MCGS組態(tài)軟件與PLC在自來水廠的應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計

1、. . . . 題 目：MCGS組態(tài)軟件與PLC S7-200在自來水廠的應(yīng)用第一章 緒論1.1 本課題的研究意義MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows平臺的，用于快速構(gòu)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(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)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與企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。使用MCGS，用戶無須具備計算機編程的知識，就可以在短時

2、間輕而易舉地完成一個運行穩(wěn)定，功能成熟，維護量小并且具備專業(yè)水準的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。良好的體系結(jié)構(gòu)，合理的程序設(shè)計，周到的用戶理念MCGS成功的度過開發(fā)期，也使昆侖通態(tài)快速的成為工控行業(yè)的佼佼者。與眾不同、個性獨特。MCGS具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出特點。利用“組態(tài)軟件”設(shè)計PLC的仿真控制對象是指在計算機上運行事先編寫好的“組態(tài)軟件”應(yīng)用程序,用軟件來代替硬件(被控對象)的工作,借助于計算機的屏幕來觀察控制的過程與結(jié)果。 “組態(tài)軟件”可以通過RS232C接口與PLC之間進行通信,并監(jiān)控PLC的所有的存儲器、控制器與I/O接口的狀態(tài),以變量值的形式傳輸?shù)?/p>

3、計算機上,供上位機使用、處理。利用“組態(tài)軟件”設(shè)計,可以仿真多種PLC控制對象,還可同時全真模擬多個被控對象。仿真的被控對象不僅可以接受多種由PLC發(fā)出的控制信號,如邏輯開關(guān)信號,繼電器控制信號,脈沖信號和各種數(shù)值信號等。亦可向PLC發(fā)出各種命令信號,如邏輯開關(guān)控制信號,繼電器開關(guān)信號,中斷信號,位置信號等。還可與PLC之間進行各種狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳輸,從而反映出PLC與被控對象(軟件仿真的被控對象)與控制結(jié)果之間的關(guān)系。編輯好程序之后,“組態(tài)軟件”即可接受PLC發(fā)出的控制信號,并按照程序的算法以動畫、數(shù)值、文字、標尺等形式在計算機屏幕上反映出PLC的控制過程與結(jié)果。PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國

4、外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保與文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控與自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換與D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D

5、/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。運動控制PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析與處理。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造

6、紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。通信與聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信與PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。在本次選題中，所使用的PLC可編程控制器是西門子的S7-200可編程控制器，并用V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3 PLC編程軟件。組態(tài)軟件使用是MCGS 5.10通用版。在實驗室中組態(tài)軟件和V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3編程軟件的通信接口都已經(jīng)連接好。在設(shè)計時只需對這兩個程序部進行調(diào)試就可以實現(xiàn)正常

7、的通信。1.2 國外研究狀況與發(fā)展前景近些年，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，利用PLC技術(shù)在各個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)運行的自動控制得到了廣泛的應(yīng)用。昆侖通態(tài)的MCGS組態(tài)軟件憑借其優(yōu)越的性能一躍成為工控行業(yè)中的姣姣者。PLC最開始是取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控與自動化流水線。所以開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。現(xiàn)在PLC可以實現(xiàn)的功能越來越強，無論是模擬量的控制，還是實現(xiàn)運動控制。大型的PLC還配備了PID模塊。在以后的工控行業(yè)中起到了舉足輕重的作用。昆侖通態(tài)的MCGS組態(tài)軟件具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等

8、突出特點。其全中文、可視化、面向窗口的組態(tài)開發(fā)界面，在國使其的到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出MCGS6.2通用版，MCGS6.2網(wǎng)絡(luò)版，MCGS6.8嵌入版。能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)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與企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。與國外相比，MCGS組態(tài)軟件有很多不足的地方。但隨著MCGS組態(tài)軟件功能的不斷完善和發(fā)展，它將在工控等領(lǐng)域得到了逐步的推廣和應(yīng)用，顯示出特有的優(yōu)勢和強大的生命力。1.3 本課題的系統(tǒng)設(shè)計思想與研究的主要容1.3.1 系統(tǒng)設(shè)計思想根據(jù)研究容，系統(tǒng)設(shè)計分為兩個部分：硬件部分和軟件部分。硬件部分設(shè)計的主要容是完成S7-200可

