DCS液位集散控制系統(tǒng)鍋爐液位控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、摘要 集散控制系統(tǒng)（Distributed control system）是以微處理器為基礎(chǔ)的對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的集中分散控制系統(tǒng)，簡稱DCS系統(tǒng)。該系統(tǒng)將若干臺(tái)微機(jī)分散應(yīng)用于過程控制，全部信息通過通信網(wǎng)絡(luò)由上位管理計(jì)算機(jī)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化控制，整個(gè)裝置繼承了常規(guī)儀表分散控制和計(jì)算機(jī)集中控制的優(yōu)點(diǎn)，克服了常規(guī)儀表功能單一，人-機(jī)聯(lián)系差以及單臺(tái)微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)危險(xiǎn)性高度集中的缺點(diǎn)，既實(shí)現(xiàn)了在管理、操作和顯示三方面集中，又實(shí)現(xiàn)了在功能、負(fù)荷和危險(xiǎn)性三方面的分散。DCS系統(tǒng)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程控制中起著重要的作用。關(guān)鍵字：集散控制系統(tǒng)；微處理器；最優(yōu)化控制 目 錄1. 概述12

2、.通用版及嵌入版MCGS組態(tài)軟件32.1鍋爐液位控制工程文件建立32.2鍋爐液位控制畫面設(shè)計(jì)83.被控對象設(shè)計(jì)123.1實(shí)驗(yàn)裝置簡介123.2被控對象特性說明（過程工藝分析）133.3被控對象的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)133.4被控對象工藝流程圖144.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)144.1控制系統(tǒng)原理分析及控制方案設(shè)計(jì)144.2一次儀表選型設(shè)計(jì)154.3 DCS選型設(shè)計(jì)185.DCS組態(tài)設(shè)計(jì)185.1 DCS硬件組態(tài)設(shè)計(jì)185.2 DCS軟件組態(tài)設(shè)計(jì)195.3 DCS系統(tǒng)閉環(huán)運(yùn)行調(diào)試結(jié)果分析與說明225.設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì)246.參考文獻(xiàn)251. 概述 集散控制系統(tǒng)（Distributed control system）是以微

3、處理器為基礎(chǔ)的對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的集中分散控制系統(tǒng)，簡稱DCS系統(tǒng)。該系統(tǒng)將若干臺(tái)微機(jī)分散應(yīng)用于過程控制，全部信息通過通信網(wǎng)絡(luò)由上位管理計(jì)算機(jī)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化控制，整個(gè)裝置繼承了常規(guī)儀表分散控制和計(jì)算機(jī)集中控制的優(yōu)點(diǎn)，克服了常規(guī)儀表功能單一，人-機(jī)聯(lián)系差以及單臺(tái)微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)危險(xiǎn)性高度集中的缺點(diǎn)，既實(shí)現(xiàn)了在管理、操作和顯示三方面集中，又實(shí)現(xiàn)了在功能、負(fù)荷和危險(xiǎn)性三方面的分散。DCS系統(tǒng)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程控制中起著重要的作用。集散控制系統(tǒng)一般有以下四部分組成：現(xiàn)場控制級又稱數(shù)據(jù)采集裝置，主要是將過程非控變量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理，而且對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)一步加工處理，供CRT操

4、作站顯示和打印，從而實(shí)現(xiàn)開環(huán)監(jiān)視，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控計(jì)算機(jī)。輸出裝置在有上位機(jī)的情況下，能以開關(guān)量或者模擬量信號的方式，向終端元件輸出計(jì)算機(jī)控制命令。 這一個(gè)級別直接面對現(xiàn)場，跟現(xiàn)場過程相連。比如閥門、電機(jī)、各類傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等等。它們都是工業(yè)現(xiàn)場的基礎(chǔ)設(shè)備、同樣也是DCS的基礎(chǔ)。在DCS系統(tǒng)中，這一級別的功能就是服從上位機(jī)發(fā)來的命令，同時(shí)向上位機(jī)反饋執(zhí)行的情況。拿軍隊(duì)來舉例的話，可以形容為最底層的士兵。它們只要能準(zhǔn)確地服從命令，并且準(zhǔn)確地向上級匯報(bào)情況即完成使命。至于它與上位機(jī)交流，就是通過模擬信號或者現(xiàn)場總線的數(shù)字信號。由于模擬信號在傳遞的過程或多或少存在一些失真或者受到

