液體混合監(jiān)控系統(tǒng)設計.doc

1、液體混合監(jiān)控系統(tǒng)設計1 MCGS簡介MCGS （Monitor and Control Generated System,通用監(jiān)控系統(tǒng)）是一套基于Microsoft的，用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系統(tǒng)。MCGS為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，能夠完成現場數據采集、實時和歷史數據處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網絡等功能.它充分利用了Windows圖形功能完備、界面一致性好、易學易用的特點，比以往使用專用機開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具有通用性，

2、在自動化領域有著更廣泛的應用。1。1 MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)構成 1.1.1 MCGS組態(tài)軟件的整體結構MCGS組態(tài)軟件（以下簡稱MCGS）由“MCGS組態(tài)環(huán)境"和“MCGS運行環(huán)境”兩個系統(tǒng)組成。兩部分互相獨立,又緊密相關。MCGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應用系統(tǒng)的工作環(huán)境，它由可執(zhí)行程序McgsSet.exe支持，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成動畫設計、設備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作后，生成擴展名為。mcg的工程文件，又稱為組態(tài)結果數據庫，其與MCGS 運行環(huán)境一起,構成了用戶應用系統(tǒng),統(tǒng)稱為“工程” 。 1.1.2

3、MCGS工程的五大部分MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數據庫和運行策略五部分構成，每一部分分別進行組態(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備窗口和多個用戶窗口，負責調度和管理這些窗口的打開或關閉。主要的組態(tài)操作包括:定義工程的名稱，編制工程菜單，設計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設定動畫刷新周期，指定數據庫存盤文件名稱及存盤時間等。2、設備窗口：是連接和驅動外部設備的工作環(huán)境。在本窗口內配置數據采集與控制輸出設備，注冊設備驅動程序，定義連接與驅動設備用的數據變量。3、用戶窗口：本窗口主要用于設置工

4、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、數據與曲線圖表等。4、實時數據庫:是工程各個部分的數據交換與處理中心,它將MCGS工程的各個部分連接成有機的整體.在本窗口內定義不同類型和名稱的變量，作為數據采集、處理、輸出控制、動畫連接及設備驅動的對象。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(ifthen腳本程序），選用各種功能構件，如：數據提取、歷史曲線、定時器、配方操作、多媒體輸出等. 1。2 MCGS組態(tài)軟件的工作方式 1。2。1 MCGS如何與設備進行通訊MCGS通過設備驅動程序與外部設備進行數據交換.包括數據采集和發(fā)送設備指令.設備驅動程

5、序是由VB程序設計語言編寫的DLL（動態(tài)連接庫)文件,設備驅動程序中包含符合各種設備通訊協議的處理程序，將設備運行狀態(tài)的特征數據采集進來或發(fā)送出去。MCGS負責在運行環(huán)境中調用相應的設備驅動程序，將數據傳送到工程中各個部分，完成整個系統(tǒng)的通訊過程.每個驅動程序獨占一個線程，達到互不干擾的目的。 1。2。2 MCGS如何產生動畫效果MCGS為每一種基本圖形元素定義了不同的動畫屬性，如：一個長方形的動畫屬性有可見度，大小變化，水平移動等，每一種動畫屬性都會產生一定的動畫效果.所謂動畫屬性，實際上是反映圖形大小、顏色、位置、可見度、閃爍性等狀態(tài)的特征參數。然而，我們在組態(tài)環(huán)境中生成的畫面都是靜止的,

6、如何在工程運行中產生動畫效果呢？方法是：圖形的每一種動畫屬性中都有一個“表達式”設定欄，在該欄中設定一個與圖形狀態(tài)相聯系的數據變量,連接到實時數據庫中，以此建立相應的對應關系，MCGS稱之為動畫連接。當工業(yè)現場中測控對象的狀態(tài)（如：儲油罐的液面高度等）發(fā)生變化時，通過設備驅動程序將變化的數據采集到實時數據庫的變量中，該變量是與動畫屬性相關的變量，數值的變化，使圖形的狀態(tài)產生相應的變化（如大小變化）?，F場的數據是連續(xù)被采集進來的，這樣就會產生逼真的動畫效果（如儲油罐的液面的升高和降低）。用戶也可編寫程序來控制動畫界面，以達到滿意的效果。 1.2。3 MCGS如何實施遠程多機監(jiān)控MCGS提供了一套

