基于PLC的流量監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計論文基于PLC的流量監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計xxxx大學(xué)xxx.xxxxx目錄1選題背景2方案論證3開發(fā)設(shè)計過程4結(jié)果分析5總結(jié)參考文獻致謝附錄A:MAIN主程序：附錄B:CPU技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)附錄C:EM235模擬量輸入，輸出和組合模塊的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)基于PLC的流量監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計1選題背景本畢業(yè)設(shè)計課題來自實驗室建設(shè)。目的是利用PLC來實現(xiàn)過程控制。目前，PLC使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護設(shè)備等等。PLC通過模擬量I/O模塊，實現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的 A/D、D/A轉(zhuǎn)換，并對模擬量進行閉環(huán)PID控制。用MCGS組態(tài)軟件組態(tài)配置工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控。2方案論證本畢業(yè)設(shè)計原理是利用擴展模塊EM235〔AI4/AQ1*12位〕進行數(shù)據(jù)采集，然后把采集到的數(shù)據(jù)利用程序進行工程量轉(zhuǎn)換，給定量與輸入量相減得出偏換，送到執(zhí)行器，從而構(gòu)成的是單閉環(huán)控制。采用增量式PID，具有以下優(yōu)點：〔1〕增量算法控制誤動作影響小。〔2〕增量算法控制易于實現(xiàn)手動/自動無擾動切換?！?〕不產(chǎn)生積分失控，易獲得較好的調(diào)節(jié)品質(zhì)。在實際應(yīng)用中，在以步進電機或多圈電位器作執(zhí)行器件的系統(tǒng)中，那么采用增量式PID算法。MCGS即"監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)"，英文全稱為MonitorandControlGeneratedSystem。MCGS是為工業(yè)過程控制和實時監(jiān)測領(lǐng)域效勞的通用計算機系統(tǒng)軟件，具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護性強的突出特點。MCGS工控組態(tài)軟件是一套32位工控組態(tài)軟件，集流程控制、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制與輸出數(shù)據(jù)與曲線等諸多強大功能于一身，廣泛應(yīng)用于石油、電力、化工、鋼鐵、礦山、冶金、機械等多種工程領(lǐng)域。所以用MCGS作為本次畢業(yè)設(shè)計的開發(fā)軟件是很有必要的。3開發(fā)設(shè)計過程3.1總體分析學(xué)習(xí)了PLC的硬件系統(tǒng)、指令系統(tǒng)和編程方法以后，對設(shè)計一個較大的PLC系統(tǒng)時，要全面考慮許多因素，不管所設(shè)計的控制系統(tǒng)的大小，要按照以下設(shè)計步驟進行系統(tǒng)設(shè)計。如圖1：分析評估控制任務(wù)分析評估控制任務(wù)PLC機型選擇，I/O設(shè)備選擇PLC機型選擇，I/O設(shè)備選擇I/O地址分配I/O地址分配電氣系統(tǒng)安裝電氣系統(tǒng)安裝程序調(diào)試程序設(shè)計滿足要求？程序調(diào)試程序設(shè)計滿足要求？設(shè)計硬件系統(tǒng)接線圖和控制柜設(shè)計硬件系統(tǒng)接線圖和控制柜NNYY連機調(diào)試連機調(diào)試NN滿足要求？NN滿足要求？使用使用圖1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步圖1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步3.2工藝過程隨著PLC功能的不斷提高和完善，PLC幾乎可以完成工業(yè)控制領(lǐng)域的所有任務(wù)，但PLC還有它最適合的應(yīng)用場合：工業(yè)環(huán)境較差，而對平安性、可靠性要求較高，系統(tǒng)工藝復(fù)雜，輸入/輸出以開關(guān)量為主的工業(yè)自控系統(tǒng)或裝置，它對模擬量的處理能力也很強。所以在很多情況下，也可取代工業(yè)控制計算機作為主控制器，來完成復(fù)雜的工業(yè)自動控制任務(wù)?？刂茖ο蠹翱刂蒲b置選定后，還要進一步確定PLC的控制范圍。一般來說，能夠反映生產(chǎn)過程的運行情況，能夠用傳感器進行直接測量的參數(shù)，控制邏輯復(fù)雜的局部都由PLC完成。另外，對主要控制對象還要加上手動控制功能。針對此次的控制任務(wù)，是利用PLC對液體流量〔模擬量〕進行控制。要求把管道中水流控制在一定的速度，要求用增量式PID控制算法進行控制。如圖2所示：水箱水泵水箱水泵流量計電動調(diào)節(jié)閥出水口出水口圖2過程流程圖圖2過程流程圖3.3系統(tǒng)控制要求1、要求用PLC編寫程序，采用單閉環(huán)控制，來控制電動調(diào)節(jié)閥開度，以到達控制管道內(nèi)液體流量的目的。2、用PLC編寫程序，采用單回路控制，以采集的流量為反響信號，與給定值進行比擬，以到達控制液體流量的目的。3、用MCGS組態(tài)軟件對設(shè)計系統(tǒng)進行組態(tài)，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控。3.4系統(tǒng)的I/O點及地址分配輸入/輸出信號在PLC接線端子上的地址分配是進行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的根底。對軟件設(shè)計來說，I/O地址分配以后才可進行編程；對控制柜及PLC的外圍接線來說，只有I/O地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，分配地址時，要注意負載類型。控制系統(tǒng)的輸入/輸出信號的名稱、代碼及地址編號如下表所示：符號地址備注KzM0.0控制方式EeVD136偏差e_1VD140偏差前值e_2VD144偏差前前值MnpVD148比例值MniVD152積分值MndVD156微分值dMnVD160PID增量Mn_1VD164輸出前值MnVD168輸出值KcVD172比例系數(shù)TiVD176積分時間常數(shù)TdVD180微分時間常數(shù)TsVD184采樣周期PvnVD200測量值SpnVD208給定值maxVW220測量值最大值表1地址分配3.5PLC系統(tǒng)的選型選擇PLC一方面要注意容量，另一方面什么公司的。從上面的分析可以知道，系統(tǒng)需要模擬量輸入點一個，模擬量輸出點一個。可以選用西門子公司S7-200CPU222PLC〔8入/6繼電器輸出〕一臺，特點：體積小巧，全面功能，最適應(yīng)于中小機器設(shè)備的控制，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7－200系列具有極高的性能/價格比，極高的可靠性，極豐富的指令集，易于掌握，便捷的操作，豐富的內(nèi)置集成功能，強勁的通訊能力，豐富的擴展模塊。在加上一臺擴展模塊EM235〔4AI/1AO〕。這樣的配置最經(jīng)濟。3.6需要考慮的其它問題1、保護措施；2、系統(tǒng)保直流電源的容量；3、電源方面的抗干擾措施；4、輸出方面的護措施。3.7系統(tǒng)程序設(shè)計3.7.1數(shù)字PID控制算法在連續(xù)-時間控制系統(tǒng)中，PID控制器應(yīng)用得非常廣泛。其設(shè)計技術(shù)成熟，長期以來形成了典型的結(jié)構(gòu)，參數(shù)整定方便，結(jié)構(gòu)更改靈活，能滿足一般的控制要求。數(shù)字PID控制比連續(xù)PID控制更為優(yōu)越，因為計算機程序的靈活性，很容易克服連續(xù)PID控制中存在的問題，經(jīng)修正而得到更完善的數(shù)字PID算法。連續(xù)一時間PID控制系統(tǒng)如4所示。圖4中，D〔s〕為控制器。在PID控制系統(tǒng)中，D〔s〕完成PID控制規(guī)律，稱為PID控制器。PID控制器是一種線性控制器，用輸出量y〔t〕和給定量r〔t〕之間的誤差的時間函數(shù)。e(t)=r(t)-y(t)的比例，積分，微分的線性組合，構(gòu)成控制量u〔t〕，稱為比例〔Proportional〕積分〔Integrating〕微分〔Differentiation〕控制，簡稱PID控制。實際應(yīng)用中，可以根據(jù)受控對象的特性和控制的性能要求，靈活地采用不同的控制組合，構(gòu)成

