基于PLC水箱水位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

精選文庫(kù)分類(lèi)號(hào) TP273 單位代碼 11395 密 級(jí) 學(xué) 號(hào) 1505320109 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目基于PLC的水箱水位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作 者劉建坤院 (系)能源工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師姬妍答辯日期2017年5月20日-精選文庫(kù)榆 林 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠(chéng)信責(zé)任書(shū)本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀(guān)點(diǎn)等，均已明確注明出處。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）與資料若有不實(shí)，愿意承擔(dān)一切相關(guān)的法律責(zé)任。 論文作者簽名: 年 月 日-精選文庫(kù)摘要隨著社會(huì)的發(fā)展，人口的日益增多和人民生活水平的提高，對(duì)供水的穩(wěn)定性提出越來(lái)越嚴(yán)苛的要求。以往采用傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)，不僅占地面積大，供水速度慢，可靠性差，接線(xiàn)也很復(fù)雜。當(dāng)工業(yè)生產(chǎn)工藝發(fā)生改變時(shí)，控制電路就必須重新接線(xiàn)，系統(tǒng)缺乏靈活性、自動(dòng)化程度低。當(dāng)今的很多企業(yè)都采用可編程邏輯控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制系統(tǒng)，來(lái)提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，為企業(yè)的生產(chǎn)效率提供了可靠的保障。本設(shè)計(jì)是基于PLC水箱水位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，針對(duì)現(xiàn)在大部分水箱自動(dòng)化程度低，控制過(guò)程也相對(duì)繁雜等諸多因素，本設(shè)計(jì)是采用西門(mén)子S7-200PLC來(lái)對(duì)水箱水位監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行控制的，通過(guò)液位變送器測(cè)得液位轉(zhuǎn)化為電信號(hào)變送給PLC中，經(jīng)過(guò)PLC的運(yùn)算和PID調(diào)節(jié)把控制信號(hào)輸出給電動(dòng)調(diào)節(jié)閥后，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)控制液位的恒壓供水系統(tǒng)，在利用MCGS組態(tài)軟件來(lái)進(jìn)行液位控制的實(shí)時(shí)監(jiān)控。得到了一個(gè)自動(dòng)化程度較高并且可以通過(guò)MCGS組態(tài)界面就能簡(jiǎn)單快捷并靈活多變的控制液位的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：水箱液位；PLC；MCGSDesign of Water Level Monitoring System Based on PLC Water TankABSTRACTThe increasing social progress, the increasing population and the improvement of peoples quality of life, the stability of the water supply more stringent requirements. Past water supply system, not only a large volume, and water supply efficiency is slow, wiring is also very complicated. When the industrial production process changes, it must be wired, lack of flexibility, low degree of automation. Many of todays enterprises are using programmable logic controller instead of the traditional control system, to improve the degree of automation of the system for the production efficiency of the enterprise to provide a reliable guarantee.The design is based on PLC water tank water level monitoring system design, for now most of the water tank is low degree of