7、完善的網絡機制，可通過TCP/IP網、Modem網和串口網將多臺計算機連接在一起,構成分布式網絡測控系統(tǒng)，實現網絡間的實時數據同步、歷史數據同步和網絡事件的快速傳遞。同時，可利用MCGS提供的網絡功能，在工作站上直接對服務器中的數據庫進行讀寫操作。分布式網絡測控系統(tǒng)的每一臺計算機都要安裝一套MCGS工控組態(tài)軟件。MCGS把各種網絡形式，以父設備構件和子設備構件的形式，供用戶調用,并進行工作狀態(tài)、端口號、工作站地址等屬性參數的設置。 1。2。4 如何對工程運行流程實施有效控制MCGS開辟了專用的“運行策略”窗口，建立用戶運行策略。MCGS提供了豐富的功能構件，供用戶選用,通過構件配置和屬性設置兩

8、項組態(tài)操作，生成各種功能模塊(稱為“用戶策略”），使系統(tǒng)能夠按照設定的順序和條件，操作實時數據庫，實現對動畫窗口的任意切換，控制系統(tǒng)的運行流程和設備的工作狀態(tài).所有的操作均采用面向對象的直觀方式,避免了煩瑣的編程工作。 1.3 MCGS嵌入版概述 1.3.1 MCGS嵌入版組態(tài)軟件的主要功能簡單靈活的可視化操作界面.MCGS嵌入版采用全中文、可視化、面向窗口的開發(fā)界面，符合中國人的使用習慣和要求。以窗口為單位，構造用戶運行系統(tǒng)的圖形界面,使得MCGS嵌入版的組態(tài)工作既簡單直觀，又靈活多變。實時性強、有良好的并行處理性能。MCGS嵌入版是真正的32位系統(tǒng)，充分利用了32位WindowsCE操作平

9、臺的多任務、按優(yōu)先級分時操作的功能,以線程為單位對在工程作業(yè)中實時性強的關鍵任務和實時性不強的非關鍵任務進行分時并行處理，使嵌入式PC機廣泛應用于工程測控領域成為可能。例如,MCGS嵌入版在處理數據采集、設備驅動和異常處理等關鍵任務時，可在主機運行周期時間內插空進行象打印數據一類的非關鍵性工作,實現并行處理。豐富、生動的多媒體畫面。MCGS嵌入版以圖像、圖符、報表、曲線等多種形式,為操作員及時提供系統(tǒng)運行中的狀態(tài)、品質及異常報警等相關信息；用大小變化、顏色改變、明暗閃爍、移動翻轉等多種手段，增強畫面的動態(tài)顯示效果；對圖元、圖符對象定義相應的狀態(tài)屬性,實現動畫效果。MCGS嵌入版還為用戶提供了豐

10、富的動畫構件,每個動畫構件都對應一個特定的動畫功能。完善的安全機制.MCGS嵌入版提供了良好的安全機制，可以為多個不同級別用戶設定不同的操作權限.此外，MCGS嵌入版還提供了工程密碼功能，以保護組態(tài)開發(fā)者的成果。強大的網絡功能。MCGS嵌入版具有強大的網絡通訊功能,支持串口通訊、Modem串口通訊、以太網TCP/IP通訊，不僅可以方便快捷的實現遠程數據傳輸，還可以與網絡版相結合通過Web瀏覽功能，在整個企業(yè)范圍內瀏覽監(jiān)測到所有生產信息,實現設備管理和企業(yè)管理的集成。多樣化的報警功能。MCGS嵌入版提供多種不同的報警方式，具有豐富的報警類型，方便用戶進行報警設置,并且系統(tǒng)能夠實時顯示報警信息，對

11、報警數據進行應答,為工業(yè)現場安全可靠地生產運行提供有力的保障。實時數據庫為用戶分步組態(tài)提供極大方便。MCGS嵌入版由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數據庫和運行策略五個部分構成，其中實時數據庫是一個數據處理中心,是系統(tǒng)各個部分及其各種功能性構件的公用數據區(qū)，是整個系統(tǒng)的核心。各個部件獨立地向實時數據庫輸入和輸出數據，并完成自己的差錯控制。在生成用戶應用系統(tǒng)時，每一部分均可分別進行組態(tài)配置，獨立建造，互不相干.支持多種硬件設備，實現“設備無關”.MCGS嵌入版針對外部設備的特征,設立設備工具箱,定義多種設備構件，建立系統(tǒng)與外部設備的連接關系，賦予相關的屬性，實現對外部設備的驅動和控制.用戶在設

12、備工具箱中可方便選擇各種設備構件。不同的設備對應不同的構件，所有的設備構件均通過實時數據庫建立聯系,而建立時又是相互獨立的，即對某一構件的操作或改動，不影響其它構件和整個系統(tǒng)的結構，因此MCGS嵌入版是一個“設備無關"的系統(tǒng)，用戶不必擔心因外部設備的局部改動,而影響整個系統(tǒng)。方便控制復雜的運行流程。MCGS嵌入版開辟了“運行策略"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件,用圖形化的方法和簡單的類Basic語言構造多分支的應用程序，按照設定的條件和順序，操作外部設備，控制窗口的打開或關閉，與實時數據庫進行數據交換，實現自由、精確地控制運行流程，同時也可以由用戶創(chuàng)建

