基于PLC的粮食烘干机系统设计与实现-毕业设计论文.doc

沈阳理工大学应用技术学院题 目：基于PLC的粮食烘干机系统设计与实现院 系： 专 业： 班级学号： 学生姓名： 指导教师： 成 绩： 年 月 日摘 要 目前，粮食烘干技术在粮食的储存过程中起着至关重要的作用。由于人工晾晒存在各种人为因素和天气因素的限制，且存在效率低下，烘干效果不达标等问题。因此，本文介绍了一种基于PLC控制技术，以欧姆龙CPM2A可编程控制器为控制核心，对粮食烘干机的自动控制，即进粮、循环烘干、自动调温、合格粮食出粮的自动控制。实现粮食的全过程自动烘干。本文主要有硬件设计部分，软件设计部分，主程序模块，燃烧炉模块等几部分组成。软件设计在CX-P编程软件上以梯形图编写，主要通过步进控制指令来完成对粮食烘干机各个子过程的控制。并通过组态王软件模拟了粮食烘干机的自动控制过程。关键词：PLC；粮食烘干机；自动控制AbstractAt present,grain drying technology plays a vital role in the food storage process. Presence of a variety of human factors and weather factors limit due to the artificial drying, and there is the problem of inefficiency, the drying effect of non-compliance.Therefore, this article describes a PLC-based control technology, Omron CPM2A Programmable controller to control the core grain dryer automatic control, that is, into the grain circulation drying thermostat qualified food Payroll automaticallycontrol. The whole process of achieving food drying.In this paper, a few parts of the hardware design, software design, the main program module, and the burner module.The software is designed to ladder programming software CX-P prepared, mainly through the stepper control instructions to complete control of the various sub-processes of the grain dryer. Kingview software simulation, automatic control of grain drying process.Key words: PLC；grain dryer；automatically controlIV目 录绪 论11 系统的主要硬件选择21.1 控制系统选择21.1.1 欧姆龙PLC的介绍21.1.2 PLC的产生与发展21.1.3 PLC的特点31.2 粮食烘干机的选择41.2.1 概述41.2.2 粮食烘干技术41.2.3 粮食烘干机的组成62 自动控制系统设计82.1 粮食烘干工艺流程82.2 系统硬件设备82.2.1 PLC的基本组成82.2.2 系统机型的选择与配置102.2.3 定义号的分配102.3 系统的软件设计112.3.1 程序框图112.3.2 