智能溫控水壺

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1、255.06目 錄 II引 言 31 緒論 41.1 課程設(shè)計的意義 41.2 課程設(shè)計的目的 . 51.3 溫控水壺的研究背景 . 52 方案的確立 5、丿戶，2.1 方案一 52.2 方案二 63 系統(tǒng)硬件介紹及其設(shè)計 63.1 CPM1A-MAD02-C模擬量輸入/輸出單元模塊介紹 63.2 熱電偶測溫 104 系統(tǒng)軟件介紹 124.1 PLC的特點(diǎn) 124.2 PLC的主要技術(shù)指標(biāo) 124.3 PLC的基本組成及工作原理 134.4 組態(tài)軟件特點(diǎn) 154.5 使用組態(tài)王軟件開發(fā)的優(yōu)點(diǎn) 165.1 模擬量與數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換 175.2 溫度選擇功能的實現(xiàn) 175.3 組態(tài)編程 185.4

2、 程序現(xiàn)場調(diào)試 206 實習(xí)總結(jié) . 21致 謝 23參考文獻(xiàn) 242629附錄 附錄二引言現(xiàn)在大多數(shù)電熱水壺只能把水加熱至沸騰，不能保證熱水溫度，但人們常用的熱水的 溫度根據(jù)用途不同溫度也不相同，現(xiàn)在新的電熱水壺能設(shè)定水壺中的溫度，具體如下：設(shè) 定一個需要的溫度值（可設(shè)定 4 個默認(rèn)的溫度按鍵和一個確認(rèn)按鍵或者增加一個數(shù)碼管顯 示實時溫度和溫度增加減小按鍵） ，然后啟動加熱，水沸騰后，停止加熱，水放熱降溫至設(shè) 定溫度時蜂鳴器播放音樂提示；降溫至設(shè)定溫度以下2C啟動加熱，當(dāng)高于設(shè)定溫度 2C停止加熱，溫度保持在設(shè)定值附近。本課程設(shè)計的目的在于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)的微機(jī)控制技術(shù)的基礎(chǔ)知識和基本理論，

3、加 以綜合運(yùn)用，進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計的初等訓(xùn)練，掌握運(yùn)用微機(jī)控制技術(shù)的原理、設(shè)計內(nèi) 容和設(shè)計步驟，為從事相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計或今后的工作需要打下良好的基礎(chǔ)。在設(shè)計中用 PLC 編程，通過組態(tài)軟件模擬實現(xiàn)對水壺溫度的控制，盡可能地滿足被控對象的控制要求；在滿足控制的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，保證控制系統(tǒng)安全 可靠；最后，在該設(shè)計過程中給予極大鼓勵和幫助的老師、同學(xué)，在此表示衷心的感謝。由 于在設(shè)計過程中存在許多不足，希望老師同學(xué)指正。1 緒論熱水壺是人們?nèi)粘Ｖ胁豢扇鄙俚挠闷?，但傳統(tǒng)的熱水壺只能對水進(jìn)行加熱，不能更好的去保溫，使壺內(nèi)的水維持在一定溫度范圍內(nèi)。通過 PLC 技術(shù)我們可以使設(shè)計一種溫

4、控水壺，它 有幾個溫度檔位，我們可以通過設(shè)定使水溫保持在這個溫度內(nèi)，從而給我們的生活帶來更多 的方便。所以我們更應(yīng)借助自動化技術(shù)，而隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，用 PLC作為控制器，就能很好地滿足溫控水壺對自動化的要求，并且控制方式靈活多樣，并且我們可以同時通過組態(tài) 軟件模擬熱水壺的工作過程，使我們更直觀的感受先進(jìn)技術(shù)所給我們帶來的收獲。1.1 課程設(shè)計的意義微機(jī)控制技術(shù)全面系統(tǒng)地介紹了微型計算機(jī)在工業(yè)控制中的各種應(yīng)用技術(shù)。主要內(nèi)容包括：計算機(jī)控制系統(tǒng)概述；微機(jī)控制系統(tǒng)中的輸入 / 輸出通道接口技術(shù)；人機(jī)交互接口技術(shù)； 常用控制程序的設(shè)計方法；微機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理；數(shù)字PID 控制；工業(yè)控制計算機(jī)