13、新的策略構件，擴展系統(tǒng)的功能。良好的可維護性。MCGS嵌入版系統(tǒng)由五大功能模塊組成，主要的功能模塊以構件的形式來構造,不同的構件有著不同的功能，且各自獨立。三種基本類型的構件（設備構件、動畫構件、策略構件）完成了MCGS嵌入版系統(tǒng)的三大部分（設備驅動、動畫顯示和流程控制）的所有工作。用自建文件系統(tǒng)來管理數據存儲,系統(tǒng)可靠性更高。由于MCGS嵌入版不再使用ACCESS數據庫來存儲數據，而是使用了自建的文件系統(tǒng)來管理數據存儲，所以與MCGS通用版相比，MCGS嵌入版的可靠性更高，在異常掉電的情況下也不會丟失數據。設立對象元件庫，組態(tài)工作簡單方便.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)

14、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）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。這樣解決了組態(tài)結果的積累和重新利用問題。組態(tài)工作將會變得越來越簡單方便。總之，MCGS嵌入版組態(tài)軟件具有強大的功能,并且操作簡單，易學易用，普通工程人員經過短時間的培訓就能迅速掌握多數工程項目的設計和運行操作.同時使用MCGS嵌入版組態(tài)軟件能夠避開復雜的嵌入版計算機軟、硬件問題，而將精力集中于解決工程問題本身，根據工程作業(yè)的需要和特點，組態(tài)配置出高性能、高可靠性和高度專業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)。 本文為互聯

15、網收集，請勿用作商業(yè)用途個人收集整理，勿做商業(yè)用途 1.3。2 MCGS嵌入版組態(tài)軟件的主要特點容量小：整個系統(tǒng)最低配置只需要極小的存貯空間，可以方便的使用DOC等存貯設備;速度快：系統(tǒng)的時間控制精度高，可以方便地完成各種高速采集系統(tǒng),滿足實時控制系統(tǒng)要求；成本低：使用嵌入式計算機，大大降低設備成本;真正嵌入：運行于嵌入式實時多任務操作系統(tǒng);穩(wěn)定性高:無風扇，內置看門狗,上電重啟時間短，可在各種惡劣環(huán)境下穩(wěn)定長時間運行;功能強大：提供中斷處理,定時掃描精度可達到毫秒級，提供對計算機串口，內存，端口的訪問。并可以根據需要靈活組態(tài);通訊方便：內置串行通訊功能、以太網通訊功能、GPRS通訊功能、We

16、b瀏覽功能和Modem遠程診斷功能，可以方便地實現與各種設備進行數據交換、遠程采集和Web瀏覽；操作簡便：MCGS嵌入版采用的組態(tài)環(huán)境，繼承了MCGS通用版與網絡版簡單易學的優(yōu)點,組態(tài)操作既簡單直觀，又靈活多變；支持多種設備:提供了所有常用的硬件設備的驅動；有助于建造完整的解決方案:MCGS嵌入版組態(tài)環(huán)境運行于具備良好人機界面的Windows操作系統(tǒng)上,具備與北京昆侖通態(tài)公司已經推出的通用版本組態(tài)軟件和網絡版組態(tài)軟件相同的組態(tài)環(huán)境界面,可有效幫助用戶建造從嵌入式設備,現場監(jiān)控工作站到企業(yè)生產監(jiān)控信息網在內的完整解決方案；并有助于用戶開發(fā)的項目在這三個層次上的平滑遷移; 本文為互聯網收集,請勿用

17、作商業(yè)用途本文為互聯網收集，請勿用作商業(yè)用途2 PLC簡介 2.1 PLC的介紹早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller)，它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。隨著技術的發(fā)展，這種采用微型計算機技術的工業(yè)控制裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱PLC,自1966年美國數據設備公司（DEC）研制出現，現行美國，日本，德國的可編程序控制器質量優(yōu)良，功能強大。 2.2 PLC的工作原理PLC采用循環(huán)

18、掃描的工作方式，在PLC中用戶程序按先后順序存放，CPU從第一條指令開始執(zhí)行程序，直到遇到結束符后又返回第一條，如此周而復始不斷循環(huán)。PLC的掃描過程分為內部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序輸出幾個階段。全過程掃描一次所需的時間稱為掃描周期。當PLC處于停狀態(tài)時，只進行內部處理和通信操作服務等內容。在PLC處于運行狀態(tài)時,從內部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出,一直循環(huán)掃描工作。3 液體混合監(jiān)控系統(tǒng)設計 3。1控制要求本裝置為兩種液體混合模擬裝置,SL1、SL2、SL3為液面?zhèn)鞲衅?液體A、B閥門與混合液閥門由電磁閥YV1、YV2、YV3控制，M為攪勻電機，控制要求如下

