基于s7-200的液位控制系統(tǒng)：系統(tǒng)設計及上位機人機界面

.z.畢業(yè)設計〔論文〕任務書題目基于s7-200的液位控制系統(tǒng)：系統(tǒng)設計及上位機人機界面學生**專業(yè)班級設計〔論文〕容及根本要求1.儲罐直徑：40cm，儲罐高：60cm，存儲介質：水，管道直徑：16mm，驅動泵型號：16CQ-8P，輸入流量0-30升/min2.學習研究液位控制系統(tǒng)的根本原理和應用。3.應用二位式控制原理，設計上述閉環(huán)控制系統(tǒng)。4.完成監(jiān)控主機及相關數(shù)據(jù)采集硬件選型。5.學習一種常用工控組態(tài)軟件，設計由實時顯示、報警和控制的監(jiān)控軟件組態(tài)。6.完成相關資料檢索和開題報告。7.完成論文的寫作和15000字符以上的英文資料翻譯。設計〔論文〕起止時間年月日至年月日設計〔論文〕地點自動化教研室指導教師簽名年月日系〔教研室〕主任簽名年月日學生簽名年月日摘要本次畢業(yè)設計的課題是基于PLCS7-200液位控制系統(tǒng)的設計。隨著科技的快速開展，無論在日常生活中，還是在工農業(yè)開展中，PLC具有廣泛的應用。PLC的一般特點：抗干擾能力強，可靠性極高、編程簡單方便、使用方便、維護方便、設計、施工、調試周期短、易于實現(xiàn)機電一體化。PLC總的開展趨勢是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小體積、低本錢、通信組網能力強。本設計以一臺S7-200系列的CPU224進展液位檢測和電動閥門開度調節(jié)。本設計液位控制系統(tǒng)采用PLC為控制核心，具備開啟和全部停頓功能，這是一種PLC控制的自動調節(jié)控制系統(tǒng)。本文的主要研究容：控制系統(tǒng)方案的選擇，系統(tǒng)硬件配置，二位式控制算法介紹，組態(tài)軟件MCGS與硬件的連接和仿真的實現(xiàn)。本設計用PLC編程實現(xiàn)對儲罐液位的控制,具有接線簡單、編程容易，易于修改、維護方便等優(yōu)點。關鍵字：儲罐；液位控制；仿真；二位式控制；組態(tài)軟件；PLC；MCGSAbstractThesubjectofgraduationdesignisbasedonPLCS7-200,liquidlevelcontrolsystemdesign.Withtechnologicaldevelopmentfastly,bothindailylife,ortheindustrialandagriculturaldevelopment,plchavewideapplication.PLCgeneralfeatures:stronganti-jammingcapability,highreliability,programmingissimpleandconvenient,easyoperationandmaintenanceconvenience,design,construction,missioningperiodisshort,easytorealizetheelectromechanicalintegration.PLCgeneraldevelopmenttrendis:highfunction,highspeed,highlevelofintegration,largecapacity,smallvolume,lowcost,municationnetworkingcapabilityisstrong.Thesubjecttakesaseriess7-200CPU224toleveldetectionandelectricvalveopeningregulation.ThisliquidlevelcontrolsystemadoptsPLCascontrolcore,withopenandfullstopfunctions，thisisakindofPLCautomaticadjustmentofthecontrolsystem.Themaincontentsofthispaper:thechoiceofthecontrolsystemplan,systemhardwareconfiguration,Twopositioncontrolalgorithmintroduced,ConnecttheMCGSconfigurationsoftwareandhardwareandsimulation.PLCprogrammingwiththedesignofthetanklevelcontrolhavetheadvantageofsimplewiring,easyprogramming,easytomodify,easymaintenanceandsoon.Keyword：tank；levelcontrolsimulation；Twopositioncontrol；configurationsoftware；PLC；MCGS-.z.目錄1緒論11.1課題的意義及目的11.2液位控制系統(tǒng)的原理概述及其開展11.2.1人工控制與自動控制11.2.2水箱液位控制系統(tǒng)的原理框圖21.3國外開展現(xiàn)狀32可編程邏輯控制器及西門子S7-20052.1PLC的特點和優(yōu)勢52.1.1高可靠性52.1.2豐富的I/O接口模塊62.1.3采用模塊化構造62.1.4編程簡單易學62.1.5安裝簡單，維修方便62.2PLC的工作原理和功能62.3西門子S7-20072.3.1s7-200構造72.3.2s7-200工作原理83系統(tǒng)設計方案及硬件選型83.1系統(tǒng)設計框圖83.2二位式控制原理的介紹93.3硬件組成114上位機組態(tài)軟件監(jiān)控134.1MCGS通用監(jiān)控系統(tǒng)的構成134.2MCGS通用監(jiān)控系統(tǒng)主要功能154.3MCGS組態(tài)軟件的工作方式154.3.1MCGS如何與設備進展通訊154.3.2MCGS如何產生動畫效果164.3.3MCGS如何實施遠程多機監(jiān)控164.3.4如何對工程運行流程實施有效控制164.4MCGS組態(tài)軟件的操作方式164.4.1各種組態(tài)工作窗口164.4.2組建新工程的一般過程195MCGS組態(tài)畫面制作流程205.1建立MCGS新工程205.2設計畫面流程245.3定義數(shù)據(jù)對象265.4動畫連接285.5報警顯示335.5.1定義報警335.5.2報警顯示375.5.3修改報警限值375.6實時曲線395.7給定值的設定425.8自動手動切換446設備選型與連接456.1MCGS與西門子S7200的連接456.2數(shù)據(jù)前處理516.3變量設備信息537 系統(tǒng)仿真557.1液位手動控制的實現(xiàn)557.2自動液位控制的實現(xiàn)57總結59感信63參考文獻63-.z.1緒論1.1課題的意義及目的近幾十年來，自動控制系統(tǒng)已被廣泛使用，在其研究與開展上也已趨于完備，而控制的概念更是應用在許多生活周圍的事物。在人們生活以及工業(yè)生產等諸多領域經常涉及到液位和流量的控制問題，液位控制系統(tǒng)已是一般工業(yè)界所不可缺少，例如居民生活用水的供給,飲料、食品加工,溶液過濾,化工生產等多種行業(yè)的生產加工過程,通常需要使用蓄液池,蓄液池中的液位需要維持適宜的高度,既不能太滿溢出造成浪費,也不能過少而無法滿足需求。假假設我們能使用此系統(tǒng)來自動維持液位的高度，則工作人員便可輕易的在操作室獲知整個設備的儲水狀況，因此液面高度是工業(yè)控制過程中一個重要的參數(shù)，特別是在動態(tài)的狀態(tài)下，采用適合的方法對液位進展檢測、控制，不僅能得到很好的效果，而且提升了工作效率。在液位控制系統(tǒng)中采用PLC作為控制器，可以代替大量繼電器實現(xiàn)邏輯控制，相對傳統(tǒng)液位控制大幅降低了能耗。而且可以在惡劣的工業(yè)環(huán)境中使用，加強了操作人員的平安系數(shù)，同時提高了工作效率。而PID控制〔比例、積分和微分控制〕是目前采用最多的控制方法，在液位控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)了液位模擬量的數(shù)字PID控制，從而使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和平安性大大提高。不但大大減低工作人員的危險性，還降低了工作強度。PLC控制系統(tǒng)中，主要是對一水箱液位控制系統(tǒng)的設計過程，涉及到液位的動態(tài)控制、控制系統(tǒng)的建模、PLC控制、PID算法、傳感器和調節(jié)閥等一系列的知識。作為單容水箱液位的控制系統(tǒng)，控制方式采用了二位式，控制核心為S7-200系列的CPU226以及PLC部A/D、D/A轉換模塊，檢測元件及執(zhí)行器。通過以上的器件設備、PID控制算法和PC編程軟件等，實現(xiàn)對液位的自動控制。因此，液位自動控制系統(tǒng)對降低能耗、節(jié)約本錢、提高企業(yè)的經濟效益，在現(xiàn)代工業(yè)液位控制中具有非常重要的意義。1.2液位控制系統(tǒng)的原理概述及其開展人工控制與自動控制以下圖為水箱液位控制系統(tǒng)示意圖，在人工控制示意圖中，為保持水箱液位恒定，操作人員應根據(jù)液位高度的變化情況控制凈水量。