机床电气与PLC控制毕业论文.doc

广东工程职业技术学院机床电气与PLC控制 实验指导书 编者： 广东工程职业技术学院2009年12月摘要本文利用组态王6.5和可编程控制器三菱PLC为开发平台，开发了组态王和PLC的液位监控系统。该系统利用PLC编程口和上位机组态王监控界面进行通信，以组态王制作上位机监控界面，下位机为三菱PLC，通过组态王与PLC的通信，组态王能够实现动态显示PLC进水、排水及液位变化情况，实现远程对液位监测。并且对组态王进行权限管理。该系统性能稳定可靠，能够满足工厂等地方远距离对液位监测的需要。关键词：组态王；三菱PLC；液位监测AbstractIn this paper, Kingview 6.5 and Mitsubishi PLC programmable logic controller for the development platform, developed Kingview and PLC-level monitoring system. The system uses PLC programming port and the host computer to communicate Kingview control interface in order to produce host computer monitor Kingview interface, the next crew for the Mitsubishi PLC, through KingView communication with the PLC, dynamic display configuration can be achieved, Wang Jin-PLC water, drainage and level changes, remote monitoring of liquid level. And the right KingView to rights management. The system performance is stable and reliable, able to meet the factories, and other local long-range level monitoring needs.Key words: Kingview; Mitsubishi PLC; Liquid Level Monitoring目录摘要IAbstractII第一章 绪论21.1组态王PLC实现方案21.2系统组成2第二章 三菱PLC设计32.1梯形图的编写32.2 PLC与上位机的通信链接及程序设计3第三章 组态王设计43.1组态王与PLC建立通信口43.2变量的定义63.3画面组态73.3.1主画面的设计73.3.1.1图片的插入73.3.1.2按钮的的建立和命令语言的设计73.3.1.3文字的水平移动73.3.1.4电脑系统时间的链接73.3.2毕业设计画面设计93.3.2.1水箱的设计93.3.2.2水池的设计93.3.2.3水滴的制作103.3.2.4按钮的的建立113.3.2.5水泵、水管、阀门的链接113.3.3系统编程123.3.3.1毕业设计画面编程123.3.3.2主画面编程13第四章 权限管理设计14第五章 总结15参考文献16致 谢17第一章 绪论1.1组态王PLC实现方案组态王65由北京亚控自动化软件有限公司开发，是运行于Microsoft Windows 98/2000/NT中文平台的人机界面软件。组态王65软件包由工程捌览器、工程管理器和画面运行系统三部分组成。数据库的构造、定义外部设备等工作可通过工程浏览器完成；新工程的创建和已有工程的管理通过工程管理器内嵌的画面管理系统完成；画面的开发和运行可由工程浏览器调用画面制作系统和工程运行系统来完成。组态王通过I/O驱动程序软件接口从现场的过程硬件中获取数据，存入组态王内部数据库，应用软件(如组态王的画面运行程序、报表生成程序等)通过内部数据库访问获取来自硬件的数据信息，这样就可以实现在工业流程画面上动态地显示现场整个过程硬件的运行状态，数据也可以按相反的顺序写回现场过程硬件，执行控制命令操作。