松下PLC電氣控制與組態(tài)設計課件（七）

1、第七章 監(jiān)控組態(tài)軟件與PLC應用總體設計 第一節(jié) 自動售貨機PLC控制與監(jiān)控組態(tài)設計一、仿真系統(tǒng)組成 本仿真系統(tǒng)由上位機和下位機兩部分組成。上位機利用PC機，下位機利用松下的FP1系列可編程控制器FP1-C24。 上位機內裝北京力控組態(tài)軟件FORCECONTROL 2.6和松下編程軟件FPWIN-GR。組態(tài)軟件FORCECONTROL用以制作仿真畫面、編寫仿真程序并與下位機進行通信。FPWIN-GR是松下可編程序控制器與PC機聯(lián)機的編程支持工具，利用它可以實現程序輸入、程序注釋、程序修改、程序編譯、狀態(tài)監(jiān)控和測試以及設置系統(tǒng)寄存器和PLC各種參數等。 二、 自動售貨機功能分析1自動售貨機的基本

2、功能 售貨機基本功能：對投入的貨幣進行運算，并根據貨幣數值判斷是否能購買某種商品，并做出相應的反應。2仿真實驗系統(tǒng)中售貨機的分析 售貨機的全部功能是在上位機上模擬的，其部分硬件由計算機軟件模擬代替。 如錢幣識別系統(tǒng)可以用按壓某個“仿真對象”輸出一個脈沖直接給PLC發(fā)布命令。 1）實驗狀態(tài)假設a 自動售貨機只售8種商品；b.自動售貨機可識別10元、5元、1元、5角、1角硬幣；c.自動售貨機可退幣10元、5元、1元、5角、1角硬幣；d.自動售貨機有液晶顯示功能；f.實驗中售貨機忽略了各種故障以及缺貨等因素。2）一次交易過程分析a.初始狀態(tài)：由電子標簽顯示各商品價格，顯示屏顯示友好界面，此時不能購買

3、任何商品。b.投幣狀態(tài)：按下投幣按鈕，顯示投幣框，按下所投幣值，顯示屏顯示投入、消費、余額數值，當所投幣值超過某商品價格時，相應商品選擇按鈕發(fā)生變化，提示可以購買。c.購買狀態(tài)：按下可以購買的“選擇”按鈕，所選的商品出現在出貨框中，同時顯示屏上的金額數字根據消費情況相應變化。取走商品后出貨框消失。d.退幣狀態(tài)：按下退幣按鈕，顯示退幣框，同時顯示出應退幣值及數量。按下確認鈕，則恢復初始狀態(tài)。三、設計任務的確定上位機與下位機之間的任務分工：上位機主要用來完成仿真界面的制作工作；下位機則主要用來完成PLC程序的編寫。在進行PLC程序的編寫時需要先分配PLC的I/O點，確定上、下位機的接口。然后，對上

4、位機和下位機分別進行設計工作。最后，進行上位機設計結果與下位機設計結果的配合工作，經調試后完成整個系統(tǒng)的設計。一方面，仿真的自動售貨機接受PLC的控制指令并完成相應的動作；另一方面，仿真界面中的仿真自動售貨機的運行，都是由組態(tài)界面所提供的命令語言來完成的。四、程序設計部分1程序設計說明 仿真程序的編寫利用了力控組態(tài)軟件FORCECONTROL2.6。下位機程序的編制則是利用松下PLC專用編程軟件FPWIN-GR完成的。2PLC程序設計 把一次交易過程分為幾個程序塊： 運行初期電子標簽價格的內部傳遞；投幣過程；價格比較過程；選擇商品過程；退幣過程。1）運行初期電子標簽價格的內部傳遞程序的設計 仿

5、真系統(tǒng)運行初期的任務：要由PLC向仿真畫面相應對象傳遞已經存儲好的價格；給投入顯示、消費顯示及余額顯示寄存器清零；給存儲退幣幣值的存儲器清零。 程序編制過程中，要用到運行初期閉合繼電器R9013、16位數據傳送指令F0，同時在上位機FORCECONTROL中，必須定義相應的變量，來實現與PLC程序的對接。電子標簽價格內部傳遞變量表： 說明上位機FORCECONTROL變量對應PLC地址投入顯示POITR001.PVWR1消費顯示POIXF002.PVWR2余額顯示POIYE003.PVWR3 01商品價格JG01.PVWR402商品價格JG02.PVWR503商品價格JG03.PVWR604商