5、干擾，所以目前流行的是通過現(xiàn)場總線來進(jìn)行DCS信號的傳遞。過程控制級又稱現(xiàn)場控制單元或基本控制器，是DCS系統(tǒng)中的核心部分。生產(chǎn)工藝的調(diào)節(jié)都是靠它來實(shí)現(xiàn)。比如閥門的開閉調(diào)節(jié)、順序控制、連續(xù)控制等等。上面說到現(xiàn)場控制級是“士兵”，那么給它發(fā)號施令的就是過程控制級了。它接受現(xiàn)場控制級傳來的信號，按照工藝要求進(jìn)行控制規(guī)律運(yùn)算，然后將結(jié)果作為控制信號發(fā)給現(xiàn)場控制級的設(shè)備。所以，過程控制級要具備聰明的大腦，能將“士兵”反饋的軍情進(jìn)行分析，然后做出命令，以使“士兵”能打贏“戰(zhàn)爭”。這個(gè)級別不是最高的，相當(dāng)于軍隊(duì)里的“中尉”。它也一樣必須將現(xiàn)場的情況反饋給更高級別的“上?！币簿褪窍旅嬷v的過程管理級。過程管理

6、級DCS的人機(jī)接口裝置，普遍配有高分辨率、大屏幕的色彩CRT、操作者鍵盤、打印機(jī)、大容量存儲(chǔ)器等。操作員通過操作站選擇各種操作和監(jiān)視生產(chǎn)情況、 這個(gè)級別是操作人員跟DCS交換信息的平臺(tái)。是DCS的核心顯示、操作跟管理裝置。操作人員通過操作站來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程，可以通過屏幕了解到生產(chǎn)運(yùn)行情況，了解每個(gè)過程變量的數(shù)字跟狀態(tài)。這一級別在軍隊(duì)中算是很高的“上?！绷?。它所掌握的“大權(quán)”可以根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行手動(dòng)自動(dòng)切換、修改設(shè)定值，調(diào)整控制信號、操縱現(xiàn)場設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制。經(jīng)營管理級又稱上位機(jī)，功能強(qiáng)、速度快、容量大。通過專門的通信接口與高速數(shù)據(jù)通路相連，綜合監(jiān)視系統(tǒng)各單元，管理全系統(tǒng)的所有信

7、息。這是全廠自動(dòng)化系統(tǒng)的最高一層。只有大規(guī)模的集散控制系統(tǒng)才具備這一級。相當(dāng)于軍隊(duì)中的“元帥”，他們所面向的使用者是廠長、經(jīng)理、總工程師等行政管理或運(yùn)行管理人員。 它的權(quán)限很大，可以監(jiān)視各部門的運(yùn)行情況，利用歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)預(yù)測可能發(fā)生的各種情況，從企業(yè)全局利益出發(fā)，幫助企業(yè)管理人員進(jìn)行決策，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)其計(jì)劃目標(biāo)。上世紀(jì)三四十年代，工業(yè)自動(dòng)化裝置采用的是分散性控制系統(tǒng)。也就是所有設(shè)備都是獨(dú)立運(yùn)行，不聯(lián)網(wǎng)控制。操作員根據(jù)生產(chǎn)需求進(jìn)行計(jì)算后，將獨(dú)立設(shè)備的特性調(diào)節(jié)到適合的程度，然后就開始工作。之后采用了氣動(dòng)、電動(dòng)模擬儀表組成過程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了一定程度上的集中監(jiān)視、操作和分散控制。較好的適應(yīng)了工

8、業(yè)生產(chǎn)的需求?？墒?，隨著生產(chǎn)規(guī)模和復(fù)雜程度的不斷提高，原有的控制系統(tǒng)顯得滯后、笨重、繁冗，因?yàn)橐慌_(tái)儀表只有一種控制規(guī)律，要實(shí)現(xiàn)某些復(fù)雜的控制就很困難。另外，控制儀表數(shù)量越來越多，用原來落后的儀表盤控制的話，控制盤越來越長，看得人眼睛都會(huì)花掉。最致命的就是老系統(tǒng)之間不便于實(shí)現(xiàn)通信，很難分級控制和綜合管理。再一個(gè)就是它的系統(tǒng)變更比較麻煩，只有通過更換儀表和變更儀表連線才能實(shí)現(xiàn)。第三次科技革命開始后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們開始嘗試將計(jì)算機(jī)用于過程控制。試圖利用計(jì)算機(jī)所具有的功能特點(diǎn)，來克服常規(guī)模擬儀表的局限性。但當(dāng)時(shí)采用的辦法是用一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制幾十甚至上百個(gè)回路，這樣做的危險(xiǎn)性很高，如果計(jì)算機(jī)出

