两种液体混合PLC控制系统设计.doc
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1、摘要本组课题是对液体自动混合装置的模拟控制,实现液体混合装置的自动添加液体、自动混合等自动控制功能。在本设计的梯形图设计中是大量运用计时器和顺序控制继电器指令来完成的。在PLC程序设计的基础上结合有关的外围设备形成一个易于工业控制的系统整体,在易于扩展其功能的原则而设计。本监控系统采用PLC为控制核心,具备自动混合两种液体的功能, 由传感器检测储藏罐中的液面高度,按顺序加入A和B两种液体,搅拌40s后放出混合液体。过程监控上,我们采用的是MCGS组态软件,这是我国自主研发的组态软件,适用于各品牌的PLC。在课程设计中主要进行的是设备的基本机构图,混合装置控制的模拟实验面板图,PLC的选型,外部
2、硬件接线图,以及绘制所要实现的功能图,进而在GX_Developer与GX.Simulator中仿真调试,输出对应的指令表;在MCGS中设计监控的人机界面,对于储藏罐以及传感器和电磁阀和流动块的属性设置,同时绘制历史报表,最后将PLC中的程序同步到MCGS中,进行仿真调试,实现界面的实时监控,以及历史数据和曲线的实时监测。关键词: 液体自动混合,可编程控制器PLC,MCGS组态软件AbstractThis topic is for liquid automatically mixing device simulation control,the fulfilling liquid mixing
3、 device automatically add liquid,automatic mixing automatic control function.In this design ladder diagram design is application of a timer and sequence control relay instructions to finish. On the basis of the PLC program design combined with related peripheral devices formed an easy to industrial
4、control of the whole system,easy to expand its function in the principle of design. The monitor system adopts PLC as control core, with automatic mixing two liquids function by the tanks sensor test highly liquid surface, in order to join A and B two liquids, stirring 3min after release mixture liqu
5、id. Process monitoring, we use is MCGS software,this is our country self-developed configuration software,applicable to the brand of PLC. In the course design of main equipment of the basic organization chart is mixing device control simulation experiments of panel figure,PLC selection,external hard
6、ware hookup and mapping to achieve the functional diagram,and in the GX_Developer GX. With weathering steel during commissioning,output of simulation corresponding instruction form;In the MCGS in design human-machine interface,for monitoring and tanks sensor and solenoid and flow pieces of attribute
7、 to set,while drawing history statements and will last a program in a PLC synchronization to MCGS,debugging realize simulation,real-time monitoring of the interface and the history data and curve of real-time monitoring.Keywords: liquid automatically mixing,PLC programmable controller,MCGS 目 录前 言51
8、PLC及液体混合机的PLC控制61.1 PLC的由来及其定义61.2 PLC的发展历程71.3 PLC与MCGS通讯要求81.4 MCGS运行环境92基于FX2N的液体混合实际控制系统设计92.1 选择PLC型号92.2 I/O分配表102.3 外部接线图以及控制要求103工作过程分析123.1 工作过程分析123.2 详细过程分析134软件设计154.1 手动部分软件设计154.2自动部分软件设计174.3 指令表195基于MCGS的虚拟混合液位控制系统设计205.1组建系统工程205.2液体自动混合画面中构件的属性设置216. MCGS与PLC通讯与工程模拟236.1制作动画显示画面236
9、.2脚本程序编写246.3建立设备构件256.4程序下载整体运行与综合测试267结束语27致 谢28参考文献28附录29前 言今天,我们的生活环境和工作环境有越来越多称之为可编程控制器的小电脑在为我们服务,可编程控制器的应用非常广泛,它在工业控制,尖端武器,通信设备,信息处理,家用电器等各测、控制领域都发挥着举足轻重的作用。PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。作为机械电子专业的大学生必须掌握好可编程
10、控制器方面的知识。所以在本次课程设计中选择是基于MCGS的PLC液体混合监控系统。另外选择MCGS是因为它是应用于嵌入式计算机监控系统的组态软件,嵌入版包括组态环境和运行环境两部分,它的组态环境能够在基于Microsoft的各种32位Windows平台上运行,运行环境则是在实时多任务嵌入式操作系统WindowsCE中运行。适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专用计算机系统。通常新型的工业自动控制系统被划分为控制、监控、管理三个层次结构。监控层的硬件以IPC为主,其软件采用工业组态软件,实现完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、
