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文檔簡介
1、<p><b> 目 錄</b></p><p><b> 摘要I</b></p><p> AbstractII</p><p><b> 1.皮帶秤簡介1</b></p><p> 1.1最初的皮帶秤1</p><p>
2、 1.2皮帶秤的分類1</p><p><b> 1.3稱重顯示2</b></p><p> 1.4皮帶秤工作原理及過程2</p><p> 1.5皮帶秤控制系統(tǒng)的基本功能和組成2</p><p> 1.5.1系統(tǒng)的基本功能2</p><p> 1.5.2系統(tǒng)的組成3<
3、;/p><p> 2.組態(tài)軟件SIMATIC WINCC4</p><p> 2.1 WINCC的性能特點4</p><p> 2.2在開始項目之前的工作5</p><p> 2.2.1組態(tài)規(guī)定6</p><p> 2.2.2運行系統(tǒng)項目的規(guī)定6</p><p> 2.2.3監(jiān)
4、控軟件的功能6</p><p><b> 3.工程界面7</b></p><p> 3.1工程人機界面標準7</p><p> 3.3.1功能性界面9</p><p> 3.3.2情感性界面9</p><p> 3.3.3環(huán)境性界面10</p><p>
5、; 3.2設計界面的運用原則10</p><p> 3.3 WinCC人機界面軟件的應用11</p><p> 4.皮帶秤監(jiān)控組態(tài)設計13</p><p> 4.1 WinCC工程的建立13</p><p> 4.2變量的建立14</p><p> 4.3組態(tài)畫面的建立17</p>
6、<p> 4.4各個組態(tài)界面圖的繪制及變量連接過程22</p><p> 4.4.1啟動環(huán)境配置22</p><p> 4.4.2 各界面組態(tài)過程23</p><p> 4.4.3變量歸檔:30</p><p><b> 5.模擬仿真32</b></p><p>
7、 5.1模擬仿真組態(tài)用軟件PLCsim32</p><p> 5.1.1 S7-PLCSIM的主要功能32</p><p> 5.1.2 S7-PLCSIM的主要組成部分32</p><p> 5.1.3 配置過程32</p><p> 5.2 模擬組態(tài)步驟34</p><p><b>
8、6.結束語36</b></p><p><b> 參考文獻37</b></p><p><b> 謝辭38</b></p><p><b> 摘要</b></p><p> 隨著傳感器、電子技術和微機技術的崛起,稱重技術得到了迅速發(fā)展,稱重在數字化,智
9、能化等方面有長足的進步,稱重裝置的研究與開發(fā)也進入了一個段。皮帶秤等衡器更是作為一種新興的高技術產業(yè)而受到世界各國的普遍關注,用新技術,開發(fā)各種自動稱重系統(tǒng),提高動態(tài)稱重的準確度,加強網絡功能是發(fā)展的重點。我國的衡器產業(yè)己初具規(guī)模,但高檔次衡器產品技術水平落后,具有自主知識產權的高檔次衡器產品對發(fā)展我國的衡器產業(yè)具有重要意義。</p><p> 隨著傳感器技術、電子儀表技術的發(fā)展,可以輸出電信號的速度傳感器及稱
10、重傳感器迅速取代了機械式皮帶秤的相應機構,而對速度、重量信號進行放大處理及實現各種運算都可以放在電子儀表中完成,稱量精確度提高了,秤架結構簡化了,因此電子皮帶秤迅速全面地取代了機械式皮帶秤。但機械式皮帶秤在其長達六十年左右的發(fā)展過程中也為皮帶秤的使用積累了豐富的應用經驗,沒有機械式皮帶秤的昨天,就沒有電子皮帶秤的今天。</p><p> 回顧已經走過的一百年歷史,我們看到皮帶秤的應用已經越來越廣泛,并且在各類涉
11、及動態(tài)稱重系統(tǒng)的衡器中占據主導地位。展望未來,皮帶秤的發(fā)展應該集中體現在以下幾個方面: </p><p> 高精確度、高可靠性的新型速度傳感器及稱重傳感器的應用; </p><p> 類似傾角傳感器、位置傳感器等新檢測內容的傳感器將加入到皮帶秤的應用中; </p><p> 二次儀表的智能化、總線化、無線傳輸化; </p><p>
12、皮帶秤新型檢定方式的開發(fā)和實際應用; </p><p> 皮帶秤稱重理論的深入研究。</p><p> 關鍵詞 皮帶秤; 稱重; 傳感器; 組態(tài)</p><p><b> Abstract</b></p><p> Along with spread a feeling machine, electron
13、ics technique technical with tiny machine of rising, weighed a technique to get a quick development, weigh at the numeral turn, the intelligence turn etc. contain substantial progress and research and development which w
14、eigh device also got into a segment. Belt weight Heng machine is also conduct and actions a kind of newly arisen and high technique industry but be subjected to an international community of widespread concern, use a ne
15、w technique, de</p><p> Along with spread a feeling machine technique, the technical development of the electronics appearance, can outputted the speed of telecommunication number to spread a feeling machin
16、e and weighed to spread a feeling machine to quickly replace correspond of the machine type leather belt steelyard organization, but to the speed, weight signal carry on enlarging a processing and carry out various opera