9、現(xiàn)故障，會(huì)導(dǎo)致很嚴(yán)重的后果，這就是所謂的“危險(xiǎn)集中”。若采用雙機(jī)雙工系統(tǒng)，雖可以提高系統(tǒng)的可靠性，但成本太高，如果工廠的生產(chǎn)規(guī)模不大，則經(jīng)濟(jì)性很差，用戶難以接受。直到上世紀(jì)70年代開始，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日漸成熟，大規(guī)模集成電路及微處理器的誕生后，人們開始思考是否能將“危險(xiǎn)分散”。就是原來靠一臺(tái)大計(jì)算機(jī)完成的“艱巨”任務(wù)，能否用幾十臺(tái)微處理來完成？這樣的話，即使某一處理器壞了，也不至于會(huì)“牽一發(fā)而動(dòng)全身”，從而使危險(xiǎn)系數(shù)大大降低。答案是肯定的。至此DCS就誕生了。進(jìn)入九十年代以后，計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)，更多新的技術(shù)被應(yīng)用到了DCS之中。PLC是一種針對順序邏輯控制發(fā)展起來的電子設(shè)備，它主要用于代替

10、不靈活而且笨重的繼電器邏輯?，F(xiàn)場總線技術(shù)在進(jìn)入九十年代中期以后發(fā)展十分迅猛，以至于有些人已做出預(yù)測：基于現(xiàn)場總線的FCS將取代DCS成為控制系統(tǒng)的主角。集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)DCS控制系統(tǒng)與常規(guī)模擬儀表及集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相比，具有很顯著的特點(diǎn)。 1、 系統(tǒng)構(gòu)成靈活。從總體上看，DCS就是由各個(gè)工作站通過網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)組網(wǎng)而成的。你可以把他想象成“因特網(wǎng)”。根據(jù)生產(chǎn)需求，你可以隨時(shí)加入或者撤去工作站。系統(tǒng)組態(tài)很靈活。 2、操作管理便捷。DCS的人機(jī)反饋都是通過CRT跟鍵盤、鼠標(biāo)等實(shí)現(xiàn)的。你可以想象成在因特網(wǎng)沖浪一樣，你可以監(jiān)視生產(chǎn)裝置乃至整個(gè)工廠的運(yùn)行情況。 3、 控制功能豐富。原先用模擬控制回路

11、實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜運(yùn)算，通過高精度的微處理器來實(shí)現(xiàn)。4、 信息資源共享。你可以把工作站想象成因特網(wǎng)上的各個(gè)網(wǎng)站，只要你在DCS系統(tǒng)中，并且權(quán)限夠大，你就能了解到你要的任何參數(shù)。 5、 安裝、調(diào)試方便。相比原先的模擬控制系統(tǒng)，那么多的飛線頭，一大堆類似頭發(fā)絲的電線，DCS系統(tǒng)算是很方便了。 6、 安全可靠性高。DCS系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)DCS的硬件系統(tǒng)主要由集中操作管理裝置、分散過程控制裝置和通信接口設(shè)備等組成。通過通信網(wǎng)絡(luò)將這些硬件設(shè)備連接起來，共同實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分散控制和集中監(jiān)視、操作及管理等功能?，F(xiàn)場控制站現(xiàn)場控制站中的主要設(shè)備是現(xiàn)場控制單元。現(xiàn)場控制單元式DCS直接與生產(chǎn)過程進(jìn)行信息交互的IO處理系統(tǒng)

12、，它的主要任務(wù)是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及處理，對被控對象實(shí)施閉環(huán)反饋控制、順序控制和批量控制。用戶可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求，選擇配置不同的現(xiàn)場控制單元構(gòu)成現(xiàn)場控制站。它可以是以面向連續(xù)生產(chǎn)的過程控制為主，輔以順序邏輯控制，構(gòu)成的一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜控制方案的現(xiàn)場控制站；也可以是以順序控制、連鎖控制功能為主的現(xiàn)場控制站；還可以是一個(gè)對大批量過程信號進(jìn)行總體信息采集的現(xiàn)場控制站?，F(xiàn)場控制站是一個(gè)可以獨(dú)立運(yùn)行的計(jì)算機(jī)檢測控制系統(tǒng)。由于它是專為過程檢測、控制而設(shè)計(jì)的通用型設(shè)備，所以其機(jī)柜、電源、輸入輸出通道和控制計(jì)算機(jī)等，與一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有所不同。2.通用版及嵌入版MCGS組態(tài)軟件 目標(biāo)：應(yīng)用通用版及嵌入版MC

