基于組態(tài)王的液體混合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

薛珊珊　孫永華　李國(guó)琳

摘要：介紹了利用組態(tài)王軟件開(kāi)發(fā)的液體混合監(jiān)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和歷史數(shù)據(jù)的查詢及動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)運(yùn)行情況等功能，有助于學(xué)生加深對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理解和提高對(duì)組態(tài)王軟件的感性認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞：組態(tài)王;液體混合;數(shù)據(jù)采集

0 ?引言

組態(tài)王軟件是一種通用的工業(yè)監(jiān)控軟件，它將過(guò)程控制設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)操作及工廠資源管理融為一體，將一個(gè)企業(yè)內(nèi)部的各種生產(chǎn)系統(tǒng)和應(yīng)用及信息交流匯集在一起，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化管理[1]。組態(tài)王軟件適應(yīng)性很強(qiáng)，可以用在企業(yè)各個(gè)層次以及工控環(huán)節(jié)中不同的位置，極大地提高了生產(chǎn)效率;利用組態(tài)王軟件能快速并且靈活地搭建實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)大量數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行分析，在減少原料成本的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化。在教學(xué)中，利用組態(tài)王軟件可以讓學(xué)生觀察到完整的生產(chǎn)制造控制過(guò)程，能極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。

1 ?液體混合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在機(jī)械、電氣、制造等行業(yè)中，工作現(xiàn)場(chǎng)粉塵、氣味、噪音污染非常嚴(yán)重，對(duì)人的身體健康有極大的危害，所以設(shè)計(jì)該系統(tǒng)，幫助一些企業(yè)實(shí)現(xiàn)多種液體混合的自動(dòng)控制。該液體混合監(jiān)控系統(tǒng)包括液體混合系統(tǒng)、報(bào)警信息、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線和歷史趨勢(shì)曲線四部分。

1.1 液體混合系統(tǒng)畫(huà)面的設(shè)計(jì)

通過(guò)組態(tài)王的工程瀏覽器新建畫(huà)面，命名為液體混合系統(tǒng)，利用工具箱中形狀、按鈕、調(diào)色板、圖庫(kù)管理器、立體管道等繪制該系統(tǒng)中的各個(gè)部分，并進(jìn)行連接，制作好的畫(huà)面如圖1所示。

1.2 設(shè)備連接和定義變量

在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，下位機(jī)和程序之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)是由I/O設(shè)備負(fù)責(zé)的，為了方便畫(huà)面程序的調(diào)試，組態(tài)王中的仿真I/O設(shè)備，可以模擬下位機(jī)向畫(huà)面程序提供數(shù)據(jù)。本項(xiàng)目就是采用組態(tài)王提供的三菱PLC設(shè)備，型號(hào)為FX2N-485，通過(guò)向?qū)Ъ纯蛇B接好設(shè)備。

數(shù)據(jù)庫(kù)是組態(tài)王最核心的部分，在運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)狀況要以動(dòng)畫(huà)的形式反映在屏幕上，操作者在計(jì)算機(jī)前發(fā)布的指令也要迅速送達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，所有的這一切都是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，所以說(shuō)數(shù)據(jù)庫(kù)是聯(lián)系上位機(jī)和外部設(shè)備的橋梁[2]。在工程瀏覽器左側(cè)的目錄樹(shù)中選擇“數(shù)據(jù)詞典”，就可以使用數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量或者新建變量，本項(xiàng)目所需要的變量如圖2所示。

1.3 建立動(dòng)畫(huà)連接

主畫(huà)面中液位的升降、攪拌器的旋轉(zhuǎn)、液位值的實(shí)時(shí)顯示等等都需要“動(dòng)”起來(lái)，那么將畫(huà)面的圖素與數(shù)據(jù)庫(kù)變量建立對(duì)應(yīng)關(guān)系的過(guò)程就叫做建立動(dòng)畫(huà)連接。本項(xiàng)目中反應(yīng)器中液體需要設(shè)置填充動(dòng)畫(huà)連接如圖3所示，啟動(dòng)按鈕需要編輯按下時(shí)的命令語(yǔ)言連接如圖4所示。