17、tions can put in the electronics appearance completion, measured accuracy to raise, the steelyard </p><p> 100 calendar histories that the review has been already walk through, we see the application of lea
18、ther belt steelyard having been more and more extensive, and occupying predominance position in every variety involve the Heng machine that the dynamic state weighs system. Prospect future, the development of leather bel
19、t steelyard should concentrate now of body following few aspectses: </p><p> The new speed of high accuracy, high credibility spreads a feeling machine and weighs an application of spread the feeling machin
20、e; </p><p> The similar Qing Cape spreads a feeling machine, position to spread feeling machine's etc. lately examines the spread of contents feeling machine and will join the application of leather bel
21、t steelyard; </p><p> Two intelligences of appearances turn and the total line turn and the wireless deliver to turn; </p><p> The development of the leather belt steelyard new examination met
22、hod with physically applied; </p><p> The leather belt steelyard weigh theoretical of thorough research.</p><p> Keyword Leather belt steelyard; weigh; spread a feeling machine</p>
23、<p><b> 1.皮帶秤簡介</b></p><p><b> 1.1最初的皮帶秤</b></p><p> 1908年,美國一個年輕人赫爾伯特·梅里克發(fā)明了一種皮帶輸送機使用的城中設備,那是根據皮帶速度和重量用機械方法運行無聊舒服量計算的世界上第一胎動態(tài)稱重設備,這一發(fā)明完全改變了原有測量固體物料流量的方法。這是
24、根據重力測量固體物料流量的設備后來被稱為梅里克型機械式皮帶秤。</p><p><b> 1.2皮帶秤的分類</b></p><p><b> ?、贊L輪皮帶秤</b></p><p> 由重力傳遞系統(tǒng)、滾輪、計數器和速度盤組成(圖1 )。速度盤轉速正比于皮帶速度。滾輪滾動的角速度正比于皮帶上通過的物料量。滾輪在速度盤上
25、滾動的位置由物料的重力大小來調整。當皮帶上沒有物料時,滾輪靠近速度盤中心,轉速為零,計數器不累計;當皮帶上有物料時,滾輪隨著重力變大向周邊移動,并帶動計數器記下皮帶上通過的物料總量?!?lt;/p><p><b> ?、陔娮悠С?lt;/b></p><p> 使用最廣泛的皮帶秤。由承重裝置、稱重傳感器、速度傳感器和稱重顯示器組成。稱重時,承重裝置將皮帶上物料的重力傳遞到稱
26、重傳感器上,稱重傳感器即輸出正比于物料重力的電壓(mV)信號,經放大器放大后送模/數轉換器變成數字量A,送到運算器;物料速度輸入速度傳感器后,速度傳感器即輸出脈沖數B,也送到運算器;運算器對A、B進行運算后,即得到這一測量周期的物料量。對每一測量周期進行累計,即可得到皮帶上連續(xù)通過的物料總量。</p><p> 電子皮帶秤承重裝置的秤架結構主要有雙杠桿多托輥式、單托輥式、懸臂式和懸浮式 4種。雙杠桿多托輥式和懸
27、浮式秤架的電子皮帶秤計量段較長,一般為2~8組托輥,計量準確度高,適用于流量較大、計量準確度要求高的地方。單托輥式和懸臂式秤架的電子皮帶秤的皮帶速度可由制造廠確定,適用于流量較小的地方或控制流量配料用的地方。</p><p><b> 1.3稱重顯示</b></p><p> 稱重顯示器主要有數字顯示和漢字顯示兩種,漢字顯示為數字顯示的升級產品。</p>
28、;<p> 稱重顯示器有累計和瞬時流量顯示,具有自動調零、半自動調零、自檢故障、數字標定、流量控制、打印等功能。</p><p> 漢字顯示除此之外還能顯示速度。漢字顯示在操作時有功能顯示,能更好的幫助使用人員操作。</p><p> 電子皮帶秤,由秤架,測速傳感器,高精度測重傳感器,電子皮帶秤控制顯示儀表等組成,能對固體物料進行連續(xù)動態(tài)計量</p>&l
29、t;p> 1.4皮帶秤工作原理及過程</p><p> 我們要實現的是八路自動皮帶秤配料的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)共有八路上料,每一路的上料都是有一定的配比,受到各個參數的約束。 它的基本工作原理是:當系統(tǒng)開始運行,八路上料系統(tǒng)根據需要開始上料,每一路的上料與否以及根據產品配比的要求下料多少,是受PLC控制的。每一路上料的實際多少是由稱重傳感器測量,將測得的數據送到PLC由預先使用STEP7編寫好的程序進行處理