5、及組 態(tài)控制軟件；微機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)；微機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與實踐。通過微機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計我們能更好的應(yīng)用我們所學(xué)的知識，同時也使我們對 PLG組態(tài)王軟件的進(jìn)一步學(xué)習(xí)，同時把三門課進(jìn)行一起結(jié)合及應(yīng)用。1.2 課程設(shè)計的目的本課程設(shè)計的目的在于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)的微機(jī)控制技術(shù)的基礎(chǔ)知識和基本理論，加以 綜合運(yùn)用，進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計的初等訓(xùn)練，掌握運(yùn)用微機(jī)控制技術(shù)的原理、設(shè)計內(nèi)容和 設(shè)計步驟，為從事相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計或今后的工作需要打下良好的基礎(chǔ)。同時把幾門學(xué)科結(jié)合 起來應(yīng)用。1.3 溫控水壺的研究背景現(xiàn)在大多數(shù)電熱水壺只能把水加熱至沸騰，不能保證熱水溫度，但人們常用的熱水的溫 度根據(jù)用途不同溫度

6、也不相同，現(xiàn)在新的電熱水壺能設(shè)定水壺中的溫度，具體如下：設(shè)定一 個需要的溫度值（可設(shè)定 4 個默認(rèn)的溫度按鍵和一個確認(rèn)按鍵或者增加一個數(shù)碼管顯示實時 溫度和溫度增加減小按鍵），然后啟動加熱，水沸騰后，停止加熱，水放熱降溫至設(shè)定溫度 時蜂鳴器播放音樂提示；降溫至設(shè)定溫度以下2C啟動加熱，當(dāng)高于設(shè)定溫度2C停止加熱,溫度保持在設(shè)定值附近。這樣可以滿足我們更多的生活需求，例如我們可以通過調(diào)溫來泡茶， 也可以通過保溫選擇適合我們喝水的溫度，從而個我們的生活帶來更多的方便。2 方案的確立2.1 方案一通過編輯單片機(jī)程序來完成溫控水壺的內(nèi)部程序，用單片機(jī)實驗箱上的相應(yīng)芯片及自己設(shè) 計電路連線實現(xiàn)設(shè)計。在單

7、片機(jī)的數(shù)碼顯示管上顯示溫度變化情況，通過按單片機(jī)實驗箱上 的相應(yīng)按鈕來完成溫控水壺的基本操作。圖1-12.2 方案二運(yùn)用PLC和組態(tài)王編程，在組態(tài)軟件上模擬溫控水壺的工作過程。同時SS1798型可跟蹤直流穩(wěn)定電源的電壓信號作為溫度信號，通過模擬塊MAD02把整個控制系統(tǒng)更好的呈現(xiàn)出來。在模擬過程中，我們可以通過改變電壓信號來改變溫度，同時組態(tài)軟件能直觀的把工作過程 呈現(xiàn)給我們。0V10v電壓信號模擬量數(shù)子量PL控制器組態(tài)王圖1-2方案比較結(jié)果通過比較我們發(fā)現(xiàn)方案二更能達(dá)到我們這次課程設(shè)計的目的，同時我們能同時學(xué)習(xí)好幾種 軟件，并把他們更好的結(jié)合應(yīng)用。所以我選定方案二。3系統(tǒng)硬件介紹及其設(shè)計3.