13、GS組態(tài)軟件基本功能進(jìn)行簡單項(xiàng)目設(shè)計(jì)、仿真運(yùn)行。2.1鍋爐液位控制工程文件建立 終極目標(biāo)：能建立MCGS新工程。 促成目標(biāo)： 1）掌握MCGS組態(tài)軟件的安裝與運(yùn)行方法。 2）能進(jìn)行工程分析，建立工程文件。工作任務(wù) 建立水位控制系統(tǒng)工程文件。能力訓(xùn)練 MCGS (Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng))是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，充分利用了Windows圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)，比以往使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具有通用性，在自動(dòng)化領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。MCGS的安裝 1）啟動(dòng)Windows。 2）在相應(yīng)的

14、驅(qū)動(dòng)器中插入光盤。插入光盤后會(huì)自動(dòng)彈出MCGS安裝程序窗口（如沒有窗口彈出，則從Windows的“開始”菜單中，選擇“運(yùn)行.”命令，運(yùn)行光盤中AutoRun.exe文件），MCGS安裝程序窗口如圖2-2所示： 3）在安裝程序窗口中選擇“安裝MCGS組態(tài)軟件通用版”，啟動(dòng)安裝程序開始安裝。安裝程序?qū)⑻崾局付ò惭b目錄，用戶不指定時(shí)，系統(tǒng)缺省安裝到D:MCGS目錄下，如圖2-1所示：圖2-1 安裝程序安裝過程大約要持續(xù)數(shù)分鐘，MCGS系統(tǒng)文件安裝完成后，安裝程序要建立象標(biāo)群組和安裝數(shù)據(jù)庫引擎，這一過程可能持續(xù)幾分鐘，請耐心等待。 4）安裝完成后，安裝程序?qū)棾觥霸O(shè)置完成”對話框，上面有兩個(gè)復(fù)選框，“

15、是，我現(xiàn)在要重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)”和“不，我將梢后重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)”。一般在計(jì)算機(jī)上初次安裝時(shí)需要選擇重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，如圖2-2，按下“結(jié)束”按鈕，操作系統(tǒng)重新啟動(dòng)，完成安裝。如果選擇“不，我將梢后重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)”，點(diǎn)擊“結(jié)束”，系統(tǒng)將彈出警告提示，提醒“請重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)后再運(yùn)行MCGS組態(tài)軟件”。圖2-2 安裝完成對話窗口 5）安裝完成后，Windows操作系統(tǒng)的桌面上添加了如圖所示的兩個(gè)圖標(biāo)，分別用于啟動(dòng)。MCGS組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境：圖2-3 MCGS桌面圖標(biāo)同時(shí)，Windows開始菜單中也添加了相應(yīng)的MCGS程序組，如圖2-4所示。MCGS程序組包括五項(xiàng)：MCGS組態(tài)環(huán)境、MCGS運(yùn)行環(huán)境、MC

16、GS電子文檔、MCGS自述文件以及卸載MCGS組態(tài)軟件。運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)環(huán)境為軟件的主體程序，自述文件描述了軟件發(fā)行時(shí)的最后信息，MCGS電子文檔則包含了有關(guān)MCGS最新的幫助信息。圖2-4 MCGS程序組MCGS的運(yùn)行方式 1）MCGS系統(tǒng)分為組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分?？蓤?zhí)行文件McgsSet.exe對應(yīng)于MCGS系統(tǒng)的組態(tài)環(huán)境，可執(zhí)行文件McgsRun.exe對應(yīng)于MCGS系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境。 2）MCGS系統(tǒng)安裝完成后，在用戶指定的目錄（或系統(tǒng)缺省目錄D:MCGS）下創(chuàng)建有三個(gè)子目錄：Program、Samples和Work。組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境對應(yīng)的兩個(gè)執(zhí)行文件以及MCGS中用到的設(shè)備驅(qū)動(dòng)、

17、動(dòng)畫構(gòu)件及策略構(gòu)件存放在子目錄Program中，樣例工程文件存放在Samples目錄下，Work子目錄則是用戶的缺省工作目錄。 3）分別運(yùn)行執(zhí)行程序McgsSet.exe和McgsRun.exe，就能進(jìn)入MCGS的組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境。安裝完畢后，運(yùn)行環(huán)境能自動(dòng)加載并運(yùn)行樣例工程。用戶可根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建和運(yùn)行自己的新工程。工程建立 1）用鼠標(biāo)單擊文件菜單中“新建工程”選項(xiàng)，如果MCGS安裝在D：盤根目錄下，則會(huì)在D：MCGSWORK下自動(dòng)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。

