實訓報告MCGS組態(tài)加熱反應爐控制系統(tǒng)李明哲

1、實訓報告 MCGS組態(tài)加熱反應爐控制系統(tǒng) 李明哲 普11生產(chǎn)過程自動化1.實訓目的依托水位控制系統(tǒng)，全面掌握MCGS組態(tài)軟件開發(fā)項目的一般方法。2.實訓要求1）熟悉水位控制系統(tǒng)的背景及MCGS的監(jiān)控要求規(guī)劃。2）熟悉和掌握MCGS環(huán)境結構及安裝過程。3）掌握MCGS建立水位控制系統(tǒng)工程的方法。4）掌握定義數(shù)據(jù)變量的方法。5）掌握動畫連接的方法。6）掌握設備連接的方法。7）掌握編寫控制流程的方法。8）掌握報警顯示的方法。9）掌握報表輸出的方法。10）掌握曲線顯示的方法。11）掌握設置安全機制方法。3.實訓步驟·1.建立工程步驟：（1）進入MCGS組態(tài)環(huán)境。（2）單擊“文件”菜單，彈出下

2、拉菜單，單擊“新建工程”如圖所示。（3）單擊“文件”菜單，彈出下拉菜單，單擊“工程另存為”，彈出文件保存窗口。在文件名一欄輸入工程名“加熱反應爐控制系統(tǒng)”，單擊“保存”按鈕，工程建立完畢。2.變量的分配變量定義前需要對系統(tǒng)進行分析，確定需要的變量，本系統(tǒng)至少需要20個變量，名字類型注釋SB1開關型啟動反應爐SB2開關型停止反應爐SB3開關型復位反應爐X1開關型下液面是否超值X2開關型爐內溫度是否超值X3開關型上液面是否超值X4開關型爐內壓力是否超值Y1開關型排氣閥打開或關閉Y2開關型進料閥打開或關閉Y3開關型氮氣閥打開或關閉Y4開關型泄放閥打開或關閉Y5開關型加熱電源打開或關閉水數(shù)值型動畫參數(shù)

3、爐內水的高度溫度數(shù)值型爐內溫度值壓力數(shù)值型爐內壓力值數(shù)據(jù)組組對象數(shù)據(jù)對象組ZHV1開關型定時器時間到ZHV2開關型定時器啟動ZHV3數(shù)值型定時器當前值報警燈開關型檢查反應爐是否報警3. 變量的定義步驟（1）單擊工作臺中的“實時數(shù)據(jù)庫”選項卡，進入實時數(shù)據(jù)庫窗口頁。（2）單擊工作臺右側“新增對象”按鈕，在數(shù)據(jù)對象列表中立刻出現(xiàn)了一個新數(shù)據(jù)對象，如圖3.3所示。（3）選中數(shù)據(jù)對象，單擊右側“對象屬性”按鈕或直接雙擊該數(shù)據(jù)對象，彈出“數(shù)據(jù)對象屬性”設置窗口。（4）將“對象名稱”改為X1；“對象初”改為0；對象類型改為開關型；“對象內容注釋”欄填入：下液面是否超過值，如圖所示。（5）單擊“確定”按鈕。

4、（6）重復（2）到（5），定義其他20個變量。（7）單擊“保存”按鈕。實時數(shù)據(jù)庫4. 畫面建立（1）單擊屏幕上角的工作臺圖標，彈出工作臺窗口。（2）單擊“用戶窗口選項卡”，進入“用戶窗口”頁。（3）單擊右側新建窗口按鈕，出現(xiàn)“窗口0”圖標，如圖所示。（4）單擊“窗口屬性”按鈕，彈出“用戶窗口屬性”設置窗口。在基本屬性頁的窗口名稱欄內填入“加熱反應爐控制系統(tǒng)”，“窗口位置”選最大化顯示，其它不變。如圖所示，單擊確認按鈕。（5）此時“工作臺”的“用戶窗口”中，“窗口0”圖標已變?yōu)椤凹訜岱磻獱t控制系統(tǒng)”。選中“加熱反應爐控制系統(tǒng)”，單擊右鍵彈出下拉菜單，選中“設置為啟動窗口”，則當MCGS運行時，將