8、1 CPM1A-MAD02-CH模擬量輸入/輸出單元模塊介紹F圖1-3為外部端子分布圖1 H .it H. .UU. HiI,U未使用14公共輸入412 j電壓輸入410電流輸入38公共輸入26電壓輸入24電流輸入1213未使用11電流輸入49公共輸入37電壓輸入35電流輸入23公共輸入11電壓輸入1未使用14公共輸入412電壓輸入410電流輸入38公共輸入26電壓輸入24電流輸入1213未使用1:11電流輸入4|9公共輸入3:7電壓輸入35電流輸入23公共輸入11電壓輸入1:(a)(b)圖1-3產(chǎn)品規(guī)格輸入通道數(shù)4輸入信號范圍010V15V420mA分辨率010V8位15V8位420mA8位

9、輸入形式差動輸入輸入阻抗電壓輸入1MD電流輸入250Q最大輸入信號電壓輸入+ 15V電流輸入30mA輸出通道數(shù)1輸出信號范圍-1010V010V420mA分辨率-1010V9位010V8位420mA8位最大輸岀電流電壓輸出5mA最大負(fù)載阻抗電流輸岀350Q總輸岀電流21mA共有精度.0%（滿量程）隔離方式模擬量輸入、輸岀端子之間無隔離模擬量輸入/ 輸出端子和CPU之間DC500V轉(zhuǎn)換速率最大十毫秒一個單元（見注）外部連接端子兩個14腳端子臺（不可拆卸）電流消耗5V 最大60mA(CPIMA 5V 最大提供 150mA)24V 最大 80mA重量最大250g尺寸86(W) X50(H) 90(D

10、)mm注：這個時間是指整個模塊的輸入輸出完成一次刷新所需要的時間。只要總電流小于或等于 21mA,電壓輸出和電流輸出可以同時使用。啟動電壓或電流輸出時，寫入輸出通道的數(shù)據(jù)有效。啟動電壓或電流輸入時，從輸入通道讀數(shù)據(jù)有效。不用的輸入回路，將其電壓輸入端子短接。輸入/輸出范圍設(shè)置設(shè)置字（“ MAD02輸出通道n” + “1”）位76543210輸入4輸入3輸入2輸入1啟動量程啟動量程啟動量程啟動量程設(shè)置字（“ MAD02輸出通道n” + “1”）位15141312111098不使用輸入 4輸入 3輸入2輸入 1輸岀111平均值啟動量程設(shè)定值項目內(nèi)容輸入量程0:010V1:15V/420mA啟動位0

11、：不使用1：使用平均值0：不使用1：使用輸出量程0:010V/420mA 1:-10+10V/420mA啟動位0：不使用1：使用注：設(shè)定通道只能用于量程設(shè)定 ，不能作它用。通道分配CPU輸岀1輸入4輸入3輸入2輸入130CDR12CH低八位03CH高八位03CH低八位02CH高八位02CH低八位40CDR12CH低八位03CH高八位03CH低八位02CH高八位02CH低八位輸入通道的IR位分配“輸入通道1”1514131211109876543210ddDddddddddddddd輸入4輸入3輸出通道的IR位分配 輸出通道0:正電壓輸出1 :負(fù)電壓輸出注：只有當(dāng)使用土 10V量程時，符號位才有

12、用。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 輸出輸入輸出輸出數(shù)據(jù)（十六進(jìn)制）輸入輸入數(shù)據(jù)（十六進(jìn)制）3.2熱電偶測溫什么叫熱電偶？這就要從熱電偶測溫原理說起,熱電偶是一種感溫元件，是一次儀表，它直接測量溫度，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號,通過電氣儀表（二次儀表）轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路，當(dāng)兩端存在溫度梯度時,回路中就會有電流通過，此時兩端之間就存在Seebeck電動勢一一熱電動勢，這就是所謂的塞貝克效應(yīng)。兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極，溫度較高的一端為工作端，溫度較低的一端為自由端，自由端通常處于某個恒定的溫度下。根據(jù)熱電動勢與溫度的函數(shù)關(guān)系，制成熱電偶分度表；分度表

13、是自由端溫度在 0C時的條件下得到的， 不同的熱電偶具有不同的分度表。 在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時，只要該材料兩個接點(diǎn)的溫度相同 ，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢將保持不變，即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此，在熱電偶測溫時，可接入測量儀表，測得熱電動勢后，即可知道被測介質(zhì)的溫度。兩種不同成份的導(dǎo)體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測量的，其中，直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補(bǔ)償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示