9、編程控制器與開關(guān)量給定與指示的線路連接。軟件部分設(shè)計是本次設(shè)計的主要部分。首先在MCGS組態(tài)軟件中,編寫出自來水廠監(jiān)控的主界面,并編寫出自來水廠的控制界面。然后把組態(tài)軟件各個模型與PLC中的輸入和輸出量對應(yīng)好。最后在實驗臺上的S7-200可編程控制器的開關(guān)量給定與指示硬件接線連接好，就可以監(jiān)控了。因此,軟件設(shè)計的主要工作容有兩個：1） 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求完成自來水廠的監(jiān)控界面和控制界面的編寫；2） 把界面和PLC程序兩者的通信調(diào)節(jié)好。1.3.2研究的主要容本課題研究容主要包括以下幾個部分:1. 現(xiàn)場監(jiān)控單元。由于PLC穩(wěn)定，抗千擾能力強，我們采用西門子的S7-200作為下位機，對不同的控制對象

10、，我們采用了不同的控制方案?，F(xiàn)場監(jiān)控軟件是采用T西門子公司提供STEP7一MICro/w1N32軟件來進行編程和其他的相關(guān)處理，該系統(tǒng)監(jiān)控軟件功能強大、用戶界面友好。2. 監(jiān)控軟件。以MCGS組態(tài)軟件作為監(jiān)控軟件，其核心容包括數(shù)據(jù)的采集和處理、用戶操作方式等，集中體現(xiàn)在系統(tǒng)的人機輸入、輸出功能，自來水廠的實時數(shù)據(jù)、實時曲線、查詢部分歷史數(shù)據(jù)和其歷史趨勢，給定被控制對象的相關(guān)參數(shù)等。3. 自來水廠監(jiān)控系統(tǒng)的實驗實現(xiàn)場運行調(diào)試。為了測試在實際系統(tǒng)下，該系統(tǒng)的運行效果，我們對該自動監(jiān)控系統(tǒng)進行了現(xiàn)場調(diào)試，在實際環(huán)境中的運行表明，該系統(tǒng)靈活、穩(wěn)定、可靠，控制效果良好。在本設(shè)計中主要以MCGS組態(tài)軟件為

11、主，對應(yīng)的PLC程序可以做出相應(yīng)的修改。但MCGS是一個以前沒有接觸過的軟件，所以對MCGS熟悉需要一個過程。在組態(tài)環(huán)境中建立自來水廠的整體監(jiān)控界面，和控制界面，在設(shè)備窗口中設(shè)置父設(shè)備和西門子S7-200設(shè)備，并在這兩個設(shè)備中設(shè)置好連接通道，使其能和實物通信順利。其中所要解決的主要問題是：1） 組態(tài)監(jiān)控界面和控制界面的動態(tài)連接問題。2） 組態(tài)軟件和S7-200可編程控制器的通信問題。第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1 方案設(shè)計本系統(tǒng)所研究的自來水廠監(jiān)控系統(tǒng)采用一臺PC機作為上位機，根據(jù)自來水廠生產(chǎn)工藝流程和現(xiàn)場生產(chǎn)要求，把自來水廠分為四個分站：取水泵房分站、沉淀刮泥分站、過濾反沖洗分站、加氯分站。

12、其中圖2-1表示的是自來水廠的生產(chǎn)工藝總流程圖。所以通過連接多臺西門子的PLC（主要模塊：CPU224XP）構(gòu)成一個監(jiān)測與控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場監(jiān)控單元實現(xiàn)對被控參數(shù)的監(jiān)控，對應(yīng)被控參數(shù)傳感器將檢測到的被控對象的實際參數(shù)如水位、含氯量、水質(zhì)、流量等，由調(diào)理電路放大后，經(jīng)過隔離電路和留D轉(zhuǎn)換后上傳到現(xiàn)場監(jiān)控單元，上位機和下位機中的通信采用PPI 協(xié)議。其中上位機主要完成對現(xiàn)場監(jiān)控單元的自動化監(jiān)控，智能決策，歷史資料統(tǒng)計分析，圖像顯示，報警等功能;調(diào)理電路是把通過各個被控參數(shù)傳感器檢測到的各個參數(shù)的微弱信號，整個自來水廠的監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。沉淀刮泥分站過濾反沖洗分站水源加藥房氯瓶加氯分站用

13、戶用水取水泵房分站圖2-1 自來水廠工藝總流程圖PC組態(tài)軟件S7-200（PLC）接口電路光電隔離模擬傳感器調(diào)理電路水位水壓水泵等調(diào)節(jié)閥圖2-2 監(jiān)控系統(tǒng)的框架圖整個監(jiān)控系統(tǒng)工作過程如下:上位機經(jīng)過初始化程序后就向PLC發(fā)出啟動信號，啟動PLC 與其被控的機構(gòu)，同時準備接收PLC發(fā)送來的信號和數(shù)據(jù)。水位水壓等等傳感器將采集到的信號經(jīng)調(diào)理電路放大，光電隔離消除干擾后，送入A/D轉(zhuǎn)換電路（這一步由于現(xiàn)有的實驗環(huán)境無法實現(xiàn)，而沒有進行研究測試）。送入PLC，由PLC向上位機傳遞測量的數(shù)據(jù)信息、設(shè)備信息、運行狀態(tài)等信息，并根據(jù)PLC的程序自動控制設(shè)備的運行。MCGS 5.1軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)