比例〔P〕控制器比例十積分〔PI〕控制器比例十積分十微分〔PID〕控制器式中

KP——比例放大系數(shù)；TI——積分時間；TD——微分時間?？刂谱饔?比例控制能迅速反響誤差，從而減小穩(wěn)態(tài)誤差。但是，比例控制不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。比例放大系數(shù)的加大，會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。積分控制的作用是，只要系統(tǒng)有誤差存在，積分控制器就不斷地積累，輸出控制量，以消除誤差。因而，只要有足夠的時間，積分控制將能完全消除誤差，使系統(tǒng)誤差為零，從而消除穩(wěn)態(tài)誤差。積分作用太強會使系統(tǒng)超調(diào)加大，甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩。微分控制可以減小超調(diào)量，克服振蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，同時加快系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度，減小調(diào)整時間，從而改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。應(yīng)用PID控制，必須適當(dāng)?shù)卣{(diào)整比例放大系數(shù)KP，積分時間TI和微分時間TD，使整個控制系統(tǒng)得到良好的性能數(shù)字PID控制算法:在電子數(shù)字計算機直接數(shù)字控制系統(tǒng)中，PID控制器是通過計算機PID控制算法程序?qū)崿F(xiàn)的。計算機直接數(shù)字控制系統(tǒng)大多數(shù)是采樣-數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)。進入計算機的連續(xù)-時間信號,必須經(jīng)過采樣和整量化后，變成數(shù)字量，方能進入計算機的存貯器和存放器，而在數(shù)字計算機中的計算和處理，不管是積分還是微分，只能用數(shù)值計算去逼近。在數(shù)字計算機中，PID控制規(guī)律的實現(xiàn)，也必須用數(shù)值逼近的方法。當(dāng)采樣周期相當(dāng)短時，用求和代替積分，用差商代替微商，使PID算法離散化，將描述連續(xù)-時間PID算法的微分方程，變?yōu)槊枋鲭x散-時間PID算法的差分方程。增量式PID控制算法:當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)需要的不是控制量的絕對值，而是控制量的增量〔例如去驅(qū)動步進電動機〕時，需要用PID的“增量算法〞。由位置算法求出再求出兩式相減，得出控制量的增量算法

