基于力控組態(tài)軟件的工業(yè)洗衣機監(jiān)控系統(tǒng)設計

鄧忠惠

摘要：該文介紹工業(yè)洗衣機系統(tǒng)由PLC和力控組態(tài)軟件控制，實現(xiàn)虛擬監(jiān)控現(xiàn)場工業(yè)控制要求。本虛擬監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控臺、通訊接口和PLC控制機組成。監(jiān)控臺用力控組態(tài)軟件運行虛擬監(jiān)控界面，PLC控制機下載程序。通過通訊接口在監(jiān)控臺上模擬工業(yè)洗衣機的運行情況。本設計對工業(yè)現(xiàn)場設計和調試有一定的參考價值。

關鍵詞：力控；PLC；工業(yè)洗衣機；虛擬監(jiān)控

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）28-0172-02

1 概述

力控組態(tài)軟件是對數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，是監(jiān)控層一級的軟件開發(fā)平臺，能以組態(tài)方式進行系統(tǒng)集成而不是編程方式來實現(xiàn)，它提供了多種的軟件模塊來實現(xiàn)監(jiān)控層的各項功能，并能支持多種的I/O設備。力控監(jiān)控組態(tài)軟件能對各種工業(yè)控制設備進行網絡通訊，和網絡系統(tǒng)結合，達到集中管理和監(jiān)控的目的，提高集成效率。PLC的出現(xiàn)是為了解決由繼電接觸控制系統(tǒng)構成的生產流水線的電氣控制系統(tǒng)，產品的變更都需要電氣控制系統(tǒng)的重新設計和安裝問題，具有體積小、簡單易懂、操作方便、可靠性高、通用靈活、編程簡單、使用壽命長等一系列優(yōu)點。工業(yè)洗衣機能夠洗滌各種衣物織品，在賓館、礦產企業(yè)、醫(yī)院等洗衣間廣泛使用。通常工業(yè)洗衣機長期工作于惡劣的環(huán)境，利用力控組態(tài)軟件和PLC結合控制工業(yè)洗衣機，有利于現(xiàn)場工業(yè)調試和現(xiàn)場遠程的監(jiān)控，實現(xiàn)對工業(yè)洗衣機的智能化管理，提高經濟效益，提高可靠性。

2 工業(yè)洗衣機監(jiān)控系統(tǒng)的構成

工業(yè)洗衣機的監(jiān)控系統(tǒng)主要由工業(yè)洗衣機，監(jiān)控臺和PLC等組成，實現(xiàn)的功能如下：1）實現(xiàn)工業(yè)洗衣機的自動運行；2）實現(xiàn)組態(tài)軟件與PLC之間的通訊連接；3）利用力控組態(tài)軟件監(jiān)視并控制工業(yè)洗衣機的運行狀態(tài)。如圖1所示。

工業(yè)洗衣機的運行通過PLC進行控制，PLC采用三菱公司的FX2N系列產品。監(jiān)控臺采用力控組態(tài)軟件實現(xiàn)對工業(yè)洗衣機的相關信息的檢測與監(jiān)控。PLC與監(jiān)控臺的通訊是按RS-232協(xié)議進行的，工業(yè)洗衣機的運行狀態(tài)由PLC送入監(jiān)控臺，監(jiān)控臺采集到這些數(shù)據(jù)，相關的虛擬設備狀態(tài)改變，同步顯示工業(yè)洗衣機的運行狀態(tài)；監(jiān)控臺也可發(fā)布控制信息給PLC，以控制工業(yè)洗衣機的運行。

3 PLC控制系統(tǒng)的設計

3.1 控制系統(tǒng)的基本原理

工業(yè)洗衣機的整個工作過程是注水、浸泡、洗滌、漂洗、排水、脫水、結束報警?？刂葡到y(tǒng)包括PLC、電磁閥、開關、水位傳感器、電機驅動器、控制電機等。編寫程序下載到PLC中，PLC通過輸入接口檢測開關的狀態(tài)，執(zhí)行相應程序，通過輸出接口控制電磁閥、電機驅動器等，完成工作的各個過程。工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)結構如圖2所示。

3.2 I/O分配

根據(jù)工業(yè)洗衣機的控制要求，將PLC的I/O分配如表1、表2所示。

3.3 控制系統(tǒng)程序設計

工業(yè)洗衣機在接收到啟動信號時，注水進入洗衣機，當水位到水位上限開關時，開始洗滌。正轉洗滌20秒后，暫停3秒，反轉洗滌20秒，暫停3秒，再正向洗滌，如此循環(huán)3次，洗滌結束。然后排水，當水位下降到水位下限時進行脫水，同時排水，脫水時間是10秒，這樣完成一個大循環(huán)，經過3次大循環(huán)洗衣結束，并報警，報警10秒后全過程結束，自動停機。系統(tǒng)的軟件流程圖如圖3所示。

4 力控組態(tài)監(jiān)控的設計

利用力控組態(tài)軟件設計監(jiān)控系統(tǒng)的步驟主要有：定義IO設備、建立數(shù)據(jù)庫點、設計圖形界面、動畫連接、運行調試等。力控組態(tài)軟件采集設備數(shù)據(jù)，保存在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)的實時變換在圖形界面中用動畫的形式表現(xiàn)出來。系統(tǒng)監(jiān)控圖如圖4所示。

