加熱反應(yīng)爐自動控制系統(tǒng)的制作

1、第5章 加熱反應(yīng)爐自動控制系統(tǒng)的制作本實(shí)訓(xùn)介紹加熱反應(yīng)爐自動控制系統(tǒng)的組態(tài)過程，詳細(xì)講解如何應(yīng)用MCGS組態(tài)軟件完成一個工程。本樣例工程中涉及到動畫制作、控制流程的編寫、變量設(shè)計、定時器構(gòu)件的使用等多項(xiàng)組態(tài)操作。結(jié)合工程實(shí)例，對MCGS組態(tài)軟件的組態(tài)過程、操作方法和實(shí)現(xiàn)功能等環(huán)節(jié)進(jìn)行全面的講解，使學(xué)生對MCGS組態(tài)軟件的內(nèi)容、工作方法和操作步驟在短時間內(nèi)有一個總體的認(rèn)識。系統(tǒng)的具體要求見附件1。工程最終效果圖如下： 圖1 加熱反應(yīng)爐監(jiān)控界面5.1工程分析在開始組態(tài)工程之前，先對該工程進(jìn)行剖析，以便從整體上把握工程的結(jié)構(gòu)、流程、需實(shí)現(xiàn)的功能及如何實(shí)現(xiàn)這些功能。工程框架：n 1個用戶窗口：加熱反應(yīng)

2、爐控制系統(tǒng)。主要包括：加熱爐、加熱電阻絲、四個閥、兩個液位傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、溫度計、壓力表、加熱指示燈、流動管件、六個控制按鈕。n 定時器構(gòu)件的使用n 3個策略：啟動策略、退出策略、循環(huán)策略數(shù)據(jù)對象： 圖形制作：機(jī)械手控制系統(tǒng)窗口n 加熱爐、加熱電阻絲、加熱指示燈n 卸放閥、進(jìn)料閥、氮?dú)忾y、排氣閥、溫度計、壓力表n 六個控制按鈕、上下液位傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器。流程控制：按啟動按鈕后，系統(tǒng)運(yùn)行；按停止按鈕后，系統(tǒng)停止。兩者信號總相反。 第一階段：送料控制1、檢測下液面X1、爐內(nèi)溫度X2、爐內(nèi)壓力X4是否都小于給定值（都為“0”）。若是，則開啟排氣閥Y1和進(jìn)料閥Y2。2、當(dāng)

3、液位上升到上液面X3時，應(yīng)關(guān)閉排氣閥Y1和進(jìn)料閥Y2。3、延時10s，開啟氮?dú)忾yY3，氮?dú)膺M(jìn)入反應(yīng)爐，爐內(nèi)壓力上升。4、當(dāng)壓力上升到給定值時，即X4=1，關(guān)斷氮?dú)忾y，送料結(jié)束。 第二階段：加熱反應(yīng)控制1、接通加熱爐電源Y5。2、當(dāng)溫度升到給定值時（此時信號X2=1），切斷加熱電源，加熱過程結(jié)束。第三階段：泄放控制1、延時10s，打開排氣閥Y1，使?fàn)t內(nèi)壓力降到給定值以下（此時 X4=0）。2、打開瀉放閥Y4，當(dāng)爐內(nèi)溶液降到下液面以下（此時X1=0），關(guān)閉瀉放閥Y4和排氣閥Y1。系統(tǒng)恢復(fù)到原始狀態(tài)，準(zhǔn)備進(jìn)入下一個循環(huán)安全機(jī)制：對工程進(jìn)行加密5.2建立工程可以按如下步驟建立樣例工程：1鼠標(biāo)單擊文件菜