11、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能;控制层多以可编程控制器(PLC)为主。PLC适合工业现场的要求,可靠性高、抗干扰能力强,是当今发展非常迅速的工业自动化装置。在现阶段工业控制中,我们更多想要的是一个界面友好的检测平台,而在目前的研究阶段上看来, PLC与组态软件联合应用,可组成目前较为流行的监控系统。而且还可以利用现有的计算机资源,在计算机上通过组态软件的工作界面和功能来仿真现场控制对象,进行PLC的虚拟控制,这些都是很有实际意义的。1 PLC及液体混合机的PLC控制1.1 PLC的由来及其定义在60 年代,汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。当时汽车的每一次
12、改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展,汽车型号更新的周期愈来愈短,这样,继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装,十分费时,费工,费料,甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状,美国通用汽车公司在1969 年公开招标,要求用新的控制装置取代继电器控制装置,可编程逻辑控制器(PLC如图1-1)的产生也正是顺应了这一当时的生产要求。图1-1 PLC外部整体结构PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型
13、的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。1.2 PLC的发展历程1969 年,美国数字设备公司(DEC) 研制出第一台PLC,在美国通用汽车自动装配线上试用,获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂,操作方便,可靠性高,通用灵活,体积小,使用寿命长等一系列优点,很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971 年,已经成功地应用于食品饮料冶金造纸等工业。 由于PLC同时提高了功能和柔性度,使其应用迅速增长,并普及到许多其它离散零件制造工业领域。随后又扩展到与批量生产和连续生产过程有关的工业领域。随着CIMS(计算机集成制造
14、系统)的发展,PLC当前还被人们应用于工厂通信网络、柔性制造系统、工业机器人到大型分散型控制系统,之中,与其它智能控制器和计算机系统一起成为计算机综合控制系统中的重要组成部分,特别是单元级和工作站级。这一新型工业控制装置的出现,也受到了世界其他国家的高度重视。1971日本从美国引进了这项新技术,很快研制出了日本第一台PLC。1973年,西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974 年开始研制,于1977年开始工业应用。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前,我
15、国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外,无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。可以预期,随着我国现代化进程的深入,PLC在我国将有更广阔的应用天地。1.3 PLC与MCGS通讯要求基于MCGS嵌入组态软件容量小、速度快、成本低、真正嵌入、稳定性高、功能强大、通讯方便、操作简便、支持多种设备、有助于建造完整的解决方案的特点。所以选择其与PLC进行通讯连接。MCGS一般通过上
16、位机的串行口和PLC上的编程口建立物理上的通讯连接,从而达到操作PLC的目的。而在MCGS组态软件设置方面需先进行“设备组态”。设备组态方法是先调用MCGS串口通讯父设备构件,再找到三菱FX-232子设备构件,并挂接在串口父设备下。对串口父设备需打开其属性窗口,在基本属性中设置好设备名称,初始工作状态,最小采样周期,串口端口号,通讯波特率,数据位位数,停此位位数,数据校验方式等。而对于三菱FX-232子设备,要先打开其属性窗口,设置好基本属性中的设备名称,初始工作状态,最小采集周期(同父设备),然后根据MCGS与系列PLC之间两种不同的通讯方式,再进行后面的设置:如果使用MCGS提供的read
17、和write设备命令直接访问PLC,无需进一步设置,而如果要通过MCGS循环采样方式自动周期性地访问PLC,则必须还要对设备增加通道,建立通道连接,把PLC中相关继电器(X,Y,M)和寄存器(D)与MCGS实时数据库中变量建立一一对应关系,确定操作方式(读或写或读写)。并且MCGS嵌入版系统与PLC联系的媒介设备窗口专门用来放置不同类型和功能的设备构件,实现对外部设备的操作和控制。设备窗口通过设备构件把外部设备的数据采集进来,送入实时数据库,或把实时数据库中的数据输出到外部设备。一个应用系统只有一个设备窗口,运行时,系统自动打开设备窗口,管理和调度所有设备构件正常工作,并在后台独立运行。注意,
18、对用户来说,设备窗口在运行时是不可见的。1.4 MCGS运行环境由于MCGS实时性强、有良好的并行处理性能。MCGS嵌入版是真正的32位系统,充分利用了32位WindowsCE操作平台的多任务、按优先级分时操作的功能,以线程为单位对在工程作业中实时性强的关键任务和实时性不强的非关键任务进行分时并行处理,使嵌入式PC机广泛应用于工程测控领域成为可能。例如,MCGS嵌入版在处理数据采集、设备驱动和异常处理等关键任务时,可在主机运行周期时间内插空进行象打印数据一类的非关键性工作,实现并行处理。MCGS嵌入版组态环境运行于具备良好人机界面的Windows操作系统上,具备与北京昆仑通态公司已经推出的通用
19、版本组态软件和网络版组态软件相同的组态环境界面,可有效帮助用户建造从嵌入式设备,现场监控工作站到企业生产监控信息网在内的完整解决方案;并有助于用户开发的项目在这三个层次上的平滑迁移。MCGS嵌入式体系结构分为组态环境、模拟运行环境和运行环境三部分。 组态环境和模拟运行环境相当于一套完整的工具软件,可以在PC机上运行。用户可根据实际需要裁减其中内容。它帮助用户设计和构造自己的组态工程并进行功能测试。 运行环境则是一个独立的运行系统,它按照组态工程中用户指定的方式进行各种处理,完成用户组态设计的目标和功能。运行环境本身没有任何意义,必须与组态工程一起作为一个整体,才能构成用户应用系统。一旦组态工作
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- 液体 混合 PLC 控制系统 设计
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