6、品價格JG04.PVWR705商品價格JG05.PVWR8 06商品價格JG06.PVWR907商品價格JG07.PVWR1008商品價格JG08.PVWR11退幣10元TB$100.PVSV0退幣5元TB$50.PVSV1 退幣1元TB$10.PVSV2退幣5角TB$5.PVSV3退幣1角TB$1.PVSV4運行初期電子標簽價格的內部傳遞程序： 系統(tǒng)初始化時，通過運行初期閉合繼電器R9013在第一次掃描時將數值傳遞給上位機。通過指令F0給WR1WR11及SV0SV4賦初值。2) 投幣過程 每投下一枚硬幣，投入顯示將增加相應的幣值，余額也增加同樣的幣值。投幣過程變量表：說明上位機FORCECO

7、NTROL變量對應PLC地址投入一角TR$1.PVR200投入五角TR$5.PVR201投入一元TR$10.PVR202投入五元TR$50.PVR203投入十元TR$100.PVR204投幣過程梯形圖： 在上圖中， 當按下投入一角時，相當于讓R200接通，之所以用一個微分指令，就是要只在接通時檢測一次，不能永遠加下去。投入一角要使投入顯示、余額顯示都相應增加相同數值，加法由16位加法指令F20實現的。投入五角、一元、五元、十元，原理同上。 3 ) 價格比較過程 價格的比較要貫穿實驗過程的始終，只要余額大于某種商品價格時，就需要輸出一個信號，提示可以購買。這里用選擇燈來代表此信號。 價格比較過程

8、變量表說明上位機FORCECONTROL變量對應PLC地址 01商品燈亮D01.PVY0 02商品燈亮D02.PVY1 03商品燈亮D03.PVY2 04商品燈亮D04.PVY3 05商品燈亮D05.PVY4 06商品燈亮D06.PVY5 07商品燈亮D07.PVY6 08商品燈亮D08.PVY7 價格比較梯形圖: 本圖中，在程序執(zhí)行過程中，R9010始終保持閉合，是16位數據比較指令，F60用來比較余額和商品的價格，R900A是大于標志, R900B是等于標志。當余額大于等于某種商品價格時，程序使相應的指示燈閃爍表示可以購買該種商品。4）選擇商品過程 當投入的幣值可以購買某種商品時，按下相應

9、的“選擇”按鈕即可在出貨框中出現該種商品，同時消費顯示欄中顯示出已經消費掉的金額，余額也將扣除已消費的幣值，接著余額繼續(xù)與價格比較，判斷是否能繼續(xù)購買。出現在出貨口的商品在沒有取走前，一直保持顯示狀態(tài)，用鼠標點擊該商品代表已經取走，出貨口中的商品隱藏。 選擇商品過程變量表： 說明上位機FORCECONTROL變量對應PLC地址選擇01商品XZ01.PVR205選擇02商品XZ02.PVR206選擇03商品XZ03.PVR207選擇04商品XZ04.PVR208選擇05商品XZ05.PVR209選擇06商品XZ06.PVR20A選擇07商品XZ07.PVR20B選擇08商品XZ08.PVR20C

10、01商品出現CX01.PVY802商品出現CX02.PVY903商品出現CX03.PVYA04商品出現CX04.PVYB05商品出現CX05.PVYC06商品出現CX06.PVYD07商品出現CX07.PVYE08商品出現CX08.PVYF取01商品Q01.PVR230取02商品Q02.PVR231取03商品Q03.PVR232取04商品Q04.PVR233取05商品Q05.PVR234取06商品Q06.PVR235取07商品Q07.PVR236取08商品Q08.PVR237選擇商品梯形圖： 選擇商品梯形圖(續(xù)上圖）：在選擇商品的過程中： 一是要使商品出現在出貨框中，二是要實現內部貨幣的運算。