上式稱為增量式PID算法。對增量式PID算法歸并后，得其中上式已看不出是PID的表達式了，也看不出P、I、D作用的直接關(guān)系，只表示了各次誤差量對控制作用的影響。從式中看出，數(shù)字增量式PID算法，只要貯存最近的三個誤差采樣值e〔k〕、e〔k-1〕、e〔k-2〕就足夠了。增量式PID控制的優(yōu)點與缺乏：優(yōu)點:1、增量算法控制誤動作影響小。2、增量算法控制易于實現(xiàn)手動/自動無擾動切換。3、不產(chǎn)生積分失控，易獲得較好的調(diào)節(jié)品質(zhì)。缺點：1、積分截斷效應(yīng)大，有靜態(tài)誤差。2、溢出影響大在實際應(yīng)用中，在以步進電機或多圈電位器作執(zhí)行器件的系統(tǒng)中，那么采用增量式算法。圖6表示了增量式PID控制算法的流程圖。EE〔k-2〕=E(k-1),E(k-1)=E(k)E(k)=SV(k)-PV(k)P(k)=Kp[E(k)-E(k-1)]I(k)=KiE(k)D(k)=Kd[E(k)-2E(k-1)+E(k-2)]detU(k)=P(k)+I(k)+D(k)返回增量式PID控制程序圖6增量式PID控制算法流程圖3.7.2回路輸入/輸出量的工程量轉(zhuǎn)換一個回路具有兩個輸入量，即給定值和過程變量。給定值通常為一固定值。過程變量受回路輸出的影響并反映了控制的效果。給定值和過程變量都是實際的工程量，其幅度、范圍和測量單位都會不同。在實施PID算法之前，必須將這些值轉(zhuǎn)換為歸一化純量、浮點數(shù)的格式，即：將實數(shù)格式的工程實際值轉(zhuǎn)換為[0.0，1]間的無量剛相對值〔稱為歸一化格式〕。用下式來將給定值或過程變量歸一化：Rnorm=〔Rraw/Span+E〕式中：Rnom為工程實際值的歸一化值；Rraw為工程實際值的實數(shù)形式，未歸一化處理；E對于單極性值，取0；對于雙極性值，取0.5；Span為最大允許值減去最小允許值，通常?。?2000〔對于單極性〕，64000〔對于雙極性〕。將回路控制輸出轉(zhuǎn)換為按工程量標(biāo)定的整數(shù)值?；芈房刂频妮敵觯鄬τ诒豢貙ο髞碚f，為一個控制量。注意：回路控制輸出為在[0.0，1.0]范圍內(nèi)的歸一化實數(shù)格式，它必須先轉(zhuǎn)換為16位按工程量標(biāo)定的值前方可用于驅(qū)動實際裝置。這一轉(zhuǎn)換實際上為歸一過程的逆過程。第一步是用下式將回路輸出轉(zhuǎn)換為按工程量標(biāo)定的實數(shù)格式：Rscal=(Mn-E)*Span式中：Rscal為已按工程量標(biāo)定的實數(shù)格式的回路輸出；Mn為歸一化格式的回路輸出；E對于單極性模擬量，取為0.0；對雙極性模擬量，取為0.5；Span為最大允許值減去最小允許值，通常?。?2000〔單極性〕，64000〔雙極性〕3.7.3程序流程圖本程序分為三局部：主程序、子程序、中斷程序。邏輯運算放在主程序。系統(tǒng)初始化的一些工作放在初始化子程序中完成，這樣節(jié)省掃描時間。利用定時器中斷實現(xiàn)PID控制的定時采樣及輸出局部。主程序開始主程序圖7：主程序開始SM0.1調(diào)用子程序initiate檢查擴展模塊同時進行初始化SM0.1調(diào)用子程序initiate檢查擴展模塊同時進行初始化SM0.0調(diào)用子程序sift對輸入信號進行濾波處理SM0.0調(diào)用子程序sift對輸入信號進行濾波處理NN擴展模塊有錯誤？擴展模塊有錯誤？YNYN自動？自動？禁止中斷禁止中斷YY允許中斷允許中斷單閉環(huán)手動輸出單閉環(huán)手動輸出調(diào)用中斷子程序調(diào)用中斷子程序主程序結(jié)束主程序結(jié)束圖7主程序流程圖中斷子程序圖8：中斷子程序開始中斷子程序開始中斷子程序開始中斷子程序開始調(diào)單閉環(huán)子程序pid調(diào)單閉環(huán)子程序pid始中斷子程序開始中斷子程序結(jié)束中斷子程序結(jié)束始中斷子程序開始圖8中斷子程序流程圖單閉環(huán)子程序pid單閉環(huán)子程序pid：單閉環(huán)子程序pide_2=e_1,e_1=Eee_2=e_1,e_1=EeEe=Spn-PvnEe=Spn-PvnMnp=Kc*(Ee-e_1)Mnp=Kc*(Ee-e_1)Mni=Ee*Ts*Kc/TiMni=Ee*Ts*Kc/TiMnd=(Ee-2e_1+e_2)*Td*Kc/TsMnd=(Ee-2e_1+e_2)*Td*Kc/TsdMn=Mnp+Mni+MnddMn=Mnp+Mni+MndMn=Mn_1+dMnMn=Mn_1+dMnMn_1=MnMn_1=MnYMn=100Mn>100?YMn=100Mn>100?NNYMn=0Mn<0?YMn=0Mn<0?AC0=Mn*25600/100NAC0=Mn*25600/100NAC0由實數(shù)轉(zhuǎn)換為整數(shù)，AQW0=AC0+6400AC0由實數(shù)轉(zhuǎn)換為整數(shù)，AQW0=AC0+6400圖9單閉環(huán)子程序流程圖結(jié)束圖9單閉環(huán)子程序流程圖結(jié)束初始化子程序initiate:程序開始程序開始計數(shù)器清零預(yù)置采樣次數(shù)當(dāng)前采樣和清零平均值清零當(dāng)前采樣值清零設(shè)置中斷時間，中斷連接結(jié)束結(jié)束圖11初始化子程序圖11初始化子程序流程圖濾波子程序sift：本程序描述了模擬量模塊EM235的功能，分別從AIW0、AIW2中取輸入值，為了增加穩(wěn)定性，求屢次采樣值的平均值。開始開始采樣值相加采樣值相加采樣計數(shù)器值加1采樣計數(shù)器值加1NN采樣計數(shù)器值=采樣次數(shù)？采樣計數(shù)器值=采樣次數(shù)？YY求采樣平均值求采樣平均值采樣和清零采樣和清零采樣計數(shù)器清零采樣計數(shù)器清零采樣平均值轉(zhuǎn)換為實數(shù)采樣平均值轉(zhuǎn)換為實數(shù)Pvn=[〔采樣值-6000〕/26000]*maxPvn=[〔采樣值-6000〕/26000]*max結(jié)束結(jié)束圖12圖12濾波子程序流程圖3.8MCGS組態(tài)軟件對系統(tǒng)的組態(tài)過程計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速開展，為工業(yè)自動化開辟了廣闊的開展空間，用戶可以方便快捷地組建優(yōu)質(zhì)高效的監(jiān)控系統(tǒng)，并且通過采用遠程監(jiān)控及診斷、雙機熱備等先進技術(shù)，使系統(tǒng)更加平安可靠，在這方面，MCGS工控組態(tài)軟件提供強有力的軟件支持。MCGS全中文工業(yè)自動化控制組態(tài)軟件〔以下簡稱MCGS工控組態(tài)軟件或MCGS〕為用戶建立全新的過程測控系統(tǒng)提供了一整套解決方案。MCGS工控組態(tài)軟件是一套32位工控組態(tài)軟件，集動畫顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制與輸出、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、雙機熱備、工程報表、數(shù)據(jù)與曲線等諸多強大功能于一身，并支持國內(nèi)外眾多數(shù)據(jù)采集與輸出設(shè)備，廣泛應(yīng)用于石油、電力、化工、鋼鐵、礦山、冶金、機械、紡織、航天、建筑、材料、制冷、交通、通訊、食品、制造與加工業(yè)、水處理、環(huán)保、智能樓宇、實驗室等多種工程領(lǐng)域。MCGSWW效勞器版本，集工業(yè)現(xiàn)場的集散控制和各類歷史、實時數(shù)據(jù)及相關(guān)曲線的WWW發(fā)布于一體，可以解決整個企業(yè)的Internet/Intranet方案，也可以非常方便的與您已有的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)相銜接，讓您從具體的技術(shù)環(huán)節(jié)和繁雜的數(shù)據(jù)堆中脫身，隨時隨地掌握工業(yè)現(xiàn)場與企業(yè)運營狀態(tài)，了解所需的各項信息，大幅度提高工作效率，實現(xiàn)成功決策。MCGS即"監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)"，英文全稱為MonitorandControlGeneratedSystem。MCGS是為工業(yè)過程控制和實時監(jiān)測領(lǐng)域效勞的通用計算機系統(tǒng)軟件，具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護性強的突出特點。3.8.1MCGS工控組態(tài)軟件的功能和特點1、概念簡單，易于理解和使用。普通工程人員經(jīng)過短時間的培訓(xùn)就能正確掌握、快速完成多數(shù)簡單工程工程的監(jiān)控程序設(shè)計和運行操作。用戶可避開復(fù)雜的計算機軟硬件問題，集中精力解決工程本身的問題，按照系統(tǒng)的規(guī)定，組態(tài)配置出高性能、高可靠性、高度專業(yè)化的上位機監(jiān)控系統(tǒng)。2、功能齊全，便于方案設(shè)計。MCGS為解決工程監(jiān)控問題提供了豐富多樣的手段，從設(shè)備驅(qū)動〔數(shù)據(jù)采集〕到數(shù)據(jù)處理、報警處理、流程控制、動畫顯示、報表輸出、曲線顯示等各個環(huán)節(jié)，均有豐富的功能組件和常用圖形庫可供選用，用戶只需根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點，進行方案設(shè)計和組態(tài)配置，即可生成用戶應(yīng)用軟件系統(tǒng)。3、實時性與并行處理。MCGS充分利用了Windows操作平臺的多任務(wù)、按優(yōu)先級分時操作的功能，使PC機廣泛應(yīng)用于工程測控領(lǐng)域成為可能。工程作業(yè)中，大量的數(shù)據(jù)和信息需要及時收集，即時處理，在計算機測控技術(shù)領(lǐng)域稱其為實時性任務(wù)關(guān)鍵任務(wù)，如數(shù)據(jù)采集、設(shè)備驅(qū)動和異常處理等。另外許多工作那么是非實時性的，或稱為非時間關(guān)鍵任務(wù)，如畫面顯示，可在主機運行周期時間內(nèi)插空進行。而像打印數(shù)據(jù)一類的工作，可運行于后臺，稱為脫機作業(yè)。MCGS是真正的32位系統(tǒng)，可同時運行于MicrosoftWindows95，98和MicrosoftWindowsNT平臺，以線程為單位進行分時并行處理。4、建立實時數(shù)據(jù)庫，便于用戶分步組態(tài)，保證系統(tǒng)平安可靠運行。MCGS組態(tài)軟件由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五局部構(gòu)成。其中的“實時數(shù)據(jù)庫〞是整個系統(tǒng)的核心。