14、境兩個部分。組態(tài)環(huán)境相當于一套完整的工具軟件，幫助用戶設(shè)計和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。運行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程，以用戶指定的方式運行，并進行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計的目標和功能。組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境的聯(lián)系如圖2-2所示。組態(tài)環(huán)境：組態(tài)生成應(yīng)用系統(tǒng)運行環(huán)境：解釋執(zhí)行組態(tài)結(jié)果組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫圖2-3 組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境的聯(lián)系MCGS組態(tài)軟件由“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(guān)。在自來水廠的應(yīng)用中，MCGS運行環(huán)境監(jiān)控PLC S7-200收集的數(shù)據(jù)，現(xiàn)場監(jiān)控和控制運行狀態(tài)，在界面中動態(tài)顯示并可以進行報警顯示和報警報表的輸出。組態(tài)環(huán)境通過組態(tài)軟件核

15、心和實時數(shù)據(jù)庫，利用多任務(wù)多線程通道來編輯運行環(huán)境的界面，主要來構(gòu)建動態(tài)畫面和流程控制。圖2-3是組態(tài)環(huán)境和動態(tài)環(huán)境的功能和聯(lián)系圖。圖2-4 組態(tài)環(huán)境和動態(tài)環(huán)境的功能和聯(lián)系本系統(tǒng)的設(shè)計思路是根據(jù)自來水廠的工藝流程圖，利用MCGS組態(tài)軟件編輯出監(jiān)控和控制界面。在主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五部中定義對應(yīng)的屬性，使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。圖2-4表示MCGS工控組態(tài)軟件的各個窗口屬性。主控窗口設(shè)備窗口用戶窗口實時數(shù)據(jù)庫運行策略MCGS工控組態(tài)軟件自來水廠菜單設(shè)計，設(shè)置其工程屬性，設(shè)定其存盤結(jié)構(gòu)添加自來水廠需要的工程設(shè)備，連接設(shè)備變量創(chuàng)建自來水

16、廠動畫顯示，設(shè)置其報警窗口，人機交互界面定義自來水廠數(shù)據(jù)變量編寫自來水廠控制流程使用功能構(gòu)件圖2-5 MCGS工控組態(tài)軟件的各個窗口屬性第三章 MCGS監(jiān)控軟件設(shè)計3.1 引言本監(jiān)控系統(tǒng)是由1臺PC機為上位機，多臺西門子S7-200PLC作為下位機組成的自來水廠凈水集散控制系統(tǒng)，上位機主要完成監(jiān)控自來水廠的被控對象的實時數(shù)據(jù)、實時曲線、查詢歷史數(shù)據(jù)和其歷史曲線，給定被控制對象的相關(guān)參數(shù)和系統(tǒng)的通訊參數(shù)等。鑒于MCGS組態(tài)軟件有著很多的優(yōu)點，例如:動畫簡潔、功能強、省點;報表簡潔，方便;價比高;腳本靈活;用戶策略的靈活;開放性好。我們采用成MCGS監(jiān)控組態(tài)軟件作為上位機監(jiān)控軟件來完成數(shù)據(jù)管理、智

17、能決策、歷史資料統(tǒng)計分析，并對數(shù)據(jù)進行顯示、越限報警、實時存儲、打印輸出;同時經(jīng)過串行通信接口將數(shù)據(jù)送至MCGS，狐賀與PLC之間的通信采用PI通訊協(xié)議。通過MCGS組態(tài)軟件對水環(huán)境因子的實時監(jiān)控，實現(xiàn)了對溶解氧、溫度、PH 值等監(jiān)控對象的控制。采用西門子的S7-200PLC作為下位機對整個自來水廠的凈水過程參數(shù)進行檢測與控制。即:將傳感器采集的有關(guān)參量如水位、水壓、含氯量、故障信號等轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并把這些數(shù)據(jù)暫存起來，同時經(jīng)過串行通信接口將數(shù)據(jù)送至MCGS，MCGS與PLC之間的通信采用PPI通訊協(xié)議。通過MCGS組態(tài)軟件對自來水廠的實時監(jiān)控，實現(xiàn)了對水位、水壓、含氯量等監(jiān)控對象的控制。3