但其对硬件的依赖比较大，当组态软件不支持相关的硬件时就会受到限制，所以将PLC与组态软件结合起来，利用PLC来实现数据的采集、控制和处理，利用组态软件的图形化功能来实现界面监控。在此过程中可以利用VB编写通信程序与PLC、传感器和各类仪表通信，对数据进行分析和处理，利用VB和组态软件之间的动态数据交换(DDE)实现数据共享。其中PLC控制模块主要完成现场设备的控制，主要是模拟量的输入输出，组态模块的功用在于与底层的PLC和仪表进行通信，获取生产过程的数据，显示工艺流程，历史曲线图，实时曲线图，报警画面，生成数据库等。1.2系统组成本系统特点：通过以组态王实时监控三菱PLC上液位、水泵工作和水阀开闭的变化情况，从而实现组态王实时动态显示PLC的变化情况。并实现组态王权限管理，需管理员方能进入系统，以防他人进入系统而误操作。系统由组态王6.5与三菱PLC组成，以组态王为上位机，三菱PLC作为下位机，组态王和三菱PLC之间通过I/O口之间进行通信。通过PLC控制现场设备水箱。系统结构框图如下（图1.2）工控组态PLC现场设备水箱图1.2系统结构框图第二章 三菱PLC设计2.1梯形图的编写       使用MELSEC系列GPP软件进行编程，程序的设计采用梯形图，编程实现X000为进水控制，X000接通则进水指示灯Y000亮，同时通过Y000自锁让它一直在进水状态，直至停止控制X003或通过水满控制让其停止，具体程序如下（图2.1.1）：图2.1.1进水梯形图排水控制按钮为X0，通的则排水指示灯Y003亮，程序如下（图2.1.2）：图2.1.2排水梯形图2.2 PLC与上位机的通信连接及程序设计本系统采用上、下位机形式的控制结构，由组态王为上位机，三菱Fx2N型PLC作为下位机。应用组态软件进行系统组态后，上位机负责对水箱系统进行实时监控。系统中下位机的任务首先是用水泵对水箱抽水和通过排水阀排水。由于系统画面复杂，监控点多，自行设计软件周期较长，难度较大，所以上位机软件采用国内先进的组态王KingView65进行编写。组态王是运行Windows2000/xP的全中文界面的组态软件，采用了多线程、COM组件等新技术，充分利用了Windows的图形编辑功能，能方便地构成监控画面，具有丰富的设备驱动程序、灵活的组态方式和数据链接功能，用其构造监控系统能大大缩短开发时间，并能保证系统的质量。设计中，组态王把每一台下位机看作是一个外部设备，在开发过程中可根据“设备配置向导”的提示方便、快捷地完成连接。在运行期间，组态王通过驱动程序和这些外部设备交换数据，包括采集数据和发送数据指令。每一个驱动程序都是一个COM对象，这种方式使通讯程序和组态王构成一个完整的系统，既保证了运行系统的高效率，也使系统能够达到很大的规模。其与下位机通信原理如图2.2所示。 上位机PLC水箱图2.2上下位机通信原理图 第三章组态王设计3.1组态王与PLC建立通信口组态王6.5支持多种硬件设备包括可编程控制器（PLC）、智能模块、板卡、智能仪表和变频器等等。对于不同的硬件设施，工程人员只需为组态王配置相应的通信驱动程序。这种方式即保证了运行系统的高效率，也使系统能够达到很大的规模。组态王支持五种通讯方式：串口通讯、数据采集板、DDE通讯、人机界面卡、网络模块。本系统采用串口通讯的方式与三菱PLC建立联系。首先在上位机中安装三菱PLC的通讯协议，在工程浏览器中选择串口COMl，并进行有关参数的设置，如地址、波特率、奇偶检验、数据位、停止位设定等，注意此设备值必需与PLC内部设定值一致，否则将无法通讯。然后在组态王的设备库中选择三菱的PLC设备，并为该设备命名一个逻辑地址“新I/O设备”，然后按照“设备配置向导”的提示一步步完成安装，这样即可在上位机和PLC之间建立了通讯，由此可见组态王与硬件设备建立通讯联系十分方便。