18、3）在文件名一欄內(nèi)輸入“鍋爐液位控制系統(tǒng)+班級+學(xué)號”，單擊“保存”按鈕，工程創(chuàng)建完畢。注意：文件名中不能包含空格，否則MCGS拒絕運(yùn)行。拓展知識（1）常用組態(tài)軟件有哪些 國內(nèi)的有MCGS、組態(tài)王、力控、瑞爾等，國外的有西門子Wincc、INTOUCH等。從結(jié)構(gòu)上說，組態(tài)王和MCGS一樣，前臺(tái)動(dòng)畫和后臺(tái)集成在一起，在運(yùn)行模式下一起運(yùn)行。而力控、瑞爾卻由后臺(tái)驅(qū)動(dòng)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和前臺(tái)三部分組成。目前國產(chǎn)軟件整體性能與國外軟件相比雖有些差距，但在一般的工程中，國產(chǎn)軟件和國外軟件已沒有任何差別，在某些項(xiàng)目上，國產(chǎn)軟件的性能比國外軟件還要好。（2）MCGS組態(tài)軟件常用術(shù)語 1）工程：用戶應(yīng)用系統(tǒng)的簡稱。引

19、入工程的概念，是使復(fù)雜的計(jì)算機(jī)專業(yè)技術(shù)更貼近于普通工程用戶。在MCGS組態(tài)環(huán)境中生成的文件稱為工程文件，后綴為.mcg，存放于MCGS目錄的WORK子目錄中。如：“D:MCGSWORK水位控制系統(tǒng).mcg”。 2）對象：操作目標(biāo)與操作環(huán)境的統(tǒng)稱。如窗口、構(gòu)件、數(shù)據(jù)、圖形等皆稱為對象。 3）選中對象：鼠標(biāo)點(diǎn)擊窗口或?qū)ο?，使其處于可操作狀態(tài)，稱此操作為選中對象，被選中的對象（包括窗口），也叫當(dāng)前對象。 4）組態(tài)：在MCGS組態(tài)軟件開發(fā)平臺(tái)中對五大部分進(jìn)行對象的定義、制作和編輯，并設(shè)定其狀態(tài)特征（屬性）參數(shù)，將此項(xiàng)工作稱為組態(tài)。 5）屬性：對象的名稱、類型、狀態(tài)、性能及用法等特征的統(tǒng)稱。 6）菜單：

20、是執(zhí)行某種功能的命令集合。如系統(tǒng)菜單中的“文件”菜單命令，是用來處理與工程文件有關(guān)的執(zhí)行命令。位于窗口頂端菜單條內(nèi)的菜單命令稱為頂層菜單，一般分為獨(dú)立的菜單項(xiàng)和下拉菜單兩種形式，下拉菜單還可分成多級，每一級稱為次級子菜單。 7）構(gòu)件：具備某種特定功能的程序模塊，可以用VB，VC等程序設(shè)計(jì)語言編寫，通過編譯，生成DLL、OCX等文件。用戶對構(gòu)件設(shè)置一定的屬性，并與定義的數(shù)據(jù)變量相連接，即可在運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。 8）策略：是指對系統(tǒng)運(yùn)行流程進(jìn)行有效控制的措施和方法。 9）啟動(dòng)策略：在進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境后首先運(yùn)行的策略，只運(yùn)行一次，一般完成系統(tǒng)初始化的處理。該策略由MCGS自動(dòng)生成，具體處理的內(nèi)容由用

21、戶充填。 10）循環(huán)策略：按照用戶指定的周期時(shí)間，循環(huán)執(zhí)行策略塊內(nèi)的內(nèi)容，通常用來完成流程控制任務(wù)。 11）退出策略：退出運(yùn)行環(huán)境時(shí)執(zhí)行的策略。該策略由MCGS自動(dòng)生成，自動(dòng)調(diào)用，一般由該策略模塊完成系統(tǒng)結(jié)束運(yùn)行前的善后處理任務(wù)。 12）用戶策略：由用戶定義，用來完成特定的功能。用戶策略一般由按鈕、菜單、其他策略來調(diào)用執(zhí)行。 13）事件策略：當(dāng)開關(guān)型變量發(fā)生跳變時(shí)（1到0，或0 到 1），執(zhí)行的策略，只運(yùn)行一次。 14）熱鍵策略：當(dāng)用戶按下定義的組合熱鍵（如：Ctrl+D）時(shí)執(zhí)行的策略，只運(yùn)行一次。 15）可見度：指對象在窗口內(nèi)的顯現(xiàn)狀態(tài)，即可見與不可見。 16）變量類型：MCGS定義的變量有

