基于fx2n与易控的混合液位控制系统设计(编辑修改稿)

基于fx2n与易控的混合液位控制系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

第 7 页 西华大学课程设计说明书 4 控制系统硬件设计 混合液系统控制主电路图如图 41 所示。 图 41 混合液位控制系统主电路图 控制柜的安装布置设计 控制柜的面板和内部安装布置如下图所示。 图 4— 2 混合液位控制系统面板及内部电路 第 8 页 西华大学课程设计说明书 5 控制系统软件设计 自动控制程序的 执行对硬件可靠性的要求是很高的，如果机械限位开关、机械开关、光电开关等不能提供正确的反馈信号，自动控制程序是无法成功执行的。 在这种情况下，为了保证生产的进行，需要改为手动操作，在调试设备是需要在手动状态下对个被控对象进行独立的操作，在调试设备时也需要在手动状态下对各被控对 象进行独立的操作。 因此除了自动程序外，一般还需要设计手动程序。 开始执行自动程序时，要求系统处于与自动程序的顺序功能图中初始步对应的初始状态，如果开机时系统没有处于初始状态，则应进入手动工作方式，用手动操作使系统进入初始状态后，再切换到自动控制方式。 因为 STL 指令不能用于子程序，所以采用跳转的结构，如图 41 所示。 跳转指令“ CJ P63”跳转到 END 指令处。 图 51 程序结构图 公用程序用于自动程序和手动程序相互切换的处理，自动程序和手动程序都需要完成的任务也可以用公用程序来 处理。 如果没有使用 STL 指令，也可以采用调用子程序的方式进行设计。 系统在进入初始状态之前，还应将与顺序功能图的初始步对应的软元件置为 OFF 状态，还是因为在没有并行序列或并行序列未处于活动状态时，同时只能有一个活动步。 第 9 页 西华大学课程设计说明书 6 监控系统软件设计 本系统的 组态软件采用的是易控组态软件。 易控是一套通用的监控和数据采集（ SCADA）软件，亦称人机界面（ HMI/MMI）软件，俗称组态软件。 易控以通信的方式和控制系统相连，能读写控制系统内部的信息，并以图形和动画等直观形象的方式呈现这些信息，以方 便对控制流程的监视。 也可以通过易控直接对控制系统发出指令、设置参数干预控制流程。 易控能对控制系统的数据进行运算处理，将结果返回给控制系统，协助控制系统完成复杂的控制功能。 易控还能对从控制系统得到的以及自己产生的数据进行存储、报表等等其它功能，从而延伸控制系统的能力和弥补控制系统的不足。 比如易控可以作 为中间桥梁，将控制系统和工厂的企业管理信息系统联结起来 ,将多个控制系统联结起来，使它们之间能交换数据、共享资源，协调和管理曾经是各自孤立的控制系统。 从而在更大范围内优化了控制结构，提高综合自动化效率。 易控可以应 用于机械制造、化工、电力、冶金等任何涉及自动化控制的领域，它本身没有行业的限制，只要它和控制系统之间能进行数据交换即可。 易控内置了对常见 PLC、DCS、 PC 板卡、智能仪表等设备的通信支持。 组态软件在国内是一个约定俗成的概念，并没有明确的定义，它可以理解为 “组态式监控软件”。 “组态 (Configure)”的含义是“配置”、“设定”、“设置”等意思，是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能，而不需要编写计 算机程序，也就是所谓的“组态”。 它有时候也称为“二次开发”，组态软件就称 为“二 次开发平台”。 “监控（ Supervisory Control）”，即“监视和控制”，是指通过计算机信号对自动化设备或过程进行监视、控制和管理。 简单地说，易控（ INSPEC）软件能够实现对自动化过程和装备的监视和控 制。 它能从自动化过程和装备中采集各种信息，并将信息以图形化等更易于理解 的方式进行显示，将重要的信息以各种手段传送到相关人员，对信息执行必要分 析处理和存储，发出控制指令等等。 易控（ INSPEC）软件提供了丰富的用于工业自动化监控的功能，用户根据 自己工程的需要进行选择、配置等较为简单的工作来 建立自己所需要的监控系统。 易控（ INSPEC）和行业无关 ,它可以广泛应用于机械、钢铁、汽车、包装、 矿山、水泥、造纸、水处理、环保监测、石油化工、电力、纺织、冶金、智能建 筑、交通、食品、智能楼宇、实验室等等凡是涉及自动化监控的任何场合。 易控（ INSPEC）既可以完成对小型的自动化设备的集中监控，也能由互相 联网的多台计算机或易控完成复杂的大型分布式监控。 还可以和工厂的管理信息 系统有机整合起来，实现工厂的综合自动化和信息化。 易控可以下挂多个控制系统，同时和多个系统连接，并在它们之间转发数据，易控 第 10 页 西华大学课程设计说明书 可以 连接企业的管理信息系统，将实时系统中的数据上传，也可以连接其它应用程序，向它们提供实时数据，易控提供了丰富的对控制系统的监视、控制和管理功能，但在用户的实际应用中，使用什么功能和达到什么效果都是由用户自己来决定的。 易控系统带有一个功能强大的二次开发平台，用户通过使用该开发环境，来确定自己的最终监控功能和效果 易控系统典型的使用情况如图 51所示。 