30、,簡單的說就是相乘的關系,這樣可以得到每一路每一個小時下料的噸位。這個每小時的噸位與要求的噸位對比形成負反饋,反饋到PLC,經過預置程序的控制以及使用PID控制算法處理調節(jié)執(zhí)行機構變頻器控制電動機,使整個系統(tǒng)達到預先的要求,從而生產出合格的產品。這就是整個皮帶秤配料系統(tǒng)的工作原理的簡單介紹。</p><p> 1.5皮帶秤控制系統(tǒng)的基本功能和組成</p><p> 1.5.1系統(tǒng)的基本
31、功能</p><p> 監(jiān)控功能:對皮帶稱配料過程的瞬時流量、日累計、月累計、年累計等參數進行檢測和監(jiān)視;畫面顯示:通過計算機顯示器可顯示配料過程中有關控制參數的運行狀況,以及顯示實時配料曲線和表格;通訊功能:工控機與PLC和儀表之間進行可進行雙向數據及信息交換;數據處理:配料系統(tǒng)可自動對采集的信號進行運算處理,并輸出到相應的控制量;控制功能:根據操作前相應的設定值,自動控制設備的正常運行,包括PID調節(jié)
32、;報警功能:上位機以畫面方式和聲光信號方式對各種參數超限或設備狀態(tài)異常進行報警。</p><p> 1.5.2系統(tǒng)的組成</p><p> 自動配料系統(tǒng)中,設置上位機進行配料、料流計量控制,建立配料模型,統(tǒng)計打印,下位機采用PLC進行皮帶順序控制、電磁振動給料機變頻控制。皮帶輸送機用變頻器驅動控制,確保系統(tǒng)配料誤差<0.5 %。配料系統(tǒng)由8條皮帶秤配料線組成,8臺皮帶秤分別編號
33、為1#, 2#, 3#、4#、5#、6#、7#、8#,每臺秤上分別輸送不同的料。系統(tǒng)中每臺秤均由可編程控制器(PLC)和上位機(主機)實現兩級控制。</p><p> 整個配料混合系統(tǒng)由料倉、混合機、稱重模塊、電磁振動給料機、放料閘門等裝置及控制系統(tǒng)構成。控制系統(tǒng)采用PLC控制、上位機管理的方式設計。</p><p><b> (1)工業(yè)現場</b></p&
34、gt;<p> 工業(yè)現場包括驅動皮帶的電動機,皮帶秤秤體,稱重傳感器、控制電振給料機的變頻器,料斗料位傳感器,各種電磁閥,西門子可編程控制器及其擴展模塊等。</p><p> PLC采集電機、電磁閥、變頻器等有關的控制對象的信息,經過對輸入信息的處理,反饋控制監(jiān)控對象,將信息送入上一級監(jiān)控機(上位機)。另一方面接受監(jiān)控機(上位機)的控制指令,通過對輸入和操作指令的分析、判斷,進行綜合處理,輸出控
35、制信號,控制變頻系統(tǒng)的工作,完成監(jiān)控機對監(jiān)控對象的實際控制。</p><p> 本系統(tǒng)中,實行一臺變頻器對一臺電振給料機控制。用PLC輸出的數字量信號作為變頻器的控制端輸入信號,通過接受PLC的信號控制電機轉速大小,并且向PLC反饋自身工作狀態(tài)信號;當發(fā)生故障時,向PLC及上位機發(fā)出報警信號。變頻器對電振給料機的控制具有完善的自我保護和電機保護功能。</p><p> 為了保證系統(tǒng)的可
36、靠性,應采用較高性能的PLC,選擇合適的工業(yè)現場應用的數據采集模塊,選用合適的變頻器。</p><p><b> (2)控制室</b></p><p> 由一臺控制計算機(PC)以及打印機、組態(tài)軟件等組成。上位PC接受PLC采集的信息,對監(jiān)控對象進行故障報警以及參數顯示,向下屬PLC發(fā)送控制信息。在本系統(tǒng)中,它具有生產工藝流程圖顯示、電機啟動停止控制、變頻器工作狀
37、態(tài)顯示、事故報警顯示、變頻器運行參數設置和顯示等功能。</p><p> 2.組態(tài)軟件SIMATIC WINCC</p><p> 在PC基礎上的操作員監(jiān)控系統(tǒng)近年來發(fā)展迅速。SIMATIC WINCC在使用最新軟件技術上時潮流的領導者。WINCC代表Windows Control Center(視窗控制中心)。換句話說,它在Windows NT或Windows 2000標準環(huán)境中提供
38、所有功能,并確保安全可靠地控制上產過程。</p><p> 在用于監(jiān)視和控制的SIMATIC HMI產品中,WINCC具有控制自動化過程的強大功能,是基于個人計算機,同時具有極高性價比的SCADA級的操作監(jiān)視系統(tǒng)。WINCC的顯著特性就是全面開放,它很容易結合標準的和用戶的長須建立人機界面,精確的滿足生產實際要求。系統(tǒng)集成商可應用WINCC作為其系統(tǒng)擴展的基礎,通過開放接口開發(fā)自己的應用軟件。</p>
39、;<p> 2.1 WINCC的性能特點</p><p> 卓越的系統(tǒng),強大的功能,其要點如下:</p><p><b> 創(chuàng)新軟件技術的應用</b></p><p> WINCC基于最新發(fā)展的軟件技術,宇MICROSOFT的密切合作保證用戶能獲得將來不斷創(chuàng)新的技術。</p><p> ◆包括所有
40、SCADA功能在內的客戶機/服務器系統(tǒng)</p><p> 及時最基本的WINCC系統(tǒng)仍能提供生成復雜可視化任務的組建和函數。生成畫面、腳本、報警、趨勢和報告的編輯器由最基本的WINCC系統(tǒng)組件建立。</p><p> 可靈活剪裁,由簡單任務擴展到復雜任務</p><p> WINCC是一個模塊化的自動化組件,可以靈活地進行擴展,從簡單的搞個昵稱應用到服裝的多用
41、戶應用,甚至可應用在工業(yè)和機械制造工藝的多服務器分布式系統(tǒng)中。</p><p> 可由專用工業(yè)和專用工藝選件和附件進行擴展</p><p> 已開發(fā)了范圍十分廣泛的不通WINCC選和附件,均基于開放式編程接口,覆蓋了不同工藝分支的不同需求,例如特定工藝如水處理。</p><p> 集成ODBC/SQL數據庫</p><p> Syba
42、se SQL Anywher標準數據庫集成于WINCC。所有面向列表的組態(tài)數據和過程數據均存貯與此庫中,可以容易地使用標準查詢語言或使用ODBC驅動訪問WINCC數據庫。</p><p><b> 強大的標準接口</b></p><p> WINCC建立了象DDE、OLE等在WINDOWS程序間交換數據的標準接口,因此能毫無困難的集成ACTIVEX控制和OPC服務