手工控制的過程主要分為三步：用眼睛觀察水箱液位的上下以獲取測量值，并通過神經系統(tǒng)傳到大腦；大腦根據(jù)眼睛看到的水位高度，與設定值進展比擬，得出偏差大小和方向，然后根據(jù)操作經歷發(fā)出控制命令；根據(jù)大腦發(fā)出的命令，用雙手去改變給水閥〔或進水閥〕的開度，使水箱液位包持在工藝要求的高度上。在整個手工控制過程中，操作人員的眼、腦、手、三個器官，分別擔負了檢測、判斷、和運算、執(zhí)行三個作用，來完成測量、求偏差、在施加控制操作以糾正偏差的工作過程，保持水箱液位的恒定。圖1.1人工控制圖1.1人工控制圖1.2自動控制如果采用檢測儀表和自動控制裝置來代替人工控制，就成為過程控制系統(tǒng)。在自動控制示意圖中，當系統(tǒng)受到擾動作用后，被控變量〔液位〕發(fā)生變化，通過檢測變送儀表得到其測量值；控制器承受液位測量變送器送來的信號，與設定值相比擬得出偏差，按*種運算規(guī)律進展運算并輸出控制信號；控制閥承受控制器的控制信號，按其大小改變閥門的開度，調整給水量，以克制擾動的影響，使被控變量回到設定值，最終到達水箱液位的恒定。這樣就完成了所要求的控制任務。這些自動控制裝置和被控的工藝設備組成了一個沒有人直接蔡玉的自動控制系統(tǒng)。水箱液位控制系統(tǒng)的原理框圖本論文對水箱液位控制系統(tǒng)的設計是一個簡單控制系統(tǒng)，所謂簡單液位控制系統(tǒng)通常是指由一個被控對象、一個檢測變送單元〔檢測元件及變送器〕、以個控制器和一個執(zhí)行器〔控制閥〕所組成的單閉環(huán)負反應控制系統(tǒng)，也稱為單回路控制系統(tǒng)。簡單控制系統(tǒng)有著共同的特征，它們均有四個根本環(huán)節(jié)組成，即被控對象、測量變送裝置、控制器和執(zhí)行器。對于不同對象的簡單控制系統(tǒng)，盡管其具體裝置與變量不一樣，但都可以用一樣的方框圖表示：————偏差操縱變量控制器執(zhí)行器被控對象測量變送器干擾圖1-3擾動由這個簡單控制系統(tǒng)通用的框圖設計出水箱液位控制系統(tǒng)的原理框圖如下：液位變送器擾動液位變送器+控制器電動控制閥閥閥器_水箱圖1-4這是單回路水箱液位控制系統(tǒng)，單回路調節(jié)系統(tǒng)一般指在一個調節(jié)對上用一個調節(jié)器來保持一個參數(shù)的恒定，而調節(jié)器只承受一個測量信號，其輸出也只控制一個執(zhí)行機構。本系統(tǒng)所要保持的恒定參數(shù)是液位的給定高度，即控制的任務是控制水箱液位等于給定值所要求的高度。根據(jù)控制框圖，這是一個閉環(huán)反應單回路液位控制，采用工業(yè)智能儀表控制。1.3國外開展現(xiàn)狀近年來，有關液位控制的形式及方法越來越多，技術性能也越發(fā)先進，自動化程度也有較提高。但就以各類型水罐、水池的液位控制來說，許多工程沒有到達自動化的程度，有的在設計上雖然設置有較為精細儀表和其它電氣設備，但是沒有到達充分的開發(fā)和合理的配置，自動化程序較低,有許多電氣及儀表裝置，在系統(tǒng)中只起到了液位顯示及報警功能，其液位控制全憑生產運行人員根據(jù)系統(tǒng)工藝流程，人為地手動或電動操作水罐或水池的進出口閥門來實現(xiàn)液位控制，使其液位保持在正常的生產狀態(tài)圍。由于受各工藝流程生產系統(tǒng)中的影響，液位的變化和穩(wěn)定性也受到較大影響，為此生產運行人員在工作中要時時監(jiān)測液位的變化，而不得有半點疏忽，這樣就較增加了生產運行人員的勞動強度。我國近代液位測量技術開展比擬晚，早起所需的流量儀表均從國外進口。中國液位儀表制造業(yè)從上世紀30年代中期以儀表修配開場，到解放前后在、**等沿海地區(qū)形成了現(xiàn)代流量儀表的民族工業(yè)。到改革開放前，經歷了仿制、統(tǒng)一設計、自行研究開發(fā)過程，目前已近初具規(guī)模，根本上能滿足中等水平儀表的需要。改革開放以來又經歷了技術引進，與國際先進技術企業(yè)合資、合作，儀表性能和水平有了很大提高。近年國際主流企業(yè)紛紛在中國建立生產基地，既增強了研發(fā)能力也增添了競爭因素，現(xiàn)在我國液位計產品已很全面，根本覆蓋所有行業(yè)，滿足各行業(yè)產生需要，技術革新較快，但在產品生產工藝上仍然有很大提高的空間。為了適應各種用途，各種類型的液位計相繼問世，投入使用的類型有上百種。根據(jù)其測量方法和構造原理大致分為浮力式液位計、靜壓式液位計、電容式液位計、超聲波液位計等。20世紀隨著各領域對液位測量需求的牽引，使得流量計得到快速開展，尤其是微電子技術的迅速開展，為也為測量的制造技術提供各種新型的元器件，進一步推動了液位計從機械式向智能化、模塊化開展。新技術、新器件、新材料和新工藝及新軟件的開發(fā)應用，使得液位計的測量準確度越來越高，液位的測量圍越來越廣。同時液位計對測量介質的要求在降低，適用圍也越來越寬，智能化程度及可靠性得到了很大的提高。九十年代，計算機已滲透到工業(yè)、農業(yè)、國防、科研等部門及民用生活的各個方面，而工業(yè)生產過程計算機控制則是計算機技術應用的一個重要而有開展遠景的領域。信息時代的今天，工控界正進展著一場新的革命，各種新型控制設備不斷出現(xiàn)，產品的性能和可靠性不斷提高,價格進一步下降。作為該領域的另一個重要組成局部工控軟件，也受到越來越多的工程技術人員的重視,正在向著產業(yè)化方向開展。工控軟件的特點是開發(fā)周期長，被控對象復雜多樣，且軟件與具體工程和設備交織在一起。長期以來，軟件的通用性和可維護性一直困擾著工程技術人員。設備管理人員或主要編程人員的變動將給控制系統(tǒng)的運行帶來極大的不便，甚至影響其正常工作，許多企業(yè)決策者也對此表現(xiàn)出極大的關注。為改變這一狀況，國外許多專家、學者、工程技術人員對工控軟件進展了積極的探索，然而目前的工控軟件仍存在兩方面的主要問題:一是工控軟件缺乏通用性，工控公司只提供特定設備的驅動程序，一旦設備更新或變動，系統(tǒng)就必須重新設計；二是國外工控軟件價格昂貴,使許多國用戶特別是高校及中小型企業(yè)難以承受,以至于不得不花費許多精力去開發(fā)各自專用的測控軟件。組態(tài)軟件是近幾年來在工業(yè)自動化領域興起的一種新型的軟件開發(fā)工具，組態(tài)軟件和其他工業(yè)控制軟件一樣向大型化和小型化開展。隨著計算機軟件的開展，其功能越來越強，迫使工業(yè)組態(tài)軟件隨之開展。成熟的商用軟件技術如高級動畫技術、分布式運算、大型數(shù)據(jù)庫技術等逐漸在組態(tài)軟件上得到應用。開發(fā)人員通常不需要編制具體的指令和代碼，只要利用組態(tài)軟件包中的工具，通過硬件組態(tài)(硬件配置)、數(shù)據(jù)組態(tài)、圖形圖像組態(tài)等工作即可完成所需應用軟件的開發(fā)工作，利用組態(tài)軟件MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem通用監(jiān)控系統(tǒng))開發(fā)了液位監(jiān)控系統(tǒng)，采用計算機采集、處理數(shù)據(jù)、根據(jù)MCGS的液位實時曲線輸出來改變參數(shù)的值，使系統(tǒng)輸出穩(wěn)定到設定值,從而提高了工作效率。該系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠、界面友好、擴大性強。用戶在組態(tài)環(huán)境下進展系統(tǒng)配置，可創(chuàng)立或定義多個用戶策略，并生成數(shù)據(jù)庫文件進展數(shù)據(jù)處理。實踐證明該系統(tǒng)可省去用戶開發(fā)軟件的費用和周期，只需極少的投入即可得到方便、美觀、實用的組態(tài)軟件。目前,MCGS組態(tài)軟件已經在石油、化工、電力等多種工程領域獲得成功的應用?；贛CGS開發(fā)的液位監(jiān)控系統(tǒng)。MCGS為用戶提供了廣泛的可選性，用雙水箱系統(tǒng)組成液位比值前饋反應復合控制系統(tǒng)，用MCGS可進展各種系統(tǒng)的組態(tài)調試及各種系統(tǒng)參數(shù)的整定,極提高了參數(shù)整定過程的工作效率，大大減少了生產工作人員的勞動強度。MCGS為用戶提供了廣泛的可選性：用雙水槽系統(tǒng)可組合成單回路控制、串級控制、比值控制及前饋控制等多種控制系統(tǒng)，用MCGS可進展各種系統(tǒng)的組態(tài)的調試及各種系統(tǒng)參數(shù)的整定，極提高了參數(shù)整定過程的工作效率。2可編程邏輯控制器及西門子S7-2002.1PLC的特點和優(yōu)勢可編程邏輯控制器(PLC)具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅動能力?？删幊炭刂破髟趯嶋H應用時，其硬件需根據(jù)實際需要進展選用配置，其軟件也需根據(jù)控制要求進展設計編制。