automation, the control process is also relatively complex and many other factors, the design is the use of Siemens S7-200PLC water tank water level monitoring system to control, through the liquid level The transmitter measured the liquid level into the electrical signal sent to the PLC, after the PLC operation and PID control to control the signal output to the electric control valve, the electric control valve control valve opening to control the level of constant pressure water supply System, in the use of MCGS configuration software for real-time monitoring of liquid level control. Has been a high degree of automation and can be configured through the MCGS interface can be simple and quick and flexible control of the liquid level design.Key words: tank level; PLC; MCGS-精選文庫(kù)目錄摘 要IABSTRACTII1緒論11.1 設(shè)計(jì)的背景與意義11.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀11.3西門(mén)子PLC介紹22水箱水位監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案32.1系統(tǒng)組成32.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案33水箱水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)53.1系統(tǒng)構(gòu)成53.2儀表的選型53.2.1 CPU選擇53.2.2變送器的選擇63.2.3執(zhí)行器的選擇63.2.4水泵的選擇63.3工作原理83.4 PID算法84軟件設(shè)計(jì)114.1軟件流程圖114.2 I/O分配表和PID回路參數(shù)表124.3梯形圖125系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)195.1監(jiān)控組態(tài)軟件介紹195.1.1 概念195.1.2 組態(tài)軟件的特點(diǎn)195.2 組態(tài)界面的開(kāi)發(fā)195.2.1 建立工程195.2.2建立流程畫(huà)面205.2.3定義數(shù)據(jù)對(duì)象215.2.4動(dòng)畫(huà)連接225.2.5模擬設(shè)備連接255.2.6控制流程255.2.7報(bào)警顯示265.2.8趨勢(shì)曲線(xiàn)顯示275.2.9水位控制系統(tǒng)效果展示286總結(jié)29參考文獻(xiàn)31致謝33精選文庫(kù) 1 緒論1.1 設(shè)計(jì)的背景與意義以往的人們都是操控陳舊的繼電器接觸器調(diào)控液位高度，自動(dòng)化水準(zhǔn)很低，控制過(guò)程也相對(duì)的繁雜。自從可編程控制器泛起之后，可以讓液位系統(tǒng)主動(dòng)的維持液位高度，工作職員可以很輕松的在工作臺(tái)上明白設(shè)備的工作情況，降低了工作1傷害性的同時(shí)也提升了效率?？删幊炭刂破魇前堰^(guò)往的繼電氣控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體的自動(dòng)控制設(shè)備，其操作和控制都很靈活簡(jiǎn)便，非常合適液位系統(tǒng)。現(xiàn)如今被廣泛運(yùn)用的可編程控制有西門(mén)子旗下的S7-200PLC，其強(qiáng)大的功能獲得了許多業(yè)內(nèi)人士的認(rèn)可。1.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀液位監(jiān)控系統(tǒng)不在只是局限于各種碩大的發(fā)電廠(chǎng)、鋼鐵、煤炭石油等領(lǐng)域，其通過(guò)本身的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的安全優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)軍到一部分民用水箱產(chǎn)品中。但是目前階段，它的成本還是很高。就好比把一部分手工打造的家用小型水塔改造成自動(dòng)化控制系統(tǒng)的水箱，從本身外部硬件的改造和實(shí)施，相對(duì)于民用產(chǎn)品的落實(shí)性?xún)r(jià)比還是偏高的。因此大范圍的使用依舊受到經(jīng)濟(jì)上的限制。從長(zhǎng)久的規(guī)劃來(lái)說(shuō)，通過(guò)自動(dòng)化的創(chuàng)新完善和硬件造價(jià)的下調(diào)，以及人們珍惜那些因?yàn)楸旧聿僮髟蚶速M(fèi)的水資源，水箱水位監(jiān)控系統(tǒng)仍然具備大范圍推廣的遠(yuǎn)景。