4.1定義IO設備

與力控組態(tài)軟件交換數(shù)據(jù)的PLC、智能儀表、變頻器等設備，在力控里看作為IO設備，需要定義，數(shù)據(jù)庫變量才能與外設交換數(shù)據(jù)。在力控軟件定義IO設備步驟中，IO設備組態(tài)選用三菱FX2N（編程口），通信方式是串口RS232，選用COM1串口。串口通信參數(shù)設置是波特率為9600，奇偶校驗為偶校驗，數(shù)據(jù)為7位，停止為1位。

4.2創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫點

在力控組態(tài)軟件中，需要定義數(shù)據(jù)庫點，IO設備運行的狀態(tài)保存在數(shù)據(jù)庫點參數(shù)中，點是一組數(shù)據(jù)值（稱為參數(shù)）的集合。在數(shù)據(jù)庫中，用戶操縱的對象是點，系統(tǒng)也以點為單位存放各種信息。點參數(shù)是含有一個值（整型、實型、字符串型等）的數(shù)據(jù)項的名稱，對一個點的訪問實際上是對該點的具體某一參數(shù)的訪問。實時數(shù)據(jù)庫提供的標準點類型有：模擬 I/O 點、數(shù)字 I/O 點、累計點、控制點、運算點等，不同的點類型完成的功能不同。由于數(shù)據(jù)庫可以與多個 I/O 設備進行數(shù)據(jù)交換，所以必須指定哪些點與哪個地址 I/O 設備的哪個數(shù)據(jù)項建立數(shù)據(jù)連接。數(shù)據(jù)庫點的建立與外設I/O連接如表3所示。

4.3設計圖形界面

圖形界面反映現(xiàn)場工作的情況。進入力控的開發(fā)系統(tǒng)后，可以為每個工程建立無數(shù)個畫面，在每個畫面上可以組態(tài)相關聯(lián)的靜態(tài)或動態(tài)圖形。開發(fā)系統(tǒng)提供了工具箱和圖庫。可以進行直線、矩形、圓形等基本圖形繪制，可以插入位圖、趨勢曲線、報警、專家報表等，還有豐富的控件。圖庫集合了工業(yè)現(xiàn)場設備的圖形，選擇工作的相應圖形，使監(jiān)控界面更接近現(xiàn)場。

4.4動畫連接

要使設計出來的圖形能反映工業(yè)洗衣機的運行狀況，就要使靜態(tài)的畫面具有動畫效果，進行動畫連接。應用程序的對象通過數(shù)據(jù)庫變量連接數(shù)據(jù)庫點，數(shù)據(jù)庫點參數(shù)的變換使應用程序對象的屬性變化。同時改變應用程序對象的屬性，也能改變IO設備的運行狀態(tài)。數(shù)據(jù)庫變量是人機界面與實時數(shù)據(jù)庫聯(lián)系的橋梁，當要在界面上顯示處理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)時，需要使用數(shù)據(jù)庫變量。這種方式實現(xiàn)圖形界面的遠程控制和現(xiàn)場控制對工業(yè)洗衣機雙向控制。

動畫連接按照變量的值改變對象的大小、顏色、位置等，有時候按某一事件來改變變量的值，就需要編程語言增強其靈活性，力控軟件引入動作腳本來實現(xiàn)。動作腳本是一種基于對象和事件的編程語言，所有動作腳本都是事件驅動的。事件可以是數(shù)據(jù)改變、條件、鼠標或鍵盤、計時器等。處理順序由應用程序指定，不同類型的動作腳本決定以何種方式加入控制。動作腳本包括：窗口動作、應用程序動作、數(shù)據(jù)改變動作、鍵動作和條件動作等。用腳本觸發(fā)一系列的邏輯控制、聯(lián)鎖控制，改變變量的值、圖形對象的顏色、大小，控制圖形對象的運動等等。

下面腳本語言實現(xiàn)水位的上升和下降的動畫效果。

IF Y0.PV==1&&fill34<100 THEN

fill34=fill34+0.5；

ENDIF

IF Y1.PV==1&&fill34>0 THEN

fill34=fill34-0.5；

ENDIF

5 系統(tǒng)調試

用編程線纜接好PLC和監(jiān)控臺上，下載程序到PLC上運行，然后運行力控組態(tài)軟件。按動啟動按鈕，使工業(yè)洗衣機運行工作。觀察監(jiān)控界面，進水閥門是否顯示打開的狀態(tài)，是否顯示水位上升或者下降，電動機正轉或反轉的顯示，排水、脫水、報警等等是否能夠在力控監(jiān)控軟件上同步顯示工業(yè)洗衣機運行的狀態(tài)。如果沒有，修改相關的程序，直到運行的結果和設備實際運行情況一致。

6 結束語

通過利用三菱PLC和力控組態(tài)軟件設計工業(yè)洗衣機監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)組態(tài)監(jiān)控，解決了安全性、可靠性等諸多傳統(tǒng)監(jiān)控的問題。也實現(xiàn)對PLC程序的調試和仿真，降低控制系統(tǒng)開發(fā)的成本，適應工業(yè)自動化水平的提高。對現(xiàn)場操作的訓練提供了參考平臺，優(yōu)化控制策略的研究提供了一種方法。

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