PLC的主要特點可概括如下:2.1.1高可靠性(1)所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC部電路之間電氣上隔離；(2)各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為10-20ms；(3)各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾；(4)采用性能優(yōu)良的開關電源；(5)對采用的器件進展嚴格的篩選；(6)良好的自診斷功能；(7)大型PLC還可以采用由雙CPU構成冗余系統(tǒng)或有三CPU構成表決系統(tǒng)，使可靠性更進一步提高。2.1.2豐富的I/O接口模塊PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，有相應的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設備。2.1.3采用模塊化構造為了適應各種工業(yè)控制需要，絕大多數(shù)PLC采用模塊化構造。PLC的各個部件，包括CPU，電源，等均采用I/O模塊化設計。2.1.4編程簡單易學PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，很容易被理解和掌握。2.1.5安裝簡單，維修方便PLC可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設備與PLC相應的I/O端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。2.2PLC的工作原理和功能當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段：1.輸入采樣：即檢查各輸入的開關狀態(tài)，將這些狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲起來為下一階段使用；2.執(zhí)行程序：PLC按用戶程序中的指令逐條執(zhí)行，但是把執(zhí)行結果暫時存儲起來；3.刷新輸出：按第1階段的輸入狀態(tài)在第2階段執(zhí)行程序中確定的結果，在本階段中對輸出予以刷新。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。PLC的功能可分為：1、邏輯控制；2、定時控制；3、計數(shù)控制；4、步進(順序)控制；5、PID控制；6、數(shù)據(jù)控制:PLC具有數(shù)據(jù)處理能力；7、通信和聯(lián)網；8、PLC還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求。2.3西門子S7-200SIMATICS7-200系列是西門子公司20世紀90年代投入市場的小型可編程序控制器，適用于各行各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中或相連成網絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能，其應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測、自動化控制有關的工業(yè)及民用領域。S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面：〔1〕極高的可靠性；〔2〕極豐富的指令集；〔3〕易于掌握；〔4〕便捷的操作；〔5〕豐富的置集成功能；〔6〕實時特性；〔7〕強勁的通訊能力；〔8〕豐富的擴展模塊。s7-200構造S7-200PLC硬件系統(tǒng)的配置方式：主機中包含一定量的輸入/輸出點,同時還可以擴展I/O模塊和各種功能模塊。一個完整的系統(tǒng)組成：〔1〕根本單元包括CPU、存儲器、根本輸入/輸出點和電源等，是PLC的主要局部?！?〕擴展單元是主機I/O點數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時，用戶可根據(jù)需要擴展各種I/O模塊?！?〕 特殊功能模塊是當需要完成*些特殊功能的控制任務時,需要擴展功能模塊,它們是完成*種特殊任務的一些裝置?！?〕 相關設備是為充分和方便的利用系統(tǒng)的硬件和軟件資源而開發(fā)和使用的一些設備?！?〕 工業(yè)軟件是為更好的管理和使用這些設備而開發(fā)的與之配套的程序。S7-200系列是專為工業(yè)場合設計，采用了典型的計算機構造，主要是由CPU、電源、存儲器和專門設計的輸入輸出接口電路等組成。CPU一般由控制器、運算器和存放器組成，這些電路都集成在一個芯片上。CPU通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲單元、輸入輸出接口電路相連接。存儲器有兩種類型：只讀類型的存儲器EEPROM和讀寫隨機存儲器RAM，它們集成在CPU模塊部。輸入輸出單元包含兩局部：一是與被控設備相連的接口電路，另一局部是輸入和輸出的映像存放器。輸入輸出接口電路都采用了電氣隔離技術，具有很高的可靠性和極強的抗干擾能力。s7-200工作原理S7-200采用循環(huán)掃描方式，一個掃描周期一般包括五個階段:輸入處理、執(zhí)行程序、處理通訊請求、執(zhí)行CPU自診斷測試和寫輸出。輸入處理階段對個數(shù)字量輸入點的當前狀態(tài)進展輸入掃描，并將各掃描結果分別寫入對應的映像存放器中。在執(zhí)行程序階段，CPU從第一條指令開場順序取指令并執(zhí)行，直到最后一條指令完畢。執(zhí)行指令時從映像存放器中讀取各輸入點的狀態(tài)，每條指令的執(zhí)行是對各數(shù)據(jù)進展算術或邏輯運算，然后將運算結果送到輸出映像存放器中。在掃描周期的信息處理階段，CPU自動檢測并處理各通訊端口接收到的任何信息。即檢查是否有編程器、計算機等的通信請求，假設有則進展相應處理，在這一階段完成數(shù)據(jù)通訊任務。CPU自診斷階段，CPU檢測主機硬件，同時也檢查所有的輸入輸出模塊的狀態(tài)。如果發(fā)現(xiàn)異常，則停機并顯示出錯。假設自診斷正常，繼續(xù)向下掃描。寫輸出階段，CPU用輸出映像存放器中的數(shù)據(jù)幾乎同時集中對輸出點進展刷新，通過輸出部件轉換成被控設備所能承受的電壓或電流信號，以驅動被控設備。掃描周期執(zhí)行的任務依賴于CPU的工作模式，S7-200CPU有兩種操作模式：STOP模式和RUN模式。對于掃描周期，STOP模式和RUN模式的主要差異是在RUN模式下運行用戶程序，而在STOP模式下不運行用戶程序。3系統(tǒng)設計方案及監(jiān)控主機選型3.1系統(tǒng)設計框圖壓力變送器壓力變送器上位機監(jiān)控A/D轉換二位式控制電磁閥控制圖3-1系統(tǒng)框圖基于PLC的閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖3.2所示，圖中虛線局部在PLC二位式控制器執(zhí)行機構被控對象A/D敏感元件圖3-2PLC閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖二位式控制器執(zhí)行機構被控對象A/D敏感元件3.2二位式控制原理的介紹二位控制是位式控制規(guī)律中最簡單的一種。本實驗的被控對象是水箱，被控制量是水箱液位，所謂二位控制實質上是一個典型的非線性控制。執(zhí)行器只有“開〞或“關〞兩種極限輸出狀態(tài)，故稱這種控制器為兩位調節(jié)器，理論上來說，我們的調節(jié)閥不適合做二位控制，可以使用更為適宜的電磁閥〔只有開、關兩種狀態(tài)〕控制，但是由于實驗設備的硬件構成環(huán)境，我們選用調節(jié)閥來模擬電磁閥工作，模擬過程：我們可以使調節(jié)閥處于兩種狀態(tài)，一是調節(jié)閥開度是％0〔相當于電磁閥處于關〕，二是調節(jié)閥開度是10％〔相當于電磁閥處于開〕，這里的10％也不是固定的，自己可以選擇，但是閥門開度越小，準確度越大。該系統(tǒng)的工作原理是當被控制的液位測量值HP=H小于給定值HS時，即測量值〈給定值，且當e=HS-HP≥dF時，調節(jié)閥處于開度狀態(tài)。隨著液位H的升高，HP也不斷增大，e相應變小。假設H高于給定值，即HP〉HS，e為負值，假設e≤-dF時，則兩位調節(jié)閥處于關閉狀態(tài)，由于這種控制方式具有沖擊性，易損壞元器件，只是在對控制質量要求不高的系統(tǒng)才使用。給定液給定液位調節(jié)器開關執(zhí)行器出水閥對象水箱反應值液位檢測圖3-3位式控制系統(tǒng)的方塊圖如圖3.3位式控制系統(tǒng)的方框圖所示，液位給定值在智能儀表上通過設定獲得。被控對象為水箱，被控制量為液位。它由液壓傳感器測定輸出。根據(jù)給定值加上dF與測量的液位相比擬調節(jié)閥發(fā)出控制信號，從而到達控制水箱液位的目的。由過程控制原理可知，雙位控制系統(tǒng)的輸出是一個斷續(xù)控制作用下的等幅振蕩過程，如圖2所示。因此不能用連續(xù)控制作用下的衰減振蕩過程的溫度品質指標來衡量，而用振幅和周期作為品質指標。一般要求振幅小，周期長，然而對同一雙位控制系統(tǒng)來說，假設要振幅小，則周期必然短；假設要周期長，則振幅必然大。因此通過合理選擇中間區(qū)以使振幅在限定圍，而又盡可能獲得較長的周期。