基于PLC的化工工程案例组态的教学应用设计

钱珍珍

（台州职业技术学院，浙江 台州 318000）

【摘要】基于PLC进行简单的控制系统的组态设计是高职院校电气专业学生需要掌握的一项专业技能。通过化工工程案例的设计并应用于日常的课程教学中,以提高学生的工程应用能力。

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关键词 PLC；组态；化工工程

1　案例介绍

在医药、化工等行业，将多种液体按一定的比例混合生成新的液体是很普遍的工序，是其生产过程中十分重要的组成部分。化工工程控制案例是指将碱液和有机液两种液体按照一定的比例混合并经搅拌、加热后生成新的液体的控制系统，其中二种液体的比例多少、搅拌时间、加热温度等由配方参数所决定。

2　案例控制要求

1）启动后碱液进口阀打开，碱液进入碱液罐，当碱液液位上升至95时关闭碱液进口阀；打开有机液进口阀，当有机液液位上升至95时关闭有机液进口阀；

2）再打开碱液出口阀，反应罐液位达到碱液比例时，关闭碱液出口阀；加液暂停间隙5S，当时间到达则打开有机液出口阀至反应罐液位到达90时关闭；

3）再电机得电搅拌并计时，搅拌时间达到设定值时电机失电停止搅拌，而水泵得电；当全部液体进入成品罐时水泵失电，电热丝加热，当温度达到设定值时，停止加热；

4）再成品罐阀门打开直至成品液放完再关闭……循环。

3　案例任务要求

本案例要求完成方面的任务：

1）5个窗口画面的设计与制作，包括：主窗口、配方、数据、报警、初始窗口。主窗口用来显示主监控图面。配方窗口用来调用配方及显示配方中各相关参数的设定值。数据窗口用来显示运行过程时各数据的当前值。报警窗口用来显示和记录具有报警属性的各数据对象的报警情况。

2）命令语言的编写

3）各图素的动画连接与设计

4）调试及运行

4　定义数据词典

数据对象是构成实时数据库的基本单元，建立实时数据库的过程就是创建数据对象。定义数据对象包括：

1）指定数据对象的名称、类型、初始值和数值范围。

2）确定与数据变量存盘相关的参数，如存盘周期、存盘时间范围等。

打开工程浏览器的“数据词典”选项卡，进入数据词典窗口页，新增15个数据词典。具体如表1。

5　组态画面设计与制作

主窗口由碱液罐和碱液进出口阀、有机液罐和有机液进出口阀、反应罐、搅拌电机、水泵、成品罐和成品罐出口阀等。主窗口如图1所示。

罐体的制作方法(以碱液罐为例)：用圆角矩形工具在主窗口画一适当大小的图，对该图的填充动画进行连接，表达式为\\本站点\碱液罐液位，填充方向为从下往上，另二个罐同理制作。管道的制作方法（以碱液罐出口管道为例）：用管道工具在主窗口的合适位置和方向画管道（注意：一定要从液体流动的起点画至终点），对管道进行流动动画连接，表达式为\\本站点\碱液出口阀==1。水泵和搅拌电机的制作都是从图库中加载的图素，再进行各自的动画连接。

配方画面由配方表格和4个按钮组成，如图2所示。首先在工程浏览器界面的配方选项中新建一个配方，在配方定义界面定义一个4行4列的配方，并在第一列中分别输入碱液比例、有机液比例、搅拌设定时间、加热设定温度四个参数，再在相对应的位置输入对应方案时的参数值，保存配方至D盘。在配方窗口画一个如图的表格，其中：“方案二”的动画连接为字符串输出，表达式为\\本站点\配方名称。碱液比例对应的参数数值动画连接为模拟值输出，表达式为\\本站点\碱液比例，另外三个参数数值同理。“选择配方”按钮的制作方法：用按钮工具画一按钮并修改字符，该按钮的命令语言连接为RecipeSelectRecipe( "D:\Backup\我的文档\组态王\化工工程\化工工程\新配方.csv", \\本站点\配方名称,"请选择方案" )。“调入配方”按钮的命令语言连接为RecipeLoad( "D:\Backup\我的文档\组态王\化工工程\化工工程\新配方.csv", \\本站点\配方名称 )。“上一配方”按钮的命令语言连接为RecipeSelectPreviousRecipe("D:\Backup\我的文档\组态王\化工工程\化工工程\新配方.csv", \\本站点\配方名称)。“下一配方”按钮的命令语言连接为RecipeSelectNextRecipe("D:\Backup\我的文档\组态王\化工工程\化工工程\新配方.csv", \\本站点\配方名称 )。

6　命令语言编写

本案例的命令语言采用事件命令语言来编写

事件描述：\\本站点\自动运行==1发生时：\\本站点\碱液进口阀=1;

事件描述：\\本站点\碱液进口阀==1存在时：\\本站点\碱液罐液位=\\本站点\碱液罐液位+2;

事件描述：\\本站点\碱液罐液位>=90发生时：\\本站点\碱液进口阀=0;\\本站点\有机物进口阀=1;

事件描述：\\本站点\有机物进口阀==1存在时：\\本站点\有机物罐液位=\\本站点\有机物罐液位+2;

事件描述：\\本站点\有机物罐液位>=90发生时：\\本站点\碱液出口阀=1;\\本站点\有机物进口阀=0;

事件描述：\\本站点\碱液出口阀==1存在时：\\本站点\碱液罐液位=\\本站点\碱液罐液位-0.5;\\本站点\反应罐液位=\\本站点\反应罐液位+2;

事件描述：\\本站点\反应罐液位>=100发生时：\\本站点\有机物出口阀=0;

\\本站点\搅拌电机=1;

事件描述：\\本站点\搅拌过程时间>=\\本站点\搅拌设定时间 发生时：\\本站点\搅拌电机=0;\\本站点\搅拌过程时间=0;\\本站点\水泵=1;

7　结束语

本文分析了化工工程的案例任务和控制要求，在组态画面及命令语言等方面给出了设计和编写。将此案例应用于课堂教学中,让学生在解决实际项目的同时理解课程知识，使教学环节更贴近实际项目，培养学生的实际应用能力。

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参考文献

［1］亚控公司.组态王使用手册[M].北京亚控科技发展有限公司,2007.

［2］刘艳军.基于 P L C 的交通灯控制系统设计及教学应用[J].科技创新导报，2011,20：152-153

［3］肖威，李庆海.PLC及触摸屏组态控制技术[M].电子工业出版社，2010.

［责任编辑：薛俊歌］