液体自动混合控制推荐 .pdf

吉林化工学院毕业设计说明书基于 PLC多种液体自动化混合控制系统设计The Design of Variety Liquid Mixing Control System Based on PLC 学生学号：05510332 学生姓名：赵坤专业班级：自动 0503 指导教师：朱建军职称：讲师起止日期：2009.2.25 2009.6.10 吉 林 化 工 学 院Jilin Institute of Chemical Technology名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 36 页 -名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 36 页 -吉林化工学院毕业设计说明书-I-摘要本设计以三种液体的混合控制为例设计基于PLC 的混合液体控制系统，其要求是将三种液体按一定比例混合，在电动机搅拌后要达到一定的温度才能将混合的液体输出容器。液体混合系统的控制设计考虑到其动作的连续性以及各个被控设备动作之间的相互关联性，针对不同的工作状态，进行相应的动作控制输出，从而实现液体混合系统从第一种液体加入到混合完成输出的这样一个周期控制工作的程序实现。设计以液体混合控制系统为中心,从控制系统的硬件系统组成、软件选用到系统的设计过程（包括设计方案、设计流程、设计要求、梯形图设计、外部连接通信等），旨在对其中的设计及制作过程做简单的介绍和说明。设计采用西门子公司的 s7-300PLC实现液体混合控制系统，上位机采用 Wincc组态软件为开发平台，设计液体混合控制系统的组态环境，操作者就可以直接监控PLC 的运行情况，并且可以在 Wincc中适时改变系统的参数指标，从而大大的提高了工作效率。关键词：液体混合；西门子 S7-300；PLC；WINCC名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 36 页 -基于 PLC 多种液体混合自动控制系统设计-II-Abstract Mixing liquid control system based on PLC is designed,which takes three kinds of liquid mixing control for example.It need to mix three kinds of liquid accorded to certain proportion,and output the liquid when it achieve a certain temperature after the motor stir.Then it form circulation state Design liquid mix control system need that its act continuous and all devices relevance each other.For different state and control corresponding output so that achieve a control cycle from join the first liquid complete mixing liquid.The design mainly introduce and explain the making process,which based on liquid mixing control system,including hardware component and software choose(design scheme,flow,request,ladder-diagram,external connection).This design used s7-300PLC,which is produced Siemens,and PC used Wincc configuration software,then design configuration environment of liquid mixing control system.Operators can directly supervise and control condition of PLC,and they can change system parameters in the Wincc so that