基于WinCC的PLC仿真教学系统设计（液体混合）
基于WinCC的PLC仿真教学系统设计（液体混合）[20200211151658]
摘摘要
本 文针对在教学过程中缺乏工业液体混合设备，在教学中无法让学生们直观的看到在程序控制下液体混合运行状况等问题，将WinCC组态软件引入PLC教学，建立仿真教学系统。本文以液体混合控制为例，首先分析了液体混合控制方式与要求，然后给出了基于S7-300 PLC控制程序，重点阐述了基于WinCC软件的液体混合控制过程画面设计与组态。运行结果表明，通过WinCC组态软件与PLCSIM仿真软件的连接与通讯，可以直观、动态模拟液体混合的控制过程，达到了设计要求。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:混合液搅拌仿真教学视窗控制中心可编程逻辑控制器
目录
1.绪论.........................................................................................................................................1
1.1液体混合系统开发的背景 1
1.2课题的意义 1
1.3仿真实验对象开发的现状及发展? 1
1.4课题主要任务与章节安排 2
2.仿真对象总体方案设计 3
2.1 设计方案 3
2.2 方案的控制要求............................................................................................................4
3.混合搅拌装置PLC控制程序设计 6
3.1?S7-300概述...................................................................................................................6
3.2 PLC I/O接分配 6
3.3 PLC软件设计 7
3.3.1 程序的总体结构 7
3.3.2 工作模式简介 7
3.4 程序流程图 10
3.5 程序梯形图 11
4.液体混合监控画面设计与组态 14
4.1?WinCC组态软件简介? 14
4.2?本设计中WinCC的组态过程? 14
4.2.1?创建项目? 14
4.2.2?创建主画面? 17
4.2.3 设置S7-300PLC的通信参数设置 18
4.2.4控件的属性设置 19
5.系统调试 22
6.总结 26
参考文献..................................................................................................................................27
致 谢 28
附录 29
1. 绪论
1.1液体混合系统开发的背景
随着社会的迅速发展，传统的工业生产方式早已不能满足发展的需要。而许多工业生产过程中都离不开液体的混合。尤其在制药、炼油、化工等行业中，液体的混合是必不可少的工序，是其必不可少的组成部分。?
传统的生产过程中液体混合完全由人工操作，因此在配料、拌料等过程都存在诸多的不确定因素，首先是人工投入比较大，产品的质量还无法保证。其次，传统的搅拌装置抗干扰能力差、系统改造困难等许多缺点导致了产品的质量以及生产的效率都很难得到提高。?
1.2课题的意义
基于WinCC的PLC控制实验一般都要求有真实的被控对象，而在学校实验室中很难做到拥有这些大型昂贵的设备。虽然大学实验室也配置了一些相对简单的设备，但由大学生对各方面的知识掌握的不够多，这样就导致了容易损坏实验装置。因此用计算机全真模拟被控对象，不但可以解决没有真实被控对象实现模拟，还可以用有限、低廉的设备丰富实验的内容，大大增强PLC实验课题的研究效果。
液体混合系统是一个较大规模工业控制系统，在诸多工业生产方面是必不可少的部分。此课题的目的在于开发更加完善的液体混合自动搅拌装置，加强人机交互方式的操作模式改善工作环境，提高资源、劳动力的利用率，提高生产效率。简单的操作方式便于操作人员快速掌握。
1.3仿真实验对象开发的现状及发展?