22、五種類型：數(shù)值型、開關(guān)型、字符型、事件型和組對象。 17）事件對象：用來記錄和標(biāo)識某種事件的產(chǎn)生或狀態(tài)的改變。如開關(guān)量的狀態(tài)發(fā)生變化。 18）組對象:用來存儲(chǔ)具有相同存盤屬性的多個(gè)變量的集合，內(nèi)部成員可包含多個(gè)其他類型的變量。組對象只是對有關(guān)聯(lián)的某一類數(shù)據(jù)對象的整體表示方法，而實(shí)際的操作則均針對每個(gè)成員進(jìn)行。 19）動(dòng)畫刷新周期：動(dòng)畫更新速度，即顏色變換、物體運(yùn)動(dòng)、液面升降的快慢等，單位為ms。 20）父設(shè)備：本身沒有特定功能，但可以和其他設(shè)備一起與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的硬件設(shè)備。如：串口通訊父設(shè)備。 21）子設(shè)備：必須通過一種父設(shè)備與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊的設(shè)備。如：浙大中控JL-26無紙記錄儀、研華

23、4017模塊等。 22）模擬設(shè)備：在對工程文件測試時(shí)，提供可變化的數(shù)據(jù)的內(nèi)部設(shè)備，可提供多種變化方式，如正弦波、三角波等。 23）數(shù)據(jù)庫存盤文件：MCGS工程文件在硬盤中存儲(chǔ)時(shí)的文件，類型為MDB文件，一般以工程文件的文件名+“D”進(jìn)行命名，存儲(chǔ)在MCGS目錄下WORK子目錄中，如D:MCGSWORK水位控制系統(tǒng)D.MDB。2.2鍋爐液位控制畫面設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo) 終極目標(biāo)：掌握MCGS畫面設(shè)計(jì)方法。 促成目標(biāo)： 1）掌握繪圖工具箱的使用。 2）掌握實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建方法。 3）能實(shí)現(xiàn)圖形的動(dòng)畫控制效果。工作任務(wù) 完成水位控制系統(tǒng)的畫面制作，實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫控制效果。能力訓(xùn)練 MCGS生成的用戶應(yīng)用系統(tǒng)，其結(jié)

24、構(gòu)由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，如圖2-5所示。圖2-5 用戶應(yīng)用系統(tǒng)圖2-6 MCGS組態(tài)平臺(tái)1. 建立新畫面 （1）新建窗口 在圖2-6 所示的MCGS組態(tài)平臺(tái)上，單擊“用戶窗口”，在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，則產(chǎn)生新建的“窗口0”。選中“窗口0”，單擊“窗口屬性”，進(jìn)入圖2-7所示的“用戶窗口屬性設(shè)置”對話框，將“窗口名稱”改為“水位控制”；將“窗口標(biāo)題”改為“水位控制”；在“窗口位置是、”中選中“最大化顯示”，其他不變，單擊“確認(rèn)”按鈕。圖2-7 用戶窗口屬性設(shè)置選中“水位控制”，單擊“動(dòng)畫組態(tài)”，進(jìn)入圖2-8所示的“動(dòng)畫制作”窗口。圖2-8

25、 “動(dòng)畫制作”窗口（2）工具箱使用 單擊工具條中的工具箱按鈕，則打開動(dòng)畫工具箱，如圖2-9所示。a) b)圖2-9 動(dòng)畫工具箱及系統(tǒng)圖符對象 圖標(biāo)對應(yīng)于選擇器，用于在圖形時(shí)選取用戶窗口中指定的圖形對象；圖標(biāo)用于打開和關(guān)閉系統(tǒng)圖符工具箱，常用圖符工具箱包括27種常用的圖符對象。圖形對象放置在用戶窗口中，是構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)圖形界面的最小單元，MCGS中的圖形對象包括圖元對象、圖符對象和動(dòng)畫構(gòu)件3種類型，不同類型的圖形對象有不同的屬性，所能完成的功能也各不相同。MCGS的圖元是以向量圖形的格式存在的，根據(jù)需要可隨意移動(dòng)圖元的位置和改變圖元的大小，在工具箱中提供了8種圖元。為了快速構(gòu)圖和組態(tài)，MCGS

26、系統(tǒng)內(nèi)部提供了27種常用的圖符對象，稱為系統(tǒng)圖符對象。如圖2-9b所示。(3) 制作文字框圖 用鼠標(biāo)單擊圖2-9a所示的“標(biāo)簽”按鈕，鼠標(biāo)的光標(biāo)變?yōu)椤笆弊中危诖翱谌魏挝恢猛献髽?biāo)，拉出一個(gè)一定大小的矩形。建立矩形框后，光標(biāo)在其內(nèi)閃爍，可直接輸入文字“水位控制系統(tǒng)演示工程”，按回車鍵或在窗口任意位置用鼠標(biāo)單擊一下，文字輸入過程結(jié)束。如果用戶想改變矩形內(nèi)的文字，先選中文字標(biāo)簽，按回車鍵或空格鍵，光標(biāo)顯示在文字起始位置，即可進(jìn)行文字的修改。(4) 設(shè)置框圖顏色 設(shè)置框圖顏色如圖2-10所示。 1）設(shè)定文字框顏色：選中文字框，按“填充色”按鈕，設(shè)定文字框的背景顏色（本例設(shè)為無填充色）；按“線色”按