improve the system efficiency.Keywords：Liquid mixture；Siemens S7-300；Programable Logic Controller；Windows Control Center名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 36 页 -吉林化工学院毕业设计说明书-III-目录摘要 IAbstract II第 1 章 绪论 11.1 题目来源 11.2 课题研究的背景、目的和意义 11.3 国内外市场情况预测与工艺技术概况 11.3.1 国内外市场情况预测 11.3.2 国内外应用领域概况 1第 2 章 液体混合控制方案 32.1 PLC工艺流程概况 32.2 PLC的 I/O 点表 42.3 硬件选型 52.4 调节阀 52.5 变送器 62.6 SIMATIC S7-300软件 72.6.1 SIMATIC S7-300的用途 72.6.2 SIMATIC S7-300的特点 72.6.3 STEP7项目中的模块 82.7 Wincc软件 122.7.1 Wincc软件概述 122.7.2 Wincc的特点 12第 3 章 软件开发及仿真调试 143.1 下位机开发 143.1.1 打开 Step7/建立项目 143.1.2 配置主机架 153.1.3 符号编辑 163.1.4 程序的设计 173.1.5 程序的仿真 233.2 上位机开发 233.2.1 Wincc项目的建立 233.2.2 图形编辑 24名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 36 页 -基于 PLC 多种液体混合自动控制系统设计-IV-3.2.3 组态变量 253.2.4 软件仿真及调试 26结论 28参考文献 29致谢 30名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 36 页 -吉林化工学院毕业设计说明书-1-第 1章 绪论1.1 题目来源在炼油、化工、制药等行业中,多种液体混合是必不可少的工序,而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。但由于这些行业中多为易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质,以致现场工作环境十分恶劣,不适合人工现场操作。另外,生产要求该系统要具有混合精确、控制可靠等特点,这也是人工操作和半自动化控制所难以实现的。所以为了帮助相关行业,特别是其中的中小型企业实现多种液体混合的自动控制,从而达到液体混合的目的，液体混合自动配料势必就是摆在我们眼前的一大课题。1.2 课题研究的背景、目的和意义本课题是针对多组分原料自动混合系统，一方面由于液体进料与控制过程比较复杂、使进料参数变化较大，造成液体混合精度控制难，难以用测量控制器进行测定；另一方面由于循环控制过程出现故障不能随时停机。针对这两个难题，研究将电机控制技术、PLC控制、应用于多组分原料自动混合系统，从而提高多组分原料自动混合系统的稳定性、可靠性、精确性，以及多种液体混合循环控制时，可以自动或手动调节系统的启停。在大力提倡节约能源的今天，研究这种高性能、经济型的多组分原料自动混合系统，对于提高劳动生产率、降低能耗具有重要的现实意义。1.3 国内外市场情况预测与工艺技术概况1.3.1 国内外市场情况预测目前，全世界 PLC 生产厂家约 200家，生产 300多种产品。国内 PLC 市场仍以国外产品为主，如 Siemens、Modicon、A-B、Omron、三菱、Ge的产品。经过多年的发展，国内 PLC 生产厂家约有三十家，但都没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，可以说PLC 在我国尚未形成制造产业化。在 PLC应用方面，我国是很活跃的，应用的行业也很广。专家估计，2000年 PLC的国内市场销量为 15(20 万套（其中进口占 90%左右），约25(35 亿元人民币，年增长率约为 12%)。预计到 2005年全国 PLC需求量将达到 25 万套左右，约 35(45 亿元人民币)。