監(jiān)控系統(tǒng)程序設(shè)計技術(shù)課程設(shè)計基于MCGS的熱處理爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計

1、基于mcgs的熱處理爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計學(xué) 院：現(xiàn)代科技學(xué)院 學(xué) 號：2008100650專業(yè)班級：自動化08-01指導(dǎo)老師： 姓 名： 日 期： 2012年1月13日目 錄1)設(shè)計任務(wù)和目的-22)監(jiān)控系統(tǒng)分析和總體設(shè)計-23）系統(tǒng)的io點表-34）監(jiān)控界面設(shè)計說明-35）定義數(shù)據(jù)對象-56）運(yùn)行策略程序及說明-97）控制算法實現(xiàn)程序及說明-118）安全策略設(shè)計及說明-159）總結(jié)-17課設(shè)任務(wù)和目的本課程設(shè)計要求在修完監(jiān)控系統(tǒng)程序設(shè)計技術(shù)課程后，運(yùn)用工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件（mcgs），結(jié)合一個自動控制系統(tǒng)，完成該控制系統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計。使學(xué)生掌握監(jiān)控軟件的設(shè)計和編程方法，得到計算

2、機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)程序設(shè)計與調(diào)試，以及編寫設(shè)計技術(shù)文件的初步訓(xùn)練。為從事計算機(jī)控制方面的工作打下一定基礎(chǔ)。監(jiān)控系統(tǒng)分析和總體設(shè)計工程分析：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、需實現(xiàn)的功能及如何實現(xiàn)這些功能。工程框架：1 2個用戶窗口：溫度控制、數(shù)據(jù)顯示2 4個主菜單：系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)3 4個子菜單：登錄用戶、退出登錄、用戶管理、修改密碼4 5個策略：啟動策略、退出策略、循環(huán)策略、報警數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)對象： 圖形制作：溫度控制窗口l 給水、調(diào)節(jié)閥、出水閥、水罐、報警指示燈：由對象元件庫引入l 管道：通過流動塊構(gòu)件實現(xiàn)l 水罐水量控制：通過滑動

3、輸入器實現(xiàn)l 水量的顯示：通過旋轉(zhuǎn)儀表、標(biāo)簽構(gòu)件實現(xiàn)l 報警實時顯示：通過報警顯示構(gòu)件實現(xiàn)l 動態(tài)修改報警限值：通過輸入框構(gòu)件實現(xiàn)2 數(shù)據(jù)顯示窗口l 實時數(shù)據(jù)：通過自由表格構(gòu)件實現(xiàn)l 歷史數(shù)據(jù)：通過歷史表格構(gòu)件實現(xiàn)l 實時曲線：通過實時曲線構(gòu)件實現(xiàn)l 歷史曲線：通過歷史曲線構(gòu)件實現(xiàn)流程控制：通過循環(huán)策略中的腳本程序策略塊實現(xiàn)安全機(jī)制：對工程進(jìn)行加密系統(tǒng)的io點表變量名類型初值注釋系統(tǒng)啟停開關(guān)0反應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行/停止的數(shù)據(jù)對象放氣閥開關(guān)0緩解壓力的開關(guān)變量供氣閥數(shù)值5燃?xì)夤┙o的數(shù)值變量給水閥數(shù)值5添加冷水的數(shù)值變量溫度數(shù)值20鍋爐內(nèi)水的溫度值壓力數(shù)值0.1鍋爐內(nèi)壓力液位數(shù)值0.8鍋爐內(nèi)水位運(yùn)行狀態(tài)字

4、符正常運(yùn)行狀態(tài)為正?；驁缶仩t組包含溫度 、壓力和液位監(jiān)控界面設(shè)計說明建立畫面1）在用戶窗口建立新窗口并命名為“熱處理爐溫度監(jiān)控”2）編輯畫面選中“熱處理爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)”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“熱處理爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)”，按回車鍵或在窗口任意位置用鼠標(biāo)點擊一下，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

5、擊鼠標(biāo)右鍵，彈出下拉菜單，選擇“改字符”。5 選中文字框，作如下設(shè)置：點擊（填充色）按鈕，設(shè)定文字框的背景顏色為：沒有填充；點擊（線色）按鈕，設(shè)置文字框的邊線顏色為：沒有邊線。點擊（字符字體）按鈕，設(shè)置文字字體為：宋體；字型為：粗體；大小為：26點擊（字符顏色）按鈕，將文字顏色設(shè)為：藍(lán)色。制作1 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：2 從“儲藏罐”類中選取罐53。3 從“閥”和“泵”類中分別選取2個閥58、1個閥53。4 將儲藏罐、閥、泵調(diào)整為適當(dāng)大小，放到適當(dāng)位置，參照效果圖。5 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)至窗口的預(yù)定位置

