基于PLC、称重模块、触摸屏的工业配料自动控制(7)

2019-04-23 09:45

b) “单步”方式

在该方式下,系统则依据控制按钮,在操作人员的控制下,一步一步地完成整个系统的功能,但并不是每一步都需要操作人员确认。

c) “键控”方式

在该方式下,个执行机构(输出端)动作需要由手动控制实现,不需要PLC程序。

启动停止“自动”方式“单步”方式“单步”方式应答方式选择控制器使能初始状态顺控器转换条件步序标志手动控制故障信号和运行信号互锁条件命令输出驱动执行机构图4-1顺控系统结构图

(2) 顺控器

顺控器是顺序控制系统的核心,是实现按时间、顺序控制工业生产过程的一个控制装置。这里所讲的顺控器专指用S7 GRAPH语言或LAD语言编写的一段PLC控制程序,使用顺序功能图描述控制系统的控制过程、功能和特性。

(3) 命令输出

“命令输出”部分主要实现控制系统各控制步的具体功能,如钻、铣、终检等。 (4) 故障信号的运行信号

“故障信号和运行信号”部分主要处理控制系统运行过程中的故障及运行信号,如当前系统工作于哪种方式,已经执行到哪一步,工作是否正常等。

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4.2.3 顺控功能图的结构

顺序功能图(Sequential Function Chart,简称SFC)是IEC标准编程语言,用于编制复杂的顺控程序,其编程规律性强,很容易被初学者接受;对于有经验的电气工程师来说,使用SFC也会大大提高工作效率。

1. 顺序功能图

这样的顺序工作过程可用图进行描述,这种图我们成为顺序功能图。顺序功能图由一系列的步(S)、每一步的转移条件及步的动作命令三部分组成。

(1) 步

步(Step)表示与生产流程对应的工艺过程,用S1,S2,S3···表示,可以不按顺序使用。其中S1一般用来表示初始步,用双线框绘制,代表系统处于等待命令的相对静止状态。每一个顺序功能图至少应有一个初始步,系统在开始运行之前,首先应进入规定的初始步(初始状态)。

S1设备总开关S2仪表开关1S3快喂阀开关1S4慢喂阀开关1S5慢喂阀开关2快喂阀开关2仪表开关2S7仪表开关3S8快喂阀开关3S9慢喂阀开关3S10S11仪表开关4S12快喂阀开关4S13慢喂阀开关4S14S15S16S17S18搅拌机S6

图4-2 顺序功能图

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(2) 转移条件

转移条件是由当前步到下一步的转移条件。当转移条件满足时,自动从当前步跳到下一步(关闭当前步,激活下一步)。转移条件在当前步下面,用短水平线(若有斜线则表示取反)引出并放置在线的右边(用S7 GRAPH编程时则放在左边)。如S2的转移条件为B1,在S2被激活的情况下,若B1=1,则关闭S2,激活S3。

步的转移不一定按顺序进行,根据工艺要求,在条件满足时也可以从当前步直接跳到当前步前面的某一步。如在S9被激活的情况下,若停止按钮未按下

(3) 动作命令

动作命令放在步序框的右边,表示与当前步有关的操作,一般用输出类指令(如输出、置位、复位等)。步相当于这些指令的子母线,这些动作命令平时不被执行,只有当对应的步被激活时才被执行。

2. 顺序功能图的结构类型 顺序功能图有3种基本类型。 (1) 单流程

如图4-3所示,从头到尾只有一条路可走(一个分支)的流程成为单流程,一般做成循环单流程。

(2) 选择分支流程

如图4-3所示,流程中存在多条路径,而只能选择其中一条路径来走,这种分支方式称为选择分支。具有“自动”和“手动”两种操作模式的顺控器,一般设计成选择分支流程。

选择分支的执行。以图4-3为例,Sn,Sn+1所在的分支和Sn+2,Sn+3所在的分支为一堆选择分支。Sn-1步的转移条件(Tn-1,非Tn-1)分散在各个分支中,。在Sn-1被激活的状态下,若Tn-1先有效,则执行Sn,Sn+1所在分支,此后即使非Tn-1有效也不再执行Sn+2,Sn+3所在分支,此后即使Tn-1有效,也不再执行Sn,Sn+1所在的分支。

选择分支的汇合。以图4-3为例,对于选择分支,被选择分支(假设为Sn,Sn+1所在分支)的最后一步(Sn+1)被激活后,只要其转移条件满足(Tn+1有效),就从汇合处跳出进入下一步(Sn+4),而不再考虑其他分支非Tn-1是否被执行。