43、器、客戶端功能。</p><p><b> 統(tǒng)一腳本語言</b></p><p> WINCC腳本由ANSI-C標準程序語言生成。</p><p> 開放API編程接口訪問WINCC函數和數據</p><p> 所有的WINCC模塊有一個開放的C編程接口(C-API)。這意味著可以再用戶程序中集成WINCC配置和
44、運行時功能。</p><p><b> 通過向導的容易組態(tài)</b></p><p> 在一個WYSIWYG環(huán)境中,出來簡單的對話和向導外,組態(tài)工程師可以利用綜合庫。在調試階段,統(tǒng)一由可進行在線修改。</p><p> 可選擇語言的組態(tài)軟件</p><p> WINCC軟件基于多語言設計的。這意味著可以再德語、英語
45、和法語甚至眾多的亞洲語言之間進行選擇。</p><p> 提供所有主要PLC系統(tǒng)的通訊通道</p><p> 作為便準,WINCC支持所有連接SIMATIC S5/S7/505控制器的通訊通道,還包括PROFIBUS DP、DDE、OPC等非特定控制器的通訊通道。此外,廣泛的通訊通道可以由選件和添加件提供。</p><p> 與基于PC的控制SIMATIC W
46、INAC的緊密接口</p><p> 軟/插槽PLC和操作,監(jiān)控系統(tǒng)在一臺PC機上相結合無疑是一個面向未來的概念。在此前提下,WINCC和WINAC實現了西門子的基于PC的強大的自動化解決方案。</p><p> 在SIMATIC PCS7過程控制系統(tǒng)中的SCADA部件</p><p> SIMATIC PCS7是T.I.A中的過程控制系統(tǒng)。PCS7中結合了機
47、遇控制器的制造業(yè)自動化的優(yōu)點和基于PC 的過程工業(yè)自動化的有點的過程處理系統(tǒng)?;诳刂破鞯腜CS7對國產可視化使用標準的SIMATIC部件。</p><p> 2.2在開始項目之前的工作</p><p> 開始組態(tài)前,需要制定大量的規(guī)定并進行結構化工作。這樣可以</p><p><b> ·簡化組態(tài)</b></p>
48、<p><b> ·提高項目的透明度</b></p><p><b> ·簡化按組進行工作</b></p><p> ·提高項目的穩(wěn)定性和性能</p><p><b> ·簡化項目的維護</b></p><p> 對
49、結構化方針的明確規(guī)定是建立或擴展便準的基本先決條件。</p><p> 這些規(guī)定可可以分為兩類:</p><p><b> 2.2.1組態(tài)規(guī)定</b></p><p> 在項目開始之前,應定義以下規(guī)定:</p><p> ·WINCC項目的名稱</p><p><b>
50、 ·變量的名稱</b></p><p> ·WINCC畫面的名稱</p><p> ·創(chuàng)建腳本和動作的規(guī)則</p><p> ·組態(tài)規(guī)則(共同標準、庫函數、按組工作)</p><p> ·歸檔項目的模式和方法</p><p> 2.2.2運行系統(tǒng)
51、項目的規(guī)定</p><p> 有關運行項目的規(guī)定(組態(tài)結果)。這些規(guī)定很大程度上卻絕育應用領域。應該定義下列規(guī)定:</p><p> ·用戶界面(畫面安排、字體和字體大小、運行語言、對象的顯示等)</p><p> ·控制概念(畫面體系、控制原理、用戶權限、有效鍵操作等)</p><p> ·用于消息、限
52、制值、狀態(tài)、文本等的顏色</p><p> ·通訊模式(連接類型、更新的周期和類型等)</p><p> ·數量表(報警、歸檔值、趨勢、客戶端程序等的數目)</p><p><b> ·消息和歸檔方法</b></p><p> 2.2.3監(jiān)控軟件的功能</p><
53、p> 監(jiān)控軟件的主要功能有:根據生產配方和產量目標對稱重過程進行自動控制,包括PID和模糊控制;對稱重數據進行統(tǒng)計管理并實現打印,包括對變頻器進行調節(jié) 控制的運算。系統(tǒng)軟件有多種現場監(jiān)控方式和配方輸入方式,以適應不同的工程要求,用戶可設定報警打印時間等參數。界面采用菜單方式,使用方便,用戶可通過 鼠標或鍵盤進行操作,對整個配料系統(tǒng)進行控制和管理。</p><p><b> 3.工程界面<
54、/b></p><p> 3.1工程人機界面標準</p><p> 界面的說法以往常見的是在人機工程學中?!叭藱C界面”是指人機間相互施加影響的區(qū)域,凡參與人機信息交流的一切領域都屬于人機界面?!岸O計藝術是研究人一物關系的學科,對象物所代表的不是簡單的機器與設備,而是有廣度與深度的物;這里的人也不是“生物人”,不能單純地以人的生理特征進行分析。“人的尺度,既應有作為自然人的尺度,
55、還應有作為社會人的尺度;既研究生理、心理、環(huán)境等對人的影響和效能,也研究人的文化、審美、價值觀念等方面的要求和變化”。</p><p> 設計的界面存在于人一物信息交流,甚至可以說,存在人物信息交流的一切領域都屬于設計界面,它的內涵要素是極為廣泛的。可將設計界面定義為設計中所面對、所分析的一切信息交互的總和,它反映著人一物之間的關系。</p><p> 美國學者赫伯特.A.西蒙提出:設
56、計是人工物的內部環(huán)境(人工物自身的物質和組織)和外部環(huán)境(人工物的工作或使用環(huán)境)的接合。所以設計是把握人工物內部環(huán)境與外部環(huán)境接合的學科,這種接合是圍繞人來進行的?!叭恕笔窃O計界面的一個方面,是認識的主體和設計服務的對象,而作為對象的“物”則是設計界面的另一個方面。它是包含著對象實體、環(huán)境及信息的綜合體,就如我們看見一件產品、一棟建筑,它帶給人的不僅有使用的功能、材料的質地,也包含著對傳統(tǒng)思考、文化理喻、科學觀念等的認知?!叭魏我患?/p>
57、品的內容,都必須超出作品中所包含的那些個別物體的表象。”分析“物”也就分析了設計界面存在的多樣性。</p><p> 為了便于認識和分析設計界面,可將設計界面分類為:</p><p> 1)功能性設計界面接受物的功能信息,操縱與控制物,同時也包括與生產的接口,即材料運用、科學技術的應用等等。這一界面反映著設計與人造物的協調作用。</p><p> 2)情感性設