就目前的发展状况而言，国内外液位控制系统主要是采用分散控制系统，这是因为在液位控制系统中信号较多的情况下，采用此系统性价比相对较好。但分散控制系统的的缺点在于应用过程中维护费用比较高。同时，系统对接地电阻的要求也很高，经常会出现接地电阻满足不了要求而烧坏元器件。而PLC没有那么多的约束，各方面的要求不太高，所以维护费用也相对较低，比较适合液位控制系统。
当下主流的PLC有：西门子、罗克韦尔、ABB、三菱、欧姆龙和松下等，在教学中经常用到的PLC有西门子和三菱。所以用高档次的PLC系列产品来代替分散控制系统，可以节约很多资金。另外，通常情况PLC应用于中小型自控场所，比如简单设备的控制或少量的模拟量控制及联锁。
在组态软件上，国内知名品牌组态软件有：世纪星、三维力控、组态王、MCGS和开物等，国外组态软件包括：InTouch、IFix、WinCC和ASPEN-tech等等，在教学中常常用到的组态软件有组态王、WinCC和MCGS。本次设计采用WinCC组态软件。
对液体混合搅拌方面仿真实验的开发，目前主要有基于Interbus和IPC的搅拌控制系统、基于ARM的搅拌自动控制系统 、基于MCGS和PLC的混合搅拌系统 等。但总的来说，其未来的发展方向一定是着重于提高搅拌系统的自动化程度、搅拌质量、以及资源和劳动力的高效率使用。此外，搅拌设备的大型化已是其发展的一大趋势。随着工业生产技术的飞速发展，小型搅拌装置早已满足不了其发展的需要。
1.4课题主要任务与章节安排
本文对液体混合的实际运动情况进行分析，合理选择所需的硬件，从而完成上位机WinCC监控系统和下位机PLC控制系统的的设计，上位机与下位机的通讯采用MPI协议来实现。本文的主要内容如下：
第一章，绪论，本课题研究的背景和意义进行简要的介绍，并介绍了本课题的研究现状以及发展。
第二章，仿真机械手总体设计，介绍了总体的设计方案，以及系统的硬件配置。
第三章，PLC控制系统的设计，根据实际情况进行PLC的I/O口分配，从而在进行相应的软件设计。
第四章，基于WinCC混合液监控界面的设计，从组态软件的选择开始，并逐一介绍各个监控画面的设计，以及画面上动态效果的制作方法。
第五章，混合搅拌系统的运行与调试，主要介绍系统调试的过程以及系统最终的运行效果。
第六章，对本次设计的的总结与体会，结合本次设计中所用到的技术，总结对基于WINCC与PLC的结合对教学仿真所带来的效果以及自己对本次设计的体会。
摘摘要
本 文针对在教学过程中缺乏工业液体混合设备，在教学中无法让学生们直观的看到在程序控制下液体混合运行状况等问题，将WinCC组态软件引入PLC教学，建立仿真教学系统。本文以液体混合控制为例，首先分析了液体混合控制方式与要求，然后给出了基于S7-300 PLC控制程序，重点阐述了基于WinCC软件的液体混合控制过程画面设计与组态。运行结果表明，通过WinCC组态软件与PLCSIM仿真软件的连接与通讯，可以直观、动态模拟液体混合的控制过程，达到了设计要求。
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关键字:混合液搅拌仿真教学视窗控制中心可编程逻辑控制器
目录
1.绪论.........................................................................................................................................1
1.1液体混合系统开发的背景 1
1.2课题的意义 1
1.3仿真实验对象开发的现状及发展? 1
1.4课题主要任务与章节安排 2
2.仿真对象总体方案设计 3
2.1 设计方案 3
2.2 方案的控制要求............................................................................................................4
3.混合搅拌装置PLC控制程序设计 6
3.1?S7-300概述...................................................................................................................6
3.2 PLC I/O接分配 6
3.3 PLC软件设计 7
3.3.1 程序的总体结构 7
3.3.2 工作模式简介 7
3.4 程序流程图 10
3.5 程序梯形图 11
4.液体混合监控画面设计与组态 14
4.1?WinCC组态软件简介? 14
4.2?本设计中WinCC的组态过程? 14
4.2.1?创建项目? 14
4.2.2?创建主画面? 17
4.2.3 设置S7-300PLC的通信参数设置 18
4.2.4控件的属性设置 19
5.系统调试 22
6.总结 26
参考文献..................................................................................................................................27
致 谢 28
附录 29
1. 绪论
1.1液体混合系统开发的背景
随着社会的迅速发展，传统的工业生产方式早已不能满足发展的需要。而许多工业生产过程中都离不开液体的混合。尤其在制药、炼油、化工等行业中，液体的混合是必不可少的工序，是其必不可少的组成部分。?
