PLC。