58、計界面即物要傳遞感受給人,取得與人的感情共鳴。這種感受的信息傳達存在著確定性與不確定性的統(tǒng)一。情感把握在于深入目標對象的使用者的感情,而不是個人的情感抒發(fā)。設計師“投入熱情,不投入感情”,避免個人的任何主觀臆斷與個性的自由發(fā)揮。這—界面反映著設計與人的關系。</p><p> 3)環(huán)境性設計界面外部環(huán)境因素對人的信息傳遞。任何一件或一個產品或平面視覺傳達作品或室內外環(huán)境作品都不能脫離環(huán)境而存在,環(huán)境的物理條件與
59、精神氛圍是不可忽缺的界面因素。</p><p> 應該說,設計界面是以功能性界面為基礎,以環(huán)境性界面為前提,以情感性界面為重心而構成的,它們之間形成有機和系統(tǒng)的聯系。</p><p> 當機械大工業(yè)發(fā)展起來的時候,如何有效操縱和控制產品或機械的問題導致了人機工程學。二戰(zhàn)后,隨著體力的簡單勞動轉向腦力的復雜勞動,人體工學也進一步地擴大到人的思維能力的設計方面,“使設計能夠支持、解放、擴展
60、人的腦力勞動”。在目前的知識經濟時代,在滿足了物質需求的情況下,人們追求自身個性的發(fā)展和情感訴求,設計必須要著重對人的情感需求進行考慮。設計因素復雜化導致設計評價標準困難化。一個個性化的設計作品能否被消費者所認同?新產品開發(fā)能不能被市場所接受?在目前,我國大部分企業(yè)實力還并不強大,設計開發(fā)失利承受力還不很強的情況下,如何系統(tǒng)地、有根據地認識、評價設計,使其符合市場,就需要對設計因素再認識。利用界面分析法,正是使設計因素條理化,避免將人作
61、為“生物人”的片面和走出籠統(tǒng)地說“設計=科學十藝術”的簡單誤區(qū)。</p><p> 現代的人機工程學和消費心理學為設計提供了科學的依據,它們的成功就在于實驗、調查和數理表述,是較為可系的。同樣對設計藝術而言,進行設計界面的分析,也要有生理學、心理學、文化學、生物學、技術學學科基礎。從理論上來說,它要直接建立在信息論和控制論的基礎之上。相對于機械、電子設計和人機設計,以往人機界面設計把握了技術科學的認識和手段,忽
62、視了人文科學觀念與思想。它的界面設計只能存在于局部的思考范圍內,只成為一個設計的階段。</p><p> 有人以功能論來評判設計?!肮δ軟Q定形態(tài)”曾是20世紀上半葉的設計格言,它的提法是片面的。這是因為:第一,功能不是單一的,它包括使用功能、審美功能、社會功能、環(huán)境功能等?!斑^分追求單一的功能會導致將許多重要內容(裝飾性、民族性、中間性)被排斥掉”。而且“有些內容并不是‘功能’的概念所能包括了的,更何況物質和精
63、神的內容也并不是時時處處等質等量的融洽在一個統(tǒng)一體中,隨產品的不同、時期的不同,它們各自的主次地位也隨之變化”。在現今信息技術高度發(fā)展的時代,情感因素越來越成為設計的主要方面。物質意義上的功能在保持其基礎地位的情況下,卻日益不能代表情感訴求的表述;第二,按“形態(tài)服從功能”而設計的產品,對于不熟悉它的使用者來說是難以理解的,產品要為人們所理解,必須要借助公認的信碼,即符號系統(tǒng);第三,滿足同一功能的產品形態(tài)本來就不是唯一的,象汽車等成熟的產
64、品,年度換型計劃等措施成為商品經濟中日益不可避免的現象。社會經濟發(fā)展到一定程度,才能出現設計的專業(yè)需求,而這時人們的基本物質需求已能滿足,簡單地以物質性功能來決定設計是不恰當的。</p><p> 相反,設計界面體現了人一物交流信息的本質,也是設計藝術的內涵,它包括了設計的方方面面,明確了設計的目標與程序。</p><p> 按照設計界面的三類劃分,有助于考察設計界面的多種因素。當然,
65、應該說設計界面的劃分是不可能完全絕對的,三類界面之間有涵義上也可能交互與重疊,如宗教文化是一種環(huán)境性因素,但它帶給信仰者的往往更多的卻是宗教的情感因素。在這里環(huán)境性和情感性是不好區(qū)分的,但這并不妨礙不同分類之間所存在的實質性的差異。</p><p> 3.3.1功能性界面</p><p> 對功能性界面來說,它實現的是使用性內容,任何‘件產品或內外環(huán)境或平面視覺傳達作品,其存在的價值首
66、要的是在于使用性,由使用性牽涉到多種功能因素的分析及實現功能的技術方法與材料運用。在這一方面,分析思維作為一種理性思維而存在。如果作為一種處理方式來設計產品,則這種產品會使多種特征性(如民族性、純粹性)因素中性化,如果去除產品商標,就很難認出是哪國的或哪個公司的產品。當然,這方面也說明了產品中存在著共同性因素,它使全人類能做出同樣的反應。人的感覺和判斷能力有著國際性的、客觀性的特征。</p><p> 功能性界
67、面設計要建立在符號學的基礎上。國際符號學會對符號學所下定義是:符號是關于信號標志系統(tǒng)(即通過某種渠道傳遞信息的系統(tǒng))的理論,它研究自然符號系統(tǒng)和人造符號系統(tǒng)的特征。廣義的說,能夠代表其他事物的東西都是符號,如字母、數字、儀式、意識、動作等,最復雜的一種符號系統(tǒng)可能就是語言。設計功能界面,不可避免地要讓使用者明白功能操作。每一操作對人來說應是符合思維邏輯的,是人性的,而對機械、電子來說則應是準確的、確定無疑的,這雙方的信息傳遞是功能界面的
68、核心內涵。</p><p> 3.3.2情感性界面</p><p> 一個家庭裝飾要賦予人家居的溫馨,一副平面作品要以情動人,一件宗教器具要體現信仰者的虔誠。其實任何一件產品或作品只有與人的情感產生共鳴才能為人所接受,“敝帚自珍”正體現著人的感情寄托,也體現著設計作品的魅力所在。</p><p> 現代符號學的發(fā)展也日益這一領域開拓,以努力使這種不確定性得到壓
69、縮,部分加強理性化成分。符號學逐漸應用于民俗學、神話學、宗教學、廣告學等領域,如日本符號學界把符號學用于認識論研究,考察認識知覺、認識過程的符號學問題。同時,符號學還用于分析利用人體感官進行的交際,并將音樂、舞蹈、服裝、裝飾等都作為符號系統(tǒng)加以分析研究,這都為設計藝術提供了寶貴與有借鑒價值的情感界面設計方法與技術手段。</p><p> 3.3.3環(huán)境性界面</p><p> 任何的設