传统的生产过程中液体混合完全由人工操作，因此在配料、拌料等过程都存在诸多的不确定因素，首先是人工投入比较大，产品的质量还无法保证。其次，传统的搅拌装置抗干扰能力差、系统改造困难等许多缺点导致了产品的质量以及生产的效率都很难得到提高。?
1.2课题的意义
基于WinCC的PLC控制实验一般都要求有真实的被控对象，而在学校实验室中很难做到拥有这些大型昂贵的设备。虽然大学实验室也配置了一些相对简单的设备，但由大学生对各方面的知识掌握的不够多，这样就导致了容易损坏实验装置。因此用计算机全真模拟被控对象，不但可以解决没有真实被控对象实现模拟，还可以用有限、低廉的设备丰富实验的内容，大大增强PLC实验课题的研究效果。
液体混合系统是一个较大规模工业控制系统，在诸多工业生产方面是必不可少的部分。此课题的目的在于开发更加完善的液体混合自动搅拌装置，加强人机交互方式的操作模式改善工作环境，提高资源、劳动力的利用率，提高生产效率。简单的操作方式便于操作人员快速掌握。
1.3仿真实验对象开发的现状及发展?
就目前的发展状况而言，国内外液位控制系统主要是采用分散控制系统，这是因为在液位控制系统中信号较多的情况下，采用此系统性价比相对较好。但分散控制系统的的缺点在于应用过程中维护费用比较高。同时，系统对接地电阻的要求也很高，经常会出现接地电阻满足不了要求而烧坏元器件。而PLC没有那么多的约束，各方面的要求不太高，所以维护费用也相对较低，比较适合液位控制系统。
当下主流的PLC有：西门子、罗克韦尔、ABB、三菱、欧姆龙和松下等，在教学中经常用到的PLC有西门子和三菱。所以用高档次的PLC系列产品来代替分散控制系统，可以节约很多资金。另外，通常情况PLC应用于中小型自控场所，比如简单设备的控制或少量的模拟量控制及联锁。
在组态软件上，国内知名品牌组态软件有：世纪星、三维力控、组态王、MCGS和开物等，国外组态软件包括：InTouch、IFix、WinCC和ASPEN-tech等等，在教学中常常用到的组态软件有组态王、WinCC和MCGS。本次设计采用WinCC组态软件。
对液体混合搅拌方面仿真实验的开发，目前主要有基于Interbus和IPC的搅拌控制系统
1.4课题主要任务与章节安排
本文对液体混合的实际运动情况进行分析，合理选择所需的硬件，从而完成上位机WinCC监控系统和下位机PLC控制系统的的设计，上位机与下位机的通讯采用MPI协议来实现。本文的主要内容如下：
第一章，绪论，本课题研究的背景和意义进行简要的介绍，并介绍了本课题的研究现状以及发展。
第二章，仿真机械手总体设计，介绍了总体的设计方案，以及系统的硬件配置。
第三章，PLC控制系统的设计，根据实际情况进行PLC的I/O口分配，从而在进行相应的软件设计。
第四章，基于WinCC混合液监控界面的设计，从组态软件的选择开始，并逐一介绍各个监控画面的设计，以及画面上动态效果的制作方法。
第五章，混合搅拌系统的运行与调试，主要介绍系统调试的过程以及系统最终的运行效果。
第六章，对本次设计的的总结与体会，结合本次设计中所用到的技术，总结对基于WINCC与PLC的结合对教学仿真所带来的效果以及自己对本次设计的体会。
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