5、自動加載該窗口。單擊“保存”按鈕。（7） 重復（2）到（4）過程制作數(shù)據(jù)顯示窗口和曲線顯示窗口。·5. 反應爐的繪制單擊繪圖工具箱中的（插入元件）圖標，彈出對象元件管理對話框，雙擊窗口左側“對象元件列表”中的“反應器”，展開該列表項，單擊“反應器11”，如圖所示。單擊“確定”按鈕。畫面窗口中出現(xiàn)反應器的圖形。在反應器被選中的情況下，調整位置和大小，單擊“保存”按鈕。然后利用類似于繪制上述反應爐的方法分別畫出四個閥門、四個傳感器、溫度計、壓力計、十三個指示燈、七個按鈕等元器件。并將大小和位置調整好。6.動畫連接由圖形對象搭制而成的圖形畫面是靜止不動的，需要對這些圖形對象進行動畫設計，真

6、實地描述外界對象的狀態(tài)變化，達到過程實時監(jiān)控的目的。MCGS實現(xiàn)圖形動畫設計的主要方法是將用戶窗口中圖形對象與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立相關性連接，并設置相應的動畫屬性。在系統(tǒng)運行過程中，圖形對象的外觀和狀態(tài)特征，由數(shù)據(jù)對象的實時采集值驅動，從而實現(xiàn)了圖形的動畫效果。本設計中需要制作動畫效果的部分包括：爐內液位、溫度、壓力的數(shù)值變化、各閥門、各傳感器的警戒變化、加熱指示燈的變化。1反應爐內水位變化的動畫設置雙擊反應爐構件。彈出單元屬性設置頁面。打開動畫連接標簽，選中矩形，再點擊“>”符號，如圖3.8所示。彈出動畫組態(tài)屬性設置。點選位置動畫連接項中大小變化，在動畫組態(tài)屬性設置頁中生成大小變

7、化標簽，打開大小變化標簽，進行設置，在表達式項里，選擇數(shù)據(jù)庫中的水參量，在大小變化連接項目里，最小變化百分比為0，表達式值取0，最大變化百分比100，表達式值80。變化方向取向上方向，變化方式取剪切式，如圖所示。2其他元器件的動畫設置利用相類似于上述反應爐內水位有動畫設置的方法分別設置好十三個指示燈、四個閥門、液位實時顯示、按鈕等的動畫連接。7. 定時器控制的使用單擊屏幕左上角的工作臺圖標，彈出“工作臺”窗口。單擊“運行策略”選項卡，進入“運行策略”頁，如圖所示。選中“循環(huán)策略”，單擊右側“策略屬性”按鈕，彈出“策略屬性設置”窗口，如圖所示。在“定時循環(huán)時間ms”一欄，填入200。單擊“確認”

8、按鈕。選中“循環(huán)策略”，單擊右側“策略屬性”按鈕，彈出“策略組態(tài)：循環(huán)策略”窗口。單擊“工具箱”按鈕，彈出“策略工具箱”。在工具欄找到“新增策略行”按鈕，單擊，在循環(huán)策略窗口出現(xiàn)了一個新策略。在“策略工具箱”選中“定時器”，光標變?yōu)樾∈中螤睢螕粜略霾呗孕心┒说姆綁K，定時器被加到該策略，如圖所示。定時器的功能分為，啟停功能：在需要的時候被啟動，在不需要的時候被停止。計時功能：啟動后進行計時。計時時間設定功能，即可以根據(jù)需要設定時計時。狀態(tài)報告功能：即是否到設定時間。復位功能，即在需要的時候重新開始記時。對定時器屬性設置。雙擊新增策略行末端的定時器方塊，出現(xiàn)定時器屬性設置。運行策略窗口循環(huán)策略窗