圖3-4雙位控系統(tǒng)的過程曲線獲取給定值G采集反應值F獲取給定值G采集反應值FG>F關閉出水閥開啟出水閥圖3-5二位控制程序流程圖3.3工控主機的介紹用于實現(xiàn)工業(yè)生產過程控制和管理的計算機，又稱過程計算機。它是自動化技術工具中最重要的設備。在工業(yè)控制方面，計算機最早用在模擬控制系統(tǒng)中起監(jiān)控作用。它對過程變量進展周期掃描，向操作人員顯示全過程的信息，并通過計算為模擬量調節(jié)器設置給定值。1962年英國首先采用計算機實現(xiàn)化工廠的直接數(shù)字控制。此后計算機控制在工業(yè)領域得到越來越廣的應用〔見數(shù)字控制系統(tǒng)〕。大規(guī)模集成電路的迅速開展，使以微型計算機為根底的分散控制系統(tǒng)得到迅速開展和推廣。功能與特點工業(yè)控制計算機分為大、中、小和微型4類。它們被用于工業(yè)控制對象的實時控制和工廠、企業(yè)的信息管理，能完成如下6項功能。①巡回檢測和數(shù)據(jù)處理：對數(shù)以百計的過程物理參數(shù)周期性地或隨機地進展測量顯示、打印記錄，對于間接指標或參數(shù)可進展計算處理。②順序控制和數(shù)值控制：對復雜的生產過程可按一定順序進展啟、停、開、關等操作，或對工件加工的尺寸進展精細數(shù)值控制。③操作指導：對生產過程進展測量，根據(jù)測量結果與預期目的作出比擬判斷，決定下一步應該怎樣改變生產進程，將這種決定打印或顯示出來供操作人員執(zhí)行或參考。④直接數(shù)字控制：對生產過程直接進展反應或前饋控制，代替常規(guī)的自動調節(jié)器或控制裝置，采用分時的形式，一臺工業(yè)控制計算機可以同時控制眾多的生產環(huán)節(jié)。⑤監(jiān)視控制：對生產過程不進展直接控制，只監(jiān)視生產過程的進展，根據(jù)生產過程的狀態(tài)、環(huán)境、原料等因素，按照過程的數(shù)字模型〔或控制算法〕計算出最優(yōu)狀況或當時應采取的控制措施，把這種措施交給在現(xiàn)場起直接控制作用的計算機或常規(guī)控制儀表執(zhí)行〔整定其給定值〕。⑥工廠管理或調度：對車間或全廠的自動生產線或生產過程進展調度管理。工業(yè)控制計算機與一般通用計算機相比，具有如下4項特點。①實時響應性：工業(yè)控制計算機的控制對象都是實時變化的，為了及時對付被控對象隨時發(fā)生的變化，計算機在*一限定的時間必須完成規(guī)定處理的動作，通常要求工業(yè)控制計算機具有硬實時〔嚴格的實時處理〕性。②配備完善的過程接口子系統(tǒng)：工業(yè)控制計算機為完成對生產過程的檢測和控制，必須配有完善的過程接口子系統(tǒng)〔即過程輸入輸出設備〕。③比擬完善的實時控制軟件：包括實時操作系統(tǒng)和實時控制軟件包，借以完成嚴格的實時處理功能。④極高的可靠性：防止因計算機故障而引起質量事故或生產事故。

計算機根據(jù)預定的數(shù)學模型〔或控制算式〕計算出應有的給定值輸出，最后調節(jié)兩個閥門的開度，以保證產品的質量。具有采集來自工業(yè)生產過程的模擬式和(或)數(shù)字式數(shù)據(jù)的能力，并能向工業(yè)過程發(fā)出模擬式和(或)數(shù)字式控制信號，以實現(xiàn)工業(yè)過程控制和(或)監(jiān)視的數(shù)字計算機。系統(tǒng)構造工業(yè)控制計算機系統(tǒng)主要由主機、過程接口和人機接口等局部組成。

①主機：通常采用16位字長的計算機。但是，隨著處理信息量的增加和實現(xiàn)最優(yōu)控制，也采用32位字長的計算機。它具有實時應答性能，例如平均指令執(zhí)行時間為1～2微秒，一般的應答時間在1毫秒以下。主存儲器容量通常為256千字節(jié)～1兆字節(jié)。②過程接口：又稱過程輸入輸出設備，是由許多與工業(yè)對象相互作用的裝置組成。它一方面把工業(yè)對象的生產過程參數(shù)變換成計算機能夠承受和識別的代碼，以便計算機處理；另一方面，又把計算機發(fā)出的控制指令，變成操作執(zhí)行器的控制信號。經過過程接口的信號有模擬量輸入、數(shù)字量輸入、模擬量輸出和數(shù)字量輸出等。模擬量輸入信號一般來自溫差電偶、熱電阻和壓力傳感器等；而數(shù)字量輸入則為開關接點或脈沖信號。模擬量輸出用于控制電磁閥或伺服電動機的電壓〔電流〕信號；數(shù)字量輸出則多用于控制繼電器觸點。③人機接口：用于手動控制和監(jiān)視工廠狀態(tài)的操作開關以及工作狀態(tài)顯示裝置統(tǒng)稱為人機接口或操作員接口。人機接口裝置通常制成操作臺形式，由鍵盤打字機、陰極射線管顯示裝置和指示燈顯示裝置等組成。工業(yè)控制計算機系統(tǒng)構造分為三種類型。

集中型計算機直接控制系統(tǒng)在工業(yè)控制計算機系統(tǒng)開展的初期，多采用一臺較大型的計算機對生產過程集中進展監(jiān)視和控制。在這種控制系統(tǒng)中，通常采用雙機工作方式或用一臺計算機作后備或設置模擬量調節(jié)器作為關鍵控制回路的備份,以提高系統(tǒng)工作的可靠性(見直接數(shù)字控制系統(tǒng))。

分散型計算機控制系統(tǒng)在集中型計算機直接控制系統(tǒng)中，一臺計算機往往要控制幾十個甚至幾百個回路，一旦計算機出現(xiàn)故障，就會對生產帶來很大影響，這就是所謂的危險集中。提高系統(tǒng)平安性和可靠性的方法是將控制權分散，即將根本控制功能由以微型機為根底的控制器來實現(xiàn)。隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，微型計算機技術和計算機網絡通信技術迅速開展，有可能用微型計算機實現(xiàn)分散控制，并用上位計算機對生產過程進展集中控制、監(jiān)視和管理，從而構成分散型計算機控制系統(tǒng)〔圖1〕。圖3-6分散性計算機控制系統(tǒng)分散控制系統(tǒng)用微型計算機在生產現(xiàn)場控制幾個或十幾個回路。有假設干臺微處理機就可以控制整個生產過程，從而使“危險分散〞。在分散控制的根底上，把大量信息通過數(shù)據(jù)通信電纜送到陰極射線管(CRT)顯示操作站和上位計算機，以實現(xiàn)集中監(jiān)視和管理〔見分散制系統(tǒng)〕。圖3-7多級計算機控制系統(tǒng)多級計算機控制系統(tǒng)分散型控制系統(tǒng)的大型化就構成多級計算機控制系統(tǒng)。多級計算機系統(tǒng)一般分為直接控制級、監(jiān)控級和生產管理級〔圖2〕。直接控制級直接控制生產過程，進展比例積分微分(PID)、順序、比值串級、前饋、延遲補償?shù)雀鞣N控制運算，還具有數(shù)據(jù)收集、監(jiān)視報警等功能。監(jiān)控級主要實現(xiàn)最優(yōu)控制和適應控制，指揮直接控制級工作，調整常規(guī)調節(jié)器的給定值或向操作人員發(fā)出操作指示等。在*些場合下，監(jiān)控級還能兼做直接控制級的一些工作。生產管理級主要進展生產的方案和調度，指揮監(jiān)控級工作。這一級依企業(yè)規(guī)模和管理圍又可劃分為總廠管理級、分廠管理級和車間管理級。模塊化和標準化分散控制系統(tǒng)的特點是功能分散化。它的必然開展趨勢是功能的模塊化和標準化。80年代以來開場把分散控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取(過程接口)、直接數(shù)字控制、監(jiān)視控制和操作員控制臺等功能局部做成模塊，再連接起來構成整個系統(tǒng)。每個模塊都采用微型計算機,對模塊的功能和計算機程序實行標準化設計,這類似于模擬儀表的功能化和標準化設計。模塊之間采用數(shù)字通信系統(tǒng)(計算機網絡)連接起來。組成通信系統(tǒng)的通信線路具有高速和公用的特點，因此被形象地稱為數(shù)據(jù)公路。通信系統(tǒng)使分散控制系統(tǒng)在工廠按地區(qū)安裝模塊的本錢大為降低。通過對通信系統(tǒng)的研究設計，可以改變各模塊間的連接方式，增強功能的獨立性，當其他級的功能塊發(fā)生故障時不致影響本塊的工作。這種積木塊式的構造能簡化控制系統(tǒng)的設計，使組裝新系統(tǒng)的時間減少到最低限度，還可對關鍵功能設置備用模塊，或在*模塊發(fā)生故障時臨時把任務轉派給其他模塊，從而降低備用本錢，提高系統(tǒng)運行的可靠性。工業(yè)控制計算機的功能分散化、模塊化和標準化設計的效果是：降低本錢；提高可靠性、平安性；使用靈活和便于重新設計、組裝和維修。3.4監(jiān)控主機的選型對于我們這次的設計，實現(xiàn)的是單容量液位控制、報警、顯示的功能。此任務是一個比擬簡單常規(guī)的任務，故一般的監(jiān)控主機就能實現(xiàn)此任務。鑒于實用性價格等綜合因素的考慮，監(jiān)控主機我們選擇產自工業(yè)大學中遠工控的HIT-ZY2500過程控制主機，其主要功能特點如下：具有雙DC24V冗余輸入，能夠實現(xiàn)輸入24V與部電源DC-DC完全隔離；能夠實現(xiàn)電源檢測報警；其部電源冗余設計，高度可靠；可以實現(xiàn)在線部單元檢測，報警；具有高度隔離冗余雙總線接口〔支持CAN2.0B與ZY2000總線協(xié)議〕；詳細的狀態(tài)LED指示，更能簡單的控制組態(tài)下載；具有彩色液晶顯示。圖3-5監(jiān)控主機接下來我來簡單介紹下該監(jiān)控主機的各項主要技術指標：處理速度置Pentium-III1.0GCPU,128MDRAM；后備電子存儲128MCF卡；工作站接口雙10/100M以太網接口，軟件自動冗余切換；現(xiàn)場總線接口冗余的ZY2000網卡，支持CAN與ZY2000工業(yè)現(xiàn)場控制總線，雙網自動冗余切換；通訊速度以太網100M；現(xiàn)場總線312K-1.2M；通訊距離介質1200M雙繞線；IO地址硬件任選100、120、140、160、180、1A0、1C0；中斷向量軟件任意設定IRQ3、5、7、10、11、12、15或不使用；負載能力最多可掛接128個I/O單元模塊；軟件接口雙USB/以太網控制程序輸入；功耗≤30W；工作方式連續(xù)；可靠性指標MTBF56000Hr；運行環(huán)境溫度-10℃～60℃濕度相對濕度≤95%〔帶有防護外殼〕；防護等級IP55〔帶有防護外殼〕；重量≤3Kg；外部尺寸210mm〔L〕×180mm〔W〕×160mm〔H〕；串行接口1個RS-232用于調試及透傳串口數(shù)據(jù)、1個