18、.2 MCGS監(jiān)控組態(tài)軟件的設(shè)計自來水廠的監(jiān)控界面如圖3-1所示：圖3-1 自來水廠監(jiān)控界面3.2.1 用戶窗口設(shè)計在MCGS組態(tài)平臺上，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“窗口0”，即如圖3-1圖3-2 取水泵房用戶窗口建立選中“窗口0”，單擊“窗口屬性”，進入“用戶窗口屬性設(shè)置”，將“窗口名稱”改為：自來水廠；將“窗口標題”改為：自來水廠，其它不變，單擊“確認”。其組態(tài)用戶窗口屬性設(shè)置如圖3-2所示：圖3-3 用戶窗口屬性在確認以后就會得到自來水廠的用戶界面，如圖3-3所示。雙擊自來水廠的用戶窗口就可以進入動畫制作窗口。圖3-4自來水廠的用戶界面在動畫制作窗口

19、界面中，單擊工具條中的“工具箱”按鈕，則打開動畫工具箱，圖標對應(yīng)于選擇器，用于在編輯圖形時選取用戶窗口中指定的圖形對象；圖標用于打開和關(guān)閉常用圖符工具箱，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、圖符對象和動畫構(gòu)件三種類型，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一樣。MCGS的圖元是以向量圖形的格式而存在的，根據(jù)需要可隨意移動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系統(tǒng)部提供了27種常用的圖符對象，稱為系統(tǒng)圖符對象。如下圖3-4所示：圖3-5工

20、具箱窗口制作文字框圖建立文字框：鼠標點擊工具條中“工具箱”按鈕，打開系統(tǒng)圖符工具箱。選擇“工具箱”的“標簽”按鈕，鼠標的光標變?yōu)椤笆帧毙?，在窗口任何位置拖拽鼠標，拉出一個一定大小的矩形。輸入文字：建立矩形框后，光標在其閃爍，可直接輸入“水位控制系統(tǒng)演示工程”文字，按回車鍵或在窗口任意位置用鼠標點擊一下，文字輸入過程結(jié)束。如果用戶想改變矩形的文字，先選中文字標簽，按回車鍵或空格鍵，光標顯示在文字起始位置，即可進行文字的修改。設(shè)置框圖顏色設(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（設(shè)為無填充色）；按（線色）按鈕改變文字框的邊線顏色（設(shè)為沒有邊線）。設(shè)定的結(jié)果是，不顯示框圖

21、，只顯示文字。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（為藍色）。圖3-6 框圖顏色設(shè)置窗口單擊“工具”菜單，選中“對象元件庫管理”或單擊工具條中的“工具箱”按鈕，則打開動畫工具箱,工具箱中的圖標用于從對象元件庫中讀取存盤的圖形對象；圖標用于把當前用戶窗口中選中的圖形對象存入對象元件庫中。如下圖3-6所示： 圖3-7對象元件庫管理窗口從“對象元件庫管理”中的“儲藏罐”中選取中意的罐，按“確認”，則所選中的罐在桌面的左上角，可以改變其大小與位置。3.2.2 取水泵房分站3.2.2.1 取水泵房的組態(tài)環(huán)境從“對象元件庫管理”中的“閥”和“泵”中分別選取

22、兩個泵流動的水是由MCGS動畫工具箱中的“流動塊”構(gòu)件制作成的。選中工具箱的“流動塊”動畫構(gòu)件（ ）。移動鼠標至窗口的預(yù)定位置，（鼠標的光標變?yōu)槭中螤睿c擊一下鼠標左鍵，移動鼠標，在鼠標光標后形成一道虛線，拖動一定距離后，點擊鼠標左鍵，生成一段流動塊。再拖動鼠標（可沿原來方向，也可垂直原來方向），生成下一段流動塊。當用戶想結(jié)束繪制時，雙擊鼠標左鍵即可。當用戶想修改流動塊時，先選中流動塊（流動塊周圍出現(xiàn)選中標志：白色小方塊），鼠標指針指向小方塊，按住左鍵不放，拖動鼠標，就可調(diào)整流動塊的形狀。最后生成的畫面如下圖3-7所示：圖3-8 取水泵房監(jiān)控界面完成好畫面以后，要定義數(shù)據(jù)變量，使其和監(jiān)控界

23、面中的各個元件對應(yīng)期來，才可以實現(xiàn)監(jiān)控界面的動畫運行。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)變量是構(gòu)成實時數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實時數(shù)據(jù)庫的過程也即是定義數(shù)據(jù)變量的過程。定義數(shù)據(jù)變量的容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型、初始值和數(shù)值圍，確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關(guān)的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時間圍和保存期限等。其取水泵房的實時數(shù)據(jù)庫如表3-1所示：表3-1 取水泵房實時數(shù)據(jù)庫變量名稱類 型注 釋水泵1開 關(guān) 型控制水泵“啟動”、“停止”的變量水泵2開 關(guān) 型蓄水池數(shù) 值 型水位低信號數(shù) 值 型水位高信號數(shù) 值 型故障信號數(shù)值型鼠標點擊工作臺的“實時數(shù)據(jù)庫”窗口標簽，進入實時數(shù)據(jù)庫窗