9、口在“設定值”欄填入：10，代表設定時間為10s。在“當前值”欄，填入：ZHV3。在“計時條件”一欄填入 ZHV2=1。在“復位條件”一欄，填入：ZHV2=0。在“計時狀態(tài)”一欄填入ZHV1。在“內容注釋”一欄，填入：定時器。如圖所示。單擊“確認”按鈕，退出定時器屬性設置，保存。定時器屬性窗口8.腳本程序1. 腳本程序的語句形式腳本程序共有四種基本語句：賦值語句、條件語句、IF語句、退出語句。賦值語句的形式為：數(shù)據(jù)對象=表達式。賦值語句用賦值號（“=”）來表示，它具體的含義是：把“=”右邊表達式的運算值賦給左邊的數(shù)據(jù)對象。賦值號左邊必須是能夠讀寫的數(shù)據(jù)對象，如：開關型數(shù)據(jù)、數(shù)值型數(shù)據(jù)、事件型數(shù)

10、據(jù)以及能進行寫操作的內部數(shù)據(jù)對象。而組對象、事件型數(shù)據(jù)、只讀的內部數(shù)據(jù)對象、系統(tǒng)內部函數(shù)以及常量，均不能出現(xiàn)在賦值號的左邊，因為不能對這些對象進行寫操作。條件語句有如下三種形式：If 表達式 Then 賦值語句或退出語句If 表達式 Then 語句EndifIf 表達式Then 語句Else 語句Endif條件語句中的四個關鍵字If、Then、Else、Endif”分大小寫。如拼寫不正確，檢查程序會提示出錯信息。條件語句允許多級嵌套，即條件語句中可以包含新的條件語句，MCGS腳本程序的條件語句最多可以有8級嵌套，為編制多分支流程的控制程序提供了可能。IF語句的表達式一般為邏輯表達式，也可以是值

11、為數(shù)值型的表達式，當表達式的值為非0時，條件成立，執(zhí)行Then后的語句，否則，條件不成立，將不執(zhí)行該條件塊中包含的語句，開始執(zhí)行該條件塊后面的語句。退出語句為Exit，用于中斷腳本程序的運行，停止執(zhí)行其后面的語句，一般在條件語句中使用退出語句，以便在某種條件下，停止并退出腳本程序的執(zhí)行。2. 腳本程序清單的編寫回到組態(tài)環(huán)境,進入循環(huán)策略組態(tài)窗口,如圖所示。單擊工具欄“新增策略行”按鈕，在定時器下增加一行新策略。選中策略工具箱的“腳本程序”，光標變?yōu)槭中?。單擊新增策略行末端的小方塊，腳本程序被加到該策略。雙擊“腳本程序”策略行末端的方塊。出現(xiàn)腳本程序編輯窗口。輸入附錄1中的程序清單。單擊保存按鈕

12、。3.6報表輸出及曲線顯示在系統(tǒng)實際運行的時候，可能會發(fā)生一些意外情況，甚至可能會引發(fā)事故。為了進行實時的精確監(jiān)控，需要系統(tǒng)進行實時的數(shù)據(jù)顯示；當意外情況發(fā)生后，需要查找原因，這就需要系統(tǒng)顯示歷史數(shù)據(jù)，以避免今后再發(fā)生類似情況。可以說，系統(tǒng)重要的數(shù)據(jù)顯示對安全生產(chǎn)非常重要。因此制作了數(shù)據(jù)顯示和曲線顯示。這里制作的數(shù)據(jù)顯示包括：實時報表、歷史報表、報警顯示如圖3.13所示，曲線顯示包括實時曲線顯示和歷史曲線顯示如圖所示。數(shù)據(jù)顯示曲線顯示9. 組對象的定義1進入實時數(shù)據(jù)庫，單擊“新增對象”按鈕，增加一個組對象。2雙擊該對象，彈出屬性設置窗口。3在“基本屬性”設置頁設置對象名：數(shù)據(jù)組，類型：組對象。