图 61 易控典型结构 易控可以下挂多个控制系统，同时和多个系统连 接，并在它们之间转发数据，易控可以连接企业的管理信息系统，将实时系统中的数据上传，也可以连接其它应用程序，向它们提供实时数据，易控提供了丰富的对控制系统的监视、控制和管理功能，但在用户的实际应用中，使用什么功能和达到什么效果都是由用户自己来决定的。 易控系统带有一个功能强大的二次开发平台，用户通过使用该开发环境，来确定自己的最终监控功能和效果。 图 62易控典型应用实例 易控（ INSPEC）软件能够实现对自动化过程和装备的监视和控制。 它能从自动化过程和装备中采集各种信息，并将信息以图形化等更易于理解的方式进行显示，将重要的信息以各种手段传送到相关人员，对信息执行必要分析处理和存储，发出控制指令等等。 上位机监控画面的组态设计 画面建立的具体步骤如下： ①在工程窗口中的画面节点处，使用右键菜单命令“新建 画面”在工程中建立一个上位机监视 PLC 硬件设备 第 11 页 西华大学课程设计说明书 空白的新画面，在“画面”节点下会出现一个 画面名称命名的节点，并自动在工作区中打开该画面。 新建画面和重命名的方法如下图所示： 图 63 新建画面和重命名的操作 ②建立完 画面以后，就可以调整其大小，背景颜色等各种属性了。 画面属性的定义如下图所示： 图 64 画面的属性 画面的背景可以设置为固定颜色，渐变颜色，一种图案 或一个图片。 当画面的各种属性配置完成以后，就可以开始在画面绘制各种图形了。 在开始会之前，需要了解可以在画面上绘制什么图形，即画面有哪些图形元素构成。 ③设计有 11 个输入和 4 个输出，对应关系是。 输入：“ S1”、“ S2”、“ S3”、“启动”、“停止” 、“手动”、“自动”、“放 A 液”、“放 B 液”“搅拌”“放混合液”。 输出：“ A 阀”、“ B阀”、“ C 阀”、“电机扇叶”。 S S S3是液位传感器，“手动”、“自动”用于切换工作模式，选择工作的状态。 “放 A液”、“放 B液”“搅拌”“放混合液”这四个按钮用于手 第 12 页 西华大学课程设计说明书 动的工作方式时进行单步的操作。 “ A 阀” 用于控制液体 A是否流进液罐， “ B阀” 用于控制液体 B的流进方式， “ C阀” 用于控制混合液体是否流出液罐。 查找元件的方法如下图所示： 图 65 图形 工具的三种显示模式 ④ 易控画面的绘制就是不断将一些画面组件，绘制到画面上，再调整它们的外观属性 ，各个图形对象互相协调配合，形成最终的画面。 ⑤调整画面的布局，使画面的整体布局紧凑，布局合理，观赏性较强。 ⑥ 当工作区的工作页面为画面时，工具箱可用。 （为其他页面时，工具箱变灰，不可用）选中工具箱的一个图形组件，当鼠标移动到工作区中的画面上后，光标 改变为相应的图形组件样式。 系统的开发画面如下图所示： 图 66 系统的开发画面 第 13 页 西华大学课程设计说明书 图 69 IO 通信的新建 开发 系统主菜单“工具”下的“变量引用”或者工程窗 口中的“变量”节点的右键菜单中的“变量引用”用于在工 程中查找变量的使用情况。 开发系统主菜单“工具”下的“变量统计”或者工 程窗口中的“变量”节点的右键菜单中的“变量统计”用于统 计工程中变量的总体使用情况。 引用图如图 67所示： 混合液位控制系统的变量引用图如图 68所示。 图 68 程序所需的变化量示意图 在设备管理中选出所需的串口设备和三菱 PLC FX232 串口通信子设备，然后对串口设备进行通信 协议的设置，其协议设置为：波特率 9600，停止位 1位，偶校验， COM3 等。 再对三菱 PLC FX 串口通信子设备进行通道连接设置， 建立数据库变量和 PLC 通道之间的对应关系。 开发系统主菜单“工具”下的“ IO通信 ”或者工程窗 口中的“ IO 通信”节点的右键菜单中的“新建 ”用于在工 程中查找变量的使用情况。 创建 IO 通信主要是为了画面中定义的变量将与 PLC 的 变量进行连接，就是为了创建通信通道。 以实现用上位的 方法去控制 PLC的工作状态。 IO 的通信图 如 图 69 所示。 I/O 通信的建立过程如下： （ 1） 建立一个名为“虚拟设 备通道”的通道：右键菜 单的“新建通道”启动向导，选择“虚拟设备”类型的通道， 输入“虚拟设备通道”为通道名称，选择“下一步”。 如 67 变量的引用 第 14 页 西华大学课程设计说明书 610所示。 图 610 配置通道图 （ 2）在“虚拟设备通道”下建立一个“液位控制 ”：在可选设备立标中选择 “液位混合控制 ”的“虚拟设备，点击“ =〉”按钮，在已经添加设备栏目中，就出现了一个虚拟设备。 并新建设备，如图 611 所示。 图 611 新建设备类型 （ 3） 选择 PLC 的 类型，并配置相应的参数，设置完成后点击“完成”按钮。 向导完成以后，在工程树中列出了建立的通道和设备。 （ 4） 双击工程树中新建立的“虚拟设备”，在工作区中可以开始配臵该虚拟设备中的 第 15 页 西华大学课程设计说明书。