24、口頁。按“新增對象” 按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)變量列表中，增加新的數(shù)據(jù)變量，多次按該按鈕，則增加多數(shù)據(jù)變量，系統(tǒng)缺省定義的名稱為“Data1”、“Data2”、“Data3”等選中變量，按“對象屬性”按鈕或雙擊選中變量，則打開對象屬性設(shè)置窗口。 指定名稱類型：在窗口的數(shù)據(jù)變量列表中，用戶將系統(tǒng)定義的缺省名稱改為用戶定義的名稱，并指定類型，在注釋欄中輸入變量注釋文字。本系統(tǒng)中要定義的數(shù)據(jù)變量如下圖3-9所示，以“水泵1”變量為例。圖3-9 水泵1數(shù)據(jù)庫屬性水泵2、低水位信號、高水位信號、取水故障三個開關(guān)型變量，屬性設(shè)置只要把對名稱改為：水泵2、低水位信號、高水位信號、取水故障；對象類型選為“開關(guān)”，

25、其他屬性不變。蓄水池的對象類型選為“數(shù)值”。由圖形對象搭制而成的圖形界面是靜止不動的，需要對這些圖形對象進行動畫設(shè)計，真實地描述外界對象的狀態(tài)變化，達到過程實時監(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)性連接，并設(shè)置相應(yīng)的動畫屬性。在系統(tǒng)運行過程中，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。在用戶窗口中，雙擊自來水廠窗口進入，選中水泵1雙擊，則彈出單元屬性設(shè)置窗口。如圖3-10水泵1 屬性設(shè)置a所示，選中折線，則會出現(xiàn)，單擊則進入動畫組態(tài)屬性設(shè)置窗口，按圖3-11水泵1屬性設(shè)置b和圖3-12水泵屬性

26、設(shè)置c所示修改，其它屬性不變。設(shè)置好后，按確定，再按確定，變量連接成功。圖3-10 水泵1屬性設(shè)置a圖3-11 水泵1屬性設(shè)置b圖3-12 水泵1屬性設(shè)置c水泵2 的屬性設(shè)置和水泵1的設(shè)置一樣，只需要把每項的水泵1改寫成為水泵2就可以完成其屬性設(shè)置。在去水房監(jiān)控界面中，選中蓄水池雙擊，則彈出單元屬性設(shè)置窗口，如圖3-13蓄水池屬性設(shè)置a。選中組合圖符，則會出現(xiàn)，單擊則進入動畫組態(tài)屬性設(shè)置窗口，按圖3-14蓄水池屬性設(shè)置b所示修改，其它屬性不變。設(shè)置好后，按確定，再按確定，變量連接成功。 圖3-13蓄水池屬性設(shè)置a圖3-14蓄水池屬性設(shè)置b為了使使水罐動起來。在“工具箱”中選中滑動輸入器圖標，當

27、鼠標變?yōu)椤笆焙?，拖動鼠標到適當大小，大小如圖3-15滑動輸入器所示，然后雙擊進入屬性設(shè)置，具體操作如圖3-16滑動輸入器屬性設(shè)置所示：圖3-15 滑動輸入器 圖3-16 滑動快屬性設(shè)置在“滑動輸入器構(gòu)件屬性設(shè)置”的“操作屬性”中，把對應(yīng)數(shù)據(jù)對象的名稱改為：蓄水池，可以通過單擊圖標，到庫中選，自己輸入也可；“滑塊在最右邊時對應(yīng)的值”為：10。在“滑動輸入器構(gòu)件屬性設(shè)置”的“基本屬性”中,在“滑塊指向”中選中“指向左（上）”，其它不變。在“滑動輸入器構(gòu)件屬性設(shè)置”的“刻度與標注屬性”中,把“主劃線數(shù)目”改為：5，即能被10整除，其它不變。在設(shè)備窗口中可以添加各種設(shè)備，來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的自動控制和監(jiān)

28、控，雙擊設(shè)備窗口，通過右鍵點擊設(shè)備工具箱，再點擊設(shè)備管理，在里面添加通用串口父設(shè)備和模擬設(shè)備。在通用串口父設(shè)備的下一級中添加西門子S7-200PPI設(shè)備。具體如圖3-17所示：圖3-17 設(shè)備窗口在設(shè)備窗口中，通用串口父設(shè)備的屬性設(shè)置如圖3-18所示， 圖3-18通用串口父設(shè)備屬性設(shè)置西門子S7-200PPI設(shè)備的屬性設(shè)置如圖3-18和圖3-19所示，其通道連接核PLC梯形圖程序一一對應(yīng)。相應(yīng)的PLC梯形圖程序見附錄1。圖3-18 S7-200PPI基本屬性設(shè)置圖3-19 S7-200PPI通道連接設(shè)置 模擬設(shè)備對應(yīng)的是蓄水池的輸入顯示，在這里定義的是正弦量輸入。屬性設(shè)置如圖3-20和圖3-2

