基于組態(tài)軟件的液體混合器PLC控制設(shè)計(jì)含6張CAD圖.zip
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附錄 1：外文譯文
虛擬 plc 在 LabVIEW 軟件中的實(shí)際應(yīng)用
Mohammad K. Abuzalata
Department of Mechatronics Engineering, Faculty of Engineering Technology, Al-Balqa’ Applied
University, P.O. Box 425530, Amman-Jordan
摘要：
在這項(xiàng)研究里測(cè)試并設(shè)計(jì)了 13 種不同的功能。其中包括,單輸入單輸出、單輸入雙輸出、鎖存器輸出、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、邏輯函數(shù)、小于、大于以及等于的計(jì)算功能,異或函數(shù)、復(fù)合函數(shù)和移位寄存器。在研究的最后,為了說(shuō)明目的,開(kāi)發(fā)并測(cè)試了 7 天泡茶機(jī)、電空驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和它們的模擬。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于 plc 的控制與基于虛擬 plc 的程序結(jié)果完全吻合。
關(guān)鍵詞：函數(shù),LabVIEW,梯形圖,plc,仿真
說(shuō)明
如今,傳統(tǒng)的 PLC 仍在很多領(lǐng)域應(yīng)用,但是對(duì)于新裝置而言,基于 Windows 的PC 機(jī)使用 LabVIEW 軟件（abuzalata et al.,2010；除 et al.,2011）是日益成為首選的控制機(jī)制。PLC 由于其穩(wěn)定性、便捷的 I/O 接口以及其可靠的監(jiān)控裝置已經(jīng)成為控制業(yè)中最受歡迎的工具。傳統(tǒng)的 PLC 系統(tǒng)已被視為是企業(yè)訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)信息的障礙?？梢蕴砑?PLC 固有的專(zhuān)有設(shè)計(jì)由于一些原因限制了數(shù)據(jù)通道,像存儲(chǔ)器的容量,編程語(yǔ)言的隨意性（繼電器梯形圖）以及通過(guò)數(shù)據(jù)表對(duì)表內(nèi)的數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)。PLCs 的一個(gè)重要特點(diǎn)是,標(biāo)準(zhǔn) PLC 只能一次執(zhí)行一個(gè)程序,而一臺(tái)工業(yè)計(jì)算機(jī)能夠同時(shí)執(zhí)行多個(gè)程序,或 以任意順序執(zhí)行。還可以指出另外兩個(gè)重要的
PLC 缺點(diǎn)：第一個(gè)是對(duì)于 Morris（1982）系列和特拉維斯系列和克林（2006） 系列的 PLC 而言,其進(jìn)行登記的訪(fǎng)問(wèn)在一個(gè)很低的水平上。第二個(gè)是,如果梯形圖和上位機(jī)程序都寫(xiě)入 PLC 寄存器,則有明顯的沖突。相反,所有寄存器都應(yīng)該是單向的,也就是說(shuō)或者是 PLC 輸出信息或者是主機(jī)進(jìn)行輸出。與傳統(tǒng)的 PLC 相比之下,PC 機(jī)實(shí)際上具有很大的內(nèi)存。在實(shí)際應(yīng)用程序中 lab-VIEW 很容易保持良好的架構(gòu),因?yàn)樵谑褂弥幸子趯?shí)現(xiàn)封裝和模塊化。
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基于以上的研究目標(biāo)是為了說(shuō)明設(shè)計(jì)不同 PLC 功能是被用作使用 labVIEW 環(huán)境的應(yīng)用。
等價(jià) PLC/labVIEW 梯形圖
在表一部分,是 PLC 的梯形圖,西門(mén)子軟件以及其設(shè)備像 Thomas 一樣從單
向輸入、單向輸出的角度使用著 labVIEW。
七天泡茶機(jī)