14、儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。熱電偶實際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，它將熱能轉(zhuǎn)換為電能，用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度，對于熱電偶的熱電勢，應(yīng)注意如下幾個問題：1:熱電偶的熱電勢是熱電偶兩端溫度函數(shù)的差，而不是熱電偶兩端溫度差的函數(shù)；2 :熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小，當(dāng)熱電偶的材料是均勻時，與熱電偶的長度和直徑無關(guān)，只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān)；3 :當(dāng)熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱電勢的大小，只與熱電偶的溫 度差有關(guān)；若熱電偶冷端的溫度保持一定，這進(jìn)熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數(shù)。 熱電偶測溫系統(tǒng)電路圖如下圖所示圖1-44 系統(tǒng)軟件介紹4.1 PLC 的特點(diǎn)PLC 是傳統(tǒng)的

15、繼電器技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物， 所以要工業(yè)控制方面， 它具有繼電 器或通用計算機(jī)所無法比擬的特點(diǎn)。1) 高可靠性PLC的高可靠性主要表現(xiàn)在硬件和軟件兩個方面：在硬件方面，由于采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源，并 且對選用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選，加上合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，最后加固、簡化安裝，因此PLC具有很強(qiáng)硬的 抗振動沖擊性能；無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成大量的開關(guān)動作，就不會出現(xiàn)繼電器系統(tǒng)中的器件老化、 脫焊、觸點(diǎn)電弧等問題；所有的輸入/輸出接口都采用光電隔離措施，使外部電路和PLC內(nèi)部電路能有 效的進(jìn)行隔離；PLC莫塊式的結(jié)構(gòu)，可以在其中一個模塊出現(xiàn)故障時迅速地判斷出故障的模塊并進(jìn)行更 換，這樣就能盡量的

16、縮短系統(tǒng)的維修時間。在軟件方面，PLC的監(jiān)控定時器可用于監(jiān)視執(zhí)行用戶程序的專用運(yùn)行處理器的延遲，保證在程序出現(xiàn)錯誤和程序調(diào)試時，避免因程序錯誤而出現(xiàn)死循環(huán)；當(dāng)CPU電池、I/O 口、通信等出現(xiàn)異常時，PLC的自診斷功能可以檢測到這些錯誤，并采取相應(yīng)的措施，以防止故障擴(kuò)大；停電時，后電池和正常工作時一樣，進(jìn)行對用戶程序及動態(tài)數(shù)據(jù)的保護(hù)，確保信息不丟失。2) 應(yīng)用靈活、使用方便模塊化的PLC設(shè)計，使用戶能根據(jù)自己系統(tǒng)的大小、工藝流程和控制要求等來選擇自己 所需要的PLC模塊并進(jìn)行資源配置和 PLC編程。這樣，控制系統(tǒng)就不需要大量的硬件裝置， 用戶只需根據(jù)控制需要設(shè)計 PLC的硬件配置和I/O的外部

17、接線即可。3) 面向控制過程的編程語言，容易掌握PLC的編程語言采用繼電器控制電路的梯形圖語言，清晰直觀。雖然PLC 是以微處理器為核心 的控制裝置，但是它不需要用戶有很強(qiáng)的程序設(shè)計能力， 只在用戶具備一定的計算機(jī)軟、 硬件知識和電 器控制方面的知識即可。4.2 PLC 的主要技術(shù)指標(biāo)1) 存儲器容量存儲器用來存儲程序和系統(tǒng)參數(shù)等，其容量是由用戶程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器組成的。程序存儲器容量大小決定了用戶所能編寫程序的長度。一般中小型PLC的存儲器容量在16KB以下，大型的 PLC可達(dá)到2MB左右。2) 輸入 / 輸出點(diǎn)數(shù)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)是指根據(jù)工業(yè)系統(tǒng)控制要求所得到的對應(yīng)于PLC的輸入/輸出端的