1.3.2 国内外应用领域概况目前，PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类:开关名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 36 页 -基于 PLC 多种液体混合自动控制系统设计-2-量的逻辑控制：这是 PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等；模拟量控制：在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用；数据处理：现代 PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统；通信及联网：PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各 PLC厂商都十分重视PLC 的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 36 页 -吉林化工学院毕业设计说明书-3-第 2 章 液体混合控制方案2.1 PLC工艺流程概况液体自动混合系统的初始状态：在初始状态，容器为，电磁阀 Y1，Y2，Y3，Y4 和搅拌机 M 以及加热元件 R 均为 OFF，液面传感器 L1，L2，L3 和温度检测 T 均为 OFF。如图见 2-1 所示。图 2-1 多种液体混合示意图液体混合操作过程：1、按动启动按钮，电磁阀 Y1 闭合（Y1 为 ON），开始注入液体 A。2、当液面高度达到 L3 时（L3 为 ON）关闭电磁阀 Y1（Y1 为 OFF），液体 A停止注入，同时，开启电磁阀 Y2（Y2为 ON）注入液体 B。3、当液面升至 L2 时（L2 为 ON）关闭电磁阀 Y2（Y2 为 OFF），液体 B 停止注入，同时，开启电磁阀 Y3（Y3 为 ON），注入液体 C。4、当液面升至 L1 时（L1 为 ON）关闭电磁阀 Y3（Y3 为 OFF），液体 C 停止注入，然后开启搅拌电动机 M，搅拌三分钟 停止搅拌。5、加热（启动电炉 R）当温度（检测器 T 动作）300度时 停止加热（R 为OFF），并放出混合液体（Y4 为 ON）。6、至液体高度降为 L3 后，再经 30秒延时，液体可以全部放完 停止放出（Y4为 OFF）。液体混合过程结束。按动停止按钮，液体混合操作停止。根据上述液体混合操作，设计其简要流程图见图2-2 所示。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 36 页 -基于 PLC 多种液体混合自动控制系统设计-4-图 2-2 多种液体混合流程图2.2 PLC 的 I/O 点表点表的设计不仅需要依据项目的要求。同时，点表的设计直接的影响以后的PLC编程，此次设计只涉及一个温度模拟量。如表2-1 所示。表 2-1 多种液体自动混合控制系统的I/O 点表元件物理地址类型电源作用传感器 L1 I 0.0 DI 24 V 检测液位 L1 传感器 L2 I 0.1 DI 24 V 检测液位 L2 传感器 L3 I 0.2 DI 24 V 检测液位 L3 开始按钮I 0.3 DI 24 V STRAT 停止按钮I 0.4 DI 24 V STOP 电磁阀 Y1 Q 0.0 DO 24 V 控制液体A 流量电磁阀 Y2 Q 0.1 DO 24 V 控制液体 B 流量电磁阀 Y3 Q 0.2 DO 24 V 控制液体 C 流量电磁阀 Y4 Q 0.3 DO 24 V 控制混合液流量电机Q 0.4 DO 24 V 搅拌加热器Q 0.5 DO 24 V 加热名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 36 页 -吉林化工学院毕业设计说明书-5-2.3 硬件选型1、电源：6ES7 307 1BA000AA01；负载电源电压：120/230 VAC；板卡电源电压：24 VAC。2、CPU：6ES7 315 2AG10 0AB0；128KB 工作存储器 0.1ms/1000条指令，MPI+DP 连接（DP 主站或 DP 从站）多排最多可组态 32 个模块用于直接数据交换的发送和接收功能，恒定总线循环时间路由 S7通讯（可在的 FB/FC 固化程 V2.0）。3、DI 卡：6ES7 3211BH010AA0；数字输入模块 DI16 24 V，分成 16组。4、DO卡：6ES7 3221BH010AA0；数字输入模块 DO16 24 V/0.5 A 分成 8 组。5、带一体化温度变送器的双金属温度计：特点：现场显示温度，直观方便；具有自动切断电源和报警功能；安全可靠，使用寿命长；多种结构形式，可满足不同要求；设定点误差：电接点温度计，其设定点误差应不超过基本误差限的1.5 倍。