4、單中“新建工程”選項(xiàng)，如果MCGS安裝在D盤根目錄下，則會在D：MCGSWORK下自動生成新建工程，默認(rèn)的工程名為：“新建工程X.MCG”(X表示新建工程的順序號，如：0、1、2等)2 選擇文件菜單中的“工程另存為”菜單項(xiàng)，彈出文件保存窗口。3 在文件名一欄內(nèi)輸入“加熱反應(yīng)爐控制系統(tǒng)”，點(diǎn)擊“保存”按鈕，工程創(chuàng)建完畢。5.3 制作工程畫面 建立畫面1 在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口0”。2 選中“窗口0”，單擊“窗口屬性”，進(jìn)入“用戶窗口屬性設(shè)置”。3 將窗口名稱改為：水位控制；窗口標(biāo)題改為：機(jī)械手控制；窗口位置選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認(rèn)”。4 在“用戶窗口”中

5、，選中“加熱反應(yīng)爐控制”，點(diǎn)擊右鍵，選擇下拉菜單中的“設(shè)置為啟動窗口”選項(xiàng)，將該窗口設(shè)置為運(yùn)行時自動加載的窗口。 編輯畫面選中“加熱反應(yīng)爐控制”窗口圖標(biāo)，單擊“動畫組態(tài)”，進(jìn)入動畫組態(tài)窗口，開始編輯畫面。制作文字框圖1 單擊工具條中的“工具箱”按鈕，打開繪圖工具箱。2 選擇“工具箱”內(nèi)的“標(biāo)簽”按鈕，鼠標(biāo)的光標(biāo)呈“十字”形，在窗口頂端中心位置拖拽鼠標(biāo)，根據(jù)需要拉出一個一定大小的矩形。3 在光標(biāo)閃爍位置輸入文字“加熱反應(yīng)爐監(jiān)控系統(tǒng)”，按回車鍵或在窗口任意位置用鼠標(biāo)點(diǎn)擊一下，文字輸入完畢。4 如果需要修改輸入文字，則單擊已輸入的文字，然后敲回車鍵就可以進(jìn)行編輯，也可以單擊鼠標(biāo)右鍵，彈出下拉菜單，選

6、擇“改字符”。5 選中文字框，作如下設(shè)置：l 點(diǎn)擊（填充色）按鈕，設(shè)定文字框的背景顏色為：沒有填充；l 點(diǎn)擊（線色）按鈕，設(shè)置文字框的邊線顏色為：沒有邊線。l 點(diǎn)擊（字符字體）按鈕，設(shè)置文字字體為：宋體；字型為：粗體；大小為：26l 點(diǎn)擊（字符顏色）按鈕，將文字顏色設(shè)為：藍(lán)色。 圖形的繪制1 畫電阻絲：單擊繪圖工具箱中“畫線”工具按鈕，挪動鼠標(biāo)光標(biāo)，此時呈“十字”形，在窗口適當(dāng)位置按住鼠標(biāo)左鍵并拖曳出一條一定長度的直線。單擊“線色”按鈕選擇：黑色。單擊“線型”按鈕，選擇合適的線型。調(diào)整線的位置（按 鍵或按住鼠標(biāo)拖動）。調(diào)整線的長短（按Shift和鍵，或光標(biāo)移到一個手柄處，待光標(biāo)呈“十字”形，沿

7、線長度方向拖動）。調(diào)整線的角度（按Shift和 鍵，或光標(biāo)移到一個手柄處，待光標(biāo)呈“十字”形，向需要的方向拖動）。線的刪除與文字刪除相同。單擊“保存”按鈕。1 畫矩形的液面?zhèn)鞲衅鳎簡螕衾L圖工具箱中的“矩形”工具按鈕，挪動鼠標(biāo)光標(biāo)，此時呈“十字”形。在窗口適當(dāng)位置按住鼠標(biāo)左鍵并拖曳出一個一定大小的矩形。單擊窗口上方工具欄中的“填充色”按鈕，選擇：藍(lán)色。單擊“線色”按鈕，選擇：沒有邊線。調(diào)整位置（ 按鍵盤的 鍵，或按住鼠標(biāo)左鍵拖曳）。調(diào)整大小（同時按鍵盤的 Shift鍵 和 鍵中的一個；或移動鼠標(biāo)，待光標(biāo)呈橫向或縱向或縱向或斜向“雙箭頭”形，按住左鍵拖曳）。單擊窗口其他任何一個空白地方，結(jié)束第1個