27、鈕改變文字框的邊線顏色（本例設(shè)為沒有邊線）。則設(shè)定的結(jié)果是，不顯示框圖，只顯示文字。a）文字框顏色設(shè)定 b）文字的顏色設(shè)定圖2-10 設(shè)置框圖顏色 2） 設(shè)定文字的顏色：按“字符字體”按鈕改變文字字體和大小。按“字符顏色”按鈕，改變文字顏色（本例設(shè)為藍(lán)色）。(5)對象元件庫管理 單擊“工具”菜單，選中“對象元件庫管理”打開動(dòng)畫工具箱，工具箱中的圖標(biāo)用于從對象元件庫中讀取存盤的圖形對象；圖標(biāo)用于把當(dāng)前用戶窗口中選中的圖形對象存入對象元件庫中。圖2-11 對象元件庫管理從圖2-11所示“對象元件庫管理”中的“儲(chǔ)藏罐”中選取中意的罐，按“確定”按鈕，則所選中的罐出現(xiàn)在桌面的左上角，可以改變其大小及位

28、置，如“罐17”、“罐53”。（6）流動(dòng)塊構(gòu)件制作流動(dòng)的水是用圖2-9a所示“動(dòng)畫工具箱”中的“流動(dòng)塊”構(gòu)件制作。選中工具箱內(nèi)的“流動(dòng)塊”動(dòng)畫構(gòu)件。移動(dòng)鼠標(biāo)至窗口的預(yù)定位置，（鼠標(biāo)的光標(biāo)變?yōu)椤笆弊中危聪率髽?biāo)左鍵，移動(dòng)鼠標(biāo)，在鼠標(biāo)光標(biāo)后形成一道虛線，拖動(dòng)一定距離后，單擊鼠標(biāo)，生成一段流動(dòng)塊。再拖動(dòng)鼠標(biāo)（可沿原來方向，也可垂直于原來方向），生成下一段流動(dòng)塊。當(dāng)用戶想結(jié)束繪制時(shí)，雙擊鼠標(biāo)即可；當(dāng)用戶想修改流動(dòng)塊時(shí)，先選中流動(dòng)塊（流動(dòng)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(dòng)鼠標(biāo),調(diào)整形狀。 3.被控對象設(shè)計(jì)3.1實(shí)驗(yàn)裝置簡介 該系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置包括水箱、水槽、鍋爐各

29、一個(gè)，各種變送儀表共計(jì)八塊，以及各種管道閥門若干。由本系統(tǒng)的各實(shí)驗(yàn)裝置可構(gòu)成鍋爐進(jìn)水流量定值調(diào)節(jié)，并聯(lián)管路壓力定值調(diào)節(jié)，鍋爐液位定值調(diào)節(jié)等系統(tǒng)典型生產(chǎn)工藝流程。實(shí)驗(yàn)裝置清單如下：水槽一個(gè)水箱一個(gè)鍋爐一個(gè)水泵一個(gè)電磁流量傳感器兩個(gè)（FE1，F(xiàn)E2）LD24B型電磁流量轉(zhuǎn)換器兩個(gè)（FIT1，F(xiàn)IT2）DYBG壓力變送器兩個(gè)(LT1，LT2)QS智能型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩塊（M1，M2）管線和閥門若干表3.1 實(shí)驗(yàn)裝置清單3.2被控對象特性說明（過程工藝分析） 本系統(tǒng)中被控對象是鍋爐，因鍋爐是用于加熱的容器，所以存在上下限制值，而且由于加熱效率等問題，就期望鍋爐液位可以穩(wěn)定在某一給定值上，所以以鍋爐液位作為

30、被控變量，進(jìn)水發(fā)門開度為控制變量。以鍋爐液位為反饋?zhàn)兞繕?gòu)成單回路控制系統(tǒng)，并采用PID算法進(jìn)行控制，通過改變閥門開度，實(shí)現(xiàn)鍋爐水位穩(wěn)定在給定值附近的目的。3.3被控對象的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為實(shí)現(xiàn)上述的對象特性，完成對被控對象的控制，需將管路中的閥門按下表設(shè)置。閥門標(biāo)號狀態(tài)閥門標(biāo)號狀態(tài)閥門標(biāo)號狀態(tài)V25開V35開V40開V21開V51開V30開V33開V39開V38開V42開V43開V27開3.4被控對象工藝流程圖圖3.1 被控對象工藝流程圖4.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1控制系統(tǒng)原理分析及控制方案設(shè)計(jì)（1） 根據(jù)所組態(tài)的被控生產(chǎn)流程（被控對象）的工藝要求，確定控制系統(tǒng)的控制方案為單回路控制系統(tǒng)，要求控制系統(tǒng)原理

