西门子人机界面触摸屏组态与应用技术课件第9章.ppt
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- 西门子 人机界面 触摸屏 组态 应用技术 课件
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1、9.1 控制系统功能简介与PLC程序设计 1系统功能与结构 某物料控制系统按一定的比例将24种颗粒状的物料混合在一起,4种物料放在4个金属仓内,每个仓的底部安装了一个气缸控制的插板阀,电磁阀线圈通电时插板阀打开,物料流出。断电时插板阀关闭,物料停止流出。秤斗是一个底部为圆锥形的金属料斗,用称重传感器测量物料和秤斗的总重量。混合仓也是一个底部为圆锥形的金属料斗,搅拌器的搅浆搅动混合仓内的物料颗粒。秤斗和混合仓底部的插板阀用于放出物料。第9章 人机界面应用实例 2创建项目 打开名为“HMI综合应用”的项目,PLC_1为CPU 315-2PN/DP,HMI_1为KTP400 Comfort。在网络视
2、图中创建HMI连接。添加一块DI 16/DO 16模块和一块2AI 模块。3主程序的设计 主程序根据自动/手动开关I0.0的状态,在OB1中调用自动程序FC2或手动程序FC1。起动自动运行的条件如下:各电磁阀关闭和搅拌器电动机停机(Q0.2Q1.0均为0状态);秤斗和混合仓中的物料均被排空(变量“总重量”和“混合仓料位”的值为0)。满足上述条件时变量“起动条件”为1状态。在手动模式时如果满足自动运行的起动条件,将顺序功能图的初始步对应的变量“初始步”(M5.0)置位为1,允许起动自动运行。反之将M5.0复位为0,禁止起动自动运行。从自动模式切换到手动模式时(即自动/手动开关的下降沿),用字逻辑
3、与指令(AND)将顺序功能图中各步对应的M5.0M5.7清零,同时用AND指令将Q0.2Q1.0清零,关闭各电磁阀,搅拌器电动机停机。为了在仿真调试时模拟进料过程,按下主画面或手动画面中的“进料”按钮,变量“进料标志”(M6.7)被置位,释放该按钮时M6.7被复位。打开任意一个进料阀时,每单击一次该按钮,变量“总重量”的值如果小于600(其单位为0.1kg),它将增大1kg。为了累加物料值,在手动模式和自动模式相互切换时,和在自动模式关闭“放成品阀”时,将4种物料的重量值分别与其累加值相加,并将4种物料的重量值清零。从手动模式切换到自动模式时,将手动模式用于显示操作时间的C0C2的当前值清零。
4、在出现缺料信号、外部故障信息,和出现搅拌器电动机转速过高的故障时,关闭各阀门和电动机,复位顺序功能图中的活动步,将连续标志清0,并通过报警视图发出报警信号。4实际的物料总重量的计算 “总重量”仅用于程序的模拟调试。实际的程序应删除前一页“总重量”的控制电路。假设电子秤的量程为060kg,AI模块的量程为DC 10V。将AI模块输出的数字值N转换为秤斗总重量(单位为0.1kg)的公式为秤斗总重量600N/27648 秤斗总重量减去秤斗本身的重量,得到物料总重量。当前物料总重量减去进上一种料结束时的物料总重量,得到正在进的料的重量。5自动程序的设计 物料混合系统的自动控制程序属于典型的顺序控制程序
5、,用下一页的顺序功能图和顺序控制设计法来设计自动控制程序。具体的设计方法见廖常初主编的PLC教材。满足起动条件时,初始步M5.0为1状态。单击主画面中的“起动”按钮M1.0或外接的起动按钮I0.1,“连续标志”M6.6变为1状态,从初始步切换到步M5.1。主画面中的1号进料阀变为红色,该阀打开。进料达到配方设定的值时,1号料停止进料,自动改为进2号料,直到进完所有的料。所有的料进料结束后,秤斗底部的秤放料阀自动打开,将物料放入秤斗下面的混合仓。与此同时定时器T0开始定时。定时结束时T0的常开触点闭合,切换到步M5.6,秤放料阀关闭,搅拌器搅拌混合仓内的物料。经过T1设定的时间后,搅拌器停止运行
6、,混合仓底部的放成品阀打开,放出混合好的物料。经过T2设定的时间后,关闭放成品阀。因为“连续标志”M6.6为1状态,转换条件M6.6*T2满足,返回步M5.1,开始下一工作周期的工作。单击触摸屏上的“停止”按钮或外部的停止按钮后正常停机,“连续标志”M6.6变为0状态,但是不会马上停止运行,要等到完成最后一次的流程(包括进料、秤斗放料、搅拌和混合仓放料),步M5.7之后左边的转换条件满足时,返回初始步M5.0后停机。6显示秤斗与搅拌仓中料位的程序 秤斗与搅拌仓中的物料料位用棒图功能来显示,秤斗中的料位与变量“总重量”成正比。因为没有检测混合仓中的料位,用程序来计算混合仓的料位。双击项目树的文件