8、矩形的編輯。畫面2個矩形分別代表上下液面?zhèn)鞲衅?，單擊“保存”按鈕。 構(gòu)件的選取1 加熱爐的繪制：單擊繪圖工具箱中的（插入元件）圖標(biāo)，彈出對象元件管理對話框，如圖： 圖2 反應(yīng)爐構(gòu)件的選擇雙擊窗口左側(cè)“對象元件列表”中的“反應(yīng)器”，展開該列表項(xiàng)，單擊“反應(yīng)器23”，單擊“確定”按鈕。畫面窗口中出現(xiàn)反應(yīng)器的圖形。在反應(yīng)器被選中的情況下，調(diào)整位置和大小。在機(jī)械手上面輸入文字標(biāo)簽“機(jī)械手”。單擊“保存”按鈕。2 畫其他的構(gòu)件：利用“插入元件”工具，分別畫出四個閥門、溫度傳感器、壓力傳感器、溫度計、壓力計、指示燈等將大小和位置調(diào)整好。3選中工具箱內(nèi)的流動塊動畫構(gòu)件圖標(biāo)，鼠標(biāo)的光標(biāo)呈“十”字形，移動鼠標(biāo)至

9、窗口的預(yù)定位置，點(diǎn)擊一下鼠標(biāo)左鍵，移動鼠標(biāo)，在鼠標(biāo)光標(biāo)后形成一道虛線，拖動一定距離后，點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，生成一段流動塊。再拖動鼠標(biāo)（可沿原來方向，也可垂直原來方向），生成下一段流動塊。4 畫按鈕：單擊畫圖工具箱的“標(biāo)準(zhǔn)按鈕” 工具，在畫圖中畫出一定大小的按鈕。調(diào)整其大小和位置。繪制六個按鈕。整體畫面最后生成的畫面見圖1。5.4 定義數(shù)據(jù)對象前面我們已經(jīng)講過，實(shí)時數(shù)據(jù)庫是MCGS工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)對象是構(gòu)成實(shí)時數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實(shí)時數(shù)據(jù)庫的過程也就是定義數(shù)據(jù)對象的過程。定義數(shù)據(jù)對象的內(nèi)容主要包括：1)指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型、初始值和數(shù)值范圍2)確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關(guān)的參數(shù)，如存

10、盤的周期、存盤的時間范圍和保存期限等。在開始定義之前，我們先對所有數(shù)據(jù)對象進(jìn)行分析。在本樣例工程中需要用到以下數(shù)據(jù)對象：下面以數(shù)據(jù)對象“JIEDUAN”為例，介紹一下定義數(shù)據(jù)對象的步驟：1 單擊工作臺中的“實(shí)時數(shù)據(jù)庫”窗口標(biāo)簽，進(jìn)入實(shí)時數(shù)據(jù)庫窗口頁。2 單擊“新增對象” 按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)對象列表中，增加新的數(shù)據(jù)對象，系統(tǒng)缺省定義的名稱為“Data1”、“Data2”、“Data3”等（多次點(diǎn)擊該按鈕，則可增加多個數(shù)據(jù)對象）。3 選中對象，按“對象屬性”按鈕，或雙擊選中對象，則打開“數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置” 窗口。4 將對象名稱改為：垂直移動量；對象類型選擇：開關(guān)型；在對象內(nèi)容注釋輸入框內(nèi)輸入：“系