70、計都要與環(huán)境因素相聯系,它包括社會、政治和文化等綜合領域。處于外界環(huán)境之中,“是以社會群體而不是以個體為基礎的”,所以環(huán)境性因素一般處于非受控與難以預見的變化狀態(tài)。</p><p> 聯系到設計的歷史,我們可以利用藝術社會學的觀點去認識各時期的設計潮流。18世紀起,西方一批美學家已注意到藝術創(chuàng)造與審美趣味深受地理、氣候、民族、歷史條件等環(huán)境因素的影響。法國實證主義哲學家孔德指出:“文學藝術是人的創(chuàng)造物,原則上是
71、由創(chuàng)造它的人所處的環(huán)境條件決定?!狈▏乃嚴碚摷业ぜ{認為“物質文明與精神文明的性質面貌都取決于種族、環(huán)境、時代三大因素”。無論是工藝美術運動、包豪斯現代主義或20世紀80年代的反設計,現代的多元化, “游牧主義”(Nemadism)都反映著環(huán)境因素的影響。</p><p> 環(huán)境性界面設計所涵蓋的因素是極為廣泛的,它包括有政治、歷史、經濟、文化、科技、民族等,這方面的界面設計正體現了設計藝術的社會性。</
72、p><p> 以上說明了設計藝術界面存在的特征因素,說明在理性與非理性上都存在明確、合理、有規(guī)則、有根據的認識方法與手段。</p><p> 成功的作品都是完善地處理了這三個界面的結晶。如貝聿銘設計的盧浮宮擴建工程,功能性處理得很好,沒有屈從于形式而損害功能;但同時又通過新材料及形式反映新的時代性特征及美學傾向,這是環(huán)境性界面處理的典范;人們觀看盧浮宮,不是回到古代,而是以新的價值觀去重新
73、審視、欣賞,它的三角形外觀符合了人們的心理期望,這是情感性界面處理的極致。</p><p> 3.2設計界面的運用原則</p><p> 1)合理性原則,即保證在系統(tǒng)設計基礎上的合理與明確。</p><p> 任何的設計都既要有定性也要有定量的分析,是理性與感性思維相結合。努力減少非理性因素,而以定量優(yōu)化、提高為基礎。設計不應人云亦云,一定要在正確、系統(tǒng)的事實
74、和數據的基礎上,進行嚴密地理論分析,能以理服人、以情感人。</p><p> 2)動態(tài)性原則,即要有四維空間或五維空間的運作觀念。一件作品不僅是二維的平面或三維的立體,也要有時間與空間的變換,情感與思維認識的演變等多維因素。</p><p> 3)多樣化原則,即設計因素多樣化考慮。當前越來越多的專業(yè)調查人員與公司出現,為設計帶來豐富的資料和依據。但是,如何獲取有效信息,如何分析設計信息
75、實際上是一個要有創(chuàng)造性思維與方法的過程體系。</p><p> 4)交互性原則,即界面設計強調交互過程。一方面是物的信息傳達,另一方面是人的接受與反饋,對任何物的信息都能動地認識與把握。</p><p> 5)共通性原則,即把握三類界面的協調統(tǒng)一,功能、情感、環(huán)境不能孤立而存在。</p><p> 設計界面所包含的因素是極為廣泛的,但在運用中卻只能有側重、有強
76、調的把握。設計因素雖多,但它仍是一個不可分割的整體。它的結果是物化的形,但這個形卻是代表了時代、民族等方面的意識,并最終反映出人的“美”的心理活動。</p><p> 設計界面的運用,核心是設計分析。在一些國際性的大公司,如索尼、松下、柯尼卡等,都有許多的成功案例可為借鑒。如柯尼卡公司設計其相機時,首先不是去繪制“美”的形和考慮技術的進步,而是進行對象人的日常行為分析,作出故事版(STORY)。它先假定對象人的
77、年齡為35歲,名:Xxxx,從而分析他的家庭、喜好與憎惡,分析他的日常行為,進而考察其人在什么場合需要僚機,從而為設計提供概念(CONCEPT)與目標(TARGET),進行設計。經過分析,設計師有了明確的概念與目標,并隨信息的交互產生了創(chuàng)造力。</p><p> 另一方面,設計師自身對社會環(huán)境也要進行深入的認識與考察,對設計的作品取向有明晰的認識:是否符合人們的消費預期?是否能感受到人們的審美知覺?日本設計師佐
78、野邦雄先生曾作一圖——生活的變遷與設計師的課題,將日本及世界上某些非常有影響性的事件,如技術的進步、企業(yè)的發(fā)展等等都進行了歸納,進而對設計有了深入的認識與感悟?! ∷裕\用好設計的界面,理性的認識是首要的,其次就是創(chuàng)造性的,而且是有實效性的分析、處理信息。設計不是一成不變的,分析方法也不是一成不變的,設計的界面同樣是在人一物的信息交流中變化發(fā)展的。</p><p> 3.3 WinCC人機界面軟件的應用&l
79、t;/p><p> Wincc - 人機界面</p><p> Wincc 是在生產和過程自動化中解決可視化和控制任務的工業(yè)技術中性系統(tǒng),它提供了適用于工業(yè)的圖形顯示 消息 歸檔以及報表的功能模板 高性能的過程耦合 快速的畫面更新 以及可靠的數據使其具有高度的實用性。除了這些系統(tǒng)功能外 Wincc 還提供了開放的界面用于用戶解決方案 這使得將 Wincc 集成入復雜 廣泛的自動控制
80、解決方案成為可能 可以集成通過ODBC 和 SQL 方式的歸檔數據訪問 以及通過 OLE2.0 和 ActiveX 控件的對象和文檔的鏈接 這些機制使Wincc成為Windows世界中性能卓越 善于溝通的伙伴Wincc 是基于 Windows NT 32位操作系統(tǒng) Windows NT 具有的搶先多重任務的特性確保了對過程事件的快速反應并提供了多種防止數據丟失的保護Windows NT 同樣提供了安全方面的功能 Wincc 軟
81、件本身是32位的應用程序開發(fā)使用調制解調器 面向對象的軟件編程技術。如果通過開始菜單啟動Wincc 將首先打開Wincc資源管理器 在此可以訪問各種編輯器 從中執(zhí)行操作和監(jiān)控系統(tǒng)的指定任務Wincc 編輯器圖形編輯器圖形編輯器是一</p><p> 變量記錄被用來從運行過程中采集數據并準備將它們顯示和歸檔 可以自由地選擇歸檔 采集和歸檔定時器的數據格式 可以通過WinCC在線趨勢和表格控件顯示過程值 并分
82、別在趨勢和表格形式下顯示</p><p><b> 報表編輯器</b></p><p> 報表編輯器是為消息 操作 歸檔內容和當前或已歸檔的數據的定時器或事件控制文檔的集成的報表系統(tǒng) 可以自由選擇用戶報表或項目文檔的形式 提供了舒適的帶工具和圖形選項板的用戶界面 同時支持各種報表類型 具有多種標準的系統(tǒng)布局和打印作業(yè)全局腳本全局腳本是C語言函數和動作的通稱 根