18、個數(shù)。I/O點(diǎn)數(shù)越多，說明需要控制的器件和設(shè)備就越多。3) 掃描時間掃描時間是指CPU內(nèi)部根據(jù)用戶程序，按邏輯順序，從開始到結(jié)束掃描一次所需的時間。PLC用戶手冊一般給出執(zhí)行指令所用的時間。4) 指令種類和數(shù)量指令的種類和數(shù)量決定了用戶編制程序的方式和PLC的處理能力和控制能力。5) 內(nèi)部寄存的種類和數(shù)量內(nèi)部寄存器主要包括定時器、計數(shù)器、中間繼電器、數(shù)據(jù)寄存器和特殊寄存器等。它們 主要用來完成計時、技術(shù)、中間數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)存儲還有其他一些功能。種類和數(shù)量越多， PLC的功能就越強(qiáng)大。6) 擴(kuò)展能力PLC擴(kuò)展能力是指 PLC是否能具有I/O點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展、功能擴(kuò)展、聯(lián)網(wǎng)等一些功能。7) 智能模塊的種類

19、和數(shù)量智能模塊是指能完成模擬量控制、遠(yuǎn)程控制以及通信等功能模塊。智能模塊種類和數(shù)量越 多，說明PLC功能越強(qiáng)大。4.3 PLC 的基本組成及工作原理PLC的基本組成PLC的主機(jī)由微處理器(CPU、存儲器(EPROM RAM、輸入/輸出模塊、外設(shè)I/O接口、 通信接口及電源組成。對于整體式的PLC這些部件都在同一個機(jī)殼內(nèi)。而對于模塊式結(jié)構(gòu)的PLC各部件獨(dú)立封裝，稱為模塊，各模塊通過機(jī)架和電纜連接在一起。主機(jī)內(nèi)的各個部分均通過電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接。根據(jù)實際控制對象的需要配備一定主機(jī)用戶輸入設(shè)備用戶輸出設(shè)備外圍設(shè)備*計算機(jī)或其他-PLC圖1-51) PLC的基本工作原理PLC

20、是一種存儲程序的控制器。用戶根據(jù)某一對象的具體控制要求，編制好控制程序后， 用編程器將程序鍵入到 PLC的用戶程序存儲器中寄存。PLC的控制功能就是通過運(yùn)行用戶程序 來實現(xiàn)的。PLC掃描工作方式主要分三個階段：輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。輸入采樣PLC在開始執(zhí)行程序之前，首先掃描輸入端子，按順序?qū)⑺斎胄盘?，讀入到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像寄存器中，這個過程稱為輸入采樣。PLC在運(yùn)行程序時，所需的輸入信號不是現(xiàn)時取輸入端子上的信息，而是取輸入映像寄存器中的信息。在本工作周期內(nèi)這個 采樣結(jié)果的內(nèi)容不會改變，只有到下一個掃描周期輸入采樣階段才被刷新。程序執(zhí)行PLC完成了采樣工作后，按順序從0000號

21、地址開始的程序進(jìn)行掃描執(zhí)行，并分別從輸入映像寄存器、輸出映像寄存器以及輔助繼電器中獲得所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入寄存執(zhí)行結(jié)果的輸出映像寄存器中保存。但這個結(jié)果在全部程序未 被執(zhí)行完畢之前不會送到輸出端子上。PLC將輸出映像寄存輸出刷新在執(zhí)行到END的命令時，即執(zhí)行完用戶所有的程序后， 器中的內(nèi)容送到輸出鎖存器中進(jìn)行輸出，驅(qū)動用戶設(shè)備。4.4 組態(tài)軟件特點(diǎn)組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件。譯自英文SCADA即卩Supervisory Co ntrol andData Acquisition（ 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制 ） 。它是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件。它 們處在自動控

22、制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供 快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域很廣， 可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等 諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠(yuǎn)動系統(tǒng) （RTU System,Remote Terminal Unit）組態(tài)軟件在國內(nèi)是一個約定俗成的概念，并沒有明確的定義，它可以理解為“組態(tài)式監(jiān)控軟件”?！敖M態(tài)（Configure） ”的含義是“配置”、“設(shè)定”、“設(shè)置”等意思，是指用戶通過類似“搭積木”的簡單方式來完成自己所需要的軟件功能，而不需要編寫計算機(jī)程序，