6、温度变送器：输出信号：420 mA（如果需要其它输出信号请在订货时注明）；基本误差：0.5%FS；接线方式：二线制、三线制、四线制；工作电压：24VDC；输出负载：0-500 欧姆（特殊定货需注明）。7、磁翻板液位指示器：特点：防爆结构，可用于高温、高压环境色块，采用流线型弧面设计，指示更加灵敏七对继电器控制输出接点，自由设定各参数、自校正、自诊断报警输出；压力：10Mpa以内可定制；输出信号：4-20mA，限位开关，hart协议等可选配。8、HL-F 磁翻板液位变送器：分辨率：5mm；测量精度：0.2%；输出电流：4-20mA负载阻抗 500；报警输出接点：1-7 个。9、OSA86 系列通用电磁阀：特点：太空理念、飞碟活塞、三维密封、严防泄流、导向装置、避免故障、多种功能、通用性强。控制方式：常闭式、常开式。标准电压：AC220V、DC24V。电气连接：接线盒式（普通型）、电缆引线式（防爆型）。防护等级：德国标准DIN43650 A（IP65）。其他功能：E防爆型（防爆等级 D2CT5）；S手动功能；X 信号反馈；T定时开关。10、防爆电加热器：防爆等级：de2CT1-4；防护等级：IP54；功率：120kW；工作温度：418；工作压力：2.5Mpa；电压：380V。2.4 调节阀调节阀是最终控制元件的最广泛使用的型式。其他的最终控制元件包括计量泵、调节挡板和百叶窗式挡板(一种蝶阀的变型)、可变斜度的风扇叶片、电流调节装置以及不名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 36 页 -基于 PLC 多种液体混合自动控制系统设计-6-同于阀门的电动机定位装置。常见的控制回路包括三个主要部分，第一部分是敏感元件，它通常是一个变送器。它是一个能够用来测量被调工艺参数的装置，这类参数如压力、液位或温度。变送器的输出被送到调节仪表调节器，它确定并测量给定值或期望值与工艺参数的实际值之间的偏差，一个接一个地把校正信号送出给最终控制元件调节阀。阀门改变了流体的流量，使工艺参数达到了期望值。在气动调节系统中，调节器输出的气动信号可以直接驱动弹簧一薄膜式执行机构或者活塞式执行机构，使阀门动作。在这种情况下，确定阀位所需的能量是由压缩空气提供的，压缩空气应当在室外的设备中加以干燥，以防止冻结，并应净化和过滤。当一个气动调节阀和电动调节器配套使用时，可采用电一气阀门定位器或电一气转换器。压缩空气的供气系统可以和用于全气动的调节系统一样来考虑。2.5 变送器变送器的作用是将物理测量信号或普通电信号转换为标准电信号输出或能够以通讯协议方式输出的设备。一般分为：温度/湿度变送器，压力变送器，差压变送器，液位变送器，电流变送器，电量变送器，流量变送器，重量变送器等。除有传感的功能之外还有放大整形的功能，输出为标准的控制信号。如：420mA。二线制传输方式中，供电电源、负载电阻、变送器是串联的，即二根导线同时传送变送器所需的电源和输出电流信号，目前大多数变送器均为二线制变送器；四线制方式中，供电电源、负载电阻是分别与变送器相连的，即供电电源和变送器输出信号分别用二根导线传输。两线制电流变送器的输出为 420 mA，通过 250 的精密电阻转换成 15 V 或2-10V 的模拟电压信号.转换成数字信号有多种方法，如果系统是在环境较为恶劣的工业现场长期使用，因此需考虑硬件系统工作的安全性和可靠性。系统的输入模块采用压频转换器件 LM231 将模拟电压信号转换成频率信号，用光电耦合器件TL117进行模拟量与数字量的隔离。同时模拟信号处理电路与数字信号处理电路分别使用两组独立的电源，模拟地与数字地相互分开，这样可提高系统工作的安全性。如图2-3 所示。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 36 页 -吉林化工学院毕业设计说明书-7-图 2-3 变送器模块2.6 SIMATIC S7-300 软件SIMATIC S7 系列可编程控制器是西门子全集成自动化系统中的控制核心，是其集成与开放特性的重要体现。SIMATIC S7 PLC 继承的强大通讯功能，是其得以成功的另一个重要方面。如今，PROFIBUS有超过 1200余家会员单位，全球的总安装结点已经突破1000 万，是全球公认的工业现场总线标准的领跑者；新一代工业以太网标准PROFInet的提出，为以太网在工业领域更大范围的应用提供了技术保障。