1、 電氣信息工程學院大作業/論文 12 13 學年 第 一 學期課題名稱 基于PLC與組態王的 液態混合模擬 姓 名 學 號 09813215 班 級 09東電氣（2）班 成 績 基于PLC與組態王的液態混合模擬摘要：介紹了利用組態王6.5軟件制作人機界面的一個液態混合模擬系統，利用三菱FX2系列可編程控制器實現控制，用組態王人機界面監控液態混合模擬系統的運行情況。首先分析了液態混合模擬系統的要求，然后進行了可編程控制I/O點的分配、編寫了組態王控制程序、繪制了原理圖；同時，實現了PLC與上位機組態王軟件的通訊、設備的連接與配置、數據庫的構造、圖形界面的設計、動畫連接的建立、報警窗口的建立和曲線

2、圖的建立等；最后調試成功。實踐證明，PLC和組態王6.5軟件結合可以方便的實現自動化監控系統的設計、檢測，并且具有良好的應用價值。關鍵詞：仿真 動畫 組態王 液態混合模擬Abstract: The paper introduces a Liquid hybrid simulation system which uses Kingview 6.5 software to make man-machine interface. It makes the control realize with the use of programmable logic controller of Mitsubis

3、hi FX2 series, also monitoring the operational conditions of the Liquid hybrid simulation system with the Kingview man-machine interface. First of all, it will analyze the requirements ofLiquid hybrid simulation system, and then, the allocation of the I/O point of programmable controller, the redact

4、ion of control program of Kingview and the drawing of schematic diagram. Meanwhile, it makes the communication between PLC and upper computer of the Kingview software, the attachment and allocation of device and the structure of database, the designation of graphical interface, the establishment of

5、animation connection, alarming window and curve chart realize. At last, it is the success of debugging. The practice proves that the connection of PLC and Kingview 6.5 software can realize the designation and examination of Automatic monitoring system conveniently and has good application value and

6、data acquisition.Key words: simulation animation Kingview Liquid hybrid simulation1.引 言隨著我國社會主義市場經濟的發展，現代工業日新月異，人們對自動化監控系統的要求越來越高。作為一種組態軟件，組態6.5可構造一個有效的監控和數據采集系統，并以圖形界面清晰準確、設計開發過程簡單易學的特點廣泛應用于各種工程領域。此仿真軟件的設計開發主要是為實驗教學服務的，它可以擺脫硬件模擬的限制，利用仿真軟件和PLC即可完成實驗任務。此仿真軟件可以實現對PLC控制系統的仿真和雙向控制功能，即實現控制室與被控對象的雙向控制，這將成

7、為現代化控制形式的一個趨勢。目前，此仿真軟件良好，已基本達到設計要求。基于三菱FX2系列PLC控制的液態混合模擬系統為例，如何在組態王中設計開發一個液態混合模擬系統1。2.系統框圖圖1 系統框圖3.組態王軟件包的介紹組態王的最新版本（6.53）是亞控公司根據當前自動化技術的發展趨勢，保持了組態王早期版本的功能強大、運行穩定且使用方便的特點，并根據國內眾多用戶的反饋及意見，對一些功能進行了完善和擴充。組態王6.53提供了豐富的簡捷、易用的配置界面，提供大量的圖形元素和圖庫精靈，同時也為用戶創建圖庫精靈提供簡單易用的接口；該款產品的歷史曲線、溫控曲線以及配方功能進行了大幅提升與改進，軟件的功能性可

8、用性有了很大的提高3。（1）組成 “組態王”是在PC機上建立工業控制對象的人機接口的智能軟件包，運行于中文WINDOWS環境下。“組態王”軟件包由畫面制作系統TOUCHMAK和畫面運行系統TOUCHVEW兩部分組成，TOUCHMAK和TOUCHVEW是各自獨立的WINDOWS應用程序，均可獨立使用：兩者又相互依賴，在TOUCHMAK系統中設計開發的畫面應用程序必須在TOUCHVEW運行環境中才能運行。（2）功能 強大的圖形編輯功能，充分利用WINDOWS圖形功能完備、界面設計美觀的特點，可繪制各種工業界面；提供16種動畫連接方式，以滿足任意的動畫連接需要；實時數據庫，“組態王”已實時數據庫為核