(3) 并进分支流程

如图4-3所示,流程中若有条路径且必须同时执行,那么这种分支方式称为并进分支流程。在各分支都执行完成,才会继续往下执行。这种有等待功能的回合方式,称为并进回合。

需要同时完成2种或2种以上工艺过程的顺序控制任务,必须采用并进分支流程。对于如图所示的控制任务,如果要求工件可以连续不断地传送,这样在钻、铣终检3个工位上则需要同时对3个工件分别执行钻、铣终检操作,设计这类顺序控制系统就必须采用并进分支流程。

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并进分支的执行以图4-3为例,Sn,Sn+1所在的分支和Sn+2,Sn+3所在的分支为一对并进分支。在步Sn-1处,转移条件汇集于分支之前。在Sn-1被激活的状态下,若转移条件满足(Tn-1有效),则两个分支同时被执行。

并进分支的汇合,以图4-3为例,只有当Sn,Sn+1所在的分支和Sn+2,Sn+3所在的分支全部执行完毕后,才进行汇合,执行分支外部的状态步(Sn+4)。

Sn-1Tn-1SnTnSn+1Tn+1Sn+2Tn+2Sn-1Tn-1SnTnSn+1Tn+1Sn+4Tn+4Sn+3Tn+3Sn+2Tn+2

单流程 选择分支流程

Sn-1Tn-1SnTnSn+1Tn+1Sn+2Tn+2

Sn-1Tn+2SnTnSn+1Tn+2Sn+4Tn+3

Sn+2Tn+1Sn+3选择分支流程 并进分支流程

图4-3 顺序功能图的结构类型

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4.3 监控组态软件WINCC简介和应用

4.3.1 WINCC简介

监控组态软件不仅有监控和数据采集(SCADA)功能,而且有组态、开发功能。监控组态软件是伴随着计算机技术、DCS和PLC等工业控制技术的突飞猛进而发展起来的。随着个人计算机(PC)的普及和开放系统的推广,基于PC的监控组态软件在工业控制领域不断发展壮大。监控组态软件广泛运用于工业、农业、楼宇和办公等领域的自动化系统。伴随计算机硬件和软件技术的发展,自动化产品呈现出小型化、网络化、PC化、开放式和低成本的发展趋势,并逐渐形成了各种标准的硬件、软件和网络结构系统。监控组态软件已经成为其中的桥梁和纽带,是自动化系统集成中不可缺少的关键组成部分。

西门子公司的WinCC是Windows Control Center(视窗控制中心)的简称。 它集成了SCADA、组态、脚本(Script)语言和OPC等先进技术,为用户提供了Windows操作系统(W1ndows 2000或XP)环境下使用各种通用软件的功能。WinCC继承了西门子公司的全集成自动化(TIA)产品的技术先进和无缝集成的特点。

WinCC运行于个人计算机环境,可以与多种自动化设备及控制软件集成,具有丰富的设置项目、可视窗口和菜单选项,使用方式灵活,功能齐全。用户在其友好的界面下进行组态、编程和数据管理,可形成所需的操作画面、监视画面、控制画面、报警画面、实时趋势曲线、历史趋势曲线和打印报表等。它为操作者提供了图文并茂、形象直观的操作环境,不仅缩短了软件设计周期,而且提高了工作效率。WinCC的另一个特点在于其整体开放性,它可以方便地与各种软件和用户程序组合在一起,建立友好的人机界面,满足实际需要。用户也可将WinCC作为系统扩展的基础,通过开放式接口,开发其自身需要的应用系统。

WinCC因其具有独特的设计思想而具有广阔的应用前景。借助于模块化的设计,能以灵活的方式对其加以扩展。它不仅能用于单用户系统,而且能构成多用户系统,甚至包括多个服务器和客户机在内的分布式系统。WinCC集生产过程和自动化于一体,实现了相互间的集成。 4.3.2 WINCC的特点

1. WinCC不是孤立的软件系统,它时刻与以下系统集成在一起: (1) 与自动化系统的无缝集成

西门子公司的PLC产品,经历了从早期致力于提高运行速度,到增强系统通信和联网能力,再到融合了运动控制技术等诸多技术的T系列产品以及故障安全型的F系统的发展阶段。在这样的背景下,WinCC与相应的硬件系统紧密结合,通过统一的组态和编程、统一的数据管理及统一的通讯,极大地降低了用户软硬件组态的工程量,实现了整个产品范围内的高度集成。

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