11、 如：按下選擇01商品鍵，相當于給R205加一個信號（只接受一次脈沖，所以用DF微分指令），當Y0接通（01商品燈亮）時，則系統(tǒng)顯示可以購買01商品。由于取01商品R230是常閉觸點，故Y8輸出，代表在出貨框中出現01商品，購買成功。當按下取01商品按鈕時，R230斷開，不能輸出Y8，代表01商品被取走。 內部幣值的計算和是否取走商品無關，只要按下選擇按鈕，并且可以購買此商品就要從余額中扣除相應的金額，顯示消費的幣值。加法由F20指令實現，減法由F25指令實現。5）退幣過程 在退幣過程中，最主要的是要完成退幣的運算過程，根據結果輸出相應的錢幣，退幣結束時還要給程序中使用到的某些寄存器重新賦零。

12、 退幣過程變量表：說明上位機FORCECONTROL變量對應PLC地址退幣按鈕TENTERR20F退幣0.1元TB$1.PVSV4退幣0.5元TB$5.PVSV3退幣1元TB$10.PVSV2退幣5元TB$50.PVSV1退幣10元TB$100.PVSV0退幣確任按鈕TUIBIOK.PVR0退幣過程梯形圖： 退幣過程：在按下退幣按鈕（即R20F接通）時執(zhí)行，同樣也用到一個微分指令，在接收到信號時產生一次開關脈沖，進而執(zhí)行一次其下面的指令。 F32是除法指令，第一次將余額的幣值除以1000，商存儲于SV0中，作為退幣10元的輸出值。余數則存儲于特殊數據寄存器DT9015中，下次將不能被1000（

13、10元）整除的余數除以500（5元），商存儲于SV1中，余數繼續(xù)下傳，直至被1角除過，由于所投幣值最小是1角，并且商品價格也確定在整角，所以最終能被1角整除。 在程序的初始化時曾給WR13、WR15、WR17、WR19和WR20賦零, WR13、WR15、WR17、WR19和WR20是程序的中間量。 退幣過程結束后，PLC要將寄存器中的數值置回原定的初值0，完成一次交易，防止下一次交易時出錯。 數據初始化梯形圖：程序中分別將投入顯示、消費顯示、余額顯示、10元存儲、5元存儲、1元存儲、5角存儲和1角存儲清零，還將中間量WR13、WR15、WR17、WR19和WR20清零。五、仿真界面的設計1.

14、售貨機背景的設計 售貨機背景是一個不動的畫面，可以利用圖片處理的方法按照制定樣式的功能畫出售貨機的整體。 2.顯示屏部分的設計 圖中的歡迎字符是可以閃爍變化的，aaaa字符可以用來顯示系統(tǒng)的時間。交易過程中的幣值顯示畫面如下圖：3電子標簽的設計 電子標簽用來顯示程序中傳遞上來的價格，其中要有可以定義的字符，設計出的標簽為 。 其中的字符J.03表示可以顯示03商品價格的變量。 4按鈕的設計 “選擇” 按鈕的設計要反映出可以購買和不可購買時的差異，所以其中也要有可以變化的字符。設計如右圖 ， 其中字符選擇在滿足條件以后可以閃爍變色。按鈕均可以動作。5 投退幣提示框的設計 投、退幣提示框中要有可以

15、投入的硬幣、確認按鈕以及框架，其中硬幣、確認按鈕和字符a均是可以定義的變量。6 出貨框的設計出貨框 出貨框中要有01至08商品的示意圖以及框架。其中的商品在滿足條件后可以出現，鼠標點擊后可以消失，是可定義的變量。 投幣提示框 退幣提示框 出貨框六、仿真界面中各變量的定義 仿真程序上的各部分若實現仿真功能，就必須定義成相應的變量，再與PLC程序中的軟繼電器相匹配，這樣才能實現PLC的控制功能。 1中間變量 中間變量的作用域為整個應用程序，不限于單個窗口。中間變量適于作為整個應用程序動作控制的全局性變量、全局引用的計算變量或用于保存臨時結果。該仿真實驗系統(tǒng)中有3個中間變量： poiwindows：

16、該變量是控制顯示屏的。 poiwindows=1：顯示屏進入投幣交易狀態(tài)； poiwindows=0：顯示屏返回初始歡迎狀態(tài)。 poiwinJB：該變量是控制投幣框的。 poiwinJB=1：顯示投幣框； poiwinJB=0：投幣框消失。 poiwinTB：該變量是控制退幣框的。 poiwinTB=1：顯示退幣框， poiwinTB=0：退幣框消失。2數據庫變量 當要在界面上顯示處理數據庫中的數據時，需要使用數據庫變量。一個數據庫變量對應數據庫中的一個點參數。數據庫變量的作用域為整個應用程序。 數據庫變量有三種：實型數據庫變量、整型數據庫變量和字符數據庫變量。 仿真系統(tǒng)中有56個整型數據庫變