9、心的運行機制，奠定了其強大的組態能力和極佳通用性的基礎；提供了一類C語言，使用客戶可以根據自己的特殊需要編寫一段程序；實時的趨勢判斷能力，便于進行數據跟蹤分析；DDE I/O服務程序，“組態王”遵循WINDOWS下的標準動態數據交換（DDE）協議，借助于DDE與其它軟件聯系5。4.液體混合模擬硬件介紹（1）模擬構成 此模擬式一液體混合模型，設有啟動按鈕和停止按鈕、液面傳感器L1開關液面傳感器L2開關、液面傳感器L3開關、溫度傳感器T開關、液體A閥門Q1指示燈、液體B閥門Q2指示燈、液體C閥門Q3指示燈、攪拌電機指示燈、加熱器指示燈及混合液體出口指示燈。（2）運行要求 正確連接PLC與PYS3液

10、態混合模擬模塊的實際接線，實現PLC與組態王之間的正常通信，在組態王中繪制液態混合模擬的監控系統。按下啟動按鈕液體A閥門Q1打開，液體A流入容器，當液面到達L3時，L3接通，關閉液體A閥門Q1，打開液體B閥門。當液面到達L2時，關閉液體B閥門Q2，打開液體C閥門Q3。Q5攪勻電機啟動，開始對液體進行攪勻。當液面到達L1時，關閉閥門Q3。并開啟加熱器Q4。當溫度傳感器到達設定溫度時，加熱器Q4停止加熱。通過一段時間的延時，攪勻電機停止工作，出水閥門Q6打開，將攪勻的液體放出。當液面下降時，液面傳感器L1，L2，L3由接通依次變為斷開，再過3s后，容器放空，混合液體閥門Y4 關閉，開始下一周期。當

11、按下停止按鈕后，要將當前的混合操作處理完畢后，才停止操作（停在初始狀態）。對混合液體出口Q6計數，并且繪制液體混合模擬系統的報警窗口，次數大于3次進行報警，大于10將計數自動清零。對液體混合模擬系統建立混合液體出口Q6次數的實時曲線顯示。對液體混合模擬系統建立混合液體出口Q6次數的歷史曲線顯示。完成以上指標的同時要求畫圖美觀，對液體混合模擬系統可以直觀的控制和監視，達到實驗的要求。5.PLC控制系統設置5.1I/O分配如根據上述控制要求，系統I/O分配如圖2所示輸入輸出器件說明器件說明X0啟動開關Y0液體A閥門Q1X1停止開關Y1液體B閥門Q2X2液面傳感器L1Y2液體C閥門Q3X3液面傳感器

12、L2Y3加熱爐Q4X4液面傳感器L3Y4攪勻電動機Q5X5溫度傳感器TY5混合液體閥門Q6圖2 PLC模擬控制液態混合I/O地址表5.2PLC外部連接圖的設計PLC外部連接圖如圖3所示 圖3 液態混合控制線路電氣接口圖6.軟件流程圖圖4 軟件流程圖根據混合液態模擬運行要求設計流程圖如圖4所示。7.仿真軟件實現功能（1） 功能 用組態王軟件中的工具箱可繪制出靜態畫面，對控制的圖素進行變量定義及動畫連接。當PLC模擬開關動作時，PLC通過DDE（動態數據交換）傳遞給組態王畫面，則對應的變量圖素產生動畫效果。在畫面中可顯示混合液態及液面位置、溫度、攪拌電機、加熱器、混合液體出口等各種必要的信息。此系

13、統除了實現PLC對“組態王”畫面的控制，還要實現“組態王”畫面對PLC控制。即可實現雙向控制，即仿真畫面上的按鈕能控制混合液態模型的動作，也可用模型控制畫面。(2)仿真軟件靜態圖 在組態王工程瀏覽器左側的“工程目錄顯示區”中選擇“畫面”，新建一個名為“混合液態”的新畫面，在此畫面上繪制各種圖素。繪圖時運用工具箱中的一些基本元素，如直線、橢圓、折線、文本和按鈕等等，如圖5所示。圖5 組態監控畫面8.組態監控系統實現本設計中，混合液態監控系統的監控軟件采用了北京亞控公司的Kingview6.5組態王軟件。8.1PLC與上位機組態王之間的通信組態王6.5把每臺與之通信的設備（包括PLC、智能模塊、板

14、卡、智能儀表、變頻器等）看作外部設備，它內置了大量的設備驅動作為組態王與外部設備的通信接口。在開發過程你只需根據“設備配置向導”的提示一步步完成連接過程即可。運行期間，組態王就可通過通信接口和外部設備交換數據，包括采集數據和發送數據/指令1。（1) 工程的創建 創建新工程，在工程名稱輸入“混合液態”工程名稱，將新建的工程設為組態王的當前工程。利用廠家提供的專用PLC USB編程電纜，將PLC通過編程口與上位機組態王串口（COM口）連接，進行串行通信。設置工程瀏覽器左側大綱項“設備/COM1”，用組態軟件進行實時監控首先要完成通訊連接，組態王通訊參數應與PLC的通訊參數設置保持一致。為設備選擇連

