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1、 基于S7-300 PLC和触摸屏的吸液率测定装置 摘要可编程控制器是一种应用很广泛的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点，非常适合吸液率测定的要求。 在工业领域，随着自动化程度的迅速提高，用户对控制系统的过程监控要求越来越高，人机界面的出现正好满足了用户这一需求。人机界面可以对控制系统进行全面监控，包括过程监测、报警提示、数据记录等功能，从而使控制系统变得操作人性化、过程可视化，在自动控制领域的作用日益显著。 本文介绍了一种浸胶过程的吸液率实时测定装置，该装置基于S7-300PLC和HMI设计。分
2、析了吸液率的测量原理，对测定装置系统的硬件结构、软件设计和HMI画面组态进行了较详细的说明。本装置设计先进、功能完善、可靠性高，和同类产品相比，在性能和可靠性方面均处于领先水平。关键词： 浸胶过程 吸液率 平均吸液率 S7-300PLC 触摸屏Based on S7-300 PLC and touch screen for determination of the suction device AbstractProgrammable controller is a kind of application is extensive automatic control device, it wi
3、ll traditional relay control technology, computer technology and communication technology is an organic whole, have strong ability to control, convenient operation, high reliability, appropriate long-term continuous working characteristics, very suitable for sucks fluid rate mensuration requirements
4、.In industrial field, with the rapid increase of automation degree, the user to the control system process monitoring demand is higher and higher, man-machine interface appeared just a satisfying user needs. The man-machine interface can of the control system is carried out comprehensive monitoring,
5、 including process monitoring, alarm prompt, data records, and other functions, thus make control system is becoming operating humanized, process visualization, in the role of automatic control field has more and more notable.This paper introduces a kind of soak glue process real-time measurement de
6、vice by absorb fluid rate based on this device S7 - mill and HMI design. Analyzed the principle of measurement of the absorb fluid rate to determine equipment system, the hardware structure, software design and HMI screen configuration were detailed instructions. This device is advanced in designing
7、, the perfect function, high reliability, and similar products compare in performance and reliability, are in a leading level.Keywords: soak glue process to absorb fluid rate average sucks fluid rate S7 - mill touch screen1 绪论1.1项目背景和意义在我国随着社会的发展，很早就实行了自动控制。而在我国液位控制系统也利用得相当的广泛，特别在锅炉液位控制，水箱液位控制。由于其具有
8、工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点，它对控制调节器要求极高。为了解决人工控制的控制准度低、控制速度慢、灵敏度低等一系列问题。从而我们现在就引入了工业生产的自动化控制。近年来，国内外对温度控制器的研究进行了广泛、深入的研究，特别是随着计算机技术的发展，温度控制器的研究取得了巨大的发展，形成了一批商品化的温度调节器，如:职能化PID、模糊控制、自适应控制等，其性能、控制效果好,可广泛应用于温度控制系统。在工业自动化领域内,PLC（可编程控制器）以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、功能强大、性价比高、体积小、能耗低等显著特点广泛应用于现代工业的自动控制之中。目前的工业控制中,常常选用P