7、夹“PLC_1”中的“设备组态”,打开PLC的设备视图,选中CPU模块后,再选中巡视窗口中的“属性 常规 时钟存储器”,勾选复选框“时钟存储器”,设置“存储器字节”为4,即设置MB4为时钟存储器。其中的M4.1的周期为200ms,M4.5的周期为1s。主画面中秤斗和混合仓的高度相同,棒图满量程对应的物料重量为60kg。在秤斗向混合仓放料的过程中,秤斗中物料大于等于1kg时,每200ms令秤斗中的物料减少1kg,混合仓中的物料增加1kg,就能保持两个仓料位之间的协调变化。7定时器时间预设值的设置和当前值的显示 HMI不能直接使用S7-300定时器的数据类型S5Time,只能使用数据类型为32位的
8、Time,在I/O域中Time被视为单位为ms的双整数。以搅拌定时器为例,需要用下图左边的T_CONV指令,将S5Time格式的“搅拌剩余时间”,转换为数据类型为Time的“搅拌当前值”,用HMI画面中的输出域显示。右边的T_CONV指令将用I/O域输入的数据类型为Time的“搅拌预设值”,转换为S5Time格式的“搅拌预设时间”,供搅拌定时器使用。数据类型为Time的时间以ms为单位,用HMI变量的线性标定功能,将PLC中的“搅拌当前值”缩小100倍后用于HMI的显示。缩小后时间的单位为0.1s。时间的显示格式为xx.x s(见主画面“实际值”列的时间显示值)。8手动程序设计 在手动模式时单
9、击手动画面中的“进1号料”按钮,手动程序中的变量“进1号料按钮2”变为1状态,“进1号料阀”的线圈通电并自保持,该阀门打开,画面中该阀门变为红色。单击“停止”按钮,变量“停止按钮2”的常闭触点断开,“进1号料阀”的线圈断电,画面中的阀门变为灰色。4个进料阀和秤放料阀之间有连锁,同时只能打开一个阀门。刚打开进1号料阀时,用MOVE指令将当时的物料总重量记忆在变量“初始总重量”中。在进1号料的过程中,用减法指令SUB计算出来的当前总重量与初始总重量之差即为1号料的重量。其余3种料的进料控制程序与1号料的类似。S7-300/400的定时器为减定时器,定时期间其当前值不断减1。为了显示出手动时各段时间
10、从零逐渐增大的值,分别用计数器C0C2和1s 时钟脉冲来累计3段时间,它们使用加计数器线圈指令CU(见下图)。C0C2的符号地址分别为“秤放料计数器”“搅拌计数器”和“放成品计数器”。单击画面中的“秤放料”按钮,“秤放料阀”的线圈通电。电路中有连锁。“1s时钟”(M4.5)的常开触点每秒钟通、断一次,使秤放料计数器C0的当前值加1,C0的当前值的单位为1s。在手动画面中,以秒为单位用输出域显示C0的当前值(即秤放料经过的时间)。在秤放料阀打开时,“200ms时钟”每200ms将秤斗中物料的总重量减1kg(见下图),将混合仓中物料的重量加1kg,使两个仓中的物料协调变化。程序中重量的单位为0.1
11、kg。单击“放成品”按钮,“放成品阀”的线圈通电。“200ms时钟”每200ms将混合仓中物料的总重量减1kg。打开放成品阀时,将各种料的重量清零。打开秤放料阀时,将各操作时间值清零。9.2 触摸屏画面组态9.2.1 画面的总体规划画面的总体规划 1确定需要设置的画面 开机时显示的初始画面;自动运行画面(主画面);进行手动操作的手动画面;设备状态画面用于显示各主要变量的当前值和4种物料的累加值;用户管理画面用于用户的登录、注销和用户的管理;配方画面用于选择和增减配方的数据记录,修改配方条目,打印配方报表;报警画面用于查看报警的历史记录,和打印报警报表;趋势视图画面用于显示搅拌器电动机转速的趋势
12、视图。2画面切换关系与初始画面 因为画面个数不多,以初始画面为中心,采用星形切换方式。开机后显示初始画面,通过画面切换按钮,可以从初始画面切换到所有的其他画面,其他画面用固定窗口的“初始画面”切换按钮返回初始画面。初始画面之外的画面不能相互切换,需要经过初始画面的“中转”来切换。3组态固定窗口 在固定窗口放置各画面共享的日期时间域、切换到初始画面的按钮,和连接变量“自动/手动开关”的符号I/O域。设置符号I/O域的模式为“双状态”,自动/手动开关为1状态时显示“自动模式”,为0状态时显示“手动模式”。9.2.2 画面组态画面组态 1自动画面 监控自动模式运行的画面称为自动画面,它使用得最多,又
13、称为主画面。开机后进入初始画面,单击“主画面”按钮,进入主画面,永久性窗口中的符号I/O域显示“手动模式”。主画面给出了系统的示意图,用两种颜色显示各插板阀的通、断状态,用棒图显示秤斗内和混合仓内物料的高度,画面中的I/O域均为输出模式。在画面中显示来自配方的各物料的值和定时时间的设定值。“总重量”是电子秤秤斗内物料的总重量。“起动”和“停止”按钮用于起动和停止自动运行,“进料”按钮用于仿真调试。2生成阀门的图形I/O域 将工具箱“图形”窗格中的某个阀门(Valve)拖拽到画面上,复制、粘贴到Windows的“画面”工具中,用“填充”功能替换为不同深浅的红色。生成图形I/O域,它连接的位变量为
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