我國(guó)目前處于發(fā)展中國(guó)家的范疇，只要是有一點(diǎn)點(diǎn)涉及到任何關(guān)于能源的所有領(lǐng)域中，水箱都是一個(gè)必不可少的2重要組成部分，就算是多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家也不特殊。其功能的完善與否直接影響到各個(gè)工廠(chǎng)最基本的生產(chǎn)安全和重要的生產(chǎn)效益。我國(guó)嵌入式技術(shù)在科研人員的努力研發(fā)后得到飛速的發(fā)展使得控制系統(tǒng)技術(shù)依然已經(jīng)邁進(jìn)國(guó)際水平的范疇里。但是在調(diào)研的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)仍有很多中小型企業(yè)和部分民用水箱還是需要專(zhuān)職的人員去調(diào)控。基于PLC的控制器原理簡(jiǎn)單，實(shí)用方便，適應(yīng)性強(qiáng)，使供水系統(tǒng)更加的安全可靠?？删幊踢壿嬁刂破鞅４媪死^電器控制系統(tǒng)的操作簡(jiǎn)易、控制精準(zhǔn)、控制程序可以隨工藝改變而改變、易于與計(jì)算機(jī)通訊和維修簡(jiǎn)便等優(yōu)秀性能。1.3西門(mén)子PLC介紹SIMATIC PLC是德國(guó)西門(mén)子在1995年推出的高性?xún)r(jià)比的PLC系統(tǒng)3。微型的有S7-200系列，最小配置為8DI/6DO；中小型的有S7-300系列；中高檔的有S7-400系列。S7系列都具有模塊化，無(wú)風(fēng)扇布局和易于用戶(hù)上手等特點(diǎn)。這讓S7系列的PLC成為了大眾的首選，該系統(tǒng)給出了完成各種控制任務(wù)既簡(jiǎn)便又合理的解決方案。其主要功能有：快速的指令處理、診斷功能和密碼保護(hù)等一系列的功能。2 水箱水位監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案2.1系統(tǒng)組成水箱液位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2-1所示，S7-200是本次系統(tǒng)選取的控制器PLC,水箱是該系統(tǒng)選取的被控對(duì)象，水箱的實(shí)際液位在經(jīng)過(guò)液位傳感器的測(cè)量后把實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)4轉(zhuǎn)變成電信號(hào)送至PLC輸入模塊, PLC立刻對(duì)檢測(cè)到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分化處理，按照系統(tǒng)給定的控制要求進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，然后PLC把運(yùn)算結(jié)果傳輸給模擬量輸出模塊送入執(zhí)行器單元中，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥裝置是系統(tǒng)選定的執(zhí)行器單元。上位機(jī)的通信方式是由PC/PPI通信電纜和PLC串口建立連接后實(shí)現(xiàn)通信，工作人員需要給上位機(jī)載入西門(mén)子的編程軟件和MCGS組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境，在有需要的情況下對(duì)控制算法進(jìn)行有必要的編程和修改，并在運(yùn)行過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)中為工作人員提供優(yōu)良的人機(jī)界面，同時(shí)也方便工作人員在調(diào)試實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中進(jìn)行必要的參數(shù)修改和響應(yīng)曲線(xiàn)的實(shí)時(shí)顯示。圖 2-1水箱液位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)是通過(guò)使用西門(mén)子S7-200可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)水位PID控制調(diào)節(jié)，通過(guò)壓力變送器對(duì)水位數(shù)據(jù)的檢測(cè)5，把檢測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)送入到EM235中，在經(jīng)過(guò)EM235送入執(zhí)行器即電動(dòng)調(diào)節(jié)閥中，通過(guò)改變電動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥門(mén)的大小，以此來(lái)達(dá)成水箱水位的平衡。工作人員可以在上位機(jī)的控制畫(huà)面中，隨時(shí)隨地的監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)時(shí)狀態(tài)，也可以在需要時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集。