11、統(tǒng)所處的運(yùn)行階段”，單擊“確認(rèn)”。按照此步驟，根據(jù)上面列表，設(shè)置其他17個數(shù)據(jù)對象。 圖3 數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置5.5 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(jìn)行動畫設(shè)計，真實(shí)地描述外界對象的狀態(tài)變化，達(dá)到過程實(shí)時監(jiān)控的目的。MCGS實(shí)現(xiàn)圖形動畫設(shè)計的主要方法是將用戶窗口中圖形對象與實(shí)時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立相關(guān)性連接，并設(shè)置相應(yīng)的動畫屬性。在系統(tǒng)運(yùn)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(shí)時采集值驅(qū)動，從而實(shí)現(xiàn)了圖形的動畫效果。本樣例中需要制作動畫效果的部分包括：1 爐內(nèi)液位的變化、各閥門、各傳感器的警戒變化、加熱指示燈的變化2 溫度計、及壓力計的動畫設(shè)置按

12、鈕的動畫設(shè)置1 SB1、SB2 按鈕的動畫連接：雙擊“SB1”，彈出“標(biāo)準(zhǔn)按鈕構(gòu)件屬性設(shè)置”窗口，單擊“腳本程序”標(biāo)簽，顯示該頁，輸入SB1=1、SB2=0 如圖3所示。選中雙擊“SB2”按鈕。用同樣的方法建立復(fù)位按鈕與對應(yīng)變量之間的動畫連接。輸入SB2=1，SB1=0單擊“保存”按鈕。 圖4 標(biāo)準(zhǔn)按鈕構(gòu)件屬性腳本程序設(shè)置 2 X1、X2、X3、X4按鈕的設(shè)置?！癤1”按鈕的連接方式略有不同，在標(biāo)準(zhǔn)按鈕構(gòu)件屬性設(shè)置窗口中，打開操作屬性標(biāo)簽。選中數(shù)據(jù)對象值操作，點(diǎn)中“？”選數(shù)據(jù)庫中的“X1”參量，在前面的操作中選“取反操作”具體操作如圖。其他X2、X3、X4參量設(shè)置和X1類同。 圖5 標(biāo)準(zhǔn)按鈕構(gòu)

13、件屬性操作屬性設(shè)置 構(gòu)件動畫的設(shè)置1 排氣閥、進(jìn)料閥、氮?dú)忾y、泄放閥關(guān)斷或者打開狀態(tài)表示。雙擊排氣閥構(gòu)件，彈出單元設(shè)置屬性菜單。打開動畫連接標(biāo)簽，點(diǎn)選動畫連接頁面上的組合圖符。點(diǎn)擊組合圖符后面的”,彈出動畫組態(tài)屬性設(shè)置頁面。打開屬性設(shè)置標(biāo)簽，選中顏色動畫連接項(xiàng)中的填充顏色。此時在動畫組態(tài)屬性頁面中出現(xiàn)填充顏色標(biāo)簽。打開填充顏色標(biāo)簽，表達(dá)式項(xiàng)選中數(shù)據(jù)庫的Y1參量，在下面的填充顏色連接中，增添兩個填充顏色，Y1的具體操作過程，由圖1和圖2所示。從圖2動畫組態(tài)單元中我們可以看出，實(shí)現(xiàn)動畫連接主要有顏色動畫連接、位置動畫連接、輸入輸出三大類，再每大類中又有三個小項(xiàng)。因此在本實(shí)訓(xùn)中表達(dá)排氣閥開關(guān)的動畫同