17、量，分別對應PLC程序中的56個軟繼電器。3.仿真界面與PLC程序的配合定義 初始狀態(tài) poiwindows=0：顯示屏顯示初始歡迎狀態(tài)。 以01商品為例，電子標簽中的字符J.01對應的變量JG01.PV與PLC程序中的地址WR4相匹配，WR4中存儲的數據為250，如何讓字符顯示2.50元呢？ 方法：在開發(fā)系統(tǒng)（Draw）中，雙擊字符J.01，來到“動畫連接”畫面，選擇“數值輸出”中的“模擬”項，鍵入JG01.PV/100即可，由250到2.50實際是計算機來完成的。其它的價格也是如此顯示的。 動畫連接畫面投幣狀態(tài) 當投幣時，按下“投幣”提示字，出現投幣框。如何定義“投幣”呢？雙擊漢字“投幣”

18、，來到“動畫連接”畫面，選擇“觸敏動作”中的“左鍵動作”，在“動作描述”框中作如下定義：按下鼠標時，poiwinJB=1，poiwinJB這個變量是控制投幣框的，當poiwinJB=1時，出現錢幣和提示框；poiwinJB=0，錢幣和提示框隱藏。 下面分別定義提示框和錢幣以及“確認”按鈕。 雙擊提示框，來到“動畫連接”畫面，選擇“顯示/隱藏”項，定義poiwinJB=1時顯示，各硬幣也用同樣的方法定義，“確認”按鈕也同樣定義，這樣就使在按下漢字“投幣”時，變量poiwinJB=1，從而出現投幣框，以及硬幣等。 定義了投幣框的顯示狀態(tài)，用鼠標點擊代替了實際過程中的錢幣投入動作，最重要的任務是投幣

19、運算，下面介紹錢幣的定義方法。 以十元為例：雙擊十元硬幣，來到“動畫連接”畫面，選擇“觸敏動作”中的“左鍵動作”，在動作描述中如下定義：按下鼠標時，poiwindows=1; TR$100.PV=1; 釋放鼠標時,TR$100.PV=0;動作描述畫面下圖所示。動作描述畫面 其中poiwindows=1，是讓顯示屏不再顯示友好界面，來到交易界面； TR$100.PV=1時給PLC發(fā)出一個接通信號，由于TR$100.PV對應的PLC地址是R204，使得R204繼電器導通，轉而執(zhí)行相應的加十元程序。 同樣定義其它錢幣，注意其對應的PLC軟繼電器。 最后還要定義“確認”按鈕。要實現的功能是按下“確認”

20、按鈕時，所有的錢幣以及投幣提示框均消失。 這里作如下定義：雙擊“確認”按鈕，來到“動畫連接”畫面，選擇“觸敏動作”中的“左鍵動作”，在動作描述中作如下定義：按下鼠標時，poiwinJB=0； poiwinJB=0時，所有的錢幣以及投幣提示框均消失，這是由計算機控制的內部變量。 投幣以后，顯示屏要及時反映出投幣情況，同時“選擇”指示也要相應變化（閃爍、變色）。下面來定義顯示屏和“選擇”按鈕。 顯示屏要顯示3種數據，分別為：投入顯示、消費顯示、余額顯示。 三種顯示均用力控軟件自帶的附件數碼管來顯示。 先在工具箱中點擊“選擇子圖項”，在子圖庫中找到儀表中的數碼管，放在顯示屏中，作為投入顯示，再復制兩

21、個，分別作為消費顯示、余額顯示。雙擊數碼管來到數碼管屬性設置畫面，在表達式中作如下定義：poiTR001.PV/100，poiTR001.PV連接的是PLC程序中的WR1軟繼電器，是用來存儲投入顯示數據的，除以100同樣是為了PLC數據計算的方便。這樣就可用數碼管來顯示投入的幣值。同樣定義消費顯示，余額顯示。 數碼管的屬性設置畫面如圖所示： “選擇”按鈕要根據余額的數值發(fā)生閃爍和變色。 定義過程如下：雙擊“選擇”按鈕，來到“動畫連接”畫面，在“顏色相關動作”中選擇“閃爍”項，分別定義屬性和頻率，在變量選擇項中選擇相應的指示燈變量。 以01商品的選擇指示燈為例,在變量選擇項中選擇D01.PV=1