在生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)時，每一局部均可分別進行組態(tài)配置，獨立建造，互不相干；而在系統(tǒng)運行過程中，各個局部都通過實時數(shù)據(jù)庫交換數(shù)據(jù)，形成互相關(guān)聯(lián)的整體。實時數(shù)據(jù)庫是一個數(shù)據(jù)處理中心，是系統(tǒng)各個局部及其各種功能性構(gòu)件的公用數(shù)據(jù)區(qū)。各個部件獨立地向?qū)崟r數(shù)據(jù)庫輸入和輸出數(shù)據(jù)，并完成自己的過失控制。5、設(shè)立“設(shè)備工具箱〞，針對外部設(shè)備的特征，用戶從中選擇某種“構(gòu)件〞，設(shè)置于設(shè)備窗口內(nèi)，賦予相關(guān)的屬性，建立系統(tǒng)與外部設(shè)備的連接關(guān)系，即可實現(xiàn)對該種設(shè)備的驅(qū)動和控制。不同的設(shè)備對應(yīng)于不同的構(gòu)件，所有的設(shè)備構(gòu)件均通過實時數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系，而建立時又是相互獨立的，即對某一構(gòu)件的操作或改動，不影響其它構(gòu)件和整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，從這一意義上講，MCGS是一個“設(shè)備無關(guān)〞的系統(tǒng)，用戶不必因外部設(shè)備局部改動，而影響整個系統(tǒng)。6、“面向窗口〞的設(shè)計方法，增加了可視性和可操作性。以窗口為單位，構(gòu)造用戶運行系統(tǒng)的圖形界面，使得MCGS的組態(tài)工作既簡單直觀，又靈活多變。用戶可以使用系統(tǒng)的缺省構(gòu)架，也可以根據(jù)需要自己組態(tài)配置，生成各種類型和風(fēng)格的圖形界面，包括DOS風(fēng)格的圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)Windows風(fēng)格的圖形界面以及帶有動畫效果的工具條和狀態(tài)條。7、利用豐富的“動畫組態(tài)〞功能，快速構(gòu)造各種復(fù)雜生動的動態(tài)畫面。以圖象、圖符、數(shù)據(jù)、曲線等多種形式，為操作員及時提供系統(tǒng)運行中的的狀態(tài)、品質(zhì)及異常報警等有關(guān)信息。用變化大小、改變顏色、明暗閃爍、移動翻轉(zhuǎn)等多種手段，增強畫面的動態(tài)顯示效果。圖元、圖符對象定義相應(yīng)的狀態(tài)屬性，即可實現(xiàn)動畫效果。同時，MCGS為用戶提供了豐富的動畫構(gòu)件，模擬工程控制與實時監(jiān)測作業(yè)中常用的物理器件的動作和功能。每個動畫構(gòu)件都對應(yīng)一個特定的動畫功能。如：實時曲線構(gòu)件、歷史曲線構(gòu)件、報警顯示構(gòu)件、自由表格構(gòu)件等。8、引入“運行策略〞的概念。復(fù)雜的工程作業(yè)，運行流程都是多分支的。用傳統(tǒng)的編程方法實現(xiàn)，既繁瑣又容易出錯。MCGS開辟了“策略窗口〞，用戶可以選用系統(tǒng)提供的各種條件和功能的“策略構(gòu)件〞，用圖形化的方法構(gòu)造多分支的應(yīng)用程序，實現(xiàn)自由、精確地控制運行流程，按照設(shè)定的條件和順序，操作外部設(shè)備，控制窗口的翻開或關(guān)閉，與實時數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換。同時，也可以由用戶創(chuàng)立新的策略構(gòu)件，擴展系統(tǒng)的功能。9、MCGS系統(tǒng)由五大功能部件組成，主要的功能部件以構(gòu)件的形式來構(gòu)造。不同的構(gòu)件有著不同的功能，且各自獨立。三種根本類型的構(gòu)件〔設(shè)備構(gòu)件、動畫構(gòu)件、策略構(gòu)件〕完成了MCGS系統(tǒng)三大局部〔設(shè)備驅(qū)動、動畫顯示和流程控制〕的所有工作。用戶也可以根據(jù)需要，定制特定類型構(gòu)件，使MCGS系統(tǒng)的功能得到擴充。這種充分利用“面向?qū)ο蟥暤募夹g(shù)，大大提高了系統(tǒng)的可維護性和可擴充性。10、支持OLEAutomation技術(shù)。MCGS允許用戶在VisualBasic中操作MCGS中的對象，提供了一套開放的可擴充接口，用戶可根據(jù)自己的需要用VB編制特定的功能構(gòu)件來擴充系統(tǒng)的功能。11、MCGS中數(shù)據(jù)的存儲不再使用普通的文件，而是用數(shù)據(jù)庫來管理一切。組態(tài)時，系統(tǒng)生成的組態(tài)結(jié)果是一個數(shù)據(jù)庫；運行時，數(shù)據(jù)對象、報警信息的存儲也是一個數(shù)據(jù)庫。利用數(shù)據(jù)庫來保存數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，提高了系統(tǒng)的可靠性和運行效率，同時，也使其它應(yīng)用軟件系統(tǒng)能直接處理數(shù)據(jù)庫中的存盤數(shù)據(jù)。12、設(shè)立“對象元件庫〞，解決了組態(tài)結(jié)果的積累和重新利用問題。所謂對象元件庫，實際上是分類存儲各種組態(tài)對象的圖庫。組態(tài)時，可把制作完好的對象〔包括圖形對象，窗口對象，策略對象，以至位圖文件等等〕以元件的形式存入圖庫中，也可把元件庫中的各種對象取出，直接為當(dāng)前的工程所用。隨著工作的積累，對象元件庫將日益擴大和豐富，組態(tài)工作將會變得越來越簡單方便。13、提供對網(wǎng)絡(luò)的支持。考慮到工控系統(tǒng)今后的開展趨勢，MCGS充分運用現(xiàn)今開展的DCCW(DistributedComputerCooperatorWork)技術(shù)，即分布式計算機協(xié)同工作方式，來使分散在不同現(xiàn)場之間的采集系統(tǒng)和工作站之間協(xié)同工作。通過MCGS，不同的工作站之間可以實時交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對工控系統(tǒng)的分布式控制和管理。MCGS工程的五大局部MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五局部構(gòu)成，每一局部分別進行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。1、主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個設(shè)備窗口和多個用戶窗口，負責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的翻開或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設(shè)定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。2、設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊設(shè)備驅(qū)動程序，定義連接與驅(qū)動設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。3、用戶窗口：本窗口主要用于設(shè)置工程中人機交互的界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。4、實時數(shù)據(jù)庫：是工程各個局部的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個局部連接成有機的整體。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動畫連接及設(shè)備驅(qū)動的對象。5、運行策略：本窗口主要完成工程運行流程的控制。包括編寫控制程序〔if…then腳本程序〕，選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取、歷史曲線、定時器、配方操作、多媒體輸出等。3.8.3MCGS組態(tài)過程使用MCGS完成一個實際的應(yīng)用系統(tǒng)，首先必須在MCGS的組態(tài)環(huán)境下進行系統(tǒng)的組態(tài)生成工作，然后將系統(tǒng)放在MCGS的運行環(huán)境下運行。本章逐步介紹在MCGS組態(tài)環(huán)境下構(gòu)造一個用戶應(yīng)用系統(tǒng)的過程，以便對MCGS系統(tǒng)的組態(tài)過程有一個全面的了解和認識。工程整體規(guī)劃在實際工程工程中，使用MCGS構(gòu)造應(yīng)用系統(tǒng)之前，應(yīng)進行工程的整體規(guī)劃，保證工程的順利實施。對工程設(shè)計人員來說，首先要了解整個工程的系統(tǒng)構(gòu)成和工藝流程，弄清測控對象的特征，明確主要的監(jiān)控要求和技術(shù)要求等問題。在此根底上，擬定組建工程的總體規(guī)劃和設(shè)想，主要包括系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)哪些功能，控制流程如何實現(xiàn)，需要什么樣的用戶窗口界面，實現(xiàn)何種動畫效果以及如何在實時數(shù)據(jù)庫中定義數(shù)據(jù)變量等環(huán)節(jié)，同時還要分析工程中設(shè)備的采集及輸出通道與實時數(shù)據(jù)庫中定義的變量的對應(yīng)關(guān)系，分清哪些變量是要求與設(shè)備連接的，哪些變量是軟件內(nèi)部用來傳遞數(shù)據(jù)及用于實現(xiàn)動畫顯示的等問題。作好工程的整體規(guī)劃，在工程的組態(tài)過程中能夠盡量防止一些無謂的勞動，快速有效地完成工程工程。工程建立MCGS中用“工程〞來表示組態(tài)生成的應(yīng)用系統(tǒng)，創(chuàng)立一個新工程就是創(chuàng)立一個新的用戶應(yīng)用系統(tǒng)，翻開工程就是翻開一個已經(jīng)存在的應(yīng)用系統(tǒng)。工程文件的命名規(guī)那么和Windows系統(tǒng)相同，MCGS自動給工程文件名加上后綴“.mcg〞。保存新工程時，可以隨意更換工程文件的名稱。缺省情況下，所有的工程文件都存放在MCGS安裝目錄下的Work子目錄里，用戶也可以根據(jù)自身需要指定存放工程文件的目錄。構(gòu)造實時數(shù)據(jù)庫實時數(shù)據(jù)庫是MCGS系統(tǒng)的核心，也是應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心，系統(tǒng)各局部均以實時數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)公用區(qū)，進行數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)處理和實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化處理。