梯形图设计132.3.3 部分语句说明152 系统的组态模拟183.1 模拟软件183.1.1 组态王软件介绍183.1.2 组态王软件特点183.1.3 组态王软件的命令语言183.2 利用组态王软件模拟系统193.2.1 粮食烘干机过程模拟193.2.2 燃烧室供油控制过程模拟25结 论27致 谢28参考文献29附录A 主程序梯形图30附录B 组态界面33附录C 组态程序34附录D 实物接线图37沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文绪 论我国是世界上最大的粮食生产国和消费国，年总产粮食约5亿吨。据统计，我国粮食收获后在脱粒、晾晒、贮存、运输、加工、消费等过程中的损失高达18左右，远远超过了联合国粮农组织规定的5的标准。在这些损失中，每年因气候原因，粮食来不及晒干或未达到安全水分造成霉变、发芽等损失的粮食高达5，若按年产5亿吨粮食计算，相当于2500万吨粮食，若每人每天食用500克粮食，可供68万人食用1年。这数字是惊人的。从这一意义上说，我们需要使用新技术来降低损失。它便是由PLC程序编写控制的粮食烘干机。随着我国现代化建设的不断推进，我国的农业机械化自动化水平也相应不断提高，各种形式粮食烘干机源源不断地推向市场。粮食烘干机的自动控制可用传统的电器控制，也可用单片机控制，还可用PLC控制1。粮食干燥同时也是农业生产中重要的步骤，也是农业生产中的关键环节，是实现粮食生产全程机械化的重要组成部分。粮食干燥机械化技术是以机械为主要手段，采用相应的工艺和技术措施，人为地控制温度、湿度等因素，在不损害粮食品质的前提下，降低粮食中含水量，使其达到国家安全贮存标准的干燥技术。本文主要探讨用对燃油循环式粮食烘千机进行自动控制。本文共分为三大部分即PLC基础知识、系统软件设计部分、组态王设计部分。其中第一部分介绍了PLC系统的发展、定义、工作原理等。第二部分主要介绍了PLC系统的软件设计，用PLC实现了现粮食烘干全过程即进粮、循环烘干、出粮的自动控制。并且在系统正常工作过程中对燃烧室温度进行实时监控，保证系统的烘干效率空。第三部分主要介绍了组态王软件系统画面的设计，并可以用组态王软件监控粮食烘干机的实时工作状况，最后经过仿真调试证明本系统性能良好、运行稳定。1 系统的主要硬件选择1.1 控制系统选择随着随着我国农业产业化进程的推进，农业机械化自动化水平不断提高，各种形式粮食烘干机源源不断地推向市场。粮食烘干机的自动控制可用传统的电器控制，也可用单片机控制，而PLC高抗干扰性及丰富的接口等特点使得PLC成为粮食烘干机控制系统的最佳选择。本设计选择欧姆龙系列的PLC。1.1.1 欧姆龙PLC的介绍Programmable Logic Controller 简称为PLC，即可编程控制器，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。由定义可知，它是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程2。1.1.2 PLC的产生与发展可编程控制器是以自动控制技术、微计算机技术和通信技术为基础发展起来的新一代工业控制装置。首先提出PLC这个概念的是美国通用汽车公司提出的，1968年，该公司希望能有一种新型的控制装置来取代传统继电器控制装置，1969年，美国数字设备公司就研制出了一种可以把计算机的通用、灵活、功能完备等优点与继电器控制的简单、易懂、操作方便、价格便宜等特点结合起来的控制装置，这就是第一代可编程逻辑控制器，称ProgrammableLogic Controller（PLC）。 