然后在流程中以動(dòng)畫(huà)的方式、報(bào)警信息處理、流程控制、實(shí)時(shí)曲線(xiàn)輸出等多種方法,提供液位PLC控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行情況，顯示PV（液位檢測(cè)值）、OP（閥門(mén)開(kāi)度）、SP（設(shè)定值）、并且在畫(huà)面上實(shí)現(xiàn)、報(bào)表、報(bào)警信息及處理結(jié)果、實(shí)時(shí)曲線(xiàn)等功能。3 水箱水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)構(gòu)成水箱液位控制系統(tǒng)由可編程控制器、執(zhí)行器單元、被控過(guò)程和測(cè)量變送單元等四個(gè)重要部分組成。如圖3-1所示。圖 3-1水箱控制系統(tǒng)示意圖表 3-1元器選型表3.2儀表的選型序號(hào)器件名稱(chēng)型號(hào)規(guī)格數(shù)量1234CPU液位變送器電動(dòng)調(diào)節(jié)閥水泵CPU-224DBYG擴(kuò)散硅壓力變送器PSL202CM10-31111 3.2.1 CPU選擇 本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子可很容易地整體拆卸。是具有較強(qiáng)控制能力的控制器。本設(shè)計(jì)一共有6個(gè)輸入I點(diǎn)和4個(gè)輸出0點(diǎn)，一個(gè)液位變送器輸入電信號(hào)模塊和一個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥輸出信號(hào)模塊所以需要一個(gè)輸入/輸出模塊EM235，所以CPU 本設(shè)計(jì)選取的PLC是CPU-224。3.2.2變送器的選擇測(cè)量變送環(huán)節(jié)的作用是將工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的參數(shù)經(jīng)過(guò)檢測(cè)、變送單元轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。在模擬儀表中，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)通常采用420mADC、15VDC的電流（電壓）信號(hào)，或20100kPa的氣壓信號(hào)；在現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)儀表中，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)是指數(shù)字信號(hào)。因在水箱液位控制系統(tǒng)中測(cè)量的是水箱液位，所以本設(shè)計(jì)中選用的是壓力液位變送器6。液位傳感器用來(lái)對(duì)水箱的液位進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)控制精度有直接的影響， DBYG擴(kuò)散硅壓力變送器是一種新型的壓力檢測(cè)儀表。儀表在工業(yè)測(cè)量和自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中作為檢測(cè)環(huán)節(jié)用來(lái)測(cè)量液體、氣體的壓力，并將被測(cè)參量轉(zhuǎn)換成420mA DC的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出，與其它儀表配合實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)檢測(cè)和控制。另外，本變送器按標(biāo)準(zhǔn)的二線(xiàn)制傳輸，采用高品質(zhì)、低功耗的精密器件，穩(wěn)定性、可靠性大大提高。因此，本設(shè)計(jì)采用工業(yè)用的DBYG擴(kuò)散硅壓力變送器。3.2.3執(zhí)行器的選擇執(zhí)行器接受來(lái)自控制器輸出的控制信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)操縱變量的改變，從而使被控變量向設(shè)定值靠攏?？刂崎y接收來(lái)自控制器輸出的控制信號(hào)，通過(guò)改變閥的開(kāi)度達(dá)到控制流量的目的?？刂崎y包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩部分。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是控制信號(hào)產(chǎn)生推力或位移的裝置；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出信號(hào)改變能量或物料輸送量的裝置。因此本設(shè)計(jì)的執(zhí)行器選用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥對(duì)控制回路流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。