RS-485標準串行接口用于控制外部云臺。HIT-ZY2500過程控制主機的各項性能指標完全能滿足我們本設計中對監(jiān)控主機的要求，綜合考慮價格環(huán)境等因素我們就將此作為監(jiān)控主機。4上位機組態(tài)軟件監(jiān)控本章介紹工業(yè)自動化控制組態(tài)軟件MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem，通用監(jiān)控系統(tǒng))的根本組成局部及其功能。MCGS組態(tài)通用監(jiān)控系統(tǒng)軟件是集動畫顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設備控制與輸出、數(shù)據(jù)與曲線等諸多強大功能于一身，并支持國外眾多數(shù)據(jù)采集與設備輸出，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際問題的方案，在自動化的各個領域起著極其重要的作用。4.1MCGS通用監(jiān)控系統(tǒng)的構成MCGS監(jiān)控系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個局部，用戶所有組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中進展，組態(tài)環(huán)境相當于一套完整的工具軟件，它幫助用戶設計和構造自己的應用系統(tǒng)。運行環(huán)境是一個獨立的運行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進展各種處理，完成用戶組態(tài)設計的目標和功能。運行環(huán)境必須與組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫一起作為一個整體，才能構成用戶應用系統(tǒng)。組態(tài)環(huán)境：組態(tài)環(huán)境：組態(tài)生成應用系統(tǒng)運行環(huán)境：解釋執(zhí)行組態(tài)結果組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫圖4-1兩局部互相獨立，又嚴密相關。圖4-2MCGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsSet.e*e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(shù)據(jù)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〞。MCGS運行環(huán)境是用戶應用系統(tǒng)的運行環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsRun.e*e支持，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。在運行環(huán)境中完成對工程的控制工作。由MCGS生成的用戶應用系統(tǒng)，其構造由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五個局部構成。MCGS用主控窗口、設備窗口和用戶窗口來構成一個應用系統(tǒng)的人機交互圖形界面，組態(tài)配置各種不同類型和功能的對象或構件，同時可以對實時數(shù)據(jù)庫進展可視化處理，框圖如下：主控窗口主控窗口設備窗口用戶窗口實時數(shù)據(jù)庫運行策略MCGS工控組態(tài)軟件菜單設計設置工程屬性設定存盤構造添加工程設備連接設備變量注冊設備驅動創(chuàng)立動畫顯示設置報警窗口人機交互界面定義數(shù)據(jù)變量編寫控制流程使用功能構件圖4-3〔1〕實時數(shù)據(jù)庫是MCGS監(jiān)控系統(tǒng)的核心。MCGS用實時數(shù)據(jù)庫來管理所有實數(shù)。據(jù)從外部設備采集來的實時數(shù)據(jù)送入實時數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)其它局部操作的數(shù)據(jù)也來自于實時數(shù)據(jù)庫。實時數(shù)據(jù)庫采用面向對象的技術，為其它局部提供效勞，提供了系統(tǒng)各個功能部件的數(shù)據(jù)共享。〔2〕主控窗口確定了工業(yè)控制中工程作業(yè)的總體輪廓，以及運行流程、菜單命令、特性參數(shù)和啟動特性等項容，是應用系統(tǒng)的主框架?！?〕設備窗口是MCGS監(jiān)控系統(tǒng)與外部設備聯(lián)系的媒介。專門用來放置不同類型和功能的設備構件，實現(xiàn)對外部設備的操作和控制。它通過設備構件把外部設備的數(shù)據(jù)采集進來，送入實時數(shù)據(jù)庫，或把實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)輸出到外部設備?！?〕用戶窗口實現(xiàn)了數(shù)據(jù)和流程的“可視化〞。用戶窗口中可以放置三種不同類型的圖形對象：圖元、圖符和動畫構件。(5)運行策略是對系統(tǒng)運行流程實現(xiàn)有效控制的手段。一個應用系統(tǒng)有三個固定的運行策略：啟動策略、循環(huán)策略和退出策略。綜上所述，要完成一個實際的應用系統(tǒng)，應該首先在組態(tài)環(huán)境中用系統(tǒng)提供的或用戶擴展的構件構造應用系統(tǒng)，配置各種參數(shù)，形成一個有豐富功能可以實際應用的工程。然后，把組態(tài)環(huán)境中的組態(tài)結果提交給組態(tài)運行環(huán)境。運行環(huán)境和組態(tài)結果一起就構成了用戶自己的應用系統(tǒng)。4.2MCGS通用監(jiān)控系統(tǒng)主要功能〔1〕良好的可維護性和可擴大性。三種根本類型的構件(設備構件、動畫構件、策略構件)完成了MCGS系統(tǒng)三大局部(設備驅動、動畫顯示和流程控制)的所有工作。〔2〕MCGS系統(tǒng)可以與廣泛的數(shù)據(jù)源交換數(shù)據(jù)，有強大的數(shù)據(jù)庫連接能力，可以和更多的自動化設備相連接；與其它應用程序交換數(shù)據(jù)，充分利用計算機豐富的軟件資源?！?〕強大的網絡功能?！?〕多樣化的報警功能?！?〕提供了瀏覽功能，能夠方便地實現(xiàn)生產現(xiàn)場控制與企業(yè)管理的集成。4.3MCGS組態(tài)軟件的工作方式4.3.1MCGS如何與設備進展通訊MCGS通過設備驅動程序與外部設備進展數(shù)據(jù)交換。包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)送設備指令。設備驅動程序是由VB、VC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(xié)議的處理程序，將設備運行狀態(tài)的特征數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳送到工程中的各個局部，完成整個系統(tǒng)的通訊過程。每個驅動程序獨占一個線程，到達互不干擾的目的。MCGS如何產生動畫效果MCGS為每一種根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(shù)。然而，我們在組態(tài)環(huán)境中生成的畫面都是靜止的，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(lián)系的數(shù)據(jù)變量，連接到實時數(shù)據(jù)庫中，以此建立相應的對應關系，MCGS稱之為動畫連接。詳細情況請參閱后面第四講中的動畫連接。