13、4單擊“組成員對象”選項卡，進入“組對象成員”頁。5在左邊數(shù)據(jù)對象列表中選擇“水”，單擊“增加”按鈕，數(shù)據(jù)對象、“水”被添加到右邊的“數(shù)據(jù)組成員列表”中。按照同樣的方法，將“壓力”、“溫度”添加到組對象成員中，如圖所示。6單擊“確認”按鈕，組對象設置完畢。組對像屬性窗口10.報表輸出所謂數(shù)據(jù)報表就是根據(jù)實際需要以一定的格式將統(tǒng)計分析后的數(shù)據(jù)記錄顯示和打印出來，常用的報表有實時數(shù)據(jù)報表和歷史數(shù)據(jù)報表。數(shù)據(jù)報表在工控系統(tǒng)中是必不可少的一部分，是對生產(chǎn)過程中系統(tǒng)監(jiān)控對象狀態(tài)的綜合記錄。實時報表：實時報表用于將當前時間的數(shù)據(jù)變量按一定報告格式顯示和打印出來。通常實時報表可以通過MCGS系統(tǒng)的自由表格構

14、件來創(chuàng)建。具體操作步驟如下1打開用戶窗口中的數(shù)據(jù)顯示窗口，單擊工具箱，選擇“自由表格”制作一個15行2列的表格。2雙擊表格進入編輯狀態(tài)，在A列1行輸入水等變量，B列都輸入1|0或1|0，如圖3.16所示。圖3.16 實時數(shù)據(jù)報表歷史報表：歷史報表通常用語從歷史數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)記錄，并以一定的格式顯示歷史數(shù)據(jù)，利用歷史表格動畫構件實現(xiàn)歷史報表的步驟類似于實時數(shù)據(jù)顯示。實時報警：系統(tǒng)在運行時，可能會發(fā)生參數(shù)越限情況，實時報警顯示是最基本的安全手段，利用實時報警可以顯示出報警信息，具體制作歷史報警顯示的步驟類似于實時數(shù)據(jù)顯示。11. 曲線顯示對生產(chǎn)過程的重要參數(shù)進行曲線記錄有兩個好處：一是評價過去的

15、生產(chǎn)情況，二是預測以后的生產(chǎn)過程，因此曲線顯示在工控系統(tǒng)中是一個非常重要的部分，曲線顯示有實時曲線顯示和歷史曲線顯示。實時曲線：實時曲線可以象筆繪記錄儀一樣與曲線形式實時顯示一個或多個數(shù)據(jù)對象數(shù)值的變化情況，具體操作步驟類似于實時數(shù)據(jù)顯示。歷史曲線：歷史曲線主要用于事后查看數(shù)據(jù)和狀態(tài)，分析變化趨勢和總結規(guī)律。制作過程略。12. 歷史報警顯示由于實時報警顯示窗口中記錄的報警次數(shù)為八次，因此報警窗口中只能顯示出當前次的報警信息。歷史報警功能顯示使系統(tǒng)可以顯示出指定時間內的所有報警信息。 13. 主控窗口的設置單擊屏幕左上角的工作臺圖標，彈出“工作臺”窗口。單擊“主控窗口”選項卡，進入“運行環(huán)境菜單