后来，可编程控制器用微处理器作为控制核心，功能已不仅仅局限于逻辑控制的范畴，因此又称其为ProgrammableController（PC），但为了与个人计算机（Personal Computer）简称相混淆，可编程控制器仍然被称为PLC。 PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。凭借其优越的性能，PLC自问世以来发展极为迅猛，处理速度和可靠性大大提高。到20世纪90年代中期，PLC几乎完全计算机化，速度更快、功能更强，而且各种智能化模块被不断开发出来。现在，PLC不仅可以进行逻辑控制，更是在数字量的智能控制、模拟量的闭环控制、数据采集、系统监控、通信联网等方面得到广泛的应用。我国从上世纪70年代中期开始研制PLC，随着PLC产品的性能不断提高，PLC技术的推广会使我国工业自动化产生革命性的飞跃。1.1.3 PLC的特点1、灵活性和通用性强PLC是利用存储在机内的程序来实现各种控制功能的。因此，当控制功能改变时，PLC控制只需修改程序即可，无需改动外部接线。与继电器控制系统的控制电路在工艺要求稍有改变就需重新人工布线，改变控制电路相比，PLC的灵活性和通用性具有无可比拟的优势。2、 抗干扰能力强、可靠性高在继电器控制系统中，器件的脱焊、老化、触电电弧的现象是不可避免的。这就大大降低了继电器控制系统的可靠性。而且继电器系统的维护工作需要消耗大量的人力物力。在停机维修期间也会对企业造成不可估量的损失。但在PLC控制系统中，由于大量的开关动作是通过半导体电路完成的，并且PLC在软件和硬件上都采取了强有力的保护措施。例如，主要控制核心元件，如电源变压器、CPU、编程器等都采取严格的屏蔽措施，以防外界干扰；供电系统及输入电路采用多种形式的滤波，以消除或抑制高频干扰；采用模块式结构，一旦某一模块有故障可以迅速更换，从而缩短系统的停机维修时间；PLC通过监控程序定时进行检测，当检测到故障时，会将当前的状态保护起来，并立即报警，停止程序的执行。故障排除后恢复到故障前的状态继续执行程序。3、PLC的功能强、功能的扩展能力强PLC利用程序进行定时、计数、顺序、步进等控制，与继电器控制动则使用大量的计数器、时间继电器、步进控制开关等设备相比，在准确性和可靠性上具有无可比拟的优势PLC具有A/D和D/A转换、数据处理和数据运算、运动控制等功能。因此，相对于继电器控制，PLC既可以对模拟量进行控制，也可以对数字量进行控制。PLC还具有通信连网功能，因此可以控制一个机群，多个生产线，也可以进行现场控制或者远距离监控。4、PLC控制系统的设计、调试周期短由于PLC是通过程序来控制系统，因此设计人员可以在实验室进行设计和修改程序，并且可以在实验室进行系统的模拟运行和调试。不必亲临现场，使现场工作量大为减少。这与继电器控制系统靠费时费力的调整控制电路的接线来改变控制功能相比有了十足的进步。5、体积小、重量轻、能耗低PLC内部电路主要采用半导体集成电路，具有结构紧凑、体积小、重量轻、能耗低等特点4，而且PLC所具有的强抗干扰性和适应性，使得它成为机电一体化的理想装置。1.2 粮食烘干机的选择1.2.1 概述粮食干燥是农业生产中重要的步骤，也是农业生产中的关键环节，是实现粮食生产全程机械化的重要组成部分。粮食干燥机械化技术是以机械为主要手段，采用相应的工艺和技术措施，人为地控制温度、湿度等因素，在不损害粮食品质的前提下，降低粮食中含水量，使其达到国家安全贮存标准的干燥技术。粮食干燥是粮食收获后的一个重要环节，因为收获是为了减少田间落粒损失，因此人们都会注意适时收获，而适时收获的粮食其水分较大。如不及时干燥会造成粮食霉烂变质。据统计，我国每年收获的粮食中由于干燥不及时而造成的霉烂损失达5001000万吨，估计占全年粮食总产量的1.5%3%，可见粮食干燥是一个农业生产中不容忽视的问题。