采用德國(guó)PS公司進(jìn)口的PSL202型智能電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，無(wú)需配伺服放大器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用高性能稀土磁性材料制造的同6步電機(jī)，運(yùn)行平穩(wěn)，體積小，力矩大，抗堵轉(zhuǎn)，控制精度高、控制單元與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一體化，可靠性高、操作方便，并可與計(jì)算機(jī)配套使用，組成最佳調(diào)節(jié)回路。有輸入控制信號(hào)420mA及單相電源即可控制運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力流量溫度液位等參數(shù)的調(diào)節(jié)，具有體積小，重量輕，連線(xiàn)簡(jiǎn)單，泄漏量少的優(yōu)點(diǎn)。采用PS電子式直行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，420mA閥門(mén)位置反饋信號(hào)輸出雙導(dǎo)向單座柱塞式閥芯，流量具有等百分比特性，直線(xiàn)特性和快開(kāi)特性，性能穩(wěn)定可靠，控制精度高，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。3.2.4水泵的選擇丹麥格蘭富循環(huán)水泵的是一種運(yùn)用很廣泛的水泵，它的具體優(yōu)點(diǎn)有：安裝和維修都很便捷，并且有很強(qiáng)大的維修適應(yīng)性；220V電壓就可以帶動(dòng)水泵的運(yùn)行，在運(yùn)行過(guò)程中水泵能耗較低的同時(shí)還能保持大功率輸出。所以，本設(shè)計(jì)選取的是CM10-3型號(hào)。圖 3-2 CPU外部接線(xiàn)圖3.3工作原理在虛擬水箱控制系統(tǒng)中當(dāng)實(shí)際值PVSV給定值時(shí)，在MCGS組態(tài)環(huán)境中由腳本程序調(diào)控電動(dòng)調(diào)節(jié)閥大小，使流量變大或是變小使得液位上升或是下降；從而讓水箱液位向給定值上靠攏。本設(shè)計(jì)的控制是一個(gè)負(fù)反饋控制的典型回路，在由實(shí)際的傳感器將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)送給 PLC的 模擬/數(shù)字功能模塊，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化在從串行口供給上位機(jī)，與給定值比較得出偏差值，從而調(diào)整電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的大小，從而實(shí)行液位的自動(dòng)調(diào)控，框圖如圖3-3所示。圖 3-3控制系統(tǒng)方框圖3.4 PID算法PID控制器管理給出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，讓偏差快速向零靠攏，使系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。偏差指的是給定值SP與過(guò)程變量PV的差。下方的公式是PID控制原則的根本： （3-1）M（t）輸出的是PID運(yùn)算的時(shí)間函數(shù)；KpPID回路的比例系數(shù)；Ki PID回路的積分系數(shù)；KdPID回路的微分系數(shù)； e PID回路的偏差； MinitialPID回路輸出的初始值。因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)內(nèi)要運(yùn)算該控制函數(shù)，務(wù)必將連續(xù)函數(shù)轉(zhuǎn)化為偏差值的間斷采樣。計(jì)算機(jī)運(yùn)用下列對(duì)應(yīng)公式為基礎(chǔ)的離散化PID運(yùn)算方式 ： （3-2）Mn 采樣時(shí)刻n的PID運(yùn)算輸出值；en 采樣時(shí)刻n的PID回路的偏差en-1采樣時(shí)刻n-1 的PID回路的偏差；et采樣時(shí)刻l 的PID回路的偏差。運(yùn)用計(jì)算機(jī)處理的重復(fù)性，可以對(duì)上述公式進(jìn)行簡(jiǎn)化。簡(jiǎn)化后的公式為：（3-3） Kp1.比例項(xiàng) MP= *e，而計(jì)算的敏感性是由比例系數(shù)來(lái)把控輸出的，而偏差= SP-PV。為了便于計(jì)算取 = （3-4）CPU采用的計(jì)算比例項(xiàng)的公式為（3-5）Kc回路的增益；SPn采樣時(shí)刻n 的設(shè)定值；PVn采樣時(shí)刻n 的過(guò)程變量。2.積分項(xiàng) 積分項(xiàng)MI與偏差和成比例。為了方便計(jì)算取 （3-6）CPU采用的積分項(xiàng)公式為： （3-7）3.微分項(xiàng) 微分項(xiàng)MD與偏差的改動(dòng)成比例。為了便于計(jì)算取 （3-8）計(jì)算微分項(xiàng)的公式為：（3-9） 4軟件設(shè)計(jì)4.1軟件流程圖子程序開(kāi)始主程序開(kāi)始 首次掃描，調(diào)用初始化子程序裝載PID參數(shù)連接PID中斷服務(wù)程序主程序結(jié)束圖4-1主程序流程圖子程序結(jié)束圖4-2子程序流程圖中斷程序開(kāi)始執(zhí)行PID調(diào)節(jié)累加器清零水箱液位變送器輸入變累加器將輸出值轉(zhuǎn)化16位整數(shù)N輸入0？