23、 也就是所謂的“組態(tài)”。它有時候也稱為“二次開發(fā)”，組態(tài)軟件就稱為“二次開發(fā)平臺”。“監(jiān)控（ Supervisory Control ）”，即“監(jiān)視和控制”，是指通過計算機(jī)信號對自動化設(shè)備 或過程進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理組態(tài)軟件是有專業(yè)性的。一種組態(tài)軟件只能適合某種領(lǐng)域的應(yīng)用。組態(tài)的概念最早出現(xiàn)在工業(yè)計算機(jī)控制中。如DCS集散控制系統(tǒng)）組態(tài)，PLC（可編程控制器）梯形圖組態(tài)。人機(jī)界面生成軟件就叫工控組態(tài)軟件。在其他行業(yè)也有組態(tài)的概念，如AutoCAD， PhotoShop 等。不同之處在于，工業(yè)控制中形成的組態(tài)結(jié)果是用在實時監(jiān)控的。從表面上看，組態(tài)工具的運(yùn) 行程序就是執(zhí)行自己特定的任務(wù)。 工控組態(tài)

24、軟件也提供了編程手段， 一般都是內(nèi)置編譯系統(tǒng)， 提供類BASIC語言，有的支持 VB,現(xiàn)在有的組態(tài)軟件甚至支持C#高級語言。組態(tài)軟件大都支持各種主流工控設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。對應(yīng)于原有的HMI （人機(jī)接口軟件， Human Mach ine In terface ）的概念，組態(tài)軟件還是一個使用戶能快速建立自己的 HMI 的軟件工具或開發(fā)環(huán)境。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前， 工控領(lǐng)域的用戶通過手工或委托第三方編寫 HMI 應(yīng)用，開發(fā)時間長，效率低，可靠性差；或 者購買專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界 進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，升級和增加功

25、能都受到嚴(yán)重的限制。組態(tài)軟件的出現(xiàn)使用戶可以利用組態(tài)軟 件的功能，構(gòu)建一套最適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。隨著它的快速發(fā)展，實時數(shù)據(jù)庫、實時控制、SCADA通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對I/O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賦予新的內(nèi)容。隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高，計算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對工業(yè)自動化的 要求越來越高，種類繁多的控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的工業(yè)控 制軟件已無法滿足用戶的各種需求。在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時，當(dāng)工業(yè)被控對象一旦有 變動，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導(dǎo)致其開發(fā)周期長；已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個控制項目的不同而使其重復(fù)

26、使用率很低，導(dǎo)致它的價格非常昂貴；在修改工控軟件的源程序時，倘若原來的編程人員因工作變動而離去時，則必須同其他人員或新手進(jìn)行源程序的修改，因而更是相當(dāng)困難。通用工業(yè)自動化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述實際工程問題提供了一種嶄新的方法，因為它能夠很好地解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據(jù) 自己的控制對象和控制目的的任意組態(tài)，完成最終的自動化控制工程。組態(tài)( Configuration )為模塊化任意組合。通用組態(tài)軟件主要特點(diǎn)：( 1)延續(xù)性和可擴(kuò)充性。用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場(包括硬件設(shè)備或系 統(tǒng)結(jié)構(gòu))或用戶需求發(fā)生改變時，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級；( 2)封

27、裝性(易學(xué)易用) ，通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包 裝起來，對于用戶，不需掌握太多的編程語言技術(shù)(甚至不需要編程技術(shù)) ，就能很好地完成 一個復(fù)雜工程所要求的所有功能；(3)通用性，每個用戶根據(jù)工程實際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備(PLC智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等)的 I/O Driver 、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就 能完成一個具有動畫效果、實時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功 能的工程，不受行業(yè)限制。4.5 使用組態(tài)王軟件開發(fā)的優(yōu)點(diǎn)(1) 實驗全部用軟件來實現(xiàn) , 只需利用現(xiàn)有的計算機(jī)就可完成自動控制系統(tǒng)課程的實驗 , 從而