虽然我国粮食烘干机械有近30多年的发展历史，但技术含量偏低，产量偏少，烘干技术不成熟，烘干机种类少，耗能高，自动化水平偏低，缺乏适合个体户、种粮大户以及以村为单位使用的中小型多功能烘干机械等缺点大大限制了我国农业的发展。全国现有2万多台粮食烘干机，每年烘干的粮食不足全国总产量的1左右，与世界发达国家机械粮食烘干占总产量的95左右相比，我国粮食烘干机械发展远远不能适应于粮食生产发展需要1.2.2 粮食烘干技术干燥粮食的方法有日晒干燥和机械化干燥。日晒干燥是我国几千年来采用的老方法。机械化干燥是通过专业干燥机对粮食进行机械自动化干燥。现代人在马路上晒谷不但危害交通，也污染粮食；用晒谷场晒谷，又浪费宝贵的土地资源。人工晒谷耗费大量人力，成本高，稻谷质量无法掌控。遇到梅雨天就无法晒谷，无法将收成掌握在自己手中，很不科学。我国粮食产区特别是南方地区，稻麦收获期常常出现阴雨梅雨天气。农民最担心粮食收获期遇上阴雨霉雨天气，因为这种天候收获的粮食含水率都是非常高，造成湿谷来不及晒干或无法达到安全水份，因而产生霉变发芽。湿谷没有抢鲜干燥，除了经济上的损失，粮食会产生黄曲霉，黄曲霉的毒性非常强，可引起肝的癌变,严重危害人民的健康。所有粮食只要含水率过高，都有可能会产生黄曲霉。如果可以马上进行干燥，就能抢救粮食免于霉变发芽，杜绝黄曲霉产生，所以抢鲜将粮食干燥到安全的含水率是储粮安全的首要条件。由于人工晒谷的局限性，无法解决及时干燥粮食和保证粮食高质量的问题，难以面对国内对粮食质量的需求及国外市场的竞争。据估计我国农户收割后及储粮损失率在8%10%，每年损失粮食超过150亿公斤，损失高达300-600亿元。相对于人工晒谷，机械化干燥不但不怕阴雨天，整个干燥过程的质量都是科学化自动监控的。全面推广干燥机械化，配合低温均匀干燥的技术，生产出的优质米就可高价外销世界各地，创收外汇。不但不用担心进口大米的竞争，还可享受出口优质大米带来的收益5。现今欧、美、日等发达国家都全面采用干燥机械化，粮食质量都很高，所以粮食干燥机械化是必走之路。而机械化烘干技术主要分为以下几种：1、对流干燥法对流干燥法作为最常用的粮食干燥方法，它是将加热的空气或气流与冷空气的混合气以对流的方式接触物料，从而进行热交换。蒸发出来的水分则被干燥介质（空气等）带走。这种方法的主要特点是干燥介质的温度和湿度容易被控制，可避免物料发生过热现象（过干燥）而降低其品质。国内外企业中，上海的三久公司和日本的金子公司生产的干燥设备大多是采用对流干燥方法6。2、吸收干燥法吸收干燥法是利用常温接触的干燥工艺进行干燥的方法。它一般采用两种方法，一是湿的粮食和谷糠（含水率2%-3%）进行混合贮存，实现对湿谷的干燥；另一种方法是湿谷和干谷（含干率为12%-14%）进行混合贮存，然后再对粮食进行通风，实现对粮食的干燥。吸收干燥法的优点明显，用这种方法进行干燥时不需要粮食临时贮藏设备及配备大型风机，不用加热粮食，而且，每一次接触干燥，湿谷中的水分向谷糠中转移的过程大约需6小时左右完成，节省了干燥时间。3、仓式干燥法这种干燥方法是一种经济、有效地处理各种高水分粮食的科学手段。它不仅可以改善工作条件，克服外界环境的制约，同时具有设备简单、投资少、可与现有仓储机械通风系统联网配套使用，干燥粮食品质好，处理费用低等优点。4、联合作业干燥法联合作业干燥法是把传统的干燥方法进行纵使考虑，联合作业进行干燥的方法。这种方法是通过控制粮食的干燥速度和通风的气流的速度进行干燥。美国福特斯公司采用烘干通风干燥法对粮食进行干燥。用顺流逆流组合干燥方法对粮食进行干燥在德国广泛应用。5、微波干燥法微波干燥的原理是通过微波与物质相互作用而产生热效应。一些微波在所谓吸收性介质中传播时，其大部分能量呗介质吸收而产生热量，即具有明显的热效应，这类吸收性介质最宜用于微波加热。水能强烈地吸收微波。含水物质一般都是吸收性介质，都可以用微波来加热6、红外干燥法它是利用物料吸收有一定穿透性的远红外线使内部自身发热、湿度升高导致失水，具有保质、干燥快和节能等特点。