第12章 组态软件在PLC控制系统中的应用

第12章组态软件在PLC控制系统中的应用12.0PLC控制系统设计12.1组态软件简介12.2组态软件在PLC控制系统监控中的应用12.3组态软件在PLC被控对象仿真中的应用学习内容PLC控制系统设计的内容、流程、步骤、原则等人机界面、组态软件的概念、应用原理教学要求掌握PLC控制系统设计的内容、流程等（重点）了解人机界面、组态软件的应用过程12.0PLC控制系统设计PLC应用系统设计流程1．分析控制对象，确定控制内容这是设计功能良好的PLC控制系统的前提和基础。（1）深入了解和详细分析被控对象（生产设备或生产过程）的工作原理及工艺流程，画出工作流程图。（2）列出该控制系统应具备的全部功能和控制范围。（3）拟定控制方案使之能最大限度地满足控制要求，并保证系统简单、经济、安全、可靠。2．硬件设计硬件设计包括PLC的选型，I/O点的分配，安全回路的设计和可靠性设计等。3．软件设计软件设计采用我们前面介绍的程序设计方法对整个系统进行软件程序的编制，最好画出相关的顺序功能图、程序结构图，做好程序的注释等内容，便于程序的调试和维护。4．系统调试系统调试分为两个阶段，第一阶段为模拟调试，第二阶段为联机调试。系统设计原则PLC应用系统的设计原则，根据控制任务的不同涉及很多方面，其中最基本的可以归纳为以下四点：（1）完整性原则最大限度地满足工业生产过程或机械设备的控制要求。（2）可靠性原则确保计算机控制系统的可靠性。（3）经济性原则力求控制系统简单、实用、合理。（4）发展性原则适当考虑生产发展和工艺改进的需要，在I/O接口、通信能力等方面要留有余地。系统硬件设计PLC应用系统的硬件设计是整个系统设计的根本，硬件设计存在问题将会给后面的软件设计和系统调试带来很大的麻烦。因此一定要重视硬件的设计。硬件设计主要考虑PLC的选型，I/O模块的选择及I/O地址的分配，安全回路的设计和可靠性设计等内容。PLC选型1．PLC的容量PLC的容量主要包括两个方面：I/O点数和存储器容量。2．特殊功能要求对模拟量控制系统，特别是闭环控制系统，要考虑PLC的响应时间。在需要通信的场合中，应选用具有通信联网功能的PLC。一般来讲，PLC控制系统的可靠性是很高的，能够满足生产要求。对可靠性要求极高的系统，则需要考虑冗余控制系统或热备份系统。3．其它方面企业内部应尽可能地做到机型统一，或尽可能地采用同一生产厂家的PLC，因为同一机型便于备用件的采购和管理，模块可互为备份，可以减少备件的数量。另外，还可以考虑技术人员的熟悉程度来选择合适的产品。以PLC为主控制器的控制系统有以下4种控制类型。1.由PLC构成的单机控制系统单机控制系统是由1台PLC控制1台设备或1条简易生产线。2.由PLC构成的集中控制系统集中控制系统是由1台PLC控制多台设备或几条简易生产线。3.远程I/O控制系统这种控制系统是集中控制系统的特殊情况，也是由1台PLC控制多个被控对象，但是却有部分I/O系统远离PLC主机。4.由PLC构成的分布式控制系统这种系统有多个被控对象，每个被控对象由1台具有通信功能的PLC控制，由上位机通过数据总线与多台PLC进行通信，各个PLC之间也有数据交换。PLC控制系统的类型PLC控制系统设计的基本内容包括：①确定PLC控制系统的构成形式。②系统运行方式和控制方式的选择。③选择用户输入设备、输出设备以及由输出设备驱动的控制对象。④PLC的选择。⑤分配I/O点，绘制I/O连接图。⑥控制台的设计。⑦设计控制程序。⑧工程施工计划的设计。⑨编制控制系统技术文档。PLC控制系统设计的基本内容I/O模块选择及I/O地址分配1．开关量I/O模块的选择根据PLC输入输出量的点数和性质，可以确定I/O模块的型号和数量。开关量输入模块的工作电压尽量与现场输入设备(有源设备)一致，可省去转换环节。对无源输入信号，则需根据现场与PLC的距离远近来选择电压的高低。开关量输出模块按输出方式可分为继电器输出、双向可控硅输出、晶体管输出模块。2．模拟量I/O模块的选择连续变换的温度、压力、位移等非电量最终都要采用相应传感器转化成电压或电流信号，然后送入模拟量输入模块。输入模块有2、4或8个通道，根据需要进行选取。按输入信号的形式来分有电压型和电流型。需要注意输入模块信号的范围，另外还要考虑模块的精度和实时性。3．I/O地址分配对开关量输入点应注意选择电压等级、输入点密度、输入形式、通断时间、外部端子连接方式等。