定義數(shù)據(jù)對象的過程，就是構(gòu)造實時數(shù)據(jù)庫的過程。定義數(shù)據(jù)對象時，在組態(tài)環(huán)境工作臺窗口中，選擇“實時數(shù)據(jù)庫〞標(biāo)簽，進入實時數(shù)據(jù)庫窗口頁，顯示已定義的數(shù)據(jù)對象，置增加一個新的對象時，可在該處選定數(shù)據(jù)對象，鼠標(biāo)單擊“新增對象〞按鈕，那么在選中的對象之后增加一個新的數(shù)據(jù)對象；如不指定位置，那么在對象表的最后增加一個新的數(shù)據(jù)對象。新增對象的名稱以選中的對象名稱為基準(zhǔn)，按字符遞增的順序由系統(tǒng)缺省確定。對于新建工程，首次定義的數(shù)據(jù)對象。缺省名稱為Data1。需要注意的是，數(shù)據(jù)對象的名稱中不能帶有空格，否那么會影響對此數(shù)據(jù)對象存盤數(shù)據(jù)的讀取。數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置MCGS把數(shù)據(jù)對象的屬性封裝在對象內(nèi)部，作為一個整體，由實時數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理。對象的屬性包括根本屬性、存盤屬性和報警屬性。根本屬性那么包含對象的名稱、類型、初值、界限〔最大最小〕值、工程單位和對象內(nèi)容注釋等項內(nèi)容。表2定義變量符號地址備注KzM0.0控制方式EeVD136偏差e_1VD140偏差前值e_2VD144偏差前前值MnpVD148比例值MniVD152積分值MndVD156微分值dMnVD160PID增量Mn_1VD164輸出前值MnVD168輸出值KcVD172比例系數(shù)TiVD176積分時間常數(shù)TdVD180微分時間常數(shù)TsVD184采樣周期PvnVD200測量值SpnVD208給定值maxVW220測量值最大值圖13實時數(shù)據(jù)庫窗口在“實時數(shù)據(jù)庫〞窗口頁中，可以象在Windows95的文件操作窗口中一樣，能夠以大圖標(biāo)、小圖標(biāo)、列表、詳細資料四種方式顯示實時數(shù)據(jù)庫中已定義的數(shù)據(jù)對象，可以選擇按名稱的順序或按類型順序來顯示數(shù)據(jù)對象，也可以剪切、拷貝、粘貼指定的數(shù)據(jù)對象，還可以直接修改數(shù)據(jù)對象的名稱。為了快速生成多個相同類型的數(shù)據(jù)對象，可以選擇“成組增加〞按鈕，彈出“成組增加數(shù)據(jù)對象〞對話框，一次定義多個數(shù)據(jù)對象，如上圖所示。成組增加的數(shù)據(jù)對象，名稱由主體名稱和索引代碼兩局部組成。其中，“對象名稱〞一欄，代表該組對象名稱的主體局部，而“起始索引值〞那么代表第一個成員的索引代碼，其它數(shù)據(jù)對象的主體名稱相同，索引代碼依次遞增。成組增加的數(shù)據(jù)對象，其他特性如數(shù)據(jù)類型、工程單位、最大最小值等都是一致的。組態(tài)用戶窗口1、創(chuàng)立用戶窗口選擇組態(tài)環(huán)境工作臺中的用戶窗口頁，所有的用戶窗口均位于該窗口頁內(nèi)，如圖14所示：圖14用戶窗口按“新建窗口〞按鈕，或執(zhí)行菜單中的“插入〞→“用戶窗口〞命令，即可創(chuàng)立一個新的用戶窗口，以圖標(biāo)形式顯示。開始時，新建的用戶窗口只是一個空窗口，用戶可以根據(jù)需要設(shè)置窗口的屬性和在窗口內(nèi)放置圖形對象。2、設(shè)置用戶窗口屬性選擇待定義的用戶窗口圖標(biāo)，點鼠標(biāo)右鍵選擇屬性，也可以單擊工作臺窗口中的“窗口屬性〞按鈕，或者單擊工具條中的“顯示屬性〞按鈕，或者操作快捷鍵“Alt+Enter〞，彈出“用戶窗口屬性設(shè)置〞對話框，按所列款項設(shè)置有關(guān)屬性。用戶窗口的屬性包括根本屬性、擴充屬性和腳本控制〔啟動腳本、循環(huán)腳本、退出腳本〕，由用戶選擇設(shè)置。窗口的根本屬性包括窗口名稱、顯示標(biāo)題、背景顏色、窗口位置、窗口邊界、窗口內(nèi)容注釋等項內(nèi)容。窗口的擴充屬性包括窗口的外觀、位置坐標(biāo)和視區(qū)大小等項內(nèi)容。窗口的視區(qū)是指實際可用的區(qū)域，與屏幕上所見的區(qū)域可以不同，中選擇視區(qū)大于可見區(qū)時，窗口側(cè)邊附加滾動條，操作滾動條可以瀏覽窗口內(nèi)所有的圖形對象。腳本控制包括啟動腳本，循環(huán)腳本和退出腳本，啟動腳本在用戶窗口翻開時，循環(huán)腳本是在窗口翻開期間以指定的間隔循環(huán)執(zhí)行，退出腳本那么是在用戶窗口關(guān)閉時執(zhí)行。3、創(chuàng)立圖形對象MCGS提供了三類圖形對象供用戶選用，即圖元對象、圖符對象和動畫構(gòu)件。這些圖形對象位于常用符號工具箱和動畫工具箱內(nèi)，用戶從工具箱中選擇所需要的圖形對象，配置在用戶窗口內(nèi)，可以創(chuàng)立各種復(fù)雜的圖形。4、編輯圖形對象圖形對象創(chuàng)立完成后，要對圖形對象進行各種編輯工作，如：改變圖形的顏色和大小，調(diào)整圖形的位置和排列形式，圖形的旋轉(zhuǎn)及組合分解等項操作，MCGS提供了完善的編輯工具，使用戶能快速制作各種復(fù)雜的圖形界面，以圖形方式精確表示外部物理對象。5、定義動畫連接定義動畫連接，實際上是將用戶窗口內(nèi)創(chuàng)立的圖形對象與實時數(shù)據(jù)庫中定義的數(shù)據(jù)對象建立對應(yīng)連接關(guān)系，通過對圖形對象在不同的數(shù)值區(qū)間內(nèi)設(shè)置不同的狀態(tài)屬性〔如顏色、大小、位置移動、可見度、閃爍效果等〕，用數(shù)據(jù)對象的值的變化來驅(qū)動圖形對象的狀態(tài)改變，使系統(tǒng)在運行過程中，產(chǎn)生形象逼真的動畫效果。因此，動畫連接過程就歸結(jié)為對圖形對象的狀態(tài)屬性設(shè)置的過程。6、圖元圖符對象連接在MCGS中，每個圖元、圖符對象都可以實現(xiàn)11種動畫連接方式?？梢岳眠@些圖元、圖符對象來制作實際工程所需的圖形對象，然后再建立起與數(shù)據(jù)對象的對應(yīng)關(guān)系，定義圖形對象的一種或多種動畫連接方式，實現(xiàn)特定的動畫功能。7、動畫構(gòu)件連接為了簡化用戶程序設(shè)計工作量，MCGS將工程控制與實時監(jiān)測作業(yè)中常用的物理器件，如按鈕、操作桿、顯示儀表和曲線表盤等，制成獨立的圖形存儲于圖庫中，供用戶調(diào)用，這些能實現(xiàn)不同動畫功能的圖形稱為動畫構(gòu)件。在組態(tài)時，只需要建立動畫構(gòu)件與實時數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)對象的對應(yīng)關(guān)系，就能完成動畫構(gòu)件的連接，如對實時曲線構(gòu)件，需要指明該構(gòu)件運行時記錄哪個數(shù)據(jù)對象的變化曲線；對報警顯示構(gòu)件，需要指明該構(gòu)件運行時顯示哪個數(shù)據(jù)對象的報警信息。電動閥單閉環(huán)液位控制窗口如圖15：圖15電動閥單閉環(huán)液位控制窗口電動閥單閉環(huán)液位控制歷史曲線窗口如圖17：圖17電動閥單閉環(huán)液位控制歷史曲線窗口電動閥單閉環(huán)液位控制歷史數(shù)據(jù)窗口如圖18：圖18電動閥單閉環(huán)液位控制歷史數(shù)據(jù)窗口組態(tài)主控窗口主控窗口是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的主窗口，也是應(yīng)用系統(tǒng)的主框架，展現(xiàn)工程的總體外觀。主控窗口提供菜單命令，響應(yīng)用戶的操作。主控窗口負責(zé)調(diào)度設(shè)備窗口的工作、管理用戶窗口的翻開和關(guān)閉、驅(qū)動動畫圖形和調(diào)度用戶策略的運行等工作。主控窗口組態(tài)包括菜單設(shè)計和主控窗口中系統(tǒng)屬性的設(shè)置。1、系統(tǒng)菜單設(shè)計對于一個新建的工程，MCGS提供了一套缺省菜單，用戶也可以根據(jù)需要設(shè)計自己的菜單。2、主控窗口屬性設(shè)置選中“主控窗口〞圖標(biāo)，鼠標(biāo)單擊“工作臺〞窗口中的“系統(tǒng)屬性〞按鈕，或者單擊工具條中的“顯示屬性〞按鈕，或者選擇“編輯〞菜單中的“屬性〞菜單項，顯示“主控窗口屬性設(shè)置〞對話框。分為以下五種屬性，按頁設(shè)置。組態(tài)設(shè)備窗口設(shè)備窗口是MCGS系統(tǒng)與作為測控對象的外部設(shè)備建立聯(lián)系的后臺作業(yè)環(huán)境，負責(zé)驅(qū)動外部設(shè)備，控制外部設(shè)備的工作狀態(tài)。系統(tǒng)通過設(shè)備與數(shù)據(jù)之間的通道，把外部設(shè)備的運行數(shù)據(jù)采集進來，送入實時數(shù)據(jù)庫，供系統(tǒng)其它局部調(diào)用，并且把實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)輸出到外部設(shè)備，實現(xiàn)對外部設(shè)備的操作與控制。MCGS為用戶提供了多種類型的“設(shè)備構(gòu)件〞，作為系統(tǒng)與外部設(shè)備進行聯(lián)系的媒介。進入設(shè)備窗口，從設(shè)備構(gòu)件工具箱里選擇相應(yīng)的構(gòu)件，配置到窗口內(nèi)，建立接口與通道的連接關(guān)系，設(shè)置相關(guān)的屬性，即完成了設(shè)備窗口的組態(tài)工作。運行時，應(yīng)用系統(tǒng)自動裝載設(shè)備窗口及其含有的設(shè)備構(gòu)件，并在后臺獨立運行。對用戶來說，設(shè)備窗口是不可見的。1、選擇設(shè)備構(gòu)件在工作臺的“設(shè)備窗口〞頁中：鼠標(biāo)雙擊設(shè)備窗口圖標(biāo)〔或選中窗口圖標(biāo)，單擊“設(shè)備組態(tài)〞按鈕〕，彈出設(shè)備組態(tài)窗口；選擇工具條中的“工具箱〞按鈕，彈出設(shè)備工具箱；鼠標(biāo)雙擊設(shè)備工具箱里的設(shè)備構(gòu)件，或選中設(shè)備構(gòu)件，鼠標(biāo)移到設(shè)備窗口內(nèi)，單擊，那么可將其選到窗口內(nèi)。設(shè)備工具箱內(nèi)包含有MCGS目前支持的所有硬件設(shè)備，對系統(tǒng)不支持的硬件設(shè)備，需要預(yù)先定制相應(yīng)的設(shè)備構(gòu)件，才能對其進行操作。MCGS將不斷增加新的設(shè)備構(gòu)件，以提供對更多硬件設(shè)備的支持。我所選的設(shè)備為：設(shè)備0[口通訊父設(shè)備]、設(shè)備1[西門子S7-200PPI]2、設(shè)置設(shè)備構(gòu)件屬性選中設(shè)備構(gòu)件，單擊工具條中的“屬性〞按鈕或選擇“編輯〞菜單中的“屬性〞命令，或者鼠標(biāo)雙擊設(shè)備構(gòu)件，彈出所選設(shè)備構(gòu)件的“屬性設(shè)置〞對話框，進入“根本屬性〞窗口頁，按所列工程設(shè)定。