基于力控组态软件的工业洗衣机监控系统设计

邓忠惠

摘要：该文介绍工业洗衣机系统由PLC和力控组态软件控制，实现虚拟监控现场工业控制要求。本虚拟监控系统由监控台、通讯接口和PLC控制机组成。监控台用力控组态软件运行虚拟监控界面，PLC控制机下载程序。通过通讯接口在监控台上模拟工业洗衣机的运行情况。本设计对工业现场设计和调试有一定的参考价值。

关键词：力控；PLC；工业洗衣机；虚拟监控

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）28-0172-02

1 概述

力控组态软件是对数据采集与过程控制的专用软件，是监控层一级的软件开发平台，能以组态方式进行系统集成而不是编程方式来实现，它提供了多种的软件模块来实现监控层的各项功能，并能支持多种的I/O设备。力控监控组态软件能对各种工业控制设备进行网络通讯，和网络系统结合，达到集中管理和监控的目的，提高集成效率。PLC的出现是为了解决由继电接触控制系统构成的生产流水线的电气控制系统，产品的变更都需要电气控制系统的重新设计和安装问题，具有体积小、简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、编程简单、使用寿命长等一系列优点。工业洗衣机能够洗涤各种衣物织品，在宾馆、矿产企业、医院等洗衣间广泛使用。通常工业洗衣机长期工作于恶劣的环境，利用力控组态软件和PLC结合控制工业洗衣机，有利于现场工业调试和现场远程的监控，实现对工业洗衣机的智能化管理，提高经济效益，提高可靠性。

2 工业洗衣机监控系统的构成

工业洗衣机的监控系统主要由工业洗衣机，监控台和PLC等组成，实现的功能如下：1）实现工业洗衣机的自动运行；2）实现组态软件与PLC之间的通讯连接；3）利用力控组态软件监视并控制工业洗衣机的运行状态。如图1所示。

工业洗衣机的运行通过PLC进行控制，PLC采用三菱公司的FX2N系列产品。监控台采用力控组态软件实现对工业洗衣机的相关信息的检测与监控。PLC与监控台的通讯是按RS-232协议进行的，工业洗衣机的运行状态由PLC送入监控台，监控台采集到这些数据，相关的虚拟设备状态改变，同步显示工业洗衣机的运行状态；监控台也可发布控制信息给PLC，以控制工业洗衣机的运行。

3 PLC控制系统的设计

3.1 控制系统的基本原理

工业洗衣机的整个工作过程是注水、浸泡、洗涤、漂洗、排水、脱水、结束报警。控制系统包括PLC、电磁阀、开关、水位传感器、电机驱动器、控制电机等。编写程序下载到PLC中，PLC通过输入接口检测开关的状态，执行相应程序，通过输出接口控制电磁阀、电机驱动器等，完成工作的各个过程。工业洗衣机控制系统结构如图2所示。

3.2 I/O分配

根据工业洗衣机的控制要求，将PLC的I/O分配如表1、表2所示。

3.3 控制系统程序设计

工业洗衣机在接收到启动信号时，注水进入洗衣机，当水位到水位上限开关时，开始洗涤。正转洗涤20秒后，暂停3秒，反转洗涤20秒，暂停3秒，再正向洗涤，如此循环3次，洗涤结束。然后排水，当水位下降到水位下限时进行脱水，同时排水，脱水时间是10秒，这样完成一个大循环，经过3次大循环洗衣结束，并报警，报警10秒后全过程结束，自动停机。系统的软件流程图如图3所示。

4 力控组态监控的设计

利用力控组态软件设计监控系统的步骤主要有：定义IO设备、建立数据库点、设计图形界面、动画连接、运行调试等。力控组态软件采集设备数据，保存在数据库中，数据的实时变换在图形界面中用动画的形式表现出来。系统监控图如图4所示。

4.1定义IO设备

与力控组态软件交换数据的PLC、智能仪表、变频器等设备，在力控里看作为IO设备，需要定义，数据库变量才能与外设交换数据。在力控软件定义IO设备步骤中，IO设备组态选用三菱FX2N（编程口），通信方式是串口RS232，选用COM1串口。串口通信参数设置是波特率为9600，奇偶校验为偶校验，数据为7位，停止为1位。