MCGS如何實施遠程多機監(jiān)控MCGS提供了一套完善的網絡機制，可通過TCP/IP網、Modem網和串口網將多臺計算機連接在一起，構成分布式網絡監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)網絡間的實時數(shù)據(jù)同步、歷史數(shù)據(jù)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，在工作站上直接對效勞器中的數(shù)據(jù)庫進展讀寫操作。分布式網絡監(jiān)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，并進展工作狀態(tài)、端口號、工作站地址等屬性參數(shù)的設置。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(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)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，防止了煩瑣的編程工作。4.4MCGS組態(tài)軟件的操作方式各種組態(tài)工作窗口系統(tǒng)工作臺面：是MCGS組態(tài)操作的總工作臺面。鼠標雙擊Windows桌面上“MCG組態(tài)環(huán)境〞圖標，或執(zhí)行“開場〞菜單中的“MCGS組態(tài)環(huán)境〞菜單項，彈出的窗口即為MCGS的工作臺窗口，設有：標題欄：顯示“MCGS組態(tài)環(huán)境-工作臺〞標題、工程文件名稱和所在目錄；菜單條：設置MCGS的菜單系統(tǒng)。參見“MCGS組態(tài)軟件用戶指南〞附錄所列MCGS菜單及快捷鍵列表；工具條：設有對象編輯和組態(tài)用的工具按鈕。不同的窗口設有不同功能的工具條按鈕，其功能詳見附表。工作臺面：進展組態(tài)操作和屬性設置。上部設有五個窗口標簽，分別對應主控窗口、用戶窗口、設備窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五大窗口。鼠標單擊標簽按鈕，即可將相應的窗口激活，進展組態(tài)操作；工作臺右側還設有創(chuàng)立對象和對象組態(tài)用的功能按鈕；組態(tài)工作窗口：是創(chuàng)立和配置圖形對象、數(shù)據(jù)對象和各種構件的工作環(huán)境，又稱為對象的編輯窗口。主要包括組成工程框架的五大窗口，即：主控窗口，用戶窗口，設備窗口，實時數(shù)據(jù)庫和運行策略。分別完成工程命名和屬性設置，動畫設計，設備連接，編寫控制流程，定義數(shù)據(jù)變量等項組態(tài)操作。屬性設置窗口：是設置對象各種特征參數(shù)的工作環(huán)境，又稱屬性設置對話框。對象不屬性窗口的容各異，但構造形式大體一樣。主要由以下幾局部組成：窗口標題：位于窗口頂部，顯示“××屬性設置〞字樣的標題。窗口標簽：不同屬性的窗口分頁排列，窗口標簽作為分頁的標記，各類窗口分頁排列，鼠標單擊窗口標簽，即可將相應的窗口頁激活，進展屬性設置。輸入框：設置屬性的輸入框，左側標有屬性注釋文字，框輸入屬性容。為了便于用戶操作，許多輸入框的右側帶有“？〞、“▼〞、“…〞等標志符號的選項按鈕，鼠標單擊此按鈕，彈出一列表框，鼠標雙擊所需要的工程，即可將其設置于輸入框。單項選擇按鈕：帶有“○〞或“⊙〞標記的屬性設定器件。同一設置欄有多個選項鈕時，只能選擇其一。復選框：帶有“□〞標記的屬性設定器件。同一設置欄有多個選項框時，可以設置多功能按鈕：一般設有“檢查[C]〞、“確認[Y]〞、“取消[N]〞、“幫助[H]〞四種按鈕：“檢查[C]〞按鈕用于檢查當前屬性設置容是否正確；“確認[Y]〞按鈕用于屬性設置完畢，返回組態(tài)窗口；“取消[N]〞按鈕用于取消當前的設置，返回組態(tài)窗口；“幫助[H]〞按鈕用于查閱在線幫助文件。圖形庫工具箱：MCGS為用戶提供了豐富的組態(tài)資源，包括：系統(tǒng)圖形工具箱：進入用戶窗口，鼠標點擊工具條中的“工具箱〞按鈕，翻開圖形工具箱，其中設有各種圖元、圖符、組合圖形及動畫構件的位圖圖符。利用這些最根本的圖形元素，可以制作出任何復雜的圖形。參見“MCGS組態(tài)軟件用戶指南〞。設備構件工具箱：進入設備窗口，鼠標點擊工具條中的“工具箱〞按鈕，翻開設備構件工具箱窗口，其中設有與工控行業(yè)經常選用的監(jiān)控設備相匹配的各種設備構件。選用所需的構件，放置到設備窗口中，經過屬性設置和通道連接后，該構件即可實現(xiàn)對外部設備的驅動和控制。策略構件工具箱：進入運行策略組態(tài)窗口，鼠標點擊工具條中的“工具箱〞按鈕，翻開策略構件工具箱，工具箱包括所有策略功能構件。選用所需的構件，生成用戶策略模塊，實現(xiàn)對系統(tǒng)運行流程的有效控制。詳見“MCGS組態(tài)軟件參考手冊〞。對象元件庫：對象元件庫是存放組態(tài)完好并具有通用價值動畫圖形的圖形庫便于對組態(tài)成果的重復利用。進入用戶窗口的組態(tài)窗口，執(zhí)行“工具〞菜單中的“對象元件庫管理〞菜單命令，或者翻開系統(tǒng)圖形工具箱，選擇“插入元件〞圖標，可翻開對象元件庫管理窗口，進展存放圖形的操作，參見后面章節(jié)。工具按鈕一覽：工作臺窗口的工具條一欄，排列標有各種位圖圖標的按鈕，稱為工具條功能按鈕，簡稱為工具按鈕。許多按鈕的功能與菜單條中的菜單命令一樣，但操作更為簡便，因此在組態(tài)操作中經常使用。在本書的后面，用附表列出了各個窗口工具按鈕的名稱、位圖、功能，以備用戶查閱。同時可參閱"MCGS組態(tài)軟件參考手冊"第一章的容。工程工程系統(tǒng)分析：分析工程工程的系統(tǒng)構成、技術要求和工藝流程，弄清系統(tǒng)的控制流程和監(jiān)控對象的特征，明確監(jiān)控要求和動畫顯示方式，分析工程中的設備采集及輸出通道與軟件中實時數(shù)據(jù)庫變量的對應關系，分清哪些變量是要求與設備連接的，哪些變量是軟件部用來傳遞數(shù)據(jù)及動畫顯示的。工程立項搭建框架：MCGS稱為建立新工程。主要容包括：定義工程名稱、封面窗口名稱和啟動窗口〔封面窗口退出后接著顯示的窗口〕名稱，指定存盤數(shù)據(jù)庫文件的名稱以及存盤數(shù)據(jù)庫，設定動畫刷新的周期。經過此步操作，即在MCGS組態(tài)環(huán)境中，建立了由五局部組成的工程構造框架。封面窗口和啟動窗口也可等到建立了用戶窗口后，再行建立。設計菜單根本體系：為了對系統(tǒng)運行的狀態(tài)及工作流程進展有效地調度和控制，通常要在主控窗口編制菜單。編制菜單分兩步進展，第一步首先搭建菜單的框架，第二步再對各級菜單命令進展功能組態(tài)。在組態(tài)過程中，可根據(jù)實際需要，隨時對菜單的容進展增加或刪除，不斷完善工程的菜單。制作動畫顯示畫面：動畫制作分為靜態(tài)圖形設計和動態(tài)屬性設置兩個過程。前一局部類似于“畫畫〞，用戶通過MCGS組態(tài)軟件中提供的根本圖形元素及動畫構件庫，在用戶窗口“組合〞成各種復雜的畫面。后一局部則設置圖形的動畫屬性，與實時數(shù)據(jù)庫中定義的變量建立相關性的連接關系，作為動畫圖形的驅動源。編寫控制流程程序：在運行策略窗口，從策略構件箱中，選擇所需功能策略構件，構成各種功能模塊〔稱為策略塊〕，由這些模塊實現(xiàn)各種人機交互操作。MCGS還為用戶提供了編程用的功能構件〔稱之為“腳本程序〞功能構件〕，使用簡單的編程語言，編寫工程控制程序。完善菜單按鈕功能：包括對菜單命令、監(jiān)控器件、操作按鈕的功能組態(tài)；實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)、各種曲線、數(shù)據(jù)報表、報警信息輸出等功能；建立工程平安機制等。編寫程序調試工程：利用調試程序產生的模擬數(shù)據(jù)，檢查動畫顯示和控制流程是否正確。連接設備驅動程序：選定與設備相匹配的設備構件，連接設備通道，確定數(shù)據(jù)變量的數(shù)據(jù)處理方式，完成設備屬性的設置。此項操作在設備窗口進展。工程完工綜合測試：最后測試工程各局部的工作情況，完成整個工程的組態(tài)工作，實施工程交接。組建新工程的一般過程工程工程系統(tǒng)分析：分析工程工程的系統(tǒng)構成、技術要求和工藝流程，弄清系統(tǒng)的控制流程和監(jiān)控對象的特征，明確監(jiān)控要求和動畫顯示方式，分析工程中的設備采集及輸出通道與軟件中實時數(shù)據(jù)庫變量的對應關系，分清哪些變量是要求與設備連接的，哪些變量是軟件部用來傳遞數(shù)據(jù)及動畫顯示的。工程立項搭建框架：MCGS稱為建立新工程。主要容包括：定義工程名稱、封面窗口名稱和啟動窗口〔封面窗口退出后接著顯示的窗口〕名稱，指定存盤數(shù)據(jù)庫文件的名稱以及存盤數(shù)據(jù)庫，設定動畫刷新的周期。經過此步操作，即在MCGS組態(tài)環(huán)境中，建立了由五局部組成的工程構造框架。封面窗口和啟動窗口也可等到建立了用戶窗口后，再行建立。設計菜單根本體系：為了對系統(tǒng)運行的狀態(tài)及工作流程進展有效地調度和控制，通常要在主控窗口編制菜單。編制菜單分兩步進展，第一步首先搭建菜單的框架，第二步再對各級菜單命令進展功能組態(tài)。在組態(tài)過程中，可根據(jù)實際需要，隨時對菜單的容進展增加或刪除，不斷完善工程的菜單。制作動畫顯示畫面：動畫制作分為靜態(tài)圖形設計和動態(tài)屬性設置兩個過程。