凭借继承统一的通讯，SIMATIC S7 PLC 在实现车间级、工厂级、企业级乃至全球企业链的生产控制与协同管理中起到中坚作用。不断创新的 PLC 编程组态工具 STEP7采用 SIMATIC 软件的集成统一架构，为实现 PLC 编程组态的易用性和友好性以及与上位机组态系统的集成统一性提供了一个功能强大、风格一贯的软件平台。2.6.1 SIMATIC S7-300 的用途STEP7 是用于 SMATIC 300/400 站，创建可编程逻辑控制程序的标准软件。针对不同的工程技术人员，可以使用语句表、体梯形图、功能块等语言。使用 STEP7 可以完成一些比较大或比较复杂的应用。例如：可以用高级语言或图形设计语言进行程序设计。可以和 SMATIC 附加的软件包兼容。SETP7软件界面友好。操作方便。硬件组态软件编程简单清晰明了。是复杂的编程工作变的简单。指令丰富符合IEC 国际标准。具有自动检测语法错误功能。帮助功能强大版本向下完全兼容。可以把SETP7软件编写的程序很方便的转化成 STEP7的程序。其逻辑关系保持不变。在 STEP7中一些非标准的指令和功能块。也可以自动用新的指令和功能快代替。2.6.2 SIMATIC S7-300 的特点1、模块化中小型 PLC系统，能满足中等性能要求的应用；名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 36 页 -基于 PLC 多种液体混合自动控制系统设计-8-2、大范围的各种功能模块可以非常好地满足和适应自动控制任务；3、由于简单实用的分散式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活；4、方便用户和简易的无风扇设计；5、当控制任务增加时，可自由扩展；6、由于大范围的集成功能使得它功能非常强劲。2.6.3 STEP7 项目中的模块在 STEP7软件中，结构化的用户程序是以“块”的形式实现的。块是一些独立的程序或者数据单元，在 STEP7中主要有以下几种类型的块：组织块OB（Organization Block）功能FC（Function）功能块FB（Function Block）系统功能SFC（System Function）系统功能块 SFB（System Function Block）背景数据块背景 DB（Instance Data Block）共享数据块共享 DB（Share Data Block）打开示例项目，可以看到这些块都存储在 S7程序的 Blocks目录下，如图 2-4 所示。图 2-4 STEP7项目中的块OB、FC、FB、SFC和 SFB中包含由 S7指令构成的程序代码，因此成为程序块或者逻辑块。背景 DB 和共享 DB 中不包含 STEP7的指令，它们用于存放用户数据，称为数名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 36 页 -吉林化工学院毕业设计说明书-9-据块。上述各类的主体有两个部分组成：变量声明部分和程序部分（对程序块而言）或者数据部分（对数据块而言）。在图 2-5中双击 OB1 的图标，可以在 LAD/STL/FBD 编辑器（简称“程序编辑器”）中打开它。打开后的界面如图 2-5所示。图 2-5 LAD/STL/FBD 程序编辑器界面变量参数声明窗口和代码窗口中可以分别看到 OB1的主体中的内容变量和程序代码。各模块的具体功能如下：1、组织块（OB）。在 CPU中，用户程序由启动程序、主程序和各种中断响应程序等不同的程序模块构成，这些模块在 STEP7中的实现形式就是 OB。OB 是直接被操作系统调用的用户程序块，OB 与不同的 CPU类型是相关的，某一型号的 CPU支持哪些 OB是确定的。例如，OB35和 OB40 可在 CPU315-2DP中使用，而 OB36和 OB41 则不行。因此，用户只能编写目标 CPU 支持的 OB。OB1 是对应于循环执行的主程序的程序块，它是STEP7 程序的主干。其他大多数OB 则对应于不同的中断处理程序（另外还有启动程序和背景程序等非中断类的OB）。与每一个 OB 紧密相连的是它对应的类型和优先级。OB 的类型指出了它的功能，例如延时中断、硬件中断等；OB 的优先级则用于表明一个 OB 是否可以被另外一个 OB 中断，优先级较低的 OB 总是可以被优先级较高的 OB 中断。