6、，點擊一下鼠標(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。6 當(dāng)用戶想結(jié)束繪制時，雙擊鼠標(biāo)左鍵即可。7 當(dāng)用戶想修改流動塊時，選中流動塊（流動塊周圍出現(xiàn)選中標(biāo)志：白色小方塊），鼠標(biāo)指針指向小方塊，按住左鍵不放，拖動鼠標(biāo)，即可調(diào)整流動塊的形狀。8 使用工具箱中的圖標(biāo)，分別對閥，罐進(jìn)行文字注釋。依次為：給水閥、熱處理爐、放氣閥、給水閥。9 選擇“文件”菜單中的“保存窗口”選項，保存畫面。整體畫面最后生成的畫面如下圖所示：定義數(shù)據(jù)對象實時數(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

7、構(gòu)成實時數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實時數(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：具體的變量定義方法和前面水位控制系統(tǒng)及機(jī)械手控制系統(tǒng)類似，這里就不多講。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，真實地描述外界對象的狀態(tài)變化，達(dá)到過程實時監(jiān)控的目的。mcgs實現(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時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立相關(guān)

8、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)對象的實時采集值驅(qū)動，從而實現(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閥門的啟停。2水流效果。按鈕的開停及指示燈的變化1 按鈕的動畫連接：雙擊“運(yùn)行”，彈出“屬性設(shè)置”窗口，單擊“操作屬性”選項卡，顯示該頁，如圖所示。選中“數(shù)據(jù)對象值操作”。單擊第1個下拉列表的“”按鈕，彈出按鈕動作下拉菜單，單擊“按1松0”。單擊第2個下拉列表的“？”按鈕，彈出當(dāng)前用戶定義的所有數(shù)據(jù)對象列表，選擇sb1參數(shù)。其他五個按鈕 。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。單擊“保存”按鈕。 2 指示燈的動畫連接：

9、雙擊啟動指示燈，彈出“單元屬性設(shè)置”窗口。單擊“動畫連接”選項卡，進(jìn)入該頁，如圖所示。單擊“三維圓球”，出現(xiàn)“？”和“”按鈕。單擊“”按鈕，彈出“動畫組態(tài)屬性設(shè)置”窗口。單擊“屬性設(shè)置”選項卡，進(jìn)入該頁，如圖所示。單擊“可見度”選項卡，進(jìn)入該頁，如圖所示。在“表達(dá)式”一欄，單擊“？”按鈕，彈出當(dāng)前用戶定義的所以數(shù)據(jù)對象列表，雙擊“hl1”（也可在這一欄直接輸入文字：啟動）。在“當(dāng)表達(dá)式非零時”一欄，選擇“對應(yīng)圖符可見”，如圖所示。 單擊“確認(rèn)”按鈕，退出“可見度”設(shè)置頁。 單擊“確認(rèn)”按鈕，退出“單元屬性設(shè)置”窗口，結(jié)束啟動指示燈的動畫連接。單擊“保存”按鈕。按照前面的步驟，依次對其它指示燈進(jìn)

10、行設(shè)置。分別做好六個指示燈的連接。 水泵、閥門的啟停水泵、閥門的啟停動畫效果是通過設(shè)置連接類型對應(yīng)的數(shù)據(jù)對象實現(xiàn)的。設(shè)置步驟如下：1 雙擊水泵，彈出單元屬性設(shè)置窗口。2 選中“數(shù)據(jù)對象”標(biāo)簽中的“按鈕輸入”，右端出現(xiàn)瀏覽按鈕。3 單擊瀏覽按鈕，雙擊數(shù)據(jù)對象列表中的“水泵”。4 使用同樣的方法將“填充顏色”對應(yīng)的數(shù)據(jù)對象設(shè)置為“水泵”。如圖：5 單擊“確認(rèn)”，水泵的啟停效果設(shè)置完畢。調(diào)節(jié)閥的啟停效果同理。只需在數(shù)據(jù)對象標(biāo)簽頁中，將“按鈕輸入”、“填充顏色”的數(shù)據(jù)對象均設(shè)置為：調(diào)節(jié)閥。出水閥的啟停效果，需在數(shù)據(jù)對象標(biāo)簽頁中，將“按鈕輸入”、“可見度”的數(shù)據(jù)對象均設(shè)置為：出水閥。水流效果水流效果是通

11、過設(shè)置流動塊構(gòu)件的屬性實現(xiàn)的。實現(xiàn)步驟如下：1 雙擊水泵右側(cè)的流動塊，彈出流動塊構(gòu)件屬性設(shè)置窗口。2 在流動屬性頁中，進(jìn)行如下設(shè)置：表達(dá)式：水泵=1；選擇當(dāng)表達(dá)式非零時，流塊開始流動。水罐1右側(cè)流動塊及水罐2右側(cè)流動塊的制作方法與此相同，只需將表達(dá)式相應(yīng)改為：調(diào)節(jié)閥=1，出水閥=1即可。至此動畫連接已完成，按f5或點擊工具條中圖標(biāo)，進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境，看一下組態(tài)后的結(jié)果。前面“2.4.1 建立畫面”一節(jié)中，我們已將“水位控制”窗口設(shè)置為啟動窗口，所以在運(yùn)行時，系統(tǒng)自動運(yùn)行該窗口。運(yùn)行策略程序及說明定時器的使用。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”選項卡，進(jìn)入“運(yùn)行策略”頁