七天泡茶機(jī)的操作：泡茶機(jī)的操作需要按照以下順序進(jìn)行,時(shí)間開(kāi)關(guān)在上午的適當(dāng)時(shí)間閉合,啟動(dòng)循環(huán)。閥門(mén) V1 打開(kāi),讓水充滿(mǎn)水壺 K,直到浮動(dòng)開(kāi)關(guān) FS 運(yùn)行。它關(guān)閉閥門(mén) V1 并接通加熱元件 E,水壺里的水煮沸并啟動(dòng)恒溫箱,之后將關(guān)閉加熱元件 E 和打開(kāi)閥門(mén) V2。熱水將注入茶壺,茶壺水滿(mǎn)時(shí)關(guān)閉閥門(mén) V2。這時(shí)會(huì)有鬧鐘通知使用者茶水已制作完畢。
這個(gè)系統(tǒng)依賴(lài)于用戶(hù)每天更換茶壺、茶葉,而且每周需要將配套的水箱注滿(mǎn)水。以上所列舉的順序就是程序說(shuō)明書(shū)。
輸入和輸出：LabVIEW 是用來(lái)代替 PLC 控制系統(tǒng)的,正如我們所知道的那樣,PLC 的輸入和輸出在程序設(shè)計(jì)之前都要確定。在泡茶機(jī)的應(yīng)用方面,它輸入和輸出是什么呢？
?輸入：它們是通知 PLC（LabVIEW 程序）控制系統(tǒng)的傳感器所發(fā)出的信號(hào)/ 信息。輸入系統(tǒng)告訴 PLC（LabVIEW 程序）將要發(fā)生什么。
Res. J. App. Sci. Eng. Technol., 5(24): 5677-5682, 2013
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圖 2:7 天泡茶機(jī)的西門(mén)子梯形圖。
開(kāi)關(guān)、恒溫器、傳感器等都是輸入設(shè)備。
?輸出:它們是由 PLC (LabVIEW 程序)發(fā)布的命令,用于執(zhí)行任務(wù)(通常需要電源)。輸出設(shè)備必須被告知何時(shí)進(jìn)行工作；如泵、電磁閥、燈具等。
輸出設(shè)備:圖 1 中 7 天制茶機(jī)的圖表說(shuō)明了系統(tǒng)的操作。
參照茶葉制造商系統(tǒng),將每個(gè)元素標(biāo)識(shí)為輸入或輸出設(shè)備,并賦予其唯一標(biāo)識(shí), 如 表 2 所 示 。7 天泡茶機(jī)程序:因?yàn)?LabVIEW 是用來(lái)代替 PLC 來(lái)控制這個(gè)系統(tǒng),而且然后由 PLC 西門(mén)子(S7-200)軟件來(lái)設(shè)計(jì)程序,接著由 LabVIEW 軟件繼續(xù)執(zhí)行。
? PLC 梯形圖:如圖 2 所示,采用 PLC 西門(mén)子(S7-200)軟件的 7 天泡茶機(jī)程序梯形圖如圖 2 所示。、
? LabVIEW 的梯形圖:如圖 3 所示,7 天泡茶機(jī)程序的梯形圖是 LabVIEW 的。
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?使用 LabVIEW 的 7 天泡茶機(jī)模擬:如圖 4 所示,使用 LabVIEW 軟件模擬 7 天泡茶機(jī)。
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氣動(dòng)缸系統(tǒng)
氣動(dòng)氣缸的操作:氣動(dòng)氣缸閥門(mén)的操作等(2011)需要以下步驟:通過(guò)外推按鈕或軟件內(nèi)部的操作來(lái)初始化操作,電磁閥 SV 是工作的,并將氣缸向前移動(dòng)。當(dāng)圓筒接觸限位開(kāi)關(guān)時(shí),定時(shí)器 T1 將被激活。當(dāng) T1 的時(shí)間值結(jié)束后,SV 返回到 off 狀態(tài),而螺線(xiàn)管反向運(yùn)動(dòng)。這使得定時(shí)器 2 T2 打開(kāi),T1 關(guān)閉,計(jì)數(shù)器 C1 增加 1。當(dāng) T2 的時(shí)間值結(jié)束后,SV 被激活,氣缸又向前移動(dòng)。序列一直持續(xù)到計(jì)數(shù)器到達(dá)它的值,然后操作將自動(dòng)關(guān)閉。用戶(hù)可以在任何時(shí)候通過(guò)外部按鈕或軟件內(nèi)部的按鈕關(guān)閉操作,用戶(hù)也可以從外部按下按鈕開(kāi)關(guān)操作。
氣缸的輸入和輸出:
LabVIEW 將代替 PLC 來(lái)控制這個(gè)系統(tǒng)。眾所周知,PLC 的輸入和輸出必須在程序設(shè)計(jì)之前確定。參照氣動(dòng)氣缸系統(tǒng),我們可以將每個(gè)元件識(shí)別為輸入或輸出裝置,并給它一個(gè)獨(dú)特的識(shí)別,如表 3 所示。
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圖 9:氣動(dòng)氣缸的硬件電路。