9、LC作为现场的控制设备,用于数据采集与处理、逻辑判断、输出控制；而上位机则是利用HMI软件来完成工业控制状态、流程和参数的显示,实现监控、管理、分析和存储等功能。这种监控系统充分利用了PLC和计算机各自的特点,得到了广泛的应用。在这种方式的基础上设计了一套温度控制系统。以基于PLC的下位机和完成HMI功能的上位机相结合,构建成分布式控制系统,实现了温度自动控制。PLC 不仅具有传统继电器控制系统的控制功能，而且能扩展输入输出模块，特别是可以扩展一些智能控制模块，构成不同的控制系统，将模拟量输入输出控制和现代控制方法融为一体，实现智能控制、闭环控制、多控制功能一体的综合控制。现代PLC 以集成度
10、高、功能强、抗干扰能力强、组态灵活、工作稳定受到普遍欢迎，在传统工业的现代化改造中发挥越来越重要的作用,尤其适合液位测定的要求。此外，随着工业自动化水平的迅速提高，用户对控制系统的过程监控要求越来越高，人机界面（HMI）的出现正好满足了用户这一需求。人机界面可以对控制系统进行全面监控，包括参数监测、信息处理、在线优化、报警提示、数据记录等功能，从而使控制系统变得简单易懂、操作人性化，深受广大用户的喜欢。人机界面（HMI）在自动控制领域的作用日益显著。HMI正在成为引导工业生产制造走向成功的重要因素，因为这些系统越来越多的用于监控生产过程，让过程变得更加准确、简洁和快速。 HMI其实广义的解释就
11、是“使用者与机器间沟通、传达及接收信息的一个接口”。举个例子来说，在一座工厂里头，我们要搜集工厂各个区域的温度、湿度以及工厂中机器的状态等等的信息透过一台主控器监视并记录这些参数，并在一些意外状况发生的时候能够加以处理。这便是一个很典型的SCADA/HMI的运用，一般而言，HMI系统必须有几项基本的能力：实时的资料趋势显示把撷取的资料立即显示在屏幕上。自动记录资料自动将资料储存至数据库中，以便日后查看。历史资料趋势显示把数据库中的资料作可视化的呈现。报表的产生与打印能把资料转换成报表的格式，并能够打印出来。图形接口控制操作者能够透过图形接口直接控制机台等装置。 警报的产生与记录使用者可以定义一
12、些警报产生的条件。1.2 吸液率的测定1.2.1吸液率测定技术国内外现状 自 70 年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国内吸液率控制系统发展迅速，并在职能化、自适应、参数自整定等方面取得成果，在这方面，以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的液位控制器及仪器仪表,并在各行各业广泛应用。它们主要具有如下特点:1)适应于大惯性、大滞后等复杂液位控制系统的测定。2)能适应于受控系统数学模型难以建立的液位控制系统的测定。3)能适应于受控系统过程复杂、参数时变的液位控制系统的控制。4)这些液位
13、控制系统普遍采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理论及计算机技术，运用先进的算法，适应的范围广泛。5)液位控制器普遍具有参数自整定功能。借助计算机软件技术，液位控制器具有对控制参数及特性进行自动整定的功能。有的还具有自学习功能，它能够根据历史经验及控制对象的变化情况，自动调整相关控制参数，以保证控制效果的最优化。6)液位控制系统既有控制精度高、抗干扰能力强。目前,国外液位控制系统及仪表正朝着高精度、智能话、小型化等方面快速发展。 1.2.2 吸液率测定技术发展方向 液位控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛,但从国内生产的液位控制器来讲,总体发展水平仍然不高,同日本、美国、德
14、国等先进国家相比仍然有着较大的差距。目前,我国在这方面总体水平处于20世纪80年代中后期水平,它只能适应一般液位系统控制,难于控制滞后、复杂、时变液位系统控制。而适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟。形成商品化并在仪表控制参数的自整定方面，国外已有较多的成熟产品，但由于国外技术保密及我国开发工作的滞后，还没开发出性能可靠的自整定软件。控制参数大多靠人工经验及我国现场调试来确定。这些差距，是我们必须努力克服的。随着我国加入WTO，我国政府及企业对此非常重视，对相关企业资源进行了重组，相继建立了一些国家、企业的研发中心，并通过合资、技术合作等方式，组建了一批合资、合作及
15、独资企业，使我国液位仪表等工业得到迅速的发展。随着科学技术的不断发展，人们对液位控制系统的要求愈来愈高，因此，高精度、智能化、人性化的液位控制系统是国内外必然发展趋势。1.3 本设计完成的主要工作 可编程控制器(PLC)是集计算机技术、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动控制装置。其性能优越，已被广泛应用于工业控制的各个领域，并已成为工业自动化的三大支柱(PLC、工业机器人、CAD/CAM)之一。PLC的应用已成为一个世界潮流，在不久的将来PLC技术在我国将得到更全面的推广和应用。本论文研究的是PLC技术在吸液率测定系统上的应用。从整体上分析和研究了控制系统的硬件配置、电路图的设计、程序设计，参数的整定，人机界面的设计等。本论文应用的是德国西门子公司的S7-300系列PLC控制器，液传感器将检测到的实际液位转化为电压信号，经过模拟量输入模块转换成数字量信号并送到PLC中，再通过一定的数学运算得出帘子布的吸液率和平均吸液率。同时设计一个人机界面（HMI），通过串行口与可编程控制器通信，对控制系统进行全面监控，从而使用户操作更方便。总体上包括的技术路线：硬件设计，软件编程，参数整定等。2 PLC 和HMI基础 可编程逻辑控制器是一种工业控制计算机，简称PLC（Programmable Logic Controller），它