16、”單擊右鍵新增一個菜單項。又擊新增的菜單項進入菜單屬性設置窗口，“菜單名”改為：加熱反應爐，“快捷鍵”改為Ctrl+W,并選擇普通菜單項。在菜單操作中選擇打開用戶窗口，并打開后面的下拉菜單選擇用戶窗口中的“加熱反應爐控制系統(tǒng)”單擊確定并保存，如圖所示。利用同樣的方法設置其他的“歷史報警”“數(shù)據(jù)顯示”“曲線顯示”如圖所示。經(jīng)過以上設置，在MCGS運行環(huán)境中方便于用戶窗口中各窗口的切換。主控菜單屬性窗口運行環(huán)境菜單窗14.調試1. 指示燈的動畫調試1在畫面中添加一個按鈕，名為“指示燈試驗”。2對該按鈕作“操作屬性”“數(shù)據(jù)對象值操作”“取反”動畫連接。3存盤后進入運行環(huán)境觀察結果。剛進入運行環(huán)境，“

17、指示燈”變量=0，則指示燈顯示紅色；鼠標單擊“指示燈試驗”按鈕，“指示燈”變量=1，指示燈顯示綠色；再次單擊“指示燈試驗”按鈕，“指示燈”變量=0，指示燈顯示紅色。2. 其他各器件的調試類似于上述指示燈的調試方法分別調試好其他指示燈、按鈕、反應爐、各閥門的動畫調試。3.腳本程序的調試編輯和調試程序時仍然要遵守逐段編輯和調試和習慣，切記一次性輸入，具體做法如下1輸入第一段程序水的動畫子程序IF Y2=1 THEN '進料閥開水=水+0.5IF 水>80 THEN水=80ENDIFENDIFIF 水>=70 then'上限液位器報警X3=1ELSEX3=0ENDIFIF

18、 Y4=1 THEN '瀉放閥開水=水-0.5IF 水<0 THEN水=0ENDIFENDIFIF 水<=10 THEN '下限液位器報警X1=1ELSEX1=0ENDIF2單擊檢查按鈕，進行語法檢查，如果報錯請及時修改。3單擊“保存”按鈕。進入運行環(huán)境，單擊“進料閥Y2”，觀察反應爐內液位的變化。如果緩慢一升則表示調試成功。否則修改，同理調試好所有的程序。4.系統(tǒng)運行調試加熱反應爐監(jiān)控系統(tǒng)畫面編緝好，并進行動畫連接后，用鼠標單擊工具條中的“進入運行環(huán)境” 按鈕，或操作快捷鍵F5進入MCGS組態(tài)運行環(huán)境。單擊啟動按鈕SB1，看加熱反應爐監(jiān)控畫面的排氣閥Y1進料閥Y2

19、是否找開，水位是否上升，數(shù)據(jù)是否增加等相應的動作，并能夠按要求動作。如圖所示。并查看數(shù)據(jù)顯示窗口和曲線顯示窗口是否正常顯示數(shù)據(jù)和曲線如圖和圖所示。5.系統(tǒng)報警調試在系統(tǒng)正常運行下人為拖動流動塊使爐內的某個值（如水、溫度、壓力）超過規(guī)定的值并查看報警顯示中是否有報警信息，如圖所示。并單擊復位按鈕系統(tǒng)是否能還原到初始值。監(jiān)控畫面數(shù)據(jù)顯示曲線顯示15.調試結果分析若按照上述反應爐的整個控制過程控制，則表明該系統(tǒng)調試成功，若出現(xiàn)了問題，則對出現(xiàn)的各種問題進行分析。1爐內水位不上升。（1）爐內水的動畫連接沒有連接好。（2）腳本程序中水的動畫子程序中的水上升的子程序沒有或那一條程序出錯。2爐內水位無限上升。（1）上液位傳感器不能動作。（2）腳本程序中水的動畫子程序中的水的極限值那一條程序沒有。3系統(tǒng)無法報警。（1）沒有設定報警極限值或是設定的報警極限值過高。（2）腳本程序中沒有報警子程序或是報警子程序無效。4報表信息無法顯示，報表的動畫連接未連接，或是連接出錯。5系統(tǒng)無法復位，復位子程序沒有或出錯。6系統(tǒng)復位后或停止后無法重起系統(tǒng)，腳本程序中循環(huán)子程序出錯。4.實訓結果