氣動(dòng)氣缸程序:
由于 LabVIEW 是用來(lái)代替 PLC 來(lái)控制這個(gè)系統(tǒng)的,所以首先使用 PLC 來(lái)設(shè)計(jì)程序,如圖 5 所示,采用 PLC 西門(mén)子(S7-200)軟件,然后使用 LabVIEW 軟件如圖 6 所示。
?氣缸的 PLC 梯形圖:
?氣動(dòng)氣缸的 LabVIEW 梯形圖:
圖 6 顯示了氣動(dòng)氣缸系統(tǒng)的梯形圖。使用 labVIEW 的氣缸模擬:
圖 7 演示了使用 LabVIEW 軟件的氣動(dòng)氣缸應(yīng)用程序的仿真。氣缸的硬件:
它包含多路光耦合器光電晶體管輸出(4 - 2 元),其銷(xiāo)連接圖 8 所示- BD 237
NPN 晶體管電阻 920Ω,440 KΩ- 2 推 buttons-leds-24 V 直流電源 supply-4 /
2 雙作用氣缸,電磁閥,限位開(kāi)關(guān)的數(shù)據(jù)采集板,本文研究了以下 DIO（數(shù)字量輸入輸出）通道數(shù)據(jù)采集板,表 4,代表這些引腳。按下 24V 直流電源的按鈕以給電磁閥、雙作用氣缸,限制開(kāi)關(guān) DAQ 板供電,本研究在 DAQ 板(表 4)中處理了以下的
DIO(數(shù)字輸入輸出)通道,表示這些引腳。
如圖 9 所示,硬件電路的構(gòu)造。電路包括兩個(gè)部分；第一部分是光耦合器,它將
DAQ 板與電磁線(xiàn)圈的高電流隔離開(kāi)來(lái)。數(shù)字通道 5 在 DAQ 板上激活光耦合器及其
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輸出激活第二部分(功率晶體管)。第二部分的目的是將合適的電流提供給螺線(xiàn)管。功率晶體管的輸出激活電磁閥(Alia et al., 2011)。
表 4:戴奧頻道
符號(hào)
通道
密碼
狀態(tài) (I,O)
項(xiàng)目
DIO5
51
Output
SV
DIO2
49
Input
LS
DIO4
19
Input
ON
DIO0
52
Input
OFF
結(jié)論
使用 LabVIEW 環(huán)境,設(shè)計(jì)并測(cè)試了 13 個(gè)不同的虛擬 rungs。應(yīng)用同樣的方法,可以設(shè)計(jì)一套完整的 PLC 功能,實(shí)現(xiàn)可編程的基于 pc 的虛擬 PLC。在這種情況下, 虛擬 PLC 將獲得基于 pc 的控制的優(yōu)勢(shì)。
引用
Abuzalata, M.K., M.A.K. Alia, S. Asad and M. Salahat, 2010. Design of a Virtual PLC using Lab View, Res. J. Appl. Sci. Eng. Technol., 2(3): 283-288.
Alia, M.A.K., T. Yunis and M.K. Abuzalata, 2011. Development of equivalent virtual instruments To PLC functions and networks. J. Software Eng. Appl., 4: 172-180. Bolton, W., 1999. Mechatronics Electronic Control System in Mechanical
Engineering. 2nd Edn., British Library, Britain.
Bolton, W., 2006. Programmable Logic Controllers. 4th Edn., British Library, Britain. Morris,M.M,1982.Computer System Architecture.Prentice-Hall,New Jersey
Thomas, L.F, 2002. Digital Fundamental. th Edn,Prentice Hall,New Jersey.
Travis,J.and J.Kring,2006,LabVIEW for Everyone:Graphical Programming Made Easy and Fun.3rd Edn,Prentice Hall,New Jersey.
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附錄二：外文原文
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