在 S7系列 CPU中，背景循环 OB90名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 36 页 -基于 PLC 多种液体混合自动控制系统设计-10-的优先级最低，其次就是 OB1，它的优先级是 1，因此 OB1通常总是可以被其他 OB 中断。对于 S7-300的 CPU，各个 OB 的优先级都是固定的，用户无法更改。2、功能（FC）和功能块（FB）。FC和 FB 都是由用户自己编写的程序模块，可以被其他程序块（OB、FC 和 FB）调用。与其他编程语言中的“函数”相似，FC/FB也带有参数，以名称的方式给出的参数称作形式参数（形参），在调用时给形式参数赋的具体值就是实际参数（实参），例如：将实参“I0.1”赋给形参“START”。FC与 FB 的根本区别在于，FC 不具备的存储区，而 FB 拥有自己的存储区背景DB，在调用任何一个 FB 时，都必须指定一个背景 DB。这一区别使得 FC 和 FB 在以下几个方面有所不同。参数、变量的类型。分别打开 示例项目中的FC1和FB1，在变量声明区中，可以看到参数和变量类型。FC 和 FB 都具有输入（IN）、输出（OUT）、输入/输出（IN_OUT）三种参数类型。IN 类型的参数用于块调用时的数据输入；OUT 类型的参数用于输出结果；IN_OUT 类型的参数则级可以作为数据的输入，又可以作为数据和输出。FC和 FB 都具有临时（TEMP）变量。临时变量存储在系统的本地数据堆栈（Local Date Stack）中，当 FC 或者 FB 调用完毕后，这些变量空间就会释放，因此临时变量仅在FC或者 FB 调用期间有效。FB 有静态（STAT）变量类型，而 FC 没有。与临时变量不同，静态变量存储在 FB的背景 DB 中，当 FB 调用完毕后，静态变量的数据仍然有效。FC 还有一个返回值变量（RET_VAL）用以返回调用的结果。使用 OUT 或者 IN_OUT类型的参数可以输出多个变量，因此比 RET_VAL 具有更大的灵活性。参数的赋值。由于 FC 没有数据区，因此在调用 FC 的时候必须给形参附实参；FB的情况则比较复杂。对于FB 的大多数类型的参数，可以赋实参，也可以不赋。如果不给 FB 的形参赋值，则自动读取当前的背景 DB 中的参数值。但对 FB 的某些特殊数据类型的参数也要求必须给形参赋实参。3、系统功能（SFC）和系统功能块（SFB）。SFC和 SFB是预先编写好的可供用户程序调用的 FC 和 FB，它们已经固化在 S7的 CPU中，因此称为“系统功能”和“系统功能块”。通常 SFC和 SFB提供一些系统级的功能调用，例如通讯功能等。需要注意的是，虽然 SFB已经固化在 CPU 中，但是 CPU中并不包含背景 DB，因此 SFB和 FB 一样，在调用之前需要由用户生成相关的背景DB。与 OB 一样，SFC和 SFB 也是与具体的 CPU 相关的，通过查阅相关 CPU的技术手册可以找到该 CPU 支持的 SFC和 SFB的详细信息。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 36 页 -吉林化工学院毕业设计说明书-11-4、背景 DB 和共享 DB。DB 分为背景 DB 和共享 DB 两种类型。如前所述，背景DB 是和 FB 相关联的，也必须指明一个与之对应的背景DB。需要说明的是，背景 DB 与共享 DB 没有本质的区别，它们的数据都可以被任何一个 OB、FC 或 FB 读写。两者之间的主要区别在于使用的目的：背景DB 的用途或者目的是为某一个 FB 提供数据，因此其数据格式必须与该 FB 的变量声明一致；共享 DB 的主要目的是为用户程序提供一个可保存的数据区，它的数据结构并依赖于特定的程序块。打开示例项目，在 S7程序的块目录下单击按钮，查看块的详细信息，如图 2-6所示。图 2-6 在 STEP7 中查看背景 DB和共享 DB FB 可以有多个背景 DB 与之对应，这非常适合“过程相同，数据不同”的情况，像同样的工艺和不同的配方、同样的控制流程和不同的生产线等。过程工艺或者控制流程等写在 FB 中，而配方、生产线参数等放在不同的背景 DB 中，只要将 FB 调用与不同的背景 DB 组合，就可以方便的实现配方的切换或者对不同对象的控制。假如 FB要控制的对象或者要实现的配方数目非常多，那么就需要生成很多背景 DB，这是非常繁琐的。STEP7还提供了一种多背景 DB（Multiple InstancesDB）的方式，可以将多组不同的背景数据放在一个。