但由于远红外干燥作业靠较高温度的远红外辐射板辐身大量远红外线来工作，整个干燥室必存在温度和物料失水的不一致，易导致箱体内各处温度分布、物料水分含量差异进行研究，其结论将对远红外干燥设计、干燥工艺参数选择具有指导意义。由于本设计只是一个初步设计，因此选择最常用的对流干燥技术。1.2.3 粮食烘干机的组成粮食干燥设备有很多种，他们的原理和操作方法各不相同，用途也有所差异。这里只介绍两种应用不同方式进行粮食干燥的干燥机。1、箱式通风干燥机箱式通风干燥机，属于静置式干燥机。它由燃烧室和干燥室组成。其中，燃烧室包括控制箱，热风机，油箱。干燥室包括热风室，网板，箱板。箱式通风干燥机结构简单，价格相对比较低，并且操作简单，是一种通用型的干燥机。适合用来干燥粮食的种子和各种颗粒状物品，如花生，辣椒，蒜头，咖啡等7。2、循环式干燥机循环式干燥机，是日本、东南亚以及我国最广泛使用的干燥机。循环干燥机主要由大漏斗，热风机，油箱，电脑水份计，升降机，排风机，仓库层，出谷管组成。为了能够实现循环控制，因此选择循环干燥机。2 自动控制系统设计2.1 粮食烘干工艺流程打包储藏排粮管高水份粮食达标干燥室上绞龙提升机进料斗不达标排粮轮下绞龙图2.1 工艺流程图说明：高水分粮食通过进料斗进入后，由水分检测仪进行检测，如果水分检测仪检测粮食没有达标，则提升机启动，通过上绞龙使粮食进入到干燥室进行烘干，再通过排粮轮和下绞龙来到检测处，再次检测，如果还不达标，则继续循环干燥，如果达标则排粮管打开，进行打包储存，流程结束8。2.2 系统硬件设备2.2.1 PLC的基本组成根据结构形式不同，PLC可分为组合式（也称模块式）和整体式（也称箱体式）两类。整体式结构的PLC是将中央处理单元（CPU）、存储器、输入输出单元、电源、通信端口、I/O扩展端口等组装在一个箱体内构成主机。另外，还有独立的IO扩展单元等与主机配合使用。由于整体式PLC的结构紧凑、体积小。因此本次试验采用这种结构的PLC。主机输入单元用户输入设备电源输出单元用户输出设备中央处理单元（PLC）编程器打印机上位机算器PLC可编程终端PTI/O扩展单元I/O扩展端口外设端口存储器用户程序存储器系统程序存储器特殊功能单元图2.2 整体式PLC的组成示意图CPU是PLC的核心部件，能指挥PLC按照预先编号的程序完成各种任务。起作用有以下几点：接收、存储由编程工具输入的用户程序和数据，并可通过显示器显示出程序的内容和存储地址。检查、校验用户程序。接收、调用现场信息。执行用户程序。故障诊断。存储器可以分为3种：系统程序存储器、用户程序存储器、工作程序存储器。输入/输出单元是PLC与外部设备连接的窗口。按照输入端电源类型的不同，开关量输入单元可分为直流输入电源和交流输入单元。按输出电路所用开关器件的不同，PLC的开关量输出单元可分为晶体管输出单元、双向晶闸管输出单元和继电器输出单元。PLC中一般配有开关式稳定电源为内部电路供电。开关电源的输入电压范围宽、体积小、重量轻、效率高抗干扰性能好。一般PLC都有扩展端口。主机可以通过扩展端口连接I/O扩展单元来增加I/O点数，也可以通过扩展端口连接各种特殊功能单元以扩展PLC的功能。而通过外部设备端口，PLC可与各种外部设备连接。常用的特殊功能单元有A/D单元、D/A单元、高速计数器单元、位置控制单元、PID控制单元、温度控制单元、各种通信单元等。2.2.2 系统机型的选择与配置系统选用CPM2A-20CDR-D PLC，其中10点DC 24V输入，6点继电器输出，DC 24V电源9，如图2.3所示。LNCOM010305070911000204060810+000102040507-COMCOMCOM03COM06图2.3 CPM2A端子台分配图所有输入点用24V电源共用一个公共点（COM点），且无需外部提供24V电源。