83、據其不同的類型 可用于一個給定的項目或眾多項目中 腳本被用于給對象組態(tài)動作并 通過系統(tǒng)-內部C語言編譯器來處理全局腳本動作用于過程執(zhí)行的運行中 一個觸發(fā)可以開始這些動作的執(zhí)行文本庫可以在文本庫中編輯多種模塊在運行中使用的文本 在文本庫中為組態(tài)的文本定義了外語輸出文本 隨后輸出在選擇的運行語言中用戶管理器用戶管理器用于分配和控制用戶的單個組態(tài)和運行系統(tǒng)編輯器的訪問權限 每當建立了一個用戶 就設置WinCC功能的訪問權力并獨立地分
84、配給此用戶 至多可分配999個不同的授權 用戶授權可以在系統(tǒng)運行時分配交叉索引用于為對象尋找和顯示所有使用處 。</p><p> 4.皮帶秤監(jiān)控組態(tài)設計</p><p> 4.1 WinCC工程的建立</p><p><b> 1工程創(chuàng)建</b></p><p> 首先打開WinCC資源管理器,如圖所示建立一
85、個新項目 </p><p> 圖4-1 建立一個新項目</p><p> 單擊“確定” ,出現“創(chuàng)建新項目”窗口,在窗口中命名工程及確定保存路徑。</p><p> 圖4-2 確定保存路徑</p><p> 在“項目名稱”一欄輸入“皮帶秤控制組態(tài)”單擊“創(chuàng)建” ,系統(tǒng)即會生成一個新的項目。</p><p>
86、<b> 4.2變量的建立</b></p><p> 如下圖在“變量管理器”中添加需要的新的驅動程序。</p><p> 圖4-3 添加驅動程序</p><p> 內部變量驅動是系統(tǒng)默認生成的,可以在其中建立中間變量,過程變量或變量組等,這樣可以節(jié)省大量I/O點,以保證軟件的經濟性。內部變量如下圖所示:</p><p
87、><b> 圖4-4 內部變量</b></p><p> 如下圖選擇“SIMATIC S7 Protocol Suite.CHN”驅動程序,此驅動包括大部分S7-300編程組件。</p><p> 圖4-5 選擇編程組件</p><p> 選擇此驅動程序中“MPI”模塊,建立新的驅動連接</p><p>
88、 右擊MPI在“連接屬性”對話框中命名連接名稱。</p><p><b> 圖4-6 命名連接</b></p><p> 即可在所建立的連接“pdc”中建立外部變量或變量組。</p><p> 建立所有外部變量如下圖所示:</p><p> 圖4-7 外部變量1</p><p><b
89、> 圖4-8外部變量2</b></p><p> PID變量組中包括以下變量:</p><p> 圖4-9 PID變量組</p><p> 4.3組態(tài)畫面的建立</p><p> 依照系統(tǒng)要求將變量建立完之后,就可以在“圖形編輯器”中建立過程畫面,即組態(tài)畫面和監(jiān)控畫面等。</p><p>
90、 圖4-9 建立過程畫面</p><p> 當然,也可以對建立的畫面進行“重命名”等操作,</p><p> 圖4-10 重命名操作</p><p> 單擊“打開畫面” ,WinCC資源管理器將會自動打開“圖形編輯器”對過程畫面進行編輯。新建一個畫面,開始繪制組態(tài)、監(jiān)控即其他畫面。</p><p> 圖4-11 新建畫面</p&
91、gt;<p> 下面是已經完成的各個過程的畫面:</p><p><b> 狀況圖:</b></p><p><b> 圖4-12 狀況圖</b></p><p><b> 報警圖:</b></p><p><b> 圖4-13 報警圖<
92、/b></p><p><b> 歷史趨勢圖:</b></p><p> 圖4-14 歷史趨勢圖</p><p><b> PID控制圖:</b></p><p> 圖4-15 PID控制圖</p><p><b> 重量信號模擬圖:</b&g
93、t;</p><p> 圖4-16 重量信號模擬圖</p><p><b> 變量連接示例</b></p><p> 以“狀態(tài)圖”第一路調速秤配比為例,介紹變量連接過程。</p><p> 首先在“圖形編輯器”中打開“狀況圖” ,右鍵點擊第一路配比的I/O域框。在出現的快速列表中選擇“屬性項” ,出現“對象屬性”
94、 對話框,選擇“輸入/輸出”項,對其中的“輸出值”-“動態(tài)”進行連接。</p><p> 圖4-17 變量連接示例</p><p> 在出現的“變量”對話框中找到需要連接的變量“給定百分比_1”,單擊“確定” ,此時“輸出值”-“動態(tài)”變?yōu)榫G色,代表連接成功,可在“當前”項中更改連接的響應時間。如下圖:</p><p> 圖4-18 更改連接的響應時間<
95、/p><p> 同理,根據系統(tǒng)需要將變量連接完成即可。</p><p> 4.4各個組態(tài)界面圖的繪制及變量連接過程</p><p> 4.4.1啟動環(huán)境配置</p><p> 在tiaoshucheng工程中選中計算機右擊點屬性:如圖</p><p><b> 圖4-19啟動配置</b>&l
96、t;/p><p> 在彈出的對話框中選中“圖形運行系統(tǒng)”頁</p><p> 圖4-20 啟動環(huán)境</p><p> 點“瀏覽”選中zhujiemian.pdl作為啟動環(huán)境,如下圖。</p><p> 圖4-21 選擇啟動環(huán)境</p><p> 4.4.2 各界面組態(tài)過程</p><p>
97、 工藝過程界面詳細組態(tài)過程:</p><p> 從對象選項板中選擇輸入/輸出域,按鈕,和文本框放在圖中相應位置并為每個控件分別命名</p><p> 后面的組態(tài)界面中的這三種控件均是這樣得來。</p><p> 從“查看”,“庫”中選擇適合的圖標:</p><p> 圖4-22 組態(tài)圖標</p><p>
98、選擇罐4作為配料系統(tǒng)得料倉。如下圖:</p><p> 圖4-23 配料系統(tǒng)得料倉</p><p> 后面組態(tài)界面中圖標也是從該庫中選取</p><p> 報警圖界面詳細組態(tài):</p><p> 從對象選項板中將”wincc Alarm Control”控件添加到界面中,如下圖:</p><p> 圖4-24