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 17 页，共 36 页 -基于 PLC 多种液体混合自动控制系统设计-12-2.7 Wincc 软件2.7.1 Wincc 软件概述西门子公司的 WinCC 是 Windows Control Center(视窗控制中心)的简称。它集成了SCADA、组态、脚本(Script)语言和 OPC等先进技术，为用户提供了 Windows操作系统(Windows2000或 XP)环境下使用各种通用软件的功能。WinCC 继承了西门子公司的全集成自动化(TIA)产品的技术先进和无缝集成的特点。WinCC 运行于个人计算机环境，可以与多种自动化设备及控制软件集成，具有丰富的设置项目、可视窗口和菜单选项，使用方式灵活，功能齐全。用户在其友好的界面下进行组态、编程和数据管理，可形成所需的操作画面、监视画面、控制画面、报警画面、实时趋势曲线、历史趋势曲线和打印报表等。它为操作者提供了图文并茂、形象直观的操作环境，不仅缩短了软件设计周期，而且提高了工作效率。WinCC 的另一个特点在于其整体开放性，它可以方便地与各种软件和用户程序组合在一起，建立友好的人机界面，满足实际需要。用户也可将 WinCC 作为系统扩展的基础，通过开放式接口，开发其自身需要的应用系统。2.7.2 Wincc 的特点WinCC 具有以下性能特点：1、创新软件技术的使用。WinCC 是基于最新发展的软件技术。西门子公司与Microsoft 公司的密切合作保证了用户获得不断创新的技术。2、包括所有 SCADA 功能在内的客户机/服务器系统。即使最基本的 WinCC 系统仍能够提供生成复杂可视化任务的组件和函数，生成画面、脚本、报警、趋势和报表的编辑器由最基本的 WinCC 系统组件建立。3、可灵活剪裁，由简单任务扩展到复杂任务。WinCC 是一个模块化的自动化组件，既可以灵活地进行扩展，从简单的工程到复杂的多用户应用，又可以应用到工业和机械制造工艺的多服务器分布式系统中。4、众多的选择和附加件扩展了基本功能。已开发的、应用范围广泛的、不同的 WinCC选件和附加件，均基于开放式编程接口，覆盖了不同工业分支的需求。5、使用 Microsoft SQL Server2000作为其组态数据和归档数据的存储数据库，可以使用 ODBC,DAO,OLE-DB,WinCC OLE-DB 和 ADO 方便地访问归档数据。6、强大的标准接口（如 O LE，ActiveX 和 OPC）。WinCC 提供了 OLE，DDE，ActiveX，OPC服务器和客户机等接口或控件，可以很方便地与其他应用程序交换数据。7、使用方便的脚本语言。WinCC 可编写 ANSI-C 和 Visual Basic脚本程序。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 18 页，共 36 页 -吉林化工学院毕业设计说明书-13-8、开放 API编程接口可以访问 WinCC 的模块。所有的 WinCC 模块都有一个开放的C 编程接口（C-API）。这意味着可以在用户程序中集成 WinCC 的部分功能。9、具有向导的简易（在线）组态。WinCC 提供了大量的向导来简化组态工作。在调试阶段还可进行在线修改。10、可选择语言的组态软件和在线语言切换。WinCC 软件是基于多语言设计的。这意味着可以在英语、德语、法语以及其他众多的亚洲语言之间进行选择，也可以在系统运行时选择所需要的语言。11、提供所有主要 PLC系统的通讯通道。作为标准，WinCC 支持所有连接 SIMATIC S5/S7/505控制器的通讯通道，还包括 PROFIBUS DP，DDE 和 OPC等非特定控制器的通讯通道。此外，更广泛的通讯通道可以由选件和附加件提供。12、与基于 PC的控制器 SIMATIC WinAC 紧密接口，软/插槽式 PLC 和操作、监控系统在一台 PC机上相结合无疑是一个面向未来的概念。在此前提下，WinCC 和 WinAC实现了西门子公司基于 PC的、强大的自动化解决方案。13、全集成自动化 TIA(Totally Integrated Automation)的部件。TIA 集成了西门子公司的各种产品包括 WinCC。WinCC 是工程控制的窗口，是 TIA 的中心部件。TIA 意味着在组态、编程、数据存储和通讯等方面的一致性。14、SIMATIC PCS7 过程控制系统中的过程控制系统中的 SCADA 部件，如 SIMATIC PCS7是 TIA 中的过程控制系统；PCS 7是结合了基于控制器的制造业自动化优点和基于PC的过程工业自动化优点的过程处理系统（PCS）。