对继电器分别提供4个公共点，公共点间相互独立，提供4个独立的输出通道，对应有隔离要求的输出控制。每台粮食有1个湿度检测器，1个显示器。总的输入点为开关量8点，输出点为开关量6点。2.2.3 定义号的分配PLC 对输入/输出定义号采用分别编号的原则进行定义号分配，输入信号点用I 表示，输出信号用Q表示，其中输入从I0开始依次分配，见表2.1，输出从Q0开始依次分配，见表2.2。表2.1 输入信号分配表编号输入定义号输入信号1I1系统启动开关2I2粮食水分检测是否合格3I3燃烧室温度与给定值比较4I4停止按钮5I5提升机、上绞龙是否启动6I6鼓风机是否启动7I7下绞龙是否启动8I8排粮轮是否启动表2.2 输出信号分配表编号输出定义号输出信号1Q1提升机、上绞龙启停2Q2鼓风机启停3Q3下绞龙启停4Q4排粮轮启停5Q5燃烧机控制6Q6水分监测报警2.3 系统的软件设计2.3.1 程序框图PLC梯形图是根据继电器控制电路图来设计的, 它是由若干图形符号组合的图形语言，也称为命令语句表达。它的编程语言类似计算机的汇编语言，用助记符来表示各种指令的功能。指令语句是PLC用户程序的基础元素，多条语句组合而成了语句表。一个复杂的控制功能是用较长的语句表来描述的。继电器控制电路是并行的工作方式，而PLC采用了循环扫描的工作方式。在PLC执行用户程序时，CPU对梯形图自上而下，从左到右地逐次进行扫描，程序的执行时按语句的先后排列顺序进行的，因此可以说PLC梯形图状态的变化在时间上是串行的。不会出现多个线圈同时改变的状况。粮食烘干机的主程序部分的程序框图，如图2.4所示。启动进粮管启动是粮食水分检测是否合格否排粮管开燃烧室工作打包储存延时1分钟提升机、上绞龙启动下绞龙启动图2.4 自动控制主程序程序框图系统主要有粮食水分检测和燃烧室的控制。水分检测每隔一定时间要进行，将检测到的粮食水分与给定值比较,如果检测粮食水分大于粮食水分给定值，则控制燃烧室启动, 反之则控制燃烧室关闭。而燃烧室控制主要是控制燃烧室内的温度，本系统通过控制供油量来控制火焰温度。燃烧室控制程序框图如图2.5所示。首先，启动鼓风机，当鼓风机正常启动后，供油管供油，点火。燃烧室内温度升高，然后通过安装在燃烧室内的温度检测器来检测燃烧室内温度，若燃烧室内温度大于给定值，则关闭供油管，打开出油量较小的供油管供油。反之，若燃烧室内温度小于于给定值，则打开出油量较大的供油管供油。其中给定值是有粮食水分监测装置给出的信号决定的10。启动鼓风机开启1号供油管点火 燃烧室温度与给定值比较燃烧室工作等于不等于燃烧室温度与给定值比较小于大于关闭1号供油管，开启3号供油管关闭1号供油管，开启2号供油管图2.5 燃烧室控制程序框图2.3.2 梯形图设计1、顺序控制设计法分析控制要求，将控制过程分成若干个工作步，明确每个工作步的功能，明确步的转换是单向行进（单序列）还是多向行进（选择或并行序列），确定步的转换条件。为每步设定控制位。确定所需输入和输出点的个数，选择PLC的机型，作出I/O分配。在前两步的基础上，画出顺序功能图。根据顺序功能图画梯形图。添加某些特殊要求的程序。本系统主程序采用选择序列来完成控制要求。顺序功能图如图2.6所示，I/O分配如表2.3所示，主程序梯形图见附表A。实物接线图见附表B。表2.3 主程序I/O分配表输 入输 出系统启动控制开关00000排粮管线圈20000粮食水分检测合格00001温度检测线圈20001粮食水分检测不合格00002出粮口线圈20002燃烧室工作线圈20003提升机线圈上、下蛟龙线圈200040000020000TIM0002000100002200030000120002TIM00220004TIM001TIM003图2.6 主控制程序顺序功能图2、经验设计法确定输入、输出电器。