对开关量输出点应注意选择输出形式、驱动负载能力、输出点密度、通断时间、外部端子连接方式等。确定硬件配置时对I/O点数一般应留有备用点，留作故障点更换、改进和调试时使用。表1是按照对象进行I/O点地址分配表，表2则是按照元器件的种类进行I/O点地址分配表。输入输出I0.0启动按钮Q0.0电磁阀1I0.1停止按钮Q0.1电磁阀2I0.2曝气罐低液位Q0.2电磁阀3I0.3曝气罐高液位Q0.3供水泵I0.4纯水箱低液位Q0.4曝气罐报警I0.5纯水箱高液位Q0.5纯水箱报警I0.6报警复位按钮名称地址名称地址输入磁栅输入1I0.0输出上行Q0.0磁栅输入2I0.1下行Q0.1上限位I0.2插销下Q0.2下限位I0.3插销起Q0.3左限位I0.4操作台左旋转Q0.4右限位I0.5操作台右旋转Q0.5前限位I0.6操作台上升Q0.6后限位I0.7操作台下降Q0.7操作台上翻I1.0左行Q1.0操作台下翻I1.1右行Q1.1表1按照对象进行I/O点地址分配表表2按照元器件的种类进行I/O点地址分配表安全回路设计安全回路起保护人身安全和设备安全的作用，安全回路应能独立于PLC工作，并以硬接线方式构成。（SIS/ESD）可靠性设计主要涉及系统供电设计、系统接地设计、系统冗余设计等。控制系统中的地线有：数字地、模拟地、信号地、交流地、直流地、屏蔽地12.1组态软件简介组态软件用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置，使计算机或软件安装配置自动地执行特定的任务，以满足使用者的要求。组态软件的组成图形界面系统实时数据库系统第三方程序接口组件和控制功能组件组态软件的特点系统的可扩展性易学易用通用性实时多任务“面向对象”的编程和设计方法组态王软件是一种通用的工业监控软件,它适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发。支持与国内外常见的PLC、智能模块、智能仪表、变频器、数据采集板卡进行数据通讯。组态王软件结构由工程管理器、工程浏览器及运行系统三部分构成。组态王介绍组态王的安装与通信参数设置1、运行安装组态王程序。直接安装。2、安装完后直接安装驱动。3、其它内容可以不安装。工程管理器：工程管理器用于新工程的创建和已有工程的管理，对已有工程进行搜索、添加、备份、恢复以及实现数据词典的导入和导出等功能。工程浏览器：工程浏览器是一个工程开发设计工具，用于创建监控画面、监控的设备及相关变量、动画链接、命令语言以及设定运行系统配置等的系统组态工具。运行系统：工程运行界面，从采集设备中获得通讯数据，并依据工程浏览器的动画设计显示动态画面，实现人与控制设备的交互操作。组态王监控界面开发步骤（1）新建工程（2）硬件组态（定义外部设备）添加设置，设置地址，设置通信，硬件测试（3）数据词典组态。添加IO变量，添加内存变量（4）画面组态。绘制流程图，增加动态点，增加交互控制点，增加实时曲线。（5）进行动画连接（6）配置运行系统。配置启动画面，保存工程，切换运行（7）采取安全措施如何得到组态王的帮助方法一：单击桌面“开始”－“所有程序”－“组态王6.5”－“组态王文档”，此选项中包括组态王帮助文档、I/O驱动帮助文档和使用手册电子版、函数手册电子版。方法二：在工程浏览器中单击“帮助”菜单中的“目录”命令，此帮助文档中只包含组态王软件帮助文档。怎样得到参考资料方法一从组态王网站上下载方法二光盘安装后，在下面的子目录中有两个PDF格式的手册C:\kingview\user'sguide12.2组态软件在PLC控制系统监控中的应用新建工程与组态变量组态画面PLC程序的设计与下载用组态软件监控PLC控制系统用组态软件监控小车运动PLC控制系统实现过程12.3组态软件在PLC被控对象仿真中的应用小车控制系统仿真液体混合控制系统仿真机械手控制系统仿真项目开发及调试过程小车控制系统仿真（2限位开关）液体混合控制系统仿真机械手控制系统仿真作业参考题目：××PLC和××组态软件在××控制系统中的应用针对特定流程工业生产过程，选用某种PLC和组态软件，查阅满足其生产工艺需要的生产过程控制系统的设计、实现、安装、调试、运行的等的步骤和方法，进行说明，并写出自己的总结与体会。要求：查阅文献并分析、总结、思考如何实现控制系统；不少于2K字，杜绝拷贝，附参考文献。PLC编程及应用考试大纲2013