基于控制器的 PCS7 对过程可视化使用标准的 SIMATIC 部件。WinCC 作为 PCS 7 的操作员站。15、符合 FDA 21 CFR Part 11 的要求。16、集成到 MES 和 ERP中。标准接口使 SIMATIC WinCC 成为在全公司范围 IT 环境下的一个完整部件。这超越了自动控制过程，将范围扩展到工厂监控级，为公司管理MES（制造执行系统）和 ERP（企业资源管理）提供管理数据。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 19 页，共 36 页 -基于 PLC 多种液体混合自动控制系统设计-14-第 3章 软件开发及仿真调试结合 Step 7 和 Wincc 在各自工艺流程中的所发挥的的作用，充分利用 Step 7 和 Wincc各自的特点进行对各个工段的观察和控制3.1 下位机开发项目的创建有两种：分别是直接创建和使用向导创建。直接创建是将产生一个空项目，用户需要手动添加项目框架中的各项内容，使用向导创建则是向用户提供一系列选项，根据用户的选择，自动生成整个项目的框架。3.1.1 打开 Step 7/建立项目单击 预览按钮可以显示/隐藏对话框下方的预览窗口。在预览窗口中可以立即看到不同选项对将生成的项目产生的影响。单击 下一步按钮进入下一步操作。如图 3-1 所示。图 3-1 S7-300 项目管理器在 CPU 列表中选择 CPU315-2DP(1)，MPI地址默认为“2”，单击 下一步 按钮进入下一步操作。如图 3-2 所示。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 20 页，共 36 页 -吉林化工学院毕业设计说明书-15-图 3-2 CPU 选型3.1.2 配置主机架在 STEP7中组态 S7-300主机架，必须遵循以下规范：CPU的配置：1、在项目中插入一个 SIMATIC 300 站点，双击 硬件 图标，打开硬件组态程序。在硬件目录中找到 S7-300 机架，拖拽到左上方的视图中，即可添加一个主机架。2、插入主机架后，分别向机架的 1 号槽添加电源、2 号槽添加 CPU。硬件目录中的某些 CPU 型号有多种操作系统版本，在添加 CPU 时，CPU 的型号和操作系统版本都需要与实际硬件一致。3、如果需要扩展机架，则应该在 IM-300 目录下找到相应的接口模块，添加到 3 号槽。如无扩展机架，3 号槽留空。4、4-11 号槽中可以添加信号模块、功能模块、通讯处理器等，上述模块分别在硬件目录中的 SM-300、FM-300 和 CP-300 目录下。I/O 模块的配置：1、数字量 I/O 模块参数配置把数字量 I/O 模块插入到机架中的时候，系统会为这些模块分配相应的 I/O 地址，如果用户需要更改这些地址设置，可以双击该模块，在弹出的属性对话框中选中 地址 标签页，去掉对 系统默认 的默认选择，就可以在 开始 框中输入新的起始地址了。修改后，系统会自动计算结束地址。2、模拟量 I/O 模块参数配置模拟量 I/O 模块的地址也可以由用户修改，其修改方法与数字量 I/O 模块相同。除地址设置之外，在模拟量 I/O 模块的属性对话框中还有相应的名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 21 页，共 36 页 -基于 PLC 多种液体混合自动控制系统设计-16-功能设置页，完成其属性的设置。3、显示地址信息通过菜单 查看|-地址总揽,或者工具栏上的按钮，可以查看硬件组态中的个 I/O 模块的地址分配情况。如图 3-3 所示图 3-3 配置选定3.1.3 符号编辑符号的编辑是根据此前的点表设定，必须前后一致。如图3-4 所示图 3-4 符号编辑名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 22 页，共 36 页 -吉林化工学院毕业设计说明书-17-3.1.4 程序的设计首先设计组织块 OB1 使其成为一个程序运行的总块，下分两个功能FC1、FC2，一个用来编辑数据量，一个用来编辑模拟量。这样，在运行时当程序运行到OB1 时就会自动读取 OB1 中的子模块 FC1、FC2。此次设计还涉及到一个温度模拟量，所以还需添加一个编辑地址数据块 DB1。如图 3-5 所示。图 3-5 模块选定模块选好后就要开始进行每一个模块的具体编辑。首先，对OB1 进行编辑，把它看做是此次程序的一