4.2创建数据库点

在力控组态软件中，需要定义数据库点，IO设备运行的状态保存在数据库点参数中，点是一组数据值（称为参数）的集合。在数据库中，用户操纵的对象是点，系统也以点为单位存放各种信息。点参数是含有一个值（整型、实型、字符串型等）的数据项的名称，对一个点的访问实际上是对该点的具体某一参数的访问。实时数据库提供的标准点类型有：模拟 I/O 点、数字 I/O 点、累计点、控制点、运算点等，不同的点类型完成的功能不同。由于数据库可以与多个 I/O 设备进行数据交换，所以必须指定哪些点与哪个地址 I/O 设备的哪个数据项建立数据连接。数据库点的建立与外设I/O连接如表3所示。

4.3设计图形界面

图形界面反映现场工作的情况。进入力控的开发系统后，可以为每个工程建立无数个画面，在每个画面上可以组态相关联的静态或动态图形。开发系统提供了工具箱和图库。可以进行直线、矩形、圆形等基本图形绘制，可以插入位图、趋势曲线、报警、专家报表等，还有丰富的控件。图库集合了工业现场设备的图形，选择工作的相应图形，使监控界面更接近现场。

4.4动画连接

要使设计出来的图形能反映工业洗衣机的运行状况，就要使静态的画面具有动画效果，进行动画连接。应用程序的对象通过数据库变量连接数据库点，数据库点参数的变换使应用程序对象的属性变化。同时改变应用程序对象的属性，也能改变IO设备的运行状态。数据库变量是人机界面与实时数据库联系的桥梁，当要在界面上显示处理数据库中的数据时，需要使用数据库变量。这种方式实现图形界面的远程控制和现场控制对工业洗衣机双向控制。

动画连接按照变量的值改变对象的大小、颜色、位置等，有时候按某一事件来改变变量的值，就需要编程语言增强其灵活性，力控软件引入动作脚本来实现。动作脚本是一种基于对象和事件的编程语言，所有动作脚本都是事件驱动的。事件可以是数据改变、条件、鼠标或键盘、计时器等。处理顺序由应用程序指定，不同类型的动作脚本决定以何种方式加入控制。动作脚本包括：窗口动作、应用程序动作、数据改变动作、键动作和条件动作等。用脚本触发一系列的逻辑控制、联锁控制，改变变量的值、图形对象的颜色、大小，控制图形对象的运动等等。

下面脚本语言实现水位的上升和下降的动画效果。

IF Y0.PV==1&&fill34<100 THEN

fill34=fill34+0.5；

ENDIF

IF Y1.PV==1&&fill34>0 THEN

fill34=fill34-0.5；

ENDIF

5 系统调试

用编程线缆接好PLC和监控台上，下载程序到PLC上运行，然后运行力控组态软件。按动启动按钮，使工业洗衣机运行工作。观察监控界面，进水阀门是否显示打开的状态，是否显示水位上升或者下降，电动机正转或反转的显示，排水、脱水、报警等等是否能够在力控监控软件上同步显示工业洗衣机运行的状态。如果没有，修改相关的程序，直到运行的结果和设备实际运行情况一致。

6 结束语

通过利用三菱PLC和力控组态软件设计工业洗衣机监控系统，实现组态监控，解决了安全性、可靠性等诸多传统监控的问题。也实现对PLC程序的调试和仿真，降低控制系统开发的成本，适应工业自动化水平的提高。对现场操作的训练提供了参考平台，优化控制策略的研究提供了一种方法。

参考文献：

[1] 郭艳萍.电气控制与PLC应用[M].北京：人民邮电出版社，2013.

[2] 阮有德.电气控制与PLC实训教程[M].北京：人民邮电出版社，2006.

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[4] 廖常初.FX系列PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2007.

[5] 周美兰.PLC电气控制与组态设计[M].北京：科技出版社， 2005.