不同的設(shè)備構(gòu)件有不同的屬性，一般都包括如下三項：設(shè)備名稱、輸入輸出〔I/O〕端口地址、數(shù)據(jù)采集周期。系統(tǒng)各個局部對設(shè)備構(gòu)件的操作是以設(shè)備名為基準(zhǔn)的，因此各個設(shè)備構(gòu)件不能重名。與硬件相關(guān)的參數(shù)必須正確設(shè)置，否那么系統(tǒng)不能正常工作。圖25設(shè)備0屬性窗口設(shè)備1屬性設(shè)置：圖26設(shè)備1根本屬性窗口3、設(shè)備通道連接把輸入輸出裝置讀取數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)的通道稱為設(shè)備通道，建立設(shè)備通道和實時數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)對象的對應(yīng)關(guān)系的過程稱為通道連接。建立通道連接的目的是通過設(shè)備構(gòu)件，確定采集進來的數(shù)據(jù)送入實時數(shù)據(jù)庫的什么地方，或從實時數(shù)據(jù)庫中什么地方取用數(shù)據(jù)。在屬性設(shè)置對話框內(nèi)，選擇“通道連接和設(shè)置〞窗口頁，按表中所列款項設(shè)置。圖27設(shè)備1通道連接窗口組態(tài)運行策略運行策略是指對監(jiān)控系統(tǒng)運行流程進行控制的方法和條件，它能夠?qū)ο到y(tǒng)執(zhí)行某項操作和實現(xiàn)某種功能進行有條件的約束。運行策略由多個復(fù)雜的功能模塊組成，稱為“策略塊〞，用來完成對系統(tǒng)運行流程的自由控制，使系統(tǒng)能按照設(shè)定的順序和條件，進行操作實時數(shù)據(jù)庫，控制用戶窗口的翻開、關(guān)閉以及控制設(shè)備構(gòu)件的工作狀態(tài)等一系列工作，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)工作過程的精確控制及有序的調(diào)度管理。用戶可以根據(jù)需要來創(chuàng)立和組態(tài)運行策略。1、創(chuàng)立運行策略每建立一個新工程，系統(tǒng)都自動創(chuàng)立三個固定的策略塊：啟動策略、循環(huán)策略和退出策略，它們分別在啟動時、運行過程中和退出前由系統(tǒng)自動調(diào)度運行。2、設(shè)置策略屬性進入運行策略窗口頁，選擇某一策略塊，單擊“策略屬性〞按鈕，或按工具條中的“顯示屬性〞按鈕，即可彈出“策略塊屬性設(shè)置〞對話框，設(shè)置的工程主要是策略名稱和策略內(nèi)容注釋。其中的“循環(huán)時間〞一欄，是專為循環(huán)策略塊設(shè)置循環(huán)時間用的。3、組態(tài)策略內(nèi)容無論是用戶創(chuàng)立的策略塊還是系統(tǒng)固有的三個策略塊，創(chuàng)立時只是一個有名無實的空架子，要使其成為獨立的實體，被系統(tǒng)其他局部調(diào)用，必須對其進行組態(tài)操作，指定策略塊所要完成的功能。每一個策略塊都具有多項功能，每一項功能的實現(xiàn)，都以特定的條件為前提。MCGS把“條件—功能〞結(jié)合成一體，構(gòu)成策略塊中的一行，稱為策略行，策略塊由多個策略行構(gòu)成。策略塊的組態(tài)操作包括：創(chuàng)立策略行：組態(tài)操作的第一步是創(chuàng)立策略行，目的是先為策略塊搭建結(jié)構(gòu)框架。用鼠標(biāo)單擊窗口上端工具條中的“新增策略行〞按鈕〔〕，或單擊鼠標(biāo)右鍵在彈出右鍵菜單中選擇“新增策略行菜單〞，或直接按下快捷鍵“Ctrl+I〞，增加一個空的策略行。一個策略塊中最多可創(chuàng)立1000個策略行。配置策略構(gòu)件：每個策略行都由兩種類型的構(gòu)件串接而成，前端為條件構(gòu)件，后端為策略構(gòu)件。一個策略行中只能有一個策略構(gòu)件，但可以有多個條件構(gòu)件。在MCGS的“策略工具箱〞中，為用戶提供了多種常用的策略構(gòu)件，用戶從工具箱中選擇所需的條件構(gòu)件和策略構(gòu)件，配置在策略行相應(yīng)的位置上。設(shè)置策略構(gòu)件屬性：鼠標(biāo)雙擊策略構(gòu)件；或者單擊策略構(gòu)件，按工具條中的“屬性按鈕〞，彈出該策略構(gòu)件的屬性設(shè)置對話框。不同的策略構(gòu)件，屬性設(shè)置的內(nèi)容不同。組態(tài)結(jié)果檢查要保證組態(tài)生成的應(yīng)用系統(tǒng)能夠正確運行，必須保證組態(tài)結(jié)果準(zhǔn)確無誤。MCGS提供了多種措施來檢查組態(tài)結(jié)果的正確性，希望密切注意系統(tǒng)提示的錯誤信息，養(yǎng)成及時發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的習(xí)慣。1、隨時檢查各種對象的屬在組態(tài)過程中，不可防止地會產(chǎn)生各種錯誤，錯誤的組態(tài)會導(dǎo)致各種無法預(yù)料的結(jié)果，性設(shè)置，是組態(tài)配置的重要環(huán)節(jié)，其正確與否，直接關(guān)系到系統(tǒng)的正常運行。為此，MCGS大多數(shù)屬性設(shè)置窗口中都設(shè)有“檢查(C)〞按鈕，用于對組態(tài)結(jié)果的正確性進行檢查。每當(dāng)用戶完成一個對象的屬性設(shè)置后，可使用該按鈕，及時進行檢查，如有錯誤，系統(tǒng)會提示相關(guān)的信息。這種隨時檢查措施，使用戶能及時發(fā)現(xiàn)錯誤，并且容易查找出錯誤的原因，迅速糾正。2、存盤檢查在完成用戶窗口、設(shè)備窗口、運行策略和系統(tǒng)菜單的組態(tài)配置后，一般都要對組態(tài)結(jié)果進行存盤處理。存盤時，MCGS自動對組態(tài)的結(jié)果進行檢查，發(fā)現(xiàn)錯誤，系統(tǒng)會提示相關(guān)的信息。3、統(tǒng)一檢查全部組態(tài)工作完成后，應(yīng)對整個工程文件進行統(tǒng)一檢查。關(guān)閉除工作臺窗口以外的其它窗口，鼠標(biāo)單擊工具條右側(cè)的“組態(tài)檢查〞按鈕，或執(zhí)行“文件〞菜單中的“組態(tài)結(jié)果檢查〞命令，即開始對整個工程文件進行組態(tài)結(jié)果正確性檢查。4、工程測試新建工程在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成〔或局部完成〕組態(tài)配置后，應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)入MCGS運行環(huán)境，通過試運行，進行綜合性測試檢查。鼠標(biāo)單擊工具條中的“進入運行環(huán)境〞按鈕，或操作快捷鍵F5，或執(zhí)行“文件〞菜單中的“進入運行環(huán)境〞命令，即可進入MCGS運行環(huán)境，啟動當(dāng)前正在組態(tài)的工程，對于要實現(xiàn)的功能進行測試。在組態(tài)過程中，可隨時進入運行環(huán)境，完成一局部測試一局部，發(fā)現(xiàn)錯誤及時修改。MCGS平安機制MCGS系統(tǒng)的操作權(quán)限機制和WindowsNT類似，采用用戶組和用戶的概念來進行操作權(quán)限的控制。在MCGS中可以定義多個用戶組，每個用戶組中可以包含多個用戶，同一個用戶可以隸屬于多個用戶組。操作權(quán)限的分配是以用戶組為單位來進行的，即某種功能的操作哪些用戶組有權(quán)限，而某個用戶能否對這個功能進行操作取決于該用戶所在的用戶組是否具備對應(yīng)的操作權(quán)限。MCGS系統(tǒng)按用戶組來分配操作權(quán)限的機制，使用戶能方便地建立各種多層次的平安機制。如：實際應(yīng)用中的平安機制一般要劃分為操作員組、技術(shù)員組、負責(zé)人組。操作員組的成員一般只能進行簡單的日常操作；技術(shù)員組負責(zé)工藝參數(shù)等功能的設(shè)置；負責(zé)人組能對重要的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析；各組的權(quán)限各自獨立，但某用戶可能因工作需要，能進行所有操作，那么只需把該用戶同時設(shè)為隸屬于三個用戶組即可。1、定義用戶和用戶組在MCGS組態(tài)環(huán)境中，選取“工具〞菜單中的“用戶權(quán)限管理〞菜單項，在MCGS中，固定有一個名為“管理員組〞的用戶組和一個名為“負責(zé)人〞的用戶，它們的名稱不能修改。管理員組中的用戶有權(quán)利在運行時管理所有的權(quán)限分配工作，管理員組的這些特性是由MCGS系統(tǒng)決定的，其它所有用戶組都沒有這些權(quán)利。在用戶管理器窗口中，上半局部為已建用戶的用戶名列表，下半局部為已建用戶組的列表。當(dāng)用鼠標(biāo)激活用戶名列表時，在窗口底部顯示的按鈕是“新增用戶〞、“復(fù)制用戶〞、“刪除用戶〞等對用戶操作的按鈕；當(dāng)用鼠標(biāo)激活用戶組名列表時，在窗口底部顯示的按鈕是“新增用戶組〞、“刪除用戶組〞等對用戶組操作的按鈕。按新增用戶按鈕，彈出如下用戶屬性設(shè)置窗口，在該窗口中，用戶對應(yīng)的密碼要輸入兩遍，用戶所隸屬的用戶組在下面的列表框中選擇〔注意：一個用戶可以隸屬于多個用戶組〕。當(dāng)在用戶管理器窗口中按“屬性〞按鈕時，彈出同樣的窗口，可以修改用戶密碼和所屬的用戶組，但不能夠修改用戶名。單擊新增用戶按鈕，可以添加新的用戶名，選中一個用戶時，點擊屬性或雙擊該用戶，會出現(xiàn)用戶屬性設(shè)置窗口2、系統(tǒng)權(quán)限設(shè)置為了更好的保證工程運行的平安、穩(wěn)定可靠，防止與工程系統(tǒng)無關(guān)的人員進入或退出工程系統(tǒng)，MCGS系統(tǒng)提供了對工程運行時進入和退出工程的權(quán)限管理。3、操作權(quán)限設(shè)置MCGS操作權(quán)限的組態(tài)非常簡單，當(dāng)對應(yīng)的動畫功能可以設(shè)置操作權(quán)限時，在屬性設(shè)置窗口頁中都有對應(yīng)的“權(quán)限〞按鈕，作為缺省設(shè)置，能對某項功能進行操作的為所有用戶，即：如果不進行權(quán)限組態(tài)，那么權(quán)限機制不起作用，所有用戶都能對其進行操作。在用戶權(quán)限設(shè)置窗口中，把對應(yīng)的用戶組選中〔方框內(nèi)打勾表示選中〕，那么該組內(nèi)的所有用戶都能對該項工作進行操作。注意：一個操作權(quán)限可以配置多個用戶組。3、工程平安管理使用MCGS工具菜單中工程平安管理菜單項的功能可以實現(xiàn)對工程〔組態(tài)所得的結(jié)果〕進行各種保護工作。該菜單項包括：工程密碼設(shè)置；鎖定軟件狗；工程運行期限設(shè)置。