确定输入和输出点个数，选择PLC机型，作出I/O分配。为了分析问题方便，可先作出I/O分配表。选择PLC指令并编写程序。编写其他控制要求的程序。将对各环节编写的程序合理联系起来，即得到一个满足控制要求的程序。本系统的燃烧室供油控制系统采用经验设计法，I/O分配如表2.4所示，燃烧室供油控制系统梯形图见附表A。表2.4 燃烧室供油控制I/O分配表输 入输 出鼓风机开关00003鼓风机线圈20005点火开关000041号供油管线圈20006检测温度大于给定值00005温度检测线圈20007检测温度小于给定值000062号供油管线圈20008检测温度等于给定值000073号供油管线圈200092.3.3 部分语句说明图2.7 步20001的梯形图该部分为步20001的梯形图，它是两个选择分支的的合并步。因此，使20001称为活动步的条件是：步20000为活动步且TIM0005为ON，或步20004为活动步且TIM0003为ON。当步20002或步20000成为活动步时，步20001变为不活动步。所以把常闭触电20002和20003与步20001的控制位线串联，再加上本位的自锁，即得出图2.7的梯形图。由此可得出根据顺序功能图画梯形图的表达式： （2.1）式中 为活动步； 为活动步的控制位； 为活动步的上一步； 为活动步的下一步；图2.8 按键互锁梯形图在PLC程序设计中，大多数情况下都会遇到两个或多个按键同时只允许一个起作用，这时就需要将其他开关锁住，互锁的原理就是两个或多个接触器的常闭触电串联在对方线圈的电路中，如图2.8所示。图2.9 按键自锁梯形图在工业控制过程的多数情况下，按键多数为弹起式，即按下自动弹起。但某些过程需要一直接通，而不可能由操作员一直按着按键不放来实现这种控制。因此需要接触器通过自身的辅助触点而使自身的线圈持续通电。如图2.9所示即为自锁的梯形图。图2.10 定时器梯形图定时器是PLC常用的模块，从输入条件为ON时开始定时（定时时间为设置数0.1s）。定时时间一到，定时器的输出为ON且保持；当输入条件变为OFF时，定时器复位，输出变为OFF，并停止定时，其当前值恢复到设置值。图2.11 计数器梯形图从CP端输入计数脉冲，当计数满设定值时，其输出端为ON且保持，并停止计数。只要复位端为ON，计数器即复位为OFF并停止计数，且当前值恢复为设定值。图2.12 IL/ILC指令梯形图IL/ILC指令常用于控制程序执行的流向。当IL的输入条件为ON时，IL和ILC之间的程序正常运行；当IL的输入条件为OFF时，IL和ILC之间的程序不执行。3 系统的组态模拟3.1 模拟软件3.1.1 组态王软件介绍组态王kingview是北京亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向低端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库（KingHistorian）的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效地获取信息，及时地做出反应，以获得最优化的结果。3.1.2 组态王软件特点组态王具有开发周期短、经济、易于扩展、开放性好、适应性强等优点。通常可以划分为控制层、管理层、监控层三个层次结构。其中监控层作为中介上下连接管理层和控制层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。3.1.3 组态王软件的命令语言组态王除了在定义动画连接时支持连接表达式，还允许编写命令语言来扩展应用程序的功能，极大地增强了应用程序的可用性。它的格式类似与C语言的格式，具用完备的词法语法纠错功能和丰富的SQL函数、数学函数、控件函数、运算符、系统函数和字符串函数。