14、時可以采用其他的動畫方式，顏色動畫模式僅供參考。按照排氣閥的模式，同樣設(shè)置好進(jìn)料閥、氮?dú)忾y及泄放閥的顏色動畫設(shè)置。 圖6 排氣閥單元屬性設(shè)置 圖7 排氣閥動畫組態(tài)單元設(shè)置2 溫度傳感器、壓力傳感器、上下液面?zhèn)鞲衅魇欠襁_(dá)到設(shè)定值的動畫變化以及電阻絲的加熱狀態(tài)的動畫表示。該類構(gòu)件的動畫方法都采用顏色變化方式和排氣閥動畫設(shè)置類似。3 電熱絲指示燈的動畫設(shè)置。雙擊指示燈構(gòu)件。雙擊排氣閥構(gòu)件，彈出單元設(shè)置屬性菜單。打開動畫連接標(biāo)簽，點(diǎn)選動畫連接頁面上的三維圓球。點(diǎn)擊組合圖符后面的”,彈出動畫組態(tài)屬性設(shè)置頁面。打開屬性設(shè)置標(biāo)簽，選中特殊動畫連接項(xiàng)中的可見度。此時在動畫組態(tài)屬性頁面中出現(xiàn)可見度標(biāo)簽。打開可見

15、度標(biāo)簽，表達(dá)式項(xiàng)填Y5=0。對單元設(shè)置屬性中的另外一個三維圓球進(jìn)行同樣的動畫設(shè)置。由圖1和圖2所示。 圖8 指示燈構(gòu)件單元屬性設(shè)置 圖9 指示燈構(gòu)件動畫組態(tài)屬性設(shè)置4 反應(yīng)爐水位變化及管道流動變化動畫設(shè)置。反應(yīng)爐液面設(shè)置，雙擊反應(yīng)爐構(gòu)件。彈出單元屬性設(shè)置頁面。打開動畫連接標(biāo)簽，選中矩形，再點(diǎn)擊“”符號，彈出動畫組態(tài)屬性設(shè)置。 圖10 反應(yīng)爐單元屬性設(shè)置點(diǎn)選位置動畫連接項(xiàng)中大小變化，在動畫組態(tài)屬性設(shè)置頁中生成大小變化標(biāo)簽，打開大小變化標(biāo)簽，進(jìn)行設(shè)置，在表達(dá)式項(xiàng)里，選擇數(shù)據(jù)庫中的水參量，在大小變化連接項(xiàng)目里，最小變化百分比為0，表達(dá)式值取0，最大變化百分比100，表達(dá)式值80。變化方向取向上方向，

16、變化方式取剪切式。具體設(shè)置如下圖所示。 圖11 反應(yīng)爐動畫組態(tài)屬性設(shè)置管道流動屬性動畫的設(shè)置。雙擊排氣閥兩端的管道，彈出流動塊屬性設(shè)置頁面。打開流動屬性標(biāo)簽。表達(dá)式項(xiàng)填Y1=0。當(dāng)表達(dá)式非零時項(xiàng)，選流動塊開始流動。如下圖所示。 圖12 管道流動塊構(gòu)件屬性設(shè)置5 溫度計和壓力表動畫屬性設(shè)置。雙擊溫度計構(gòu)件，彈出單元屬性設(shè)置頁面。打開動畫連接標(biāo)簽，選中百分比填充，單擊“” 彈出百分比填充構(gòu)件屬性設(shè)置頁面。表達(dá)式選中數(shù)據(jù)庫里的溫度參量，在添充位置和表達(dá)式值的連接項(xiàng)中，0%的對應(yīng)值為0，100%的對應(yīng)值為100。 圖13 溫度計動畫設(shè)置壓力計動畫設(shè)置。雙擊壓力計構(gòu)件。彈出單元屬性設(shè)置頁面，選中旋轉(zhuǎn)儀表

17、，點(diǎn)擊后面的“”彈出旋轉(zhuǎn)儀表構(gòu)件屬性設(shè)置頁面，點(diǎn)擊操作屬性標(biāo)簽，彈出操作屬性界面，在表達(dá)式項(xiàng)中填入壓力參量，其他的指針位置和表達(dá)式的連接值不變。 圖14 壓力計動畫設(shè)置 控制程序的編寫1 定時器的使用。單擊屏幕左上角的工作臺圖標(biāo)，彈出“工作臺”窗口。單擊“運(yùn)行策略”選項(xiàng)卡，進(jìn)入“運(yùn)行策略”頁，如圖所示。選中“循環(huán)策略”，單擊右側(cè)“策略屬性”按鈕，彈出“策略屬性設(shè)置”窗口，如圖所示。在“定時循序執(zhí)行，循環(huán)時間ms”一欄，填入200。單擊“確認(rèn)”按鈕。選中“循環(huán)策略”，單擊右側(cè)“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”，如圖所示。在工具欄找到“新增策略