以上具体步骤及参数如下（图3.1）：图3.1.1设置串口COM1图3.3.2设备配置向导-生产厂家等图3.1设备配置向导-逻辑名称3.2变量的定义当建立了上位机和PLC之间通讯联系后，为实现上位机对液位监控系统功能，需设置变量并进行变量到PLC的连接。组态王通过串行口与PLC进行通信时，访问PLC相关的寄存器地址，以获得PLC所控制设备的状态。在实际编程过程不需要编写读写PLC寄存器的程序，组态王提供了一种数据定义方法，在定义了I/O变量后，可直接使用变量名用于系统控制。具体变量设置如下（图3.2）图3.2变量定义3.3画面组态在进行完数据变量设置后，便可进行画面组态，实现最终的上位机监控功能。根据系统监控的实际要求，设计的软件实现了下述功能：监控过程动画显示，可以直观看出测试过程中液位的变化和和动态显示进出水口水滴的显示，动态显示水泵和水阀的工作状态。此外，针对不同的操作人员，设置不同的系统操作权限及密码，因此建立了两个画面，分别命名为主画面和毕业设计。 3.3.1主画面的设计主画面的设计要达到的效果为能够通过权限管理在主画面和另外一画面间切换，动态显示字体移动。3.3.3.1图片的插入选择工具箱中的点位图，右击选择从文件中加载插入需要选择的图片，并且把图片拉成最大。3.3.3.2按钮的建立和命令语言的设计选择工具箱里的按钮，新建两个按钮，分别右击选择字符串替换改为退出和登录。双击登录按钮，在动画连接里选择弹起时，输入命令语言：Exit( 0 );。然后确定。3.3.1.3 文字的水平移动双击工具箱文字，点击动画连接的水平移动，表达式连接系统的本站点$秒，向左 和最右边分别为720和100。3.3.1.4电脑系统时间的连接点击工具箱，选择文本，在画面上建立三个文本分别输入#符号，然后再两两之间输入冒号。分别双击各井号，弹出动画连接，并且从左到右分别把模拟只输出的表达式选择为本站点$时、本站点$分、本站点$秒。最后确定便行。主画面总效果图如下（图3.3.1.4）：图3.3.1.41主画面图运行瞬间效果图如下（图3.3.1.42）：图3.3.1.42运行瞬间图3.3.2毕业设计画面设计毕业设计画面主要仿真外部设备的效果，主要为水箱、书泵、水阀、水滴等之间的连接3.3.2.1水箱的设计打开工具箱，点击圆角矩形画一个大矩形和两个不同的小矩形，点击多边形画一个梯形和一个倒梯形，梯形下边和大矩形的宽相等，下边略小于上边，倒梯形上边和大矩形宽相等，下边略小于长边。分别点击调色板和过渡色类型并且将梯形放大矩形上面，倒梯形放大矩形下面，再把两小矩形放倒梯形下作为出水口，然后合成单元。点击多边形画一个不规则图形作为水位的显示，最后把点击文本在大矩形两边分别写上水箱两个字，并且通过调色板改变字体颜色。总效果图如下（图3.3.2.1）图3.3.2.1水箱双击不规则多边形，选择动画连接的填充属性，表达式选择本站点水满，把刷属性分别为0时为灰白色，1时为蓝色。3.3.2.2水池的设计打开工具箱，点击远角矩形画一个大矩形和小矩形，小矩形长宽均小于大矩形并且通过调色板把小矩形颜色改为蓝色代表水。总效果图如下（图3.3.2.2）图3.3.2.2水池3.3.2.3水滴的制作点击工具箱椭圆把椭圆往下拉制作成一滴，把小水滴分别制作成两滴和四滴的两串水，效果图如下（图3.3.2.3） 图3.3.2.31水滴 图3.3.2.32水滴图3.3.2.3 3.3.2.4按钮的建立选择工具箱的按钮在画面右下角建立按钮，并右击选择字符串替换把按钮名字改为：返回画面。如图（3.3.2.4）图3.3.2.4返回画面按钮3.3.2.5水泵、水管、阀门的连接从工具箱打开图库里面的泵选择水泵、图库里的管道1和管道一选择适当的管道、图库里的阀门选择适当的阀门，把选出来的水管、水泵和阀门连接好，并在水泵和阀门下输入文本且用矩形为背景，适当改变它们的颜色。双击水泵，变量名选择本站点水泵1，然后把开题和关闭的颜色分别改为绿色和红色，效果如下图（图3.3.2.5）。