12、，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，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)

13、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。在“設(shè)定值”欄填入：10，代表設(shè)定時間為10s。在“當(dāng)前值”欄，填入：zhv3?；騿螕魧?yīng)“？”按鈕，在彈出的變量列表中雙擊“zhv3”。至此，“計時時間”變量值將代表定時器計時時間的當(dāng)前值。在“計時條件”一欄，直接或操作“？”按鈕填入：zhv2=1。在“復(fù)位條件”一欄，填入：zhv2=0。代表該變量為1時，定時器復(fù)位。在“計時狀態(tài)”一欄，直接或操作“？”按鈕填入：zhv1。則計時時間超過設(shè)定時間時，“時間到”變量將為1，否則為0。在“

14、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。控制算法實現(xiàn)程序及說明 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)槭中巍螕粜略霾呗孕心┒说男》綁K，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。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

15、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動作控制if sb2=1 then 按下停止按鈕,所以閥斷開y1=1y2=1y3=1y4=1y5=1endifif sb1=1 then 按下啟動按鈕if jieduan=0 then 如果是第1階段,則 if x1=0 and x2=

16、0 and x4=0 theny1=0 排氣,壓力開始下降y2=0 進(jìn)料,液位開始上升endifif x3=1 then 液位升到上限y1=1 停止排氣y2=1 停止進(jìn)料zhv2=1 啟動定時器endifif zhv1=1 then 時間到y(tǒng)3=0 進(jìn)氮氣,壓力開始上升endifif x4=1 then 壓力升到給定值y3=1 停止進(jìn)氮氣jieduan=1 進(jìn)入第2階段zhv2=0 清零并停止定時器endifendifif jieduan=1 then 處于第二階段時if x2=0 theny5=0 加熱,溫度開始上升endifif x2=1 then 溫度升到設(shè)定值y5=1 停止加熱zhv2

17、=1 啟動定時器jieduan=2 進(jìn)入第3個階段endifendif溫度=溫度-0.1if jieduan=2 then 處于第三個階段if zhv1=1 thenzhv2=0 清零并停止定時器y1=0 排氣,壓力開始下降y4=0 if 溫度=80 then x2=0 放料,液位開始下降endifif x4=0 then y1=1 壓力降到設(shè)定值以下,停止排氣if x1=0 then y4=1 液位降到下限以下,停止放料if y1=1 and y4=1 then jieduan=0 從新進(jìn)入第1階段endifendif安全策略設(shè)計及說明定義用戶和用戶組：1 選擇工具菜單中的“用戶權(quán)限管理”，

18、打開用戶管理器。缺省定義的用戶、用戶組為：負(fù)責(zé)人、管理員組。2 點擊用戶組列表，進(jìn)入用戶組編輯狀態(tài)。3 點擊“新增用戶組”按鈕，彈出用戶組屬性設(shè)置對話框。進(jìn)行如下設(shè)置：用戶組名稱：操作員組用戶組描述：成員僅能進(jìn)行操作4 單擊“確認(rèn)”，回到用戶管理器窗口。5 點擊用戶列表域，點擊“新增用戶”按鈕，彈出用戶屬性設(shè)置對話框。參數(shù)設(shè)置如下：用戶名稱：張工用戶描述：操作員用戶密碼：123確認(rèn)密碼：123隸屬用戶組：操作員組6 單擊“確認(rèn)”，回到用戶管理器窗口。7 再次進(jìn)入用戶組編輯狀態(tài)，雙擊“操作員組”，在用戶組成員中選擇“張工”。8 點擊“確認(rèn)”，再點擊“退出”，退出用戶管理器。系統(tǒng)權(quán)限管理：1 進(jìn)入主控窗口，選中“主控窗口”圖標(biāo)，點擊“系統(tǒng)屬性”按鈕，進(jìn)入主控窗口屬性設(shè)置對話框。2 在基本屬性頁中，點擊“權(quán)限設(shè)置”按鈕。在許可用戶組擁有此權(quán)限列表中，選擇“管理員組”，確認(rèn)，返回主控窗口屬性設(shè)置對話框。3 在下方的選擇框中選擇“進(jìn)入登錄，退出不登錄”，點擊“確認(rèn)”，系統(tǒng)權(quán)限設(shè)置完畢。操作權(quán)限管理：1 進(jìn)入系統(tǒng)控制窗口，雙擊一層呼叫按鈕，進(jìn)入按鈕構(gòu)件屬性設(shè)置對話框。2 點擊下部的“權(quán)限”按鈕，進(jìn)入用戶權(quán)限設(shè)置對話框。3 選中“管理員組”，確認(rèn)，退出。其他按鈕對應(yīng)的屬性設(shè)置同上。運(yùn)行時進(jìn)行權(quán)限管理：運(yùn)行時進(jìn)行權(quán)限管理是通過編寫腳本程序?qū)崿F(xiàn)的。用到的函數(shù)包括：登錄用戶：!logon( )退出