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

薛珊珊　孫永華　李國琳

摘要：介紹了利用組態(tài)王軟件開發(fā)的液體混合監(jiān)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)可以實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的采集和歷史數(shù)據(jù)的查詢及動態(tài)顯示系統(tǒng)運行情況等功能，有助于學(xué)生加深對系統(tǒng)設(shè)計的理解和提高對組態(tài)王軟件的感性認識。

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，它將過程控制設(shè)計、現(xiàn)場操作及工廠資源管理融為一體，將一個企業(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，實現(xiàn)最優(yōu)化管理[1]。組態(tài)王軟件適應(yīng)性很強，可以用在企業(yè)各個層次以及工控環(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時監(jiān)控系統(tǒng)，可以對現(xiàn)場大量數(shù)據(jù)及時進行分析，在減少原料成本的基礎(chǔ)上實現(xiàn)生產(chǎn)過程的優(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)制造控制過程，能極大地調(diào)動學(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

在機械、電氣、制造等行業(yè)中，工作現(xiàn)場粉塵、氣味、噪音污染非常嚴重，對人的身體健康有極大的危害，所以設(shè)計該系統(tǒng)，幫助一些企業(yè)實現(xiàn)多種液體混合的自動控制。該液體混合監(jiān)控系統(tǒng)包括液體混合系統(tǒng)、報警信息、實時趨勢曲線和歷史趨勢曲線四部分。

1.1 液體混合系統(tǒng)畫面的設(shè)計

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

1.2 設(shè)備連接和定義變量

在實際運行的過程中，下位機和程序之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)是由I/O設(shè)備負責(zé)的，為了方便畫面程序的調(diào)試，組態(tài)王中的仿真I/O設(shè)備，可以模擬下位機向畫面程序提供數(shù)據(jù)。本項目就是采用組態(tài)王提供的三菱PLC設(shè)備，型號為FX2N-485，通過向?qū)Ъ纯蛇B接好設(shè)備。

數(shù)據(jù)庫是組態(tài)王最核心的部分，在運行系統(tǒng)運行時，現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況要以動畫的形式反映在屏幕上，操作者在計算機前發(fā)布的指令也要迅速送達生產(chǎn)現(xiàn)場，所有的這一切都是以實時數(shù)據(jù)庫為核心，所以說數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機和外部設(shè)備的橋梁[2]。在工程瀏覽器左側(cè)的目錄樹中選擇“數(shù)據(jù)詞典”，就可以使用數(shù)據(jù)庫中的變量或者新建變量，本項目所需要的變量如圖2所示。

1.3 建立動畫連接

主畫面中液位的升降、攪拌器的旋轉(zhuǎn)、液位值的實時顯示等等都需要“動”起來，那么將畫面的圖素與數(shù)據(jù)庫變量建立對應(yīng)關(guān)系的過程就叫做建立動畫連接。本項目中反應(yīng)器中液體需要設(shè)置填充動畫連接如圖3所示，啟動按鈕需要編輯按下時的命令語言連接如圖4所示。

1.4 編寫畫面命令語言

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

2 ?運行與調(diào)試

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

3 ?數(shù)據(jù)采集

系統(tǒng)運行的過程中，可以對實時數(shù)據(jù)進行采集，也可以對歷史數(shù)據(jù)進行存儲，這兩部分數(shù)據(jù)在畫面中除了以值輸出的方式和以報表顯示外，還可以以曲線形式顯示。

3.1 監(jiān)控液位實時高度

系統(tǒng)啟動時A液體閥門打開，液位上升，當(dāng)液位超過液位B時，A液體閥門關(guān)閉，同時B液體閥門打開，液位上升，當(dāng)液位超過液位C時B液體閥門關(guān)閉，同時攪拌器開始攪拌，如圖7所示，直至液位值達到最大時停止上升。

3.2 采集報警信息

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

3.3 實時趨勢曲線和歷史趨勢曲線

在系統(tǒng)運行過程中，液位值隨時間一直在變化，可以采用組態(tài)王中趨勢曲線來記錄數(shù)據(jù)變量的變化。趨勢曲線分實時趨勢曲線和歷史趨勢曲線，趨勢曲線中橫軸代表時間，縱軸代表變量的數(shù)值或量比。

實時趨勢曲線可以隨著時間變化自動卷動，但時間軸不能回卷，圖9為系統(tǒng)液位的實時趨勢曲線。傳統(tǒng)實驗無法查詢已經(jīng)做過的實驗中的歷史數(shù)據(jù)的，組態(tài)王提供的歷史趨勢曲線可以查詢數(shù)據(jù)的歷史記錄，克服了傳統(tǒng)實驗的缺點，圖10為系統(tǒng)液位的歷史趨勢曲線。

4 ?結(jié)論

本文研究了基于組態(tài)王軟件開發(fā)的液體混合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。本系統(tǒng)的設(shè)計與傳統(tǒng)實驗相比具有以下優(yōu)點：全部功能都可以通過組態(tài)王軟件來實現(xiàn)，僅僅用計算機就可以完成任務(wù)，實驗室采購儀器的費用大大減少;組態(tài)王軟件的操作簡單，易于控制，學(xué)生學(xué)習(xí)起來不費勁，輸入數(shù)據(jù)的修改靈活方便，可以多次進行重復(fù)實驗;可以對實驗中的歷史數(shù)據(jù)進行查詢、瀏覽，便于前后數(shù)據(jù)的比較分析;通過組態(tài)王軟件可以將“抽象”變“形象”，曲線圖表可以將系統(tǒng)的運行狀態(tài)更生動更直觀的顯示出來，學(xué)生理解起來更簡單。綜上，通過組態(tài)王軟件進行實驗教學(xué)具有一定的研究意義。

參考文獻：

[1]石敬波，遲穎.工業(yè)組態(tài)控制技術(shù)實例教程[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)仿真實驗[J].長春大學(xué)學(xué)報，2010（04）：65-68.

[3]左華山，張立恒，薛建高.基于PLC和組態(tài)王的氣頂液制動系統(tǒng)實訓(xùn)平臺的設(shè)計[J].內(nèi)燃機與配件，2017（21）：26-27.

課題項目：山東勞動職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級課題（項目編號：2018RW12）。

作者簡介：薛珊珊（1989-），女，山東濟南人，碩士研究生，助教，研究方向為高校電氣控制。