而且组态王的命令语言编辑环境已经编好，用户只需按照规范编写程序即可。组态王命令语言有六种形式，其中热键命令语言、事件命令语言、应用程序命令语言、数据改变命令语言可以称为“后台命令语言”，它们的执行只要符合条件就可以执行，不受画面是否打开的限制。另外可以使用运行系统中的菜单“特殊/开始执行后台任务”和“特殊/停止执行后台任务”来控制所有这些命令语言是否执行。而画面和动画连接命令语言的执行不受影响。也可以通过修改系统变量“$启动后台命令语言”的值来实现上述控制，该值置0时停止执行，置1时开始执行。3.2 利用组态王软件模拟系统3.2.1 粮食烘干机过程模拟1、 创建组态王新工程启动“组态王”工程管理器，选择菜单“文件新建工程”或单击“新建” 按钮。在弹出的界面中单击“下一步”，弹出如图3.1的对话框。在工程路径文本框中输入一个有效的工程路径。图3.1 新建工程向导之四对话框 单击“下一步”继续。弹出“新建工程向导之三对话框”，如图3.2所示。在工程名称文本框中输入工程的名称，在工程描述文本框中输入对该工程的描述文字。单击“完成”完成工程的新建。 图3.2 新建工程向导之三对话框2、定义新画面进入新建的组态王工程，选择“文件画面”，双击“新建”图标，弹出对话框如图3.3所示。 图3.3 新画面对话框在“画面名称”处输入新的画面名称，点击“确定”进入内嵌的组态王画面开发系统。如图3.4所示。 图3.4 组态王开发系统画面在组态王开发系统中从工具箱或图库中寻找寻找所需图片，绘制一个简易的粮食烘干机控制系统，如图3.5所示。 图3.5 粮食烘干机控制过程画面3、构造数据库数据库是“组态王”软件的核心部分，如果希望操作者发布的指令能迅速送达生产现场，并希望工业现场的生产状况以动画的形式反映出来。则都要以实时数据库为中介环节，所以说数据库是联系上位机和下位机的桥梁。选择工程浏览器“数据库数据词典”，双击“新建”图标，弹出“变量属性”对话框如图3.6所示在“变量名”处输入变量名；在“变量类型”处选择变量类型如：内存实数，单击“确定”。图3.6 定义I/O变量画面4、建立动画连接定义动画连接是指在画面的图形对象与数据库的数据变量之间建立一种关系，当变量的值改变时，在画面上以图形对象的动画效果表示出来；或者由软件 使用者通过图形对象改变数据变量的值。双击任意图形对象，弹出“动画连接”对话框。单击“填充”按钮。在“表达式”处输入定义的变量名，“缺省填充刷”的颜色改为蓝色。选择“编辑画面属性”菜单命令，单击“命令语言”按钮，弹出画面命令语言对话框。如图3.7所示。图3.7 画面属性对话框4、运行和调试组态王工程已经初步建立起来，进入到运行和调试阶段。在组态王开发系统中选择“文件切换到 View”菜单命令，进入组态王运行系统。在运行系统中选择“画面打开”命令，从“打开画面”窗口选择“粮食烘干机”画面。显示出组态王运行系统画面，即可看到粮食烘干机的运行动态画面。如图3.8所示图3.8 粮食烘干机动态运行画面当开关打开后，出粮管会流出粮食，相对应的指示灯会亮。在达到一定的粮食后，出粮管关闭。传送带上的粮食会向右移动。到达湿度传感器位置时停止。等待湿度检验是否合格。当湿度合格时，排粮管打开，将粮食放进小车。待小车装满后，会向左移动到仓库中去，然后出粮管打开，开始新的循环。而当湿度不合格时，粮食会被提升机和上、下绞龙送到上部的传送带。再经过燃烧室干燥回到湿度检测器位置，等待下一次检验。其中粮食的流动、粮食的移动是通过组态王流动和水平移动动画连接实现的。流动连接：流动连接用于设置立体管道内液体流线的流动状态。流动状态根据“流动条件”表达式的值确定。在画面上绘制立体管道。鼠标双击该管道，在“动画连接”对话框中单击“流动”按钮，弹出管道流动连接对话框，如图3.9所示。