图3.3.2.5水泵的设计总效果图如下（图3.3.2）图3.3.2总体效果图3.3.3系统编程3.3.3.1毕业设计画面编程点击画面属性中的画面属性右上角改为每55秒并在存在时输入如下命令语言：本站点水泵1=本站点启动;本站点排水阀=本站点PLC上排水阀;if (本站点PLC上排水阀= =1) /控制出水滴 本站点水滴2=本站点水滴2+1;if (本站点水滴2>=5) 本站点水滴2=0;if (本站点PLC上排水阀= =0) 本站点水滴2=0;if(本站点启动= =1)/控制进水滴 本站点进水滴2=本站点进水滴2+1;if (本站点进水滴2>2) 本站点进水滴2=0;if (本站点启动= =0)本站点进水滴2=0;效果如图（图3.3.3.1）：图3.3.3.1命令语言图双击返回画面选择动画连接的弹起时输入命令语言如下：ClosePicture("毕业设计");ShowPicture("主画面");3.3.3.2主画面编程双击登录按钮选择动画连接里的弹起时输入命令语言如下：LogOn();if(本站点$访问权限)ShowPicture("毕业设计");双击退出按钮选择动画连接里的弹起时输入命令语言如下：Exit( 0 );第四章权限管理设计在工程浏览器下选择用户，在用户和用户名组名称中双击系统管理了员在用户密码中输入密码：1987115。如下图（图4.1）：图4.1权限管理第五章 总结经过差不多一个多月的不断努力, 组态王和PLC的液位监控系统设计基本上完成了。在整个设计过程中使我感触良多：1、从一开始到结束对于组态王编程语言的掌握有了很大的提高。2、组态王编程语言或C语言等的编程有着很大的不同，它可以用中文编写，知识符号只能在英文状态下输入。但其它语言的设计思路对写组态王编程帮助颇多，所以对于学习新的知识并予以应用的信心，就显得更足了。3、对于PLC梯形图的编程，需要一定的电路基础，对于电路的概念清楚有利于对PLC梯形图的设计。4、设计中互相帮助，适当的沟通是必要和非常有益的。当陷于困境时与附近的同学交流一下设计的体会能够适时的解决自己的难题，即便没有多大作用，也能很好的启发自己的思维，从不同角度来思考问题，减少设计的难度。5、资料的查阅能力在这次设计中得到了很大的提高，在做这个设计中学会了从不同的渠道获取资料，用不同的方法去查找，包括上网，图书馆等借阅了大量的资料，汲取了一些适合本设计的设计理论，是顺利完成设计的不可缺少的工具之一。但是本系统设计也存在着许多不足之处： 1）对于水箱的设计由于条件的限制只能做简单的PLC监控，否则可以加上水位传感器等器件，从而但到自动化更人性化的目的。 2）对于水位的设计不能做到具体显示水位的多少，只能简单的显示水满和不满的两个状态。针对这些问题也曾想过一些方案，由于条件的限制和本人技术的限制却不能如愿实现参考文献1周兵，林锦实. 现场总线技术与组态软件应用.北京：清华大学出版社，2008年12月（第一版）2张伟林.电气控制与PLC应用. 北京：人民邮电出版社，2007年9月（第一版）3阳宪惠.现场总线技术及其应用.北京：清华大学出版社，19994邬宽明.现场总线技术应用选编(上、下).北京：北京航空航天大学出版社，2003致 谢本次毕业论文是在 老师的悉心指导和热情鼓励下顺利完成的，从论文的选题，研究工作的开展到论文的攥写，无不倾注着他的心血。老师渊博的专业知识、严谨的科研作风和治学态度，不仅使学生学到了扎实的专业知识，更重要的是培养了学生勤于钻研、独立思考的精神；老师为人正直，乐于奉献，在学生求学的一年中，耳濡目染了老师的高尚作风，这将是学生终身受用的财富；老师待人热情，平易近人，除了学习之外，对学生的处事方式等给予了许多的关照和帮助。在此，谨向冯老师致以最衷心、最真诚的谢意！衷心感谢张卿老师，他的精心指导和耐心帮助，在学习和生活等各方面的指导，令我无论在学习上还是为人处世上都让我得到非常大的进步，让我得以顺利完成本次毕业设计和论文。感谢杨进峰老师在一年以来对我的帮助，特别是在专业知识这方面令我受益匪浅。在处事态度和方式上也是受益颇多。感谢 老师、曾立坚辅导员和 老师等老师给予我工作、学习和生活上的帮助！特别是要感谢我在广东工程职业技术学院的三年求学过程中，给予生活、学习、精神上关心和帮助的学院领导和其他社会各界给予我帮助的人。