將數(shù)值寫(xiě)入模擬量輸出Y給輸入賦0將過(guò)程變量轉(zhuǎn)化為實(shí)數(shù)中斷程序結(jié)束圖4-3中斷程序流程圖 4.2 I/O分配表和PID回路參數(shù)表圖 4-4 I/O分配表和PID參數(shù)表 4.3梯形圖 主程序 子程序 5 系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)5.1監(jiān)控組態(tài)軟件介紹5.1.1 概念監(jiān)控組態(tài)軟件是說(shuō)用于數(shù)據(jù)收集和過(guò)程控制的專(zhuān)用軟件，其是在自控系統(tǒng)中處于一級(jí)監(jiān)控的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，制作者可以依照各種不同的需求7通過(guò)使用各式各樣的組態(tài)模式創(chuàng)建開(kāi)拓出靈活多變的組態(tài)界面和快速了解各種組態(tài)工程的便捷操作方式。根據(jù)其預(yù)先存放的各種模塊可以短時(shí)間內(nèi)構(gòu)建實(shí)現(xiàn)監(jiān)控所需要的各項(xiàng)功能，還能滿(mǎn)足大部分硬件的工作需求，給控制層供給了軟、硬件的所有接口。5.1.2 組態(tài)軟件的特點(diǎn)組態(tài)軟件操作簡(jiǎn)單快捷8，制作者根本不用了解太多編程語(yǔ)言的方法，完全可以在短時(shí)間之內(nèi)創(chuàng)建出一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的工程并滿(mǎn)足要求開(kāi)拓出其需要的全部功能。運(yùn)行可靠，修改簡(jiǎn)單。組態(tài)軟件構(gòu)建開(kāi)發(fā)的程序，用戶(hù)如果需要修改硬件方面、系統(tǒng)布局時(shí)，根本不需要進(jìn)行太大的調(diào)整就能快捷的完成系統(tǒng)的更新和升級(jí)。 5.2 組態(tài)界面的開(kāi)發(fā)5.2.1 建立工程如圖5-1所示用光標(biāo)雙擊軟件菜單中“新建工程”按鈕，在E：MCGSWORK下系統(tǒng)自動(dòng)生成了一個(gè)新建工程，通常情況下工程名都是：“新建工程A.MCG”(A基本都是由數(shù)字組成的：0、1、2)。 鼠標(biāo)點(diǎn)擊“項(xiàng)目另存為”的按鈕，在工程文件名的窗口中修改并輸寫(xiě)出“水位控制”的字樣，然后選擇“保存”選項(xiàng)，工程就建立完畢了。 圖 5-1工程建立界面5.2.2建立流程畫(huà)面如圖5-2所示：第一步用鼠標(biāo)在我們選用的組態(tài)軟件上建立新界面9，首先用鼠標(biāo)選中“用戶(hù)窗口”選項(xiàng)，接著在“用戶(hù)窗口”這一界面中選擇“新建窗口”這一功能項(xiàng)，系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)工程制作者的操作自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)新的窗口界面并命名為“窗口1”操作如下：首先我們要用鼠標(biāo)選定剛剛創(chuàng)建的“窗口1”界面，然后根據(jù)系統(tǒng)快捷鍵的設(shè)定在鍵盤(pán)上按下 ALT+ENTER的快捷鍵，然后“用戶(hù)窗口屬性設(shè)置”這一窗口就會(huì)彈出顯示在界面中，我們?cè)趶棾鰜?lái)的窗口中將“窗口名稱(chēng)”上的窗口1修改為：水位控制，就能夠完成新界面的創(chuàng)立。接下來(lái)我們選中剛剛創(chuàng)建并修改好的“水位控制”窗口，在本窗口的界面上找到并選擇“動(dòng)畫(huà)組態(tài)”這一按鈕，這樣我們就可以進(jìn)行下一步動(dòng)畫(huà)制作了。我們?cè)诮缑娴淖钌戏秸业絼?dòng)畫(huà)工具箱，上面的圖形標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)于不同的選擇器，可以方便的讓動(dòng)畫(huà)制作者在編輯圖形時(shí)快速的選取用戶(hù)窗口中需要選定的不同的圖形對(duì)象；常用圖符工具箱打開(kāi)和關(guān)閉的方式是由圖形標(biāo)識(shí)來(lái)控制的。在常用圖符工具箱中被軟件開(kāi)發(fā)者提前放置了27種經(jīng)常被使用的圖符對(duì)象。在新建立的窗口中圖形對(duì)象是應(yīng)用系統(tǒng)圖形界面組成的最小單元，為了可以讓制作者便捷快速的構(gòu)建所需的圖形和組態(tài)，MCGS系統(tǒng)為制作者提供了大量的常見(jiàn)和常用的圖元、圖符、動(dòng)畫(huà)構(gòu)件對(duì)象，這些構(gòu)件對(duì)象都被統(tǒng)一的稱(chēng)為系統(tǒng)圖形對(duì)象10。如下圖所示：在動(dòng)畫(huà)制作界面制作文字框：我們可以在系統(tǒng)工具箱窗口中找到并雙擊標(biāo)簽這一功能項(xiàng)，然后根據(jù)我們所需求的大小用鼠標(biāo)在窗口界面找到一個(gè)相對(duì)合適的位置創(chuàng)立一個(gè)矩形框。輸入文字符：完成矩形框后，我們可以直接輸入“水箱液位控制系統(tǒng)”文字符，在鍵盤(pán)上按下Enter鍵就可以讓該字符顯示在窗口界面上。工程的制作者如果有要求或是需要修改矩形框中顯示文字符的字體和顏色，首先我們要用鼠標(biāo)選定那些需要修改或是調(diào)整的文字符，按下Enter鍵后，光標(biāo)就會(huì)出現(xiàn)在字符開(kāi)始的地方，并彈出一個(gè)新的窗口就可以修改字符的顏色和字體了在這里我們選擇把字體顏色修改成綠色。