99、 報警圖界面詳細組態(tài)1</p><p> 雙擊報警圖控件將彈出對話框如下:</p><p> 圖4-25 報警圖界面詳細組態(tài)2</p><p> 在常規(guī)頁中點擊“選擇”彈出指定選者對話框,選中系統(tǒng)快和消息等級的復選框。</p><p><b> 如下圖:</b></p><p> 圖4-
100、26 報警圖界面詳細組態(tài)3</p><p> 工藝給定界面詳細組態(tài):</p><p> 在任意輸入/輸出域框中右擊選擇組態(tài)對話框. 如下圖:</p><p> 圖4-27 工藝給定界面詳細組態(tài)1</p><p> 在彈出的對話框中點擊”變量”按鈕,選擇相應的變量.</p><p> 其中返回主界面的按鈕實現從
101、任意界面快速切換到工藝過程圖界面,它的動作實現方法如下:</p><p> 雙擊該按鈕,在對象屬性對話框中選鼠標中的鼠標動作,</p><p> 圖4-28 工藝給定界面詳細組態(tài)2</p><p> 雙擊動作箭頭在彈出的對話框中的常量單選框后輸入pdcgy.pdl</p><p> 圖4-29 工藝給定界面詳細組態(tài)3</p>
102、;<p> 歷史趨勢界面詳細組態(tài)過程:</p><p> 從對象選項板中將”wincc Online Trend Control”控件添加到界面中,如下圖:</p><p> 圖4-30 歷史趨勢界面詳細組態(tài)1</p><p> 雙擊該控件彈出屬性對話框,在曲線頁中點”+”添加曲線記錄,名稱為”趨勢1”</p><p>
103、<b> 點”選擇”按鈕</b></p><p> 圖4-31 歷史趨勢界面詳細組態(tài)2</p><p><b> 彈出如下圖</b></p><p> 選擇變量1(該變量要在變量記錄中歸檔才有顯示,后面將要講到變量歸檔詳細方法)</p><p> 圖4-32 歷史趨勢界面詳細組態(tài)3<
104、/p><p> 重復以上過程將8路重量信號添加到歷史趨勢圖中.</p><p> 重量信號界面詳細組態(tài)過程:</p><p> 在其中一個模擬表中點右鍵選鏈接,變量連接如下圖:</p><p> 圖4-33 重量信號界面詳細組態(tài)1</p><p> 按下圖連接變量到相應的重量信號變量。</p>&l
105、t;p> 圖4-34 重量信號界面詳細組態(tài)2</p><p> 重復以上過程連接到8路重量信號。</p><p> 圖4-35 重量信號界面詳細組態(tài)3</p><p> 4.4.3變量歸檔:</p><p> 打開工程中變量記錄欄在空白處右擊選歸檔向導:</p><p> 圖4-36 變量記錄欄<
106、;/p><p> 點‘下一步’直到出現下圖,選擇圖中的重量信號1</p><p> 圖4-37 選中要記錄的變量</p><p> 重復,建立8路重量信號的歸檔。</p><p><b> 5.模擬仿真</b></p><p> PLC的用戶程序設計好后,要用實際的PLC硬件來調試。但可能由
107、于外界種種原因,需要對程序進行仿真調試。為了解決這個問題,西門子公司為S7-300 PLC提供了一個專用的仿真軟件S7-PLCSIM。</p><p> 5.1模擬仿真組態(tài)用軟件PLCsim </p><p> 5.1.1 S7-PLCSIM的主要功能</p><p> 1可對S7-300和S7-400PLC的用戶程序進行離線仿真與調試,可訪問模擬PLC的I/
108、O存儲器,累加器和寄存器。通過在仿真運行窗口中改變輸入變量的ON/OFF狀態(tài)控制程序的運行,并觀察有關輸出變量的狀態(tài)來監(jiān)視程序運行的結果。</p><p> 2可實現定時器的計數器的監(jiān)視和修改,通過程序使定時器自動運行和手動復位。</p><p> 3仿真軟件還可模擬對位存儲器,外圍輸入變量區(qū)的操作,以及對存儲在數據塊中的數據(如DB1.DBD0或DB1.DBW0等)的讀寫。</
109、p><p> 4可在仿真PLC中使用中斷組織塊測試程序的特性,并記錄一系列操作事件和回放記錄,從而做的測試程序。</p><p> 5.1.2 S7-PLCSIM的主要組成部分</p><p> 1 CPU 視圖對象。開始新仿真時,將自動出現CPU視圖對象,用戶可用單選框來選擇運行,停止和暫停工作方式。</p><p> 2 插入視圖對象
110、。輸入變量(I),輸出變量(Q)和位存儲器(M)定時器和計數器視圖對象用于修改定時器(T)和計數器(C)的實際值。</p><p> 3 LAY文檔和PLC文檔。LAY文檔用于保存仿真時的各視圖對象的信息;PLC文檔用于保存上次仿真運行時設置的數據和動作等,包括程序,硬件組態(tài),CPU工作方式的選擇,周期運型模式的選擇,I/O狀態(tài),定時器的值,符號地址,電源的通/斷情況等。</p><p>
111、; 5.1.3 配置過程先安裝 step 7. 然后再裝 PLCsim. 這樣 在 simatic 管理器里面, 就有一個啟動 plcsim的圖表, 點擊就可以啟動 plcsim 了.WinCC V5.1 的缺省安裝還不夠, 必須在“通訊”組件下,選擇安裝“S7Dos”和“對象管理器”組件。 如下圖所示.</p><p> 圖5-1 對象管理器</p><p> 配置step7
112、和 PLCsim 1)打開 step7 管理器, 打開原來組態(tài)好的工程 2)點擊圖表啟動 plcsim程序. 3)打開硬件配置, 查看cpu上MPI接口的號碼(比如我這是 MPI地址為5). 4)點擊下載硬件配置, 出來的對話框中選擇 通過 MPI address =5 來連接CPU.</p><p>
113、 圖5-2 硬件地址配置 5)然后下載已經編好的程序 blocks 到 PLC中,并啟動PLCsim 到運行狀態(tài).這樣就配置好了,可以在step7中在線調試程序,查看出錯信息...等等操作了. PLCsim只支持 MPI 協議的連接,如果你的WinCC工程不是使用的MPI協議,暫時成 MPI協議(全選,剪切,粘貼) 1)如果沒有s7 suit驅動,添加它.
114、 2)MPI驅動下新建 一個連接, MPI地址選5. 3)將原來做好的tag變量,剪切粘貼到 MPI連接下, 地址什么的都不用動. 4)運行wincc工程即可. 如果要查看是否已經連上了PLCsim,可以使用WinCC自帶的通道診斷工具. 開始--> simatic --> wincc -->
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