工程密碼：給正在組態(tài)或已完成的工程設(shè)置密碼，可以保護該工程不被其它人翻開使用或修改。當(dāng)使用MCGS來翻開這些工程時，首先彈出輸入框要求輸入工程的密碼，如密碼不正確那么不能翻開該工程，從而起到保護勞動成果的作用。鎖定軟件狗：鎖定軟件狗可以把組態(tài)好的工程和軟件狗鎖定在一起，運行時，離開所鎖定的軟件狗，該工程就不能正常運行。隨MCGS一起提供的軟件狗都有一個唯一的序列號，鎖定后的工程在其它任何MCGS系統(tǒng)中都無法正常運行，充分保護開發(fā)者的權(quán)利。設(shè)置工程運行期限：為了方便開發(fā)者的利益得到及時的回報，MCGS提供了設(shè)置工程運行期限的功能，到一定的時間后，如得不到應(yīng)得的回報，那么可通過多級密碼控制系統(tǒng)的運行或停止。MCGS工程試用期限的限制是和本系統(tǒng)的軟件狗配合使用的，簡單地改變計算機的時鐘改變不了本功能的實現(xiàn)?！霸O(shè)置密碼〞按鈕用來設(shè)置進入本窗口的密碼。有時候，MCGS組態(tài)環(huán)境和工程必須一起交給最終用戶，該密碼可用來保護本窗口中的設(shè)置，卻又不影響最終用戶使用MCGS系統(tǒng)。4結(jié)果分析通過PLC的編程，對模擬量〔管道流量〕進行控制，運用MCGS組態(tài)軟件進行組態(tài)，對數(shù)據(jù)進行監(jiān)視和修改，非常直觀的反映數(shù)據(jù)的變化過程。單閉環(huán)控制能到達預(yù)期的控制效果，當(dāng)比例系數(shù)設(shè)置加大時，提高了系統(tǒng)的反響速度，減小穩(wěn)態(tài)誤差，但過大會使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，輸出量的振蕩加劇，積分作用與當(dāng)前誤差的大小和誤差的歷史情況都有關(guān)系，只要誤差不為零，控制器的輸出就會因積分器的輸出不斷變化一直要到誤差消失，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時，積分局部才不再變化，因此積分作用可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度，但是積分作用的動作緩慢，可能給系統(tǒng)的動態(tài)特性帶來不良影響，因此很少單獨使用，積分時間常數(shù)增大，積分作用減弱，系統(tǒng)可能動態(tài)性能有所變好，但消除靜態(tài)誤差速度減慢。誤差變化的速度〔即誤差的微分〕反映了被控量變化的趨勢，微分局部根據(jù)它提前給出較大的調(diào)節(jié)作用，它較比例調(diào)節(jié)更為及時，所以微分局部具有超前和預(yù)測的特點，微分時間常數(shù)增大時，可能性會使超調(diào)量減小動態(tài)性能改善，但是抑制高頻干擾的能力下降，如果微分時間常數(shù)過大，系統(tǒng)輸出量在接近穩(wěn)態(tài)值時可能上升緩慢。在通過設(shè)計，實驗后得出合理的P，I，D參數(shù)后系統(tǒng)是可以滿足控制要求的。5總結(jié)通過這次畢業(yè)設(shè)計，我掌握了PLC在過程控制方面的應(yīng)用，掌握了增量式PID的編程方法,掌握了數(shù)據(jù)輸入輸出的工程量轉(zhuǎn)換方法,以及單閉環(huán)的編程方法，學(xué)會了MCGS組態(tài)軟件的使用，對數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控。但是，用增量式PID編程也有缺乏之處：積分截斷效應(yīng)大，有靜態(tài)誤差，溢出影響大，同時參數(shù)的設(shè)置也很重要，直接影響系統(tǒng)的控制效果，還需要進一步的改良。參考文獻[1].《MCGS工控組態(tài)軟件》北京昆侖通態(tài)公司[2].《可編程序控制器教程》溫照方主編北京理工大學(xué)出版社[3].《可編程序控制器入門教程》鐘肇新主編華南理工大學(xué)出版社[4].《過程控制及儀表》邵裕森主編上海交通大學(xué)出版社[5].《組態(tài)軟件MCGS在鍋爐液位控制中的應(yīng)用》馬兵智、孫志毅、趙志成[6].《MCGS組態(tài)軟件在電廠油區(qū)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用》張興政致謝為期四個月的畢業(yè)設(shè)計結(jié)束了，在這四個月中我學(xué)到了很多平時沒有學(xué)到的知識。畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)四年所學(xué)知識的綜合運用，也是理論走向?qū)嵺`的第一步，為即將踏上工作崗位奠定了根底。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，使我提高了解決實際問題的能力，對所學(xué)PLC方面的知識有了系統(tǒng)的把握，學(xué)會了MCGS組態(tài)軟件的使用，對設(shè)計的過程和步驟以及應(yīng)注意的細節(jié)有了更深刻的理解。在設(shè)計中，我得到了吳凌云老師的悉心指導(dǎo)。她那淵博的知識、嚴(yán)謹?shù)淖黠L(fēng)以及對我的嚴(yán)格要求都給我留下了很深的印象，將使我終生受益，在此對吳老師表示由衷的感謝。鑒于作者水平有限，難免存在一些錯誤和漏洞，望各位老師不吝賜教，在此向大家表示衷心的感謝。附錄AMAIN主程序：LDSM0.1CALLinitiateLDSM0.0CALLsiftLDB=SMB8,16#19//檢查EM235擴展模塊是否存在RM0.1,1NOTSM0.1,1LDB=SMB9,16#00//檢查EM235擴展模塊是否錯誤RM0.2,1NOTAB=SMB9,16#04SM0.2,1LDM0.1OM0.2JMP0LDW=sy,+1//單閉環(huán)手動輸出ANkzDTCH10MOVRu1,AC0/R100.0,AC0*R25600.0,AC0ROUNDAC0,AC0DTIAC0,AC0+I+6400,AC0MOVWAC0,AQW0LDW=sy,+2//串級手動輸出ANkzDTCH10MOVRu2,AC0/R100.0,AC0*R25600.0,AC0ROUNDAC0,AC0DTIAC0,AC0+I+6400,AC0MOVWAC0,AQW0LDkz//自動控制ENILDW=sy,+0Rkz,1LDkzEUATCHINT_0,10LDkzEDDTCH10LBL0Initiate初始化子程序：LDSM0.0//實驗初始化MOVW+0,syLDSM0.0//中斷MOVB100,SMB34ATCHINT_0,10LDSM0.0//pv1濾波初始化MOVW+0,VW0//計數(shù)器清零MOVW+128,VW2//預(yù)置采樣次數(shù)MOVD+0,VD10//當(dāng)前采樣值清零MOVD+0,VD14//當(dāng)前采樣和清零MOVD+0,VD18//平均值清零LDSM0.0////pv2濾波初始化MOVW+0,VW30//計數(shù)器清零MOVW+128,VW32//預(yù)置采樣次數(shù)MOVD+0,VD40//當(dāng)前采樣值清零MOVD+0,VD44//當(dāng)前采樣和清零MOVD+0,VD48//平均值清零Sift濾波子程序：LDSM0.0MOVWAIW0,VW12//放置模擬量輸入值LDW>=VW12,+0//檢查輸入信號MOVW+0,VW10//把輸入值轉(zhuǎn)換為雙字NOT//VD10=模擬量輸入值〔當(dāng)前采樣值〕MOVW16#FFFF,VW10LDSM0.0+DVD10,VD14//把當(dāng)前采樣值加到采樣和中INCWVW0//采樣計數(shù)器值加一LDW>=VW0,VW2//假設(shè)到達采樣次數(shù)把采樣和VD1VD18中MOVDVD14,VD18ENCOVW2,AC1//計算移位數(shù)SRDVD18,AC1//用移位數(shù)實現(xiàn)除法，求采樣平均值MOVD+0,VD14//重新初始化，即采樣和清零MOVW+0,VW0//采樣計數(shù)器清零DTRVD18,VD18//模擬量輸入平均值=VW20-R6000.0,VD18/R26000.0,VD18MOVRdih1,pv1*RVD18,pv1LDSM0.0MOVWAIW2,VW42//放置模擬量輸入值LDW>=VW42,+0//檢查輸入信號MOVW+0,VW40//把輸入值轉(zhuǎn)換為雙字NOT//VD40=模擬量輸入值〔當(dāng)前采樣值〕MOVW16#FFFF,VW40LDSM0.0+DVD40,VD44//把當(dāng)前采樣值加到采樣和中INCWVW30//采樣計數(shù)器值加一LDW>=VW30,VW32//假設(shè)到達采樣次數(shù)把采樣和VD44復(fù)制到VD48中MOVDVD44,VD48ENCOVW32,AC1//計算移位數(shù)SRDVD48,AC1//用移位數(shù)實現(xiàn)除法，求采樣平均值MOVD+0,VD44//重新初始化，即采樣和清零MOVW+0,VW30//采樣計數(shù)器清零DTRVD48,VD48//模擬量輸入平均值=VW50-R6000.0,VD48/R26000.0,VD48MOVRdih2,pv2*RVD48,pv2pid0單閉環(huán)子程序：LDSM0.0MOVRe1_1,e1_2MOVRe1,e1_1LDSM0.0//求e1MOVRsv1,AC0-Rpv1,AC0MOVRAC0,e1LDSM0.0//求p1MOVRe1,AC0-Re1_1,AC0*Rkc1,AC0MOVRAC0,p1LDSM0.0//求i1MOVRe1,AC0*Rts,AC0*Rkc1,AC0/Rti1,AC0MOVRAC0,i1LDSM0.0//求d1MOVRe1,AC0-Re1_1,AC0-Re1_1,AC0+Re1_2,AC0*Rtd1,AC0*Rkc1,AC0/Rts,AC0MOVRAC0,d1LDSM0.0//求det_u1MOVRp1,AC0+Ri1,AC0+Rd1,AC0MOVRAC0,det_u1LDSM0.0//求u1MOVRu1,u1_1MOVRu1_1,AC0LDW=sy,+1+Rdet_u1,AC0LDR>=AC0,100.0MOVR100.0,AC0LDR<=AC0,0.0MOVR0.0,AC0LDSM0.0MOVRAC0,u1LDSM0.0//轉(zhuǎn)換輸出MOVRu1,AC0/R100.0,AC0*R25600.0,AC0ROUNDAC0,AC0DTIAC0,AC0+I+6400,AC0MOVWAC0,AQW0INT_0中斷子程序：LDSM0.0MOVRts,AC0*R10.0,AC0ROUNDAC0,AC0DTIAC0,AC0MOVWAC0,timLDSM0.0INCWtimesLDW<=times,timJMP0LDW>=times,timMOVW+0,timesLDW=sy,+1//調(diào)單閉環(huán)子程序CALLpid0LDW=sy,+2//調(diào)串級子程序CALLpid1LBL0附錄BCPU222技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)CPU222DC/DC/DCCPU222AC/DC/繼電器物理特性尺寸(WXHXD)90x80x62mm90x80x62mm重量