接下來(lái)我們用鼠標(biāo)選擇文字框邊線(xiàn)隱去，然后再?gòu)棾龅拇翱谥羞x擇文字框選項(xiàng)中的無(wú)色填充并把邊框顏色改為無(wú)邊線(xiàn)就能在界面中只顯示文字了。最后我們點(diǎn)擊動(dòng)畫(huà)工具箱里面的添加元件選項(xiàng)，從元件庫(kù)中的儲(chǔ)蓄罐、水泵、電動(dòng)機(jī)、指示燈、按鈕開(kāi)關(guān)和傳感器等不同的元件清單中選取我們創(chuàng)建工程所需要的1個(gè)電動(dòng)球閥、1個(gè)水泵、1個(gè)電動(dòng)機(jī)、1個(gè)液位變送器、2個(gè)報(bào)警指示燈、1個(gè)兩用按鈕開(kāi)關(guān)、1個(gè)壓力傳感器、4水管等圖形構(gòu)件調(diào)整構(gòu)件大小和擺放位置來(lái)組成我們工程所需要的組態(tài)畫(huà)面。我們還可以在工具箱中找到流動(dòng)塊這一按鈕然后根據(jù)需求添加流動(dòng)塊用來(lái)表示液體在水管中流動(dòng)的。圖 5-2 工程流程畫(huà)面5.2.3定義數(shù)據(jù)對(duì)象用鼠標(biāo)在工程界面雙擊“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)”窗口，在進(jìn)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口后在右上角有一個(gè)新增對(duì)象的選項(xiàng)，現(xiàn)在我們需要增加一定的數(shù)據(jù)量就可以根據(jù)需求多次點(diǎn)擊該選項(xiàng)，在增加到需要的數(shù)據(jù)量之后。如果我們想改變數(shù)據(jù)量的參數(shù)就可以雙擊新增的數(shù)據(jù)變量就可以更改數(shù)據(jù)的名稱(chēng)和數(shù)據(jù)的類(lèi)型以及數(shù)字量等多種變量，根據(jù)要求我們更改了如下等多種數(shù)據(jù)變量，如圖5-3所示。圖 5-3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)5.2.4動(dòng)畫(huà)連接我們?cè)趧?dòng)畫(huà)制作環(huán)節(jié)中由圖形對(duì)象創(chuàng)建組成的動(dòng)畫(huà)界面是無(wú)法運(yùn)行和動(dòng)作的，因此我們要對(duì)一開(kāi)始創(chuàng)建的動(dòng)畫(huà)界面進(jìn)行必要的動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)，讓其可以準(zhǔn)確無(wú)誤地展現(xiàn)圖形構(gòu)件的狀態(tài)改變，滿(mǎn)足我們?cè)跁r(shí)候運(yùn)行過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控的要求。 MCGS滿(mǎn)足動(dòng)畫(huà)連接的根本模式是讓制作者根據(jù)窗口界面中的圖形構(gòu)件和實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)變量建立橋梁形成一對(duì)一的連接，接著我們通過(guò)改變一些動(dòng)畫(huà)設(shè)置屬性窗口中的重要屬性來(lái)構(gòu)成連接11。在本工程的模擬運(yùn)行中，界面中圖形構(gòu)件的外觀(guān)和狀態(tài)特性也跟實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)變量的改變而改變，以此讓圖形構(gòu)件實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)自主運(yùn)行。我們根據(jù)要求從用戶(hù)窗口點(diǎn)擊進(jìn)入本工程制作界面中，然后用鼠標(biāo)雙擊選中界面中水箱構(gòu)件，然后會(huì)在界面上彈出該構(gòu)件的單元屬性設(shè)置窗口。根據(jù)圖5-4所給出的數(shù)據(jù)值對(duì)該構(gòu)件進(jìn)行必要的修改保存，這樣工程中的構(gòu)件就可以和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)變量進(jìn)行完美對(duì)接了15。我們接下來(lái)在根據(jù)圖5-2選中電動(dòng)求閥、水泵、電機(jī)、指示燈和開(kāi)關(guān)等各個(gè)圖形構(gòu)件進(jìn)行動(dòng)畫(huà)連接。這樣這個(gè)工程的所以圖形構(gòu)件都完成了動(dòng)畫(huà)連接。如圖5-4所示。圖5-4動(dòng)畫(huà)連接圖5.2.5模擬設(shè)備連接我們返回到新建工程時(shí)界面會(huì)找到一個(gè)模擬設(shè)備窗口，模擬設(shè)備是MCGS組態(tài)軟件按照制作者設(shè)置的工程需要的基本數(shù)據(jù)創(chuàng)建的一條或是幾條模擬曲線(xiàn)，這些模擬曲線(xiàn)是給制作者調(diào)試工程用的14。模擬設(shè)備可以根據(jù)制作者的需求完美的模擬出各種正弦波等波形，可以根據(jù)工程的需要讓制作者來(lái)調(diào)整波形的幅值和周期等相關(guān)的數(shù)據(jù)量。我們創(chuàng)建的工程動(dòng)畫(huà)能自主運(yùn)行的根本就是模擬設(shè)備。