29、1所示圖3-20 模擬設(shè)備基本屬性設(shè)置 圖3-21模擬設(shè)備通道連接設(shè)置設(shè)備窗口設(shè)置好以后，就只要設(shè)置流動塊屬性，整個取水房的監(jiān)控界面就設(shè)置完成了。在用戶窗口中，雙擊自來水廠窗口進入，蓄水池下面的流動塊與蓄水池右側(cè)的流動塊在流動塊構(gòu)件屬性設(shè)置窗口中，只需要把流動屬性表達式相應(yīng)改為：水泵1=1，水泵2=1，再選定當停止流動時，繪制流體即可。如下圖3-18和圖3-19所示：圖3-22蓄水池下方流動塊屬性設(shè)置 圖3-23蓄水池右方流動塊屬性設(shè)置為了在監(jiān)控界面中實現(xiàn)總的控制，可以加一個總控制開關(guān)，其對應(yīng)的屬性設(shè)置只要在腳本程序中定義，開的腳本程序是：!SetDevice(設(shè)備0,6,"writ

30、e(Q0.2=1)")。關(guān)的腳本程序是：!SetDevice(設(shè)備0,6,"write(Q0.2=0)")。具體設(shè)置如圖3-24和圖3-25所示：圖3-24 開的腳本設(shè)置圖3-25 關(guān)的腳本設(shè)置3.2.2.2 取水泵房的運行環(huán)境在3.2.2.1 取水泵房的組態(tài)環(huán)境中把整個取水泵房的設(shè)計全部完成，現(xiàn)在就可以運行取水泵房的監(jiān)控界面了。首先要把取水泵房的PLC控制程序通過V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3下載到S7-200中，然后把S7-200設(shè)置為運行狀態(tài)，要把V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3關(guān)閉，才不會產(chǎn)生通訊沖突。然后在取水泵房的組態(tài)

31、環(huán)境中，右鍵點擊自來水廠的用戶窗口，把這個窗口設(shè)置為啟動窗口。進入自來水廠用戶窗口中，按F5就可以進入運行環(huán)境。再運行環(huán)境中按下取水總開關(guān)的開按鈕，取水泵房就開始運行起來了。正常的運行環(huán)境是：水泵1 不斷的從江河水中抽取源水到蓄水池中，水泵2 不斷的從蓄水池中抽取水到沉淀池去，在取水泵房的監(jiān)控界面中，水泵1 和水泵2都顯示為綠色，如圖3-26所示。當取水泵房出現(xiàn)故障時，故障報警指示燈顯示為紅色，水泵1 和水泵2都停止運行，在監(jiān)控界面中都顯示為紅色，如圖3-27所示.圖3-26 取水泵房正常運行圖3-27 取水泵房有故障如果蓄水池中的水位達到高水位的時候，蓄水池高水位指示燈會顯示為紅色，同時水泵

32、1停止運行，也顯示為紅色，但水泵2繼續(xù)運行，如圖3-28所示。當蓄水池中的水位達到低水位的時候，蓄水池低水位指示燈會顯示為紅色，同時水泵2停止運行，也顯示為紅色，但水泵1繼續(xù)運行，如圖3-29所示。圖3-28 蓄水池高水位 圖3-29 蓄水池低水位3.2.3 沉淀刮泥分站3.2.3.1 沉淀刮泥的組態(tài)環(huán)境 在用戶界面中建立沉淀刮泥界面，具體建立操作在前面已經(jīng)介紹，只要建立如圖3-30所示的監(jiān)控界面。圖3-30 沉淀刮泥監(jiān)控界面建立好界面后，在實時數(shù)據(jù)庫中定義數(shù)據(jù)變量，其具體的數(shù)據(jù)變量如表3-2所示：表3-2 沉淀刮泥房的實時數(shù)據(jù)庫變量名稱類 型注 釋取水閥開 關(guān) 型控制調(diào)節(jié)閥“打開”、“關(guān)閉”