1.4 編寫(xiě)畫(huà)面命令語(yǔ)言

畫(huà)面命令語(yǔ)言就是決定畫(huà)面是否顯示或怎樣顯示的命令語(yǔ)言程序，打開(kāi)畫(huà)面，在“編輯”菜單下選擇“畫(huà)面屬性”，單擊“命令語(yǔ)言”按鈕，在彈出的編輯器中進(jìn)行命令語(yǔ)言的編寫(xiě)。該系統(tǒng)自動(dòng)控制的流程圖如圖5所示，部分命令語(yǔ)言如圖6所示。

2 ?運(yùn)行與調(diào)試

將所有畫(huà)面都全部保存后，選擇文件菜單中的切換到view進(jìn)入運(yùn)行系統(tǒng)界面。

3 ?數(shù)據(jù)采集

系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，可以對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，也可以對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，這兩部分?jǐn)?shù)據(jù)在畫(huà)面中除了以值輸出的方式和以報(bào)表顯示外，還可以以曲線形式顯示。

3.1 監(jiān)控液位實(shí)時(shí)高度

系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)A液體閥門(mén)打開(kāi)，液位上升，當(dāng)液位超過(guò)液位B時(shí)，A液體閥門(mén)關(guān)閉，同時(shí)B液體閥門(mén)打開(kāi)，液位上升，當(dāng)液位超過(guò)液位C時(shí)B液體閥門(mén)關(guān)閉，同時(shí)攪拌器開(kāi)始攪拌，如圖7所示，直至液位值達(dá)到最大時(shí)停止上升。

3.2 采集報(bào)警信息

當(dāng)系統(tǒng)液位大于450時(shí)Y1報(bào)警燈閃爍，當(dāng)液位小于100時(shí)Y2報(bào)警燈閃爍，所有報(bào)警信息可在系統(tǒng)運(yùn)行中記錄下來(lái)，如圖8所示。

3.3 實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線和歷史趨勢(shì)曲線

在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，液位值隨時(shí)間一直在變化，可以采用組態(tài)王中趨勢(shì)曲線來(lái)記錄數(shù)據(jù)變量的變化。趨勢(shì)曲線分實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線和歷史趨勢(shì)曲線，趨勢(shì)曲線中橫軸代表時(shí)間，縱軸代表變量的數(shù)值或量比。

實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線可以隨著時(shí)間變化自動(dòng)卷動(dòng)，但時(shí)間軸不能回卷，圖9為系統(tǒng)液位的實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)無(wú)法查詢已經(jīng)做過(guò)的實(shí)驗(yàn)中的歷史數(shù)據(jù)的，組態(tài)王提供的歷史趨勢(shì)曲線可以查詢數(shù)據(jù)的歷史記錄，克服了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)，圖10為系統(tǒng)液位的歷史趨勢(shì)曲線。

4 ?結(jié)論

本文研究了基于組態(tài)王軟件開(kāi)發(fā)的液體混合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：全部功能都可以通過(guò)組態(tài)王軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，僅僅用計(jì)算機(jī)就可以完成任務(wù)，實(shí)驗(yàn)室采購(gòu)儀器的費(fèi)用大大減少;組態(tài)王軟件的操作簡(jiǎn)單，易于控制，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)不費(fèi)勁，輸入數(shù)據(jù)的修改靈活方便，可以多次進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn);可以對(duì)實(shí)驗(yàn)中的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、瀏覽，便于前后數(shù)據(jù)的比較分析;通過(guò)組態(tài)王軟件可以將“抽象”變“形象”，曲線圖表可以將系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)更生動(dòng)更直觀的顯示出來(lái)，學(xué)生理解起來(lái)更簡(jiǎn)單。綜上，通過(guò)組態(tài)王軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有一定的研究意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]石敬波，遲穎.工業(yè)組態(tài)控制技術(shù)實(shí)例教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2017.

[2]張玲霞，李學(xué)軍，李杰.基于組態(tài)王的液位控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)[J].長(zhǎng)春大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（04）：65-68.

[3]左華山，張立恒，薛建高.基于PLC和組態(tài)王的氣頂液制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2017（21）：26-27.

課題項(xiàng)目：山東勞動(dòng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級(jí)課題（項(xiàng)目編號(hào)：2018RW12）。

作者簡(jiǎn)介：薛珊珊（1989-），女，山東濟(jì)南人，碩士研究生，助教，研究方向?yàn)楦咝ｋ姎饪刂啤?/p>