270g310g功耗

5W7W存儲器特性程序存儲器在線程序編輯時

4096bytes

4096bytes非在線程序編輯時

4096bytes

4096bytes數(shù)據(jù)存儲器

2048bytes

2048bytes裝備(超級電容)

50小時/典型值(40°C時最少8小時)

50小時/典型值(40°C時最少8小時)(可選電池)

200天/典型值

200天/典型值I/O特性本機數(shù)字量輸入8輸入8輸入本機數(shù)字量輸出6輸出6輸出本機模擬量輸入無無本機模擬量輸出無無數(shù)字I/O映象區(qū)256(128輸入/128輸出)256(128輸入/128輸出)模擬I/O映象區(qū)32(16輸入/16輸出)32(16輸入/16輸出)允許最大的擴展I/O模塊2個模塊2個模塊允許最大的智能模塊2個模塊2個模塊脈沖捕捉輸入88高速計數(shù)器

總數(shù)4個4個

單相計數(shù)器4，每個30KHz4，每個30KHz

兩相計數(shù)器2，每個20KHz2，每個20KHz脈沖輸出2個20KHz(僅限于DC輸出)2個20KHz(僅限于DC輸出)常規(guī)特性定時器總數(shù)256個256個

1ms4個4個

10ms16個16個100ms236個236個計數(shù)器總數(shù)256(由超級電容或電池備份)256(由超級電容或電池備份)內(nèi)部存儲器位掉電保持256(由超級電容或電池備份)256(由超級電容或電池備份)112(存儲在EEPROM)112(存儲在EEPROM)時間中斷2個1ms分辨率2個1ms分辨率邊沿中斷4個上升沿和/或4個下降沿4個上升沿和/或4個下降沿模擬電位器1個8位分辨率1個8位分辨率布爾量運算執(zhí)行時間0.22μs0.22μs時鐘可選卡件可選卡件卡件選項存儲器、電池和實時時鐘存儲器、電池和實時時鐘集成的通信功能接口1個RS-485接口1個RS-485接口PPI,DP/T波特率9.6,19.2和187.5kbaud9.6,19.2和187.5kbaud自由口波特率1.2kbaud至115.2kbaud1.2kbaud至115.2kbaud每段最大電纜長度使用隔離的中繼器：187.5kbaud可達1000米，38.4kbaud可達1200米使用隔離的中繼器：187.5kbaud可達1000米，38.4kbaud可達1200米未使用隔離中繼器：50米未使用隔離中繼器：50米每段32個站，每個網(wǎng)絡(luò)126個站每段32個站，每個網(wǎng)絡(luò)126個站最大站點數(shù)3232最大主站數(shù)是(NETR/NETW)是(NETR/NETW)點到點(PPI主站模式)共4個，2個保存共4個，2個保存MPI連接(1個給PG，1個給OP)(1個給PG，1個給OP)電源特性輸入電源輸入電壓20.4至28.8VDC85至264VAC(47至63Hz)輸入電流85mA

(僅CPU，24VDC)40/20mA(僅CPU，120/240VAC)

500mA

(最大負載，24VDC)140/70mA(最大負載，120/240VAC)沖擊電流12A，28.8VDC時20A，264VAC時隔離(現(xiàn)場與邏輯)不隔離1500VAC保持時間(掉電)10ms，24VDC時20/80ms，120/240VAC時保險(不可替換)3A，250V時慢速熔斷2A，250V時慢速熔斷24VDC傳感器電源傳感器電壓L+減5V20.4至28.8VDC電流限定1.5A峰值，終端限定非破壞性1.5A峰值，終端限定非破壞性紋波噪聲來自輸入電源小于1V峰分值隔離(傳感器與邏輯)非隔離非隔離數(shù)字量輸入特性本機集成數(shù)字量輸入點數(shù)8輸