前一局部類似于“畫畫〞，用戶通過MCGS組態(tài)軟件中提供的根本圖形元素及動畫構件庫，在用戶窗口“組合〞成各種復雜的畫面。后一局部則設置圖形的動畫屬性，與實時數(shù)據(jù)庫中定義的變量建立相關性的連接關系，作為動畫圖形的驅動源。編寫控制流程程序：在運行策略窗口，從策略構件箱中，選擇所需功能策略構件，構成各種功能模塊〔稱為策略塊〕，由這些模塊實現(xiàn)各種人機交互操作。MCGS還為用戶提供了編程用的功能構件〔稱之為“腳本程序〞功能構件〕，使用簡單的編程語言，編寫工程控制程序。完善菜單按鈕功能：包括對菜單命令、監(jiān)控器件、操作按鈕的功能組態(tài)；實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)、各種曲線、數(shù)據(jù)報表、報警信息輸出等功能；建立工程平安機制等。編寫程序調試工程：利用調試程序產生的模擬數(shù)據(jù)，檢查動畫顯示和控制流程是否正確。連接設備驅動程序：選定與設備相匹配的設備構件，連接設備通道，確定數(shù)據(jù)變量的數(shù)據(jù)處理方式，完成設備屬性的設置。此項操作在設備窗口進展。工程完工綜合測試：最后測試工程各局部的工作情況，完成整個工程的組態(tài)工作，實施工程交接。5MCGS組態(tài)畫面制作流程5.1建立MCGS新工程在計算機上安裝了“MCGS組態(tài)軟件〞，在Windows桌面上，會有“Mcgs組態(tài)環(huán)境〞與“Mcgs運行環(huán)境〞圖標。鼠標雙擊“Mcgs組態(tài)環(huán)境〞圖標，進入MCGS組態(tài)環(huán)境。圖5-1在菜單“文件〞中選擇“新建工程〞菜單項，如果MCGS安裝在D：根目錄下，則會在D：\MCGS\WORK\下自動生成新建工程，默認的工程名為新建工程*.MCG。如以下圖：圖5-2您可以在菜單“文件〞中選擇“工程另存為〞選項，把新建工程存為：D：\MCGS\WORK\單容水箱液位控制系統(tǒng)。圖5-4這個時候我們已經成功地建立了自己的工程!接下來進展畫面制作5.2設計畫面流程建立新畫面在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，則產生新“窗口0〞，即：圖5-5選中“窗口0〞，單擊“窗口屬性〞，進入“用戶窗口屬性設置〞，將“窗口名稱〞改為：單容水箱液位控制系統(tǒng)；將“窗口標題〞改為：單容水箱液位控制系統(tǒng)，其它不變，單擊“確認〞。圖5-6選中剛創(chuàng)立的“單容水箱液位控制系統(tǒng)〞用戶窗口，單擊“動畫組態(tài)〞，進入動畫制作窗口。圖5-7單擊工具條中的“工具箱〞按鈕，則翻開動畫工具箱，圖標對應于選擇器，用于在編輯圖形時選取用戶窗口中指定的圖形對象；圖標用于翻開和關閉常用圖符工具箱，常圖符工具箱包括27種常用的圖符對象。圖形對象放置在用戶窗口中，是構成用戶應用系統(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。為了快速構圖和組態(tài)，MCGS系統(tǒng)部提供了常用的圖元、圖符、動畫構件對象，稱為系統(tǒng)圖形對象。如以下圖所示：圖5-8制作文字框圖：建立文字框，翻開工具箱，選擇“工具箱〞的“標簽〞按鈕鼠標的光標變?yōu)椤笆吱曅?，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“單容水箱液位控制系統(tǒng)〞文字，按回車鍵或在窗口任意位置用鼠標點擊一下，文字輸入過程完畢。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，即可進展文字的修改。設置框圖顏色：設定文字框顏色，選中文字框，按工具條上的〔填充色〕按鈕，設定文字框的背景顏色〔設為無填充色〕；按〔線色〕按鈕改變文字框的邊線顏色〔設為沒有邊線〕。設定的結果是，不顯示框圖，只顯示文字。設定文字的顏色：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5-9圖5-10對象元件庫管理：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，則翻開動畫工具箱,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。如以下圖：圖5-11從“對象元件庫管理〞中的“儲藏罐〞中選取17號罐，按“確認〞，則所選中的罐在桌面的左上角，可以改變其大小及位置。從“對象元件庫管理〞中的“閥〞和“泵〞中分別選取所需的。選中工具箱的“流動塊〞動畫構件〔〕。移動鼠標至窗口的預定位置，〔鼠標的光標變?yōu)槭中螤睢常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。當用戶想完畢繪制時，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，就可調整流動塊的形狀。用工具箱中的圖標，分別對閥，罐進展文字注釋，方法見上面做“單容水箱液位控制系統(tǒng)演示最后生成的畫面如以下圖所示：圖5-12選擇菜單項“文件〞中的“保存窗口〞，則可對所完成的畫面進展保存。5.3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)對象是構成實時數(shù)據(jù)庫的根本單元，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)值圍2.確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時間圍和保存期限等。在本設計中我們有3個變量，定義如下：液位數(shù)值型泵開關型閥開關型具體設置步驟如下：單擊工作臺中的“實時數(shù)據(jù)庫〞窗口標簽，進入實時數(shù)據(jù)庫窗口頁。單擊“新增對象〞按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)對象列表中，增加新的數(shù)據(jù)對象，系統(tǒng)缺省定義的名稱為“Data1〞、“Data2〞、“Data3〞。圖5-13選中對象，按“對象屬性〞按鈕，或雙擊選中對象，則翻開“數(shù)據(jù)對象屬性設置〞窗口。將對象名稱改為：泵；對象類型選擇：開關型；在對象容注釋輸入框輸入：“控制水泵啟動、停頓的變量〞，單擊“確認〞。本設計中要定義的數(shù)據(jù)變量如以下圖所示，圖5-14在根本屬性中，對象名稱為：液位；對象類型為：數(shù)值；其它不變。泵、調節(jié)閥、倆個開關型變量，屬性設置只要把對象名稱改為：泵、調節(jié)閥；對象類型選中“開關〞，其它屬性不變。如以下圖：圖5-155.4動畫連接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展動畫設計，真實地描述外界對象的狀態(tài)變化，到達過程實時監(jiān)控的目的。MCGS實現(xiàn)圖形動畫設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)對象建立相關性連接，并設置相應的動畫屬性。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動，從而實現(xiàn)了圖形的動畫效果。在用戶窗口中，雙擊單容水箱控制系統(tǒng)窗口進入，選中罐雙擊，則彈出單元屬性設置窗口。選中折線，則會出現(xiàn)，單擊則進入動畫組態(tài)屬性設置窗口，按以下圖所示修改，其它屬性不變。設置好后，按確定，再按確定，變量連接成功。圖5-16圖5-17在用戶窗口中，雙擊單容水箱控制系統(tǒng)窗口進入，選中調節(jié)閥雙擊，則彈出單元屬性設置窗口。選中組合圖符，則會出現(xiàn)，單擊則進入動畫組態(tài)屬性設置窗口，按以下圖所示修改，其它屬性不變。設置好后，按確定，再按確定，變量連接成功。泵屬性設置跟調節(jié)閥屬性設置一樣。圖5-18圖5-19在用戶窗口中，雙擊單容水箱控制系統(tǒng)窗口進入，選中水泵右側的流動塊雙擊，則彈出流動塊構件屬性設置窗口。按上圖所示修改，其它屬性不變。水罐右側的流動塊在流動塊構件屬性設置窗口中，只需要把表達式相應改為：調節(jié)閥=1即可，如以下圖：圖5-20到此動畫連接我們已經做好了，讓我們先讓工程運行起來，看看我們自己的勞動成果。在運行之前我們需要做一下設置。在“用戶窗口〞中選中“單容水箱控制系統(tǒng)〞，單擊鼠標右鍵，點擊“設置為啟動窗口〞，這樣工程運行后會自動進入“單容水箱控制系統(tǒng)〞窗口。圖5-21在菜單項“文件〞中選“進入運行環(huán)境〞或直接按“F5〞或直接按工具條中圖標，都可以進入運行環(huán)境。這時我們看見的畫面并不能動，移動鼠標到“泵〞、“調節(jié)閥〞上面的紅色局部，會出現(xiàn)一只小“手〞，單擊一下，紅色局部變?yōu)榫G色，同時流動塊相應地運動起來。但水罐仍沒有變化，這是由于我們沒有信號輸入，也沒有人為地改變其值。我們現(xiàn)在可以用如下方法改變其值，使水罐動起來。在“工具箱〞中選中滑動輸入器圖標，當鼠標變?yōu)椤笆暫?，拖動鼠標到適當大小，然后雙擊進入屬性設置，具體操作如以下圖所示在“滑動輸入器構件屬性設置〞的“操作屬性〞中，把對應數(shù)據(jù)對象的名稱改為：液位，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的值〞為：10。