18、行”按鈕，單擊，在循環(huán)策略窗口出現(xiàn)了一個新策略，如圖所示。在“策略工具箱”選中“定時器”，光標(biāo)變?yōu)樾∈中螤?。單擊新增策略行末端的方塊，定時器被加到該策略。定時器的功能分為，啟停功能：在需要的時候被啟動，在需要的時候被停止。計時功能：啟動后進(jìn)行計時。計時時間設(shè)定功能，即可以根據(jù)需要設(shè)定時計時。狀態(tài)報告功能：即是否到設(shè)定時間。復(fù)位功能，即在需要的時候重新開始記時。對定時器屬性設(shè)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(shè)置。如圖所示。圖15 定時器構(gòu)件的設(shè)定在“設(shè)定值”欄填入：10，代表設(shè)定時間為12s。在“當(dāng)前值”欄，填入：ZHV3。在“計時條件”一欄填入 ZHV2=1。在“復(fù)位條件”一

19、欄，填入：ZHV2=0。在“計時狀態(tài)”一欄填入ZHV1。在“內(nèi)容注釋”一欄，填入：定時器。單擊“確認(rèn)”按鈕，退出定時器屬性設(shè)置。保存。2 腳本程序基本語句。共有四種語句。賦值語句的形式為：數(shù)據(jù)對象=表達(dá)式。賦值語句用賦值號（“=”）來表示，它具體的含義是：把“=”右邊表達(dá)式的運(yùn)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(guān)型數(shù)據(jù)、數(shù)值型數(shù)據(jù)、事件型數(shù)據(jù)以及能進(jìn)行寫操作的內(nèi)部數(shù)據(jù)對象。而組對象、事件型數(shù)據(jù)、只讀的內(nèi)部數(shù)據(jù)對象、系統(tǒng)內(nèi)部函數(shù)以及常量，均不能出現(xiàn)在賦值號的左邊，因?yàn)椴荒軐@些對象進(jìn)行寫操作。條件語句：條件語句有如下三種形式：If 表達(dá)式 Then 賦值語句或退出

20、語句If 表達(dá)式 Then 語句EndIfIf 表達(dá)式Then 語句Else 語句EndIf條件語句中的四個關(guān)鍵字“If”、“Then”、“Else”、“Endif”不分大小寫。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?！癐F”語句的表達(dá)式一般為邏輯表達(dá)式，也可以是值為數(shù)值型的表達(dá)式，當(dāng)表達(dá)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。值為字符型的表達(dá)式不能作為“IF”語句中的表

21、達(dá)式。退出語句：退出語句為“Exit”，用于中斷腳本程序的運(yùn)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。3 回到組態(tài)環(huán)境,進(jìn)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(biāo)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。輸入如下的程序清單。 圖16 循環(huán)策略的組態(tài)程序清單如下：水位變化動畫效果IF Y2=0 THEN 進(jìn)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 Y4=0 THEN 瀉放閥開水=水-0.5IF 水0 THEN水=0ENDIFENDIFIF 水100 THEN壓力=100ENDIFENDIFIF Y1=0 THEN壓力=壓力-0.5IF 壓力=80 THENX4=1ELSEX4=0ENDIF溫度控制IF Y5=0 THEN溫度=溫度+0.5IF 溫度100 THEN溫度=100ENDIFIF 溫度=80 THENX2=1ENDIF動作