22、,滿足條件時指示燈變色。 這樣就定義好了投幣狀態(tài)的上位機仿真變量，配合PLC程序可以實現投幣功能。 下圖是一幅投幣時的畫面，投入6.60元，還未買商品，注意看顯示屏的顯示以及選擇按鈕的變化，此時還不能購買05號商品（價格12元）。 購買狀態(tài) 定義了投幣狀態(tài)，就可以購買商品了。當選擇指示燈變色以后，按下它，將會在出貨口處出現我們要買的商品。 以01商品為例：定義“選擇”按鈕：雙擊“選擇”按鈕，來到“動畫連接”畫面，選擇“觸敏動作”中的“左鍵動作”，在動作描述中如下定義：按下鼠標時XZ01.PV=1；釋放鼠標時，XZ01.PV=0。XZ01.PV與PLC程序中的R205相對應，按下可以購買商品的選

23、擇鍵，轉而執(zhí)行相應的PLC程序同時消費顯示增加相應的幣值，余額顯示減少相應的幣值，此時還要在出貨口處出現相應的商品。 用“顯示/隱藏”功能來定義在出貨口中出現的商品。 雙擊出貨口處的小商品，來到“動畫連接”畫面，選擇“顯示/隱藏”項，定義CX01.PV=1時顯示。定義畫面下圖所示。 出貨口框架的隱藏/顯現是用程序來控制的。當有一種商品出現在出貨口，就會顯示框架；當全部商品均消失后框架隱藏。程序如下圖所示。圖中R210是控制出貨口框架是否出現的繼電器。退幣狀態(tài) 當按下“退幣”按鈕時，PLC要進行退幣運算。所以按下“退幣“按鈕就要與PLC通訊，執(zhí)行退幣計算。 下面來定義退幣按鈕。 雙擊“退幣”按鈕

24、，出現“動畫連接”畫面，選擇“觸敏動作”中的“左鍵動作”，動作描述為：按下鼠標，poiwinJB=0； poiwinTB=1； Tenter.PV=1。釋放鼠標，Tenter.PV=0；內部變量poiwinJB=0是讓投幣框消失，poiwinTB=1是讓退幣框出現，Tenter.PV與PLC程序中的R20F對應。 退幣框中要有五種硬幣，還要有表示硬幣個數的數字。由于計算中采用的算法使得退幣時按照幣值大小順序退幣，例如退五元，只退一個五元，而不退五個一元。定義表示硬幣個數的變量只用一位數即可。在退幣時，要退出的硬幣及個數顯示，而不退的硬幣隱藏。 以十元為例，定義錢幣時，雙擊十元硬幣，出現動畫連接

25、畫面，選擇“顯現/隱藏”項，在“可見性定義”對話框中作如下圖的定義。 其它硬幣定義方法同上。定義錢幣個數：雙擊十元硬幣個數字符“a”，出現“動畫連接”畫面，選擇“數值輸出”中的“模擬”項，作下圖的定義。 同時錢幣個數也要定義是否隱藏，定義方法和定義錢幣相同。 定義“確認”鍵時，按下”確認”鍵，代表取走了所有硬幣，完成此次交易，因此退幣“確認”鍵的定義很重要。雙擊“確認”鍵，出現“動畫連接”畫面，選擇“觸敏動作”中的“左鍵動作”，在動作描述欄中定義如下：按下鼠標 poiwinTB=0； 功能：退幣框消失； TuiBiok.PV=1； 功能：給PLC信號，閉合R0，完成數據的初始化； poiwindows=0； 功能：顯示屏顯示友好界面。 為了防止在未取走商品時退幣，按下“確認”鍵后又不能返回原始狀態(tài)。在描述中加入以下一段程序，強行拋掉已經購買的商品。 CX01.PV=0； CX02.PV=0； CX03.PV=0； CX04.PV=0； CX05.PV=0； CX06.PV=0； CX07.PV=0； CX08.PV=0； 釋放鼠標時，TuiBiok.PV=0。只是給PLC