在“滑動輸入器構件屬性設置〞的“根本屬性〞中,在“滑塊指向〞中選中“指向左〔上〕〞，其它不變。在“滑動輸入器構件屬性設置〞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。屬性設置好后，效果如以下圖所示：圖5-22圖5-23這時您再按“F5〞或直接按工具條中圖標，進入運行環(huán)境后，可以通過拉動滑動輸入器而使水罐中的液面動起來。為了能準確了解，水罐的值，我們可以用數(shù)字顯示其值，具體操作如下：在“工具箱〞中單擊“標簽〞圖標，調整大小放在水罐下面，雙擊進展屬性設置如圖：圖5-24設置都的效果圖如下：圖5-255.5報警顯示MCGS把報警處理作為數(shù)據(jù)對象的屬性，封裝在數(shù)據(jù)對象，由實時數(shù)據(jù)庫來自動處理。當數(shù)據(jù)對象的值或狀態(tài)發(fā)生改變時，實時數(shù)據(jù)庫判斷對應的數(shù)據(jù)對象是否發(fā)生了報警或已產生的報警是否已經完畢，并把所產生的報警信息通知給系統(tǒng)的其它局部，同時，實時數(shù)據(jù)庫根據(jù)用戶的組態(tài)設定，把報警信息存入指定的存盤數(shù)據(jù)庫文件中。定義報警定義報警的具體操作如下：對于“液位〞變量，在實時數(shù)據(jù)庫中，雙擊“液位〞，在報警屬性中，選中“允許進展報警處理〞；在報警設置中選中“上限報警〞，把報警值設為：50米；報警注釋為：水罐的水已達上限值；在報警設置中選中“下限報警〞，把報警值設為：5米；報警注釋為：水罐的水到達下限值。在存盤屬性中，選中“自動保存產生的報警信息〞。圖5-26屬性設置好后，按“確認〞即可。報警顯示實時數(shù)據(jù)庫只負責關于報警的判斷、通知和存儲三項工作，而報警產生后所要進展的其它處理操作〔即對報警動作的響應〕，則需要您在組態(tài)時實現(xiàn)。具體操作如下：在MCGS組態(tài)平臺上，單擊“用戶窗口〞，在“用戶窗口〞中，選中“單容水箱液位控制系統(tǒng)〞窗口，雙擊“單容水箱液位控制系統(tǒng)〞或單擊“動畫組態(tài)〞進入。在工具條中單擊“工具箱〞，彈出“工具箱〞，從“工具箱〞中單擊“報警顯示〞圖標，變“十〞后用鼠標拖動到適當位置與大小。如以下圖：圖5-27雙擊，再雙擊彈出如以下圖圖5-28此時按“F5〞或直接按工具條中圖標，進入運行環(huán)境，您會發(fā)現(xiàn)報警顯示已經輕松地實現(xiàn)了。最后的報警效果如下圖5-29修改報警限值在“實時數(shù)據(jù)庫〞中，對“液位〞的上下限報警值都定義好了，如果用戶想在運行環(huán)境下根據(jù)實際情況隨時需要改變報警上下限值，在MCGS組態(tài)軟件中，為您提供了大量的函數(shù)，可以根據(jù)您的需要靈活地進展運用。具體操作如下：在“實時數(shù)據(jù)庫〞中選“新增對象〞，增加倆個變量，分別為：液位上限、液位下限，具體設置如以下圖：圖5-30在“用戶窗口〞中，選“單容水箱液位控制系統(tǒng)〞進入，在“工具箱〞選“標簽〞圖標用于文字注釋，選“輸入框〞用于輸入上下限值，如以下圖：圖5-31雙擊圖標，進展屬性設置，只需要設置“操作屬性〞，其它不變，如以下圖圖5-32此時需要參加腳本語言才能實現(xiàn)自動修改報警上下限。在MCGS組態(tài)平臺上，單擊“運行策略〞，在“運行策略〞中雙擊“循環(huán)策略〞，雙擊進入腳本程序編輯環(huán)境，在腳本程序中增加如下語句：圖5-33!SetAlmValue(液位,液位上限,3)!SetAlmValue(液位,液位下限,2)如此就能實現(xiàn)改變上下限值，效果如下：圖5-345.6實時曲線實時曲線構件是用曲線顯示一個或多個數(shù)據(jù)對象數(shù)值的動畫圖形，象筆繪記錄儀一樣實時記錄數(shù)據(jù)對象值的變化情況。在MCGS組態(tài)軟件中如何實現(xiàn)實時曲線呢？具體操作如下：單擊“用戶窗口〞標簽，在“用戶窗口〞中雙擊“單容水箱液位控制系統(tǒng)〞進入，在“工具箱〞中單擊“實時曲線〞圖標，拖放到適當位置調整大小。雙擊曲線，彈出“實時曲線構件屬性設置〞窗口，按以下圖設置：圖5-35按“確認〞即可，在運行環(huán)境中單擊“數(shù)據(jù)顯示〞菜單，就可看到實時曲線。圖5-36由于窗口大小空間的限制，為了能更清楚的觀察實時曲線的變化情況，我們可以將其切換顯示在另一個窗口中。具體步驟如下：我們首先需要在用戶窗口新建一個子窗口，并將其名字改為實時曲線圖5-37單擊“用戶窗口〞標簽，在“用戶窗口〞中雙擊“實時曲線〞進入，在“工具箱〞中單擊“實時曲線〞圖標，拖放到適當位置調整大小。雙擊曲線，彈出“實時曲線構件屬性設置〞窗口，具體設置步驟和主畫面中的一樣，最后結果如下：圖5-38接下來我們需要設置按鈕進展切換：單擊“用戶窗口〞標簽，在“用戶窗口〞中雙擊“單容水箱液位控制系統(tǒng)進入，在“工具箱〞中單擊“標準按鈕〞圖標，拖放到適當位置調整大小。雙擊按鈕，彈出“標準按鈕構件屬性設置〞窗口，按以下圖設置：圖5-39同理，單擊“用戶窗口〞標簽，在“用戶窗口〞中雙擊“實時曲線〞進入，在“工具箱〞中單擊“標準按鈕〞圖標，拖放到適當位置調整大小。設置如上，結果如下：圖5-40如此便可到達實時曲線畫面的切換。圖5-415.7給定值的設定在液位自動控制的過程中我們需要輸入所需要到達的液位值，即給定值，才能在閉環(huán)控制系統(tǒng)過plc的控制到達要求，故我們需要在畫面中制作一個可以輸入給定值的給定框，具體步驟如下：首先我們需要在實時數(shù)據(jù)庫中建立一個數(shù)據(jù)，命名為給定值圖5-42單擊“用戶窗口〞標簽，在“用戶窗口〞中雙擊“單容水箱液位控制系統(tǒng)〞進入，在“工具箱〞中單擊“輸入框〞圖標，拖放到適當位置調整大小。雙擊曲線，彈出“輸入框構件屬性設置〞窗口，按以下圖設置：圖5-43設置后即可實現(xiàn)實時值的給定，效果如下：圖5-445.8自動手動切換為了滿足現(xiàn)場控制的要求，在實際工業(yè)控制機的上位機顯示中往往需要有手動和自動控制倆種狀態(tài)，故需要在畫面中設置手動和自動按鈕。具體設置如下：首先我們需要在實時數(shù)據(jù)庫中定義倆個變量，分別命名為自動和手動，然后將它們的屬性設置如下：圖5-45圖5-46然后我們需要在用戶窗口制作切換按鈕，單擊“用戶窗口〞標簽，在“用戶窗口〞中雙擊“單容水箱液位控制系統(tǒng)〞進入，在“工具箱〞中單擊“標準按鈕〞圖標，拖放到適合位置調整大小。雙擊按鈕，彈出“標準按鈕構件屬性設置〞窗口，按以下圖設置：圖5-47手動切換按鈕設置如下：圖5-48這樣的話上位機的動畫制作就算是全面完成了，最終的效果圖如下所示：圖5-496設備選型與連接6.1MCGS與西門子S7200的連接動畫制作完成后我們需要和西門子S7200PLC進展連接，接下來進展硬件設備與MCGS組態(tài)軟件是如何連接的。具體操作如下：在MCGS組態(tài)軟件開發(fā)平臺上，單擊“設備窗口〞，再單擊“設備組態(tài)〞按鈕進入設備組態(tài)。從“工具條〞中單擊“工具箱〞，彈出“設備工具箱〞對話框。單擊“設備管理〞按鈕，彈出“設備管理〞對話框。從“可選設備〞中雙擊“通用設備〞，找到“串口通訊父設備〞雙擊，選中其下的“串口通訊父設備〞雙擊或單擊“增加〞按鈕，加到右面已選設備。再雙擊“PLC設備〞，找到“西門子〞雙擊，再雙擊“S7－200－PPI〞，選中“西門子S7－200PPI〞雙擊或單擊“增加〞按鈕，加到右面已選設備。如以下圖：圖6-1單擊“確認〞按鈕，回到“設備工具箱〞如圖圖6-2雙擊“設備工具箱〞中的“串口通訊父設備〞，再雙擊“西門子S7-200PPI〞，如圖：圖6-3雙擊“通用串口父設備0－[串口父設備]〞，彈出“設備屬性設置〞對話框，如圖按實際情況進展設置，西門子默認參數(shù)設置為：波特率9600，8位數(shù)據(jù)位，1位停頓位，偶校驗。參數(shù)設置完畢，單擊“確認〞按鈕保存。圖6-4計算機串行口是計算機和其它設備通訊時最常用的一種通訊接口，一個串行口可以掛接多個通訊設備〔如一個RS485總線上可掛接255個ADAM通訊模塊，但它們共用一個串口父設備〕，為適應計算機串行口的多種操作方式，MCGS組態(tài)軟件采用在串口通訊父設備下掛接多個通訊子設備的一種通訊設備處理機制，各個子設備繼承一些父設備的公有屬性，同時又具有自己的私有屬性。在實際操作時，MCGS提供一個串口通訊父設備構件和多個通訊子設備構件，串口通訊父設備構件完成對串口的根本操作和參數(shù)設置，通訊子設備構件則為串行口實際掛接設備的驅動程序。S7-200PPI構件用于MCGS操作和讀寫西門子S7_21*、S7_22*系列PLC設備的各種存放器的數(shù)據(jù)或狀態(tài)。本構件使用西門子PPI通訊協(xié)議，采用西門子標準的PC\PPI通訊電纜或通用的RS232/485轉換器，能夠方便、快速地與PLC通訊。雙擊[西門子S7-200PPI]，彈出“設備屬性設置〞對話框，如圖，在屬性設置之前，建議您先仔細閱讀“MCGS幫助系統(tǒng)〞，了解在MCGS組態(tài)軟件中如何操作西門子S7-200PPI。圖6-5選中“根本屬性〞中的“設置設備部屬性〞，出現(xiàn)圖標，單擊圖標，彈出“西門子S