31、框圖如下：（2）根據(jù)被控對象的生產(chǎn)流程和控制要求，確定調(diào)節(jié)閥為氣開形式，控制器為反作用空控制。圖4.1 系統(tǒng)原理方框圖（3） 工藝管道流程圖 圖4.2 工藝管道流程圖4.2一次儀表選型設(shè)計(jì)根據(jù)被控對象組態(tài)設(shè)計(jì)，確定“EFPT過程控制實(shí)驗(yàn)裝置”中一次儀表的使用情況，查閱一次儀表型號、量程等參數(shù)。（1） 編制一次儀表位號如表4.1表4.1 次儀表位號儀表型號儀表位號功能QS智能型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥QSVP-16KM1調(diào)節(jié)進(jìn)水閥位M2調(diào)節(jié)出水閥位電磁流量傳感器LDG10SFE1測量進(jìn)水流量FE2測量出水流量LD2-4B型電磁流量轉(zhuǎn)換器FIT1顯示進(jìn)水流量FIT2顯示出水流量DYBG壓力變送器LT1水箱液位L

32、T2鍋爐液位（2） 列出一次儀表選型表。儀表型號QS智能型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥QSVP-16K電磁流量傳感器LDG10SLD2-4B型電磁流量轉(zhuǎn)換器DYBG壓力變送器參數(shù)公稱通徑：20MM流量范圍：00.3M3/h輸出信號：420MA防爆標(biāo)志：ibCT6公稱壓力：16MPa工作溫度：0120負(fù)載電阻：0250輸出：420mA-DC介質(zhì)溫度：-40200工作壓力：4MPa電源220V，50HZ量程04kPa信號范圍：420MA DAC精確度：1級消耗功率30VA工作壓力:68kPa行程：SCD：10MMSCC：16MM防護(hù)等級：ZP65精度：0.5表4.2 一次儀表選型表4.3 DCS選型設(shè)計(jì)（1） I/

33、O清單表4.3如下：表4.3 I/O清單表信號類型不冗余點(diǎn)數(shù)榮譽(yù)點(diǎn)數(shù)總點(diǎn)數(shù)AL 電流信號606AO 模擬量輸出202（2） 根據(jù)系統(tǒng)I/O清單，確定DCS的硬件配置清單表4.4如下： 卡件名稱 卡件代碼卡件數(shù)量 卡件名稱 卡件代碼卡件數(shù)量電源供電卡PS2211電流信號輸入卡PS3132主控卡PS243X1模擬量輸出卡PS3221數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡PS2331表4.4 配置清單表5.DCS組態(tài)設(shè)計(jì)5.1DCS硬件組態(tài)設(shè)計(jì)5.1.1DCS卡件配置表5.1 卡件配置圖025613是否冗余不冗余不冗余不冗余不冗余不冗余模塊名稱電源供電卡主控制卡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡電流信號輸入卡電流信號輸入卡模擬量輸出卡型號PS221S

34、P243XSP233SP313SP313SP3225.1.2 DCS系統(tǒng)（控制站卡件及設(shè)計(jì)小組各操作站）地址配置如表5.1表5.1 地址配置表站名機(jī)位IP地址2#控制站2#CS工程師站/操作站A1工程師站/操作站A2工程師站/操作站B1工程師站/操作站B2工程師站/操作站C1工程師站/操作站C2Server(卡1) （個(gè)工作小組分布情況） （各站點(diǎn)IP地址）5.2DCS軟件組態(tài)設(shè)計(jì) 5.2.1 I/O組態(tài)如表5.2表5.2 I/O組態(tài)表I/O卡件地址I/O 卡件地址位號量程單位閥特性信號制注釋00電流信號輸入02AI0M10100%進(jìn)水閥位03AI0M20100%出水閥位01電流信號輸入00AI0FE10400L/h進(jìn)水流量01AI0EF20400L/h出水流量02AI0LT10400ml水箱液位03AI0LT20400ml鍋爐液位10模擬量輸出卡00AO0M1氣開型型進(jìn)水閥控制01AO0M2氣開型型出水閥控制圖5.1 I/O卡件輸入5.2.2 控制回路組態(tài)如圖5.2圖5.2 控制回路組態(tài)5.2.3操作站組態(tài)小