15、接串口,根據PLC與上位機連接選擇的串行口。（2) 構造數據庫 數據庫是“組態王”軟件的核心部分，在工程管理器中，創建各個變量數據，這些變量與PLC內部變量一一對應，PLC的輸入輸出完全有組態王內部變量代替。這樣，PLC的實際輸入輸出狀態能反映在組態監控界面上，借助PLC的CPU通信功能，系統的運行就可以真正的監控，如圖6所示。圖6 組態王數據變量定義8.2動畫連接（1） 動畫連接就是將畫面上創建的各個圖素與所建立的相應變量關聯，當變量的值改變時，在畫面上以圖形對象的動畫效果表現出來。本系統中要進行動畫連接的圖素有啟動按鈕、停止按鈕、液態傳感器L1、L2、L3開關等。為實現模擬系統的動畫效果，

16、在進行動畫連接時除了設置各項參數外，還必須編寫時間命令語言和應用程序命令語言。在畫面的應用程序命令語言對話框中輸入如下命令語言：（1） 啟動開關X0=1 本站點Y0=1;（2） 停止開關X1=1 本站點Y15=1;（3） 液面傳感器X2=1 本站點Y2=0; 本站點Y3=1; 本站點Y10=1;（4） 液面傳感器X3=1 本站點Y1=0; 本站點Y2=1; 本站點Y4=1; 本站點Y11=1; 本站點電機旋轉=1;（5） 液面傳感器X4=1 本站點Y0=0; 本站點Y1=1; 本站點Y12=1;（6） 液體A閥門Y0=1 if(本站點液面高度<50) 本站點液面高度=本站點液面高度+5;

17、（7） 液體B閥門Y1=1 if(本站點液面高度<75) 本站點液面高度=本站點液面高度+5;（8） 液體C閥門Y2=1 本站點循環標志=1; if(本站點液面高度<100) 本站點液面高度=本站點液面高度+5;（9）混合液體閥門Y5=1 本站點報警次數=本站點報警次數+1; if(本站點報警次數=10） 本站點報警次數=0;畫面的事件命令語言是整個監控系統的關鍵部分，控制PLC時也可以在組態王中可以實時監視。8.3程序運行設置好一切參數，配置好運行系統后，就可以啟動運行環境了。在開發系統中單擊工具條“View”按鈕或快捷菜單中“切換到View”在組態王工程瀏覽器命令后，進入組態王

18、運行系統，如圖所示。圖7 液態混合運行畫面9. 一些程序設計體會（1） 攪拌電機旋轉 圖8 攪拌電機事件命令語言對于電機的旋轉順逆時針即可，沿一個方向旋轉不停地加10，旋滿360°又回到起始點。（2） 攪拌電機延時停止圖9 停止延時事件命令語言當溫度傳感器到達設定溫度時，加熱器Q4停止加熱，加熱器Q4為0，攪拌電機Q5為0停止旋轉，出水閥門Q6為1，等待液面傳感器的指令。（3） 停止按鈕的設定圖10 停止按鈕事件命令語言（a）圖11 停止按鈕事件命令語言（b）停止按鈕為本個實驗的難點，要求當按下停止按鈕后，要將當前的混合操作處理完畢后，才停止操作（停在初始狀態）；如果沒有按下停止按鈕

19、容器放空，混合液體閥門Y4 關閉，開始下一周期。那么對于混合液體閥門Y5為判斷停止還是繼續下一循環的標志，在停止按鈕為1時，Y5=1且液面高度=1時，應該停止所有動作；但停止按鈕為0，Y5=1且液面高度=1時，應該進行下一循環。但如果剛開始沒有按開始按鈕那么這樣的事件命令語言就會自行循環，所以關聯了Y14，只有按了開始后Y14=1，這樣就可以判斷停止按鈕的命令語言。10.報警和曲線的建立10.1報警窗口的建立在工具箱中新建一個報警窗口，雙擊報警窗口的菜單欄，命名報警窗口，選擇各項屬性。定義數據庫中的“報警次數”的報警組名，報警限等屬性相關聯到報警窗口，在報警窗口的條件屬性中也要選擇對應的報警組，這樣就可以實時報警，在選擇文件下的“切換到View”，進入運行系統，打開菜單欄下“畫面”中的打開“混合液態”可以觀察到如圖12所示的報警窗口。圖12 報警窗口的數據顯示10.2監控曲線的建立（1） 實時趨勢曲線的建立在工具箱中很容易找到實時趨勢曲線并新建一個，雙擊“實時趨勢曲線