我們可以從設(shè)備窗口中的工具條上打開(kāi)設(shè)備工具箱窗口。如果在彈出的設(shè)備工具箱中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)模擬設(shè)備，那么就需要我們?cè)趶棾龅拇翱谥写蜷_(kāi)設(shè)備管理窗口進(jìn)行手動(dòng)添加模擬設(shè)備。如果我們仔細(xì)觀(guān)察可以發(fā)現(xiàn)在可選設(shè)備中MCGS是能夠滿(mǎn)足絕大多數(shù)硬件設(shè)備的模擬。在添加好模擬設(shè)備后我們就需要設(shè)置模擬設(shè)備的屬性了，打開(kāi)設(shè)備屬性窗口后我們可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)部屬性這一選項(xiàng)，選中后我們會(huì)發(fā)現(xiàn)有很多的通道12。如果內(nèi)部屬性中有其他我們不需要的屬性通道，我們可以全部刪除然后自行增加所需要的屬性通道，在添加的過(guò)程中可以自行改變通道屬性，并加入通道地址。在把屬性通道與對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)就可以了。5.2.6控制流程e=SV-PVif 啟動(dòng)停止=1 then If (PV SV) then PV= (PV) - (OP)/100)電動(dòng)球閥=1水泵=1流動(dòng)=OPEnd ifif (PV = 液位上限) THEN 液位高報(bào)警=1ELSE 液位高報(bào)警=0ENDIFif (PV=液位下限) THEN 液位低報(bào)警=1ELSE 液位低報(bào)警=0ENDIFif 啟動(dòng)停止=0 then 流動(dòng)=0電動(dòng)球閥=0水泵=0End if5.2.7報(bào)警顯示（1).定義報(bào)警我們進(jìn)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)窗口后，點(diǎn)擊“液位”數(shù)據(jù)變量，在彈出的屬性設(shè)置窗口的報(bào)警屬性中，啟動(dòng)“允許進(jìn)行報(bào)警處理”這一功能；在報(bào)警設(shè)置中我們看到諸多的選項(xiàng)但是我們只是激活“上限報(bào)警”這一項(xiàng)功能，然后把上限報(bào)警值調(diào)整為：70 米；報(bào)警注釋為：液位高報(bào)警；在報(bào)警設(shè)置中激活“下限報(bào)警”這一項(xiàng)功能，把報(bào)警值調(diào)整為：40 米；報(bào)警注釋為：液位下限報(bào)警。在存盤(pán)屬性中，選中“自動(dòng)保存產(chǎn)生的報(bào)警信息”。（2).報(bào)警顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)只是承擔(dān)工程運(yùn)行過(guò)程中是否報(bào)警的鑒定、通知和存儲(chǔ)這三項(xiàng)工作，而報(bào)警發(fā)生的后續(xù)處理就需要在工程運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)了。（3).修改報(bào)警限值我們?cè)趯?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)把上下限報(bào)警值設(shè)置好了，如果制作者要在工程運(yùn)行過(guò)程中需要改變報(bào)警值可以在界面中直接修改，腳本程序如下： !SetAlmValue (液位,液位上限,70)!SetAlmValue (液位,液位下限,40)（4).報(bào)警動(dòng)畫(huà)如果在運(yùn)行過(guò)程中有液位報(bào)警出現(xiàn)，我們可以用指示燈和報(bào)警顯示的圖表來(lái)對(duì)制作者進(jìn)行警示。在工程界面我們把指示燈調(diào)整一定大小和設(shè)置屬性，然后在工具箱中選擇報(bào)警顯示后選擇空擋插入后調(diào)整大小就可以了，所圖5-5所示。圖 5-5報(bào)警動(dòng)畫(huà)5.2.8趨勢(shì)曲線(xiàn)顯示實(shí)時(shí)曲線(xiàn)構(gòu)件就是通過(guò)曲線(xiàn)的方式來(lái)表達(dá)一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)變量數(shù)值的動(dòng)態(tài)動(dòng)畫(huà)圖形，其功能類(lèi)似于早期的筆繪記錄儀，不同的是不需要加入實(shí)體在工程的運(yùn)行界面就可以實(shí)時(shí)的反應(yīng)出數(shù)據(jù)變量的改變。在工程建立界面13選中工具箱中的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)選項(xiàng)，然后在工程界面中找到一個(gè)空白區(qū)域填入后調(diào)整大小，右擊鼠標(biāo)找到設(shè)置選項(xiàng)，在彈出的屬性設(shè)置窗口修改參數(shù)就可以了，如圖5-6所示：圖 5-6實(shí)時(shí)曲線(xiàn)圖5.2.9水位控制系統(tǒng)效果展示圖 5-7 工程效果展示圖-精選文庫(kù)6總結(jié)本次的設(shè)計(jì)的是水箱水位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì),使用壓力傳感器測(cè)量、變送成電信號(hào)送入PLC