33、的變量取水閥1開 關(guān) 型控制調(diào)節(jié)閥“打開”、“關(guān)閉”的變量取水閥2開 關(guān) 型控制調(diào)節(jié)閥“打開”、“關(guān)閉”的變量沉淀池低信號開 關(guān) 型沉淀池高信號開 關(guān) 型刮泥故障開 關(guān) 型去藥閥開 關(guān) 型刮泥運行開 關(guān) 型刮泥前進開 關(guān) 型刮泥后退開 關(guān) 型排泥閥開 關(guān) 型沉淀池數(shù) 值 型藥物室數(shù) 值 型水泵2開 關(guān) 型實時數(shù)據(jù)庫按照表3-2中的容定義好，并在單元屬性窗口中變量類型定義好沉淀刮泥的實時數(shù)據(jù)庫就建立好了。然后再沉淀刮泥的用戶窗口中把各個器件的屬性以與和實時數(shù)據(jù)庫中的變量對應(yīng)好。這里只介紹取水閥、沉淀刮泥總開關(guān)刮泥故障指示燈的屬性設(shè)置。圖3-31和圖3-32表示取水閥的屬性設(shè)置，在按鈕動作中數(shù)據(jù)對

34、象值操作選擇值1，然后點擊后面的問號，選擇取水閥。在可見度中的表達式是取水閥=1。圖3-31 取水閥屬性設(shè)置 圖3-32 取水閥按鈕輸入設(shè)置圖3-33和圖3-34分別表示沉淀刮泥總開關(guān)的開和關(guān)的腳本程序設(shè)置。開的腳本程序是：!SetDevice(設(shè)備0,6,"write(Q1.2=1)")。關(guān)的腳本程序是：!SetDevice(設(shè)備0,6,"write(Q1.2=0)")。在非零狀態(tài)的時候按鈕是可見的。不要選擇它的數(shù)據(jù)對象值操作。圖3-33 沉淀總開關(guān)的開按鈕的腳本設(shè)置圖3-34沉淀總開關(guān)的關(guān)按鈕的腳本設(shè)置圖3-35和圖3-36表示刮泥故障的屬性設(shè)置，在

35、數(shù)據(jù)對象的填充顏色選擇刮泥故障，填充顏色的表達式選擇刮泥故障。刮泥故障的指示燈是對應(yīng)的S7-200的輸入信號，它的默認設(shè)置是輸入為0時顯示綠色，輸入為1時顯示紅色。圖3-35 刮泥故障屬性設(shè)置a 圖3-36 刮泥故障屬性設(shè)置b 在設(shè)備窗口中可以添加各種設(shè)備，來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的自動控制和監(jiān)控，雙擊設(shè)備窗口，通過右鍵點擊設(shè)備工具箱，再點擊設(shè)備管理，在里面添加通用串口父設(shè)備。在通用串口父設(shè)備的下一級中添加西門子S7-200PPI設(shè)備。具體操作同取水房的一樣，這里不進行介紹。西門子S7-200PPI設(shè)備的屬性設(shè)置如圖3-37、圖3-38和圖3-39所示，其通道連接核PLC梯形圖程序一一對應(yīng)。相應(yīng)的PLC

36、梯形圖程序見附錄2。圖3-37 S7-200PPI基本屬性設(shè)置圖3-38 S7-200PPI連接通道a 圖3-39 S7-200PPI連接通道b 設(shè)備窗口設(shè)置好以后，就只要設(shè)置流動塊屬性，整個取水房的監(jiān)控界面就設(shè)置完成了。在用戶窗口中，雙擊自來水廠窗口進入，沉淀池與調(diào)節(jié)閥相連接的流動塊的屬性設(shè)置如圖3-40所示，流動屬性的表達式為：水泵2*取水閥=1。還需要設(shè)置當停止流動時，繪制流體。沉淀池與取藥閥相連接的流動塊的屬性設(shè)置如圖3-41所示，其流動屬性的表達式為取藥閥=1，設(shè)置當停止流動時，繪制流體。沉淀池和取水閥1連接的流動塊的屬性設(shè)置如圖3-42所示，其流動屬性的表達式為取水閥1=1，設(shè)置當

37、停止流動時，繪制流體。沉淀池和排泥閥連接的流動塊的屬性設(shè)置如圖3-43所示，其流動屬性的表達式為排泥閥=1，設(shè)置當停止流動時，繪制流體。圖3-40 取水閥流動屬性設(shè)置 圖3-41 取藥閥流動塊屬性設(shè)置圖3-42 取水閥1流動塊屬性設(shè)置 圖3-43排泥閥流動快屬性設(shè)置3.2.3.2 沉淀刮泥的運行環(huán)境 在3.2.3.1 沉淀刮泥的組態(tài)環(huán)境中把整個沉淀刮泥房的設(shè)計全部完成，現(xiàn)在就可以運行沉淀刮泥房的監(jiān)控界面了。首先要把沉淀刮泥房的PLC控制程序通過V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3下載到S7-200中（沉淀刮泥的PLC梯形圖程序見附錄2），然后把S7-200設(shè)置為運行狀態(tài)，要把V4.