28、大大減少購置儀器的經(jīng)費(fèi)。(2) 該系統(tǒng)是中文界面 , 具有人機(jī)界面友好、結(jié)果可視化的優(yōu)點(diǎn)。對用戶而言, 操作簡單易學(xué)且編程簡單 , 參數(shù)輸入與修改靈活 ,具有多次或重復(fù)仿真運(yùn)行的控制能力 , 可以 實時地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線, 能很直觀地顯示控制系統(tǒng)的實時趨勢曲線,這些很強(qiáng)的交互能力使其在自動控制系統(tǒng)的實驗中可以發(fā)揮理想的效果。 在采用組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)編制應(yīng)用程序過程中要考慮以下三個方面:(1) 圖形 , 是用抽象的圖形畫面來模擬實際的工業(yè)現(xiàn)場和相應(yīng)的工控設(shè)備。(2) 數(shù)據(jù) ,就是創(chuàng)建一個具體的數(shù)據(jù)庫 , 并用此數(shù)據(jù)庫中的變量描述工控對象的各種屬性 , 比如水位、流量等。(3) 連接

29、,就是畫面上的圖素以怎樣的動畫來模擬現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行, 以及怎樣讓操作者輸入控制設(shè)備的指令。圖1-6按下時本站點(diǎn) baowen5)5 系統(tǒng)調(diào)試5.1模擬量與數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換本設(shè)計通過 SS1798型可跟蹤直流穩(wěn)定電源的電壓信號作為溫度信號的模擬量，我們把電壓設(shè)置范圍為1-10V,據(jù)系統(tǒng)要求，所要測量的溫度量程為0-100C.找出被測物理量與A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，由此可得公式：測量溫度=（本站點(diǎn)AD轉(zhuǎn)換的數(shù)字量*10/255*10）其在PLC中的程序如下所示S童劈二=92)本站點(diǎn)本站點(diǎn)AD轉(zhuǎn)換的數(shù)字量字量 *10/255*10=82)本站點(diǎn)本站點(diǎn)AD轉(zhuǎn)換的數(shù)字量字量 *10/255*10=

30、72)本站點(diǎn)本站點(diǎn)AD轉(zhuǎn)換的數(shù)字量本站點(diǎn)AD轉(zhuǎn)換的數(shù)本站點(diǎn)AD轉(zhuǎn)換的數(shù)本站點(diǎn)AD轉(zhuǎn)換的數(shù)本站點(diǎn)AD轉(zhuǎn)換的數(shù)字量 *10/255*10=62)PLC后，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫入時出現(xiàn)的錯誤。用戶程序5.4 程序現(xiàn)場調(diào)試 將設(shè)計好的程序?qū)懭?，般先在實驗室模擬調(diào)試，在調(diào)試時應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序列的功能 表圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)及時 修改梯形圖和PLC中的程序以及 組態(tài)中的程序，直到組態(tài)中的運(yùn)行現(xiàn)象符合標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計和模擬調(diào)試程序的同時，可以設(shè)計、制作控制臺或控制柜，PLC 之外的其他硬件的安裝、接線工作也可

31、以同時進(jìn)行 。完成上述的工作后，將 PLC 安裝在控制現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)機(jī)總調(diào)試，在調(diào)試過程中將暴露出系 統(tǒng)中可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問題，以及 PLC 的外部接線圖和梯形圖程 序和組態(tài)程序設(shè)計中的問題，應(yīng)對出現(xiàn)的問題及時加以解決。如果調(diào)試達(dá)不到指標(biāo)要求，則 對相應(yīng)硬件和軟件部分作適當(dāng)調(diào)整，通常只需要修改程序就可能達(dá)到調(diào)整的目的。全部調(diào)試 通過后，經(jīng)過一段時間的考驗，系統(tǒng)就可以投入實際的運(yùn)行了。6 實習(xí)總結(jié) 本課程設(shè)計緊張而又充實的結(jié)束了，通過本課程設(shè)計我運(yùn)用已學(xué)的微機(jī)控制技術(shù)的基礎(chǔ) 知識和基本理論，加以綜合運(yùn)用，進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計的初等訓(xùn)練，掌握運(yùn)用微機(jī)控制技 術(shù)的原理、設(shè)計內(nèi)容和