19、：初始狀態(tài)：裝置投入運行時,液體A、B閥門關閉啟動操作:按下啟動按鈕SB1，裝置就開始按下列約定的規(guī)律操作：液體A閥門打開，液體A流入容器。當液面到達SL2時，SL2接通，關閉液體A閥門,打開液體B閥門。液面到達SL1時，關閉液體B閥門，攪勻電機開始攪勻。攪勻電機工作6秒后停止攪動，混合液體閥門打開，開始放出混合液體.當液面下降到SL3時，SL3由接通變?yōu)閿嚅_，再過2秒后，容器放空，混合液閥門關閉，開始下一周期。停止操作:按下停止按鈕SB2后，在當前的混合液操作處理完畢后，才停止操作(停在初始狀態(tài)上）. 3.2 I/O分配表面板SB1SB2SL1SL2SL3YV1YV2YV3YKMPLCI0。

20、0I0。1I0.2I0。3I0。4Q0.0Q0。1Q0。2Q0。3 3.3 程序設計根據控制要求編寫如下控制程序： 圖 3。2控制程序將以上程序下載到PLC中，使PLC正常運行。然后退出編程界面，但使PLC繼續(xù)運行。 3。4液體混合裝置人機界面設計 3.4.1 建立工程進入組態(tài)環(huán)境之后，單擊“用戶窗口"，“新建窗口”，則新建一個窗口0，此時界面如圖3.1所示：圖 3.2 MCGS組態(tài)環(huán)境選中窗口0之后，單擊“窗口屬性”,進入“用戶窗口屬性設置". 將窗口名稱改寫成為“液體監(jiān)控系統(tǒng)"；窗口標題改為：“液體監(jiān)控系統(tǒng)” ；窗口位置選中“任意位置"，則如圖3。2

21、的窗口所示，單擊“確認”.圖3.3 窗口屬性設置3。4.2 定義數據對象返回圖3。1所示界面1、單擊工作臺中的“實時數據庫”窗口標簽，進入實時數據庫窗口頁.2、單擊“新增對象” 按鈕，在窗口的數據對象列表中,增加新的數據對象，系統(tǒng)缺省定義的名稱為“Data1"、“Data2”、“Data3"等（多次點擊該按鈕，則可增加多個數據對象）。3、選中對象，按“對象屬性”按鈕，或雙擊選中對象，則打開“數據對象屬性設置” 窗口。4、以南北紅燈為例：將對象名稱改為Q1；對象類型選擇“開關型”；在對象內容注釋輸入框內輸入:“南北紅燈",單擊“確認”。圖3.4 變量定義窗口 3。4

22、。3 界面設計 工程效果圖如圖3、4所示:圖3。5液體混合裝置系統(tǒng)效果圖3。4。4 設備連接 返回圖3.1的界面，按照下列步驟進行設置在工作臺“設備窗口"中雙擊“設備窗口”圖標進入。點擊工具條中的“工具箱” 圖標,打開“設備工具箱”.單擊“設備工具箱”中的“設備管理”按鈕，彈出如圖3。5所示窗口：圖3.6 設備管理窗口4、將通用串口父設備和西門子_S7200PPI設備添加到選定設備窗口中，點擊確認。通過設備管理窗口將這兩個設備添加到設備組態(tài)窗口。圖3.7 設備組態(tài)窗口5、設備組態(tài)完成后，雙擊“通用串口父設備0"進入通用串口父設備屬性編輯界面，對其基本屬性進行設置.按圖3。7

23、所示進行設置。單擊“確認”設置完畢.圖3.8通用串口父設備屬性設置6、返回設備組態(tài)窗口,（圖3。6所示窗口），雙擊“設備0-【西門子S5200PPI】"進入設備屬性設置窗口，首先按照下圖所示對其基本屬性進行設置,如圖3。8圖3.9 設備屬性設置7、基本屬性設置完之后，單擊“設置內部屬性" ，此時內部屬性后面會出現一個選項按鈕，單擊此按鈕,對內部屬性進行設置.點擊增加通道按鈕，出現圖3。9所示窗口圖3.10 增加通道窗口8、選擇Q寄存器,通道數量改為6，則可以增加八個輸出通道，操作方式選擇讀寫單擊確認則通道屬性變?yōu)閳D3。10所示圖3。11 通道屬性9、單擊確認,然后對通道進行設置，按圖3。11設置:通道類型前面填入對應的數據對象圖3。12 通道連接窗口3.4.5設備調試