38、0 STEP 7 MicroWIN SP3關(guān)閉，才不會產(chǎn)生通訊沖突。然后在沉淀刮泥房的組態(tài)環(huán)境中，右鍵點擊自來水廠的用戶窗口，把這個窗口設(shè)置為啟動窗口。進入自來水廠用戶窗口中，按F5就可以進入運行環(huán)境。再運行環(huán)境中按下沉淀刮泥總開關(guān)的開按鈕，沉淀刮泥房就開始運行起來了。正常的運行環(huán)境是：水泵1、取水閥和取水閥1都是打開運行的，在沉淀刮泥房的監(jiān)控界面中，水泵1、取水閥和取水閥1都顯示為綠色，如圖3-44所示。圖3-44 沉淀刮泥正常運行當沉淀池達到高水位的時候，高水位報警指示燈顯示紅色，取水閥和取藥閥都停止運行，這時只有取水閥1正常運行。在監(jiān)控界面中只有取水閥1顯示綠色，取水閥和取藥閥顯示紅色，

39、具體情況如圖3-45所示。圖3-45 沉淀池高水位當沉淀池的水位到達低水位的時候，低水位報警指示燈顯示紅色，取水閥1停止運行，而取水閥和取藥閥是正常運行的，在監(jiān)控界面中取水閥和取藥閥都顯示綠色表示運行，而取水閥1顯示紅色。具體情況如圖3-46所示。圖3-46 沉淀池高低水位 在PLC程序設(shè)定中定義每天上午的9點整，進行刮泥。也設(shè)定了手動刮泥開關(guān)。當刮泥開始時，在監(jiān)控界面中刮泥運行指示燈顯示為紅色，同時刮泥前進指示燈也變成紅色，排泥閥同時開始運行。運行一段時間后，由行程開關(guān)檢測刮泥橋運行到最前端時，刮泥橋停止向前運行，這時刮泥前進指示燈關(guān)閉。在經(jīng)過10秒的延時，刮泥橋向后運行，這時刮泥后退指示燈

40、顯示為紅色， 當位置行程開關(guān)檢測到后退到位信號時，整個刮泥過程結(jié)束，同時凈水沉淀過程開啟，排泥閥關(guān)閉停止運行。即取藥閥、取水閥和取水閥1運行?；氐介_始運行的狀態(tài)。刮泥運行的監(jiān)控界面如圖3-47所示：圖3-47 刮泥運行監(jiān)控3.2.4 過濾反沖洗分站3.2.4.1過濾反沖洗的組態(tài)環(huán)境 在用戶窗口中建立過濾反沖洗窗口，監(jiān)控界面如圖3-48所示：圖3-48 過濾反沖洗監(jiān)控界面建立好界面后，在實時數(shù)據(jù)庫中定義數(shù)據(jù)變量，其具體的數(shù)據(jù)變量如表3-3所示：表3-3變量名稱類 型注 釋取水閥1開 關(guān) 型控制調(diào)節(jié)閥“打開”、“關(guān)閉”的變量取水閥2開 關(guān) 型控制調(diào)節(jié)閥“打開”、“關(guān)閉”的變量反沖洗閥開 關(guān) 型控制

41、調(diào)節(jié)閥“打開”、“關(guān)閉”的變量鼓風機開 關(guān) 型除污泵開 關(guān) 型過濾池故障開 關(guān) 型過濾池高水位開 關(guān) 型過濾池低水位開 關(guān) 型反沖洗蓄水池數(shù) 值 型過濾池數(shù) 值 型 各個數(shù)據(jù)變量以與其對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型，按照表3-3設(shè)定，在用戶界面中各個元器件和實時數(shù)據(jù)庫中的變量對應(yīng)好，并設(shè)置各個元器件的屬性表達式，值得注意的是在各個調(diào)節(jié)閥的屬性設(shè)置中，每一個調(diào)節(jié)閥的按鈕操作中的數(shù)據(jù)對象值操作選定了置1，那么在下面的按鈕操作中的數(shù)據(jù)對象值操作選定了置0，才能起到正常的監(jiān)控作用。鼓風機和除污閥的數(shù)據(jù)對象值操作也是一樣的設(shè)置。以鼓風機的屬性設(shè)置為例，如圖3-49、圖3-50和圖3-51所示：圖3-49 鼓風機動畫連接圖3-50 鼓風機按鈕動作a 圖3-51 鼓風機按鈕動作b在設(shè)備窗口中可以添加各種設(shè)備，來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的自動控制和監(jiān)控，雙擊設(shè)備窗口，通過右鍵點擊設(shè)備工具箱，再點擊設(shè)備管理，在里面添加通用串口父設(shè)備和模擬設(shè)備。在通用串口父設(shè)備的下一級中添加西門子S7-200PPI設(shè)備。在3.2.2 取水泵房已經(jīng)介紹過。過濾反沖洗分站的模擬設(shè)備的屬性設(shè)置和取水泵房的一樣。西門子S7-