32、設(shè)計步驟，為從事相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計或今后的工作需要打下良好的基礎(chǔ)。 此次的實訓(xùn)以班級為主體， 以小組為單位而開展的一次綜合的實踐，老師也給予我們足夠 的空間讓我們完成此次的實訓(xùn)，這讓我覺得壓力減輕不少。通過本次設(shè)計，讓我很好的鍛煉 了理論聯(lián)系實際，與具體項目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把 理論應(yīng)用于實際，又讓我們懂得了在實踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。在本次設(shè)計中，我們還需要大量的以前沒有學(xué)到過的知識，于是圖書館和INTERNET成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識，不知不覺中我們 查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學(xué)習(xí)的知識是有限的，

33、在以后的工作中我們肯定 會遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會使我們受益非淺。在設(shè)計過程中，總是遇到這樣 或那樣的問題。有時發(fā)現(xiàn)一個問題的時候，需要做大量的工作，花大量的時間才能解決。自 然而然，我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經(jīng)驗，增強(qiáng)了信心?？傊?，這次的實訓(xùn)給予了我不同的學(xué)習(xí)方法和體驗，讓我深切的認(rèn)識到實踐的重要性。 在以后的學(xué)習(xí)過程中，我會更加注重自己的操作能力和應(yīng)變能力，多與這個社會進(jìn)行接觸， 讓自己更早適應(yīng)這個陌生的環(huán)境，相信在不久的將來，可以打造一片屬于自己的天地。致謝緊張而又充實的實習(xí)即將結(jié)束了，回憶這幾天的實習(xí)感覺很充實，學(xué)到了很多課本學(xué)不 到的知識。首先我要感謝

34、我的老師們在課程設(shè)計上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，使我能 順利完成這次課程設(shè)計，更重要的是老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得 更加完善。在此期間，我不僅學(xué)到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了自己的設(shè)計 能力。最后再一次感謝所有在設(shè)計中幫助過我的老師和同學(xué)，本次課程設(shè)計過程中得到老師們 的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他們嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作 作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。老師們不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，在此致以誠摯的謝意 和崇高的敬意。參考文獻(xiàn)1 張鳳珊電氣控制及可編程序控制器 2 版 M 北京 : 中國輕工業(yè)出版社， 2003 2 張萬忠可

35、編程控制器應(yīng)用技術(shù) M 北京 : 化學(xué)工業(yè)出版社， 20013 S7-200 CN 可編程序控制器手冊 M 西門子(中國)有限公司自動化與驅(qū)動集團(tuán)，20054 張萬忠可編程控制器應(yīng)用技術(shù) M 北京 : 化學(xué)工業(yè)出版社， 20015 席裕庚 , 柴天佑 , 惲為民 . 遺傳算法綜述 J. 控制理論與應(yīng)用 , 1996, 13(06): 697704.6 陳杰, 黃鴻.傳感器與檢測技術(shù) M. 高等教育出版社， 2002.7 柴天佑 王江微型計算機(jī)控制技術(shù)，潘新民編著，人民郵電出版社， 1999.68 林敏等 . 計算機(jī)控制技術(shù)及工程應(yīng)用 . 北京：國防工業(yè)出版社 ,200920049 潘新民 .

36、微型計算機(jī)控制技術(shù) . 北京：電子工業(yè)出版社 ,200310 吳曉君，楊向明電氣控制與可編程控制器應(yīng)用M 北京 : 中國建材工業(yè)出版社，附錄00000120X00* MX aM 0620000ODCOD1000004)20000200000.01止ODCOM000012)10.05燈ODCOD6000014003T卜ooaooe0DC01620001I I1 LOOQOD7 P0CO1S20002255.05CT TcT) 標(biāo)去MOVC002侗MOVOilDM1T1MM aL23：10030D1FUMil200.01*cDM0CMPmiDMO5200 03HD200.04200 06-o-HcmICP2)【21 CRTCPU M6c20 c31 c33 c3? cl c45(CPI) cl7 c31 c33 c3? cl c5(2f a29*0000008(OOOQ2A000009(000032)000011(000040(Ki附錄二