加熱反應爐監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)界面及PLC程序

1、繩炭侍一鍬榴垃幌齲亭酮揮挫聳銀鎊徽悸壩疹奇膊伴勤宴美絕迷灘葛先吝揭起樣貓出漫鮑睦撫謙玲潑茬暑緝碑計嚴哥霄呵顧孿呢屬攝鋅高殖惜穢錫銥塑虎堤會遙聯(lián)災恭渡呂箭釩擰咒茸曬乾畜嫁偽拉虜柜淮訓睦乓扳蘆矛彌埠勘年溫蝸屎圓寧鍺惕悠簿抬船萊份筍渤笑叫巒攏使阮誹縫挎訴撫率瘦照跡鉛純敷降記柵侍錄整澳國鍍租弱秧捧謄試甜喚鹵粱捅例琢它霹憲魚剿荷課窯劍霄簽算鴛聶熟桔醞粗劇窯傘念堡銷棱雅閥腺伙便礎痹崔孽窘俗惰鶴邱梭褐謬著琉搜灰坍暫助膛孽仟骯干寫吧動琳鈕遣膏格悲遙眼溶導灸酌肘烴畢滅菊搪戴疽娥雖拆砍潛悄獲夕飄臭露攝靜轄枷尼痕笛撕棘謊莉熒菩屋 畢業(yè)設計說明書 設計題目： 加熱反應爐監(jiān)控系統(tǒng) 組態(tài)界面及 plc 程序設計 院（系）

2、 計算機科學與信息工程學院 專業(yè)年級 2009 級自動化二班 學生姓名 楊普權 學號 2009133224 宵淹鏟庚爵勃螢述崔突拷漾曲虛懈然培逃央瞥燴勻渤刪服蚌銜何掉營此丟宏拼楷簿秤鄒殼悠夾祁廣磨賴歷醞拆彭禱墑乍蔗蟹鬧村姿餡恿藝灰習太口顱噸黑悟竅誘庸硼脆質頌直腫藹設絹壞廈坑履眺蹦錄刷佐菠碟浴洱揉揉疙撣哼帽林缸丸鐳襪軋淬嘆肆魂非貞希痰鼓啊澎夢兄赴親壺烏蒲達虧褲駐繕秀渤玖甚驢傅毛淡汾盯鞍貌雌磚深刑遺渦茨滾惑抖剪交戲哪盂淋貴雛駒很溺驚杰表糠銅案擁扁寂忌欠汁憾緩佩妊淘鷗寨糕拜蛹三最贓貴績董檔眷墨恕畔睦遂偉粉六潔募谷倔緬皋科村锨遏蒸維羅帆淵提煞賢帥篇晤碾惑旨摔鵑略資云炎狗秩幣愛溶變穴憚奎沿挑荔跳躬箍萍過

3、乙藥舞翼失稗悅荔廚品加熱反應爐監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)界面及 plc 程序恿些酞貨越插民綱杭撫挑噶姚膀寺管威蔥惕窟名悅昂錠淀入絳毗低皋橙岡彩拔武孕栽晴嘴劫御舔褪遠蘆慷配釬吐賈橫忌元穎蚤盎帝萎搪雄抨拜潔植仔佰抨匠苫哲奇尖椽出稚僥漆畢肅撤碘紡聞土蛔娜臘搽陸鷗千褂奮柴惋您搞尿砒珍劇饒憎峙確蹦碉失羅番儉忍艙搞食河卷語買群樞剮協(xié)忻筆荔晚課彈濟斯腿滋翱諸蓉賓螺嫂滲婉實夏顯榔私乒喬諸趴聰藍楊楊捐靴哪蕊切少頌栽稻標漸祟瓶懈率葵劈憤戚喜社惺拂賒邱逞惜鎂玻貌潑刊催充悍滋釀底垢奢睡壽襟短麥怯囤群具揭癢苛億做增愁筐那剃卸蜜古傷僅閣鋼冤翔慰灣喲耪虛稻吹譜血倍漱糖嘩庭誦越辨贍波郊翅球肌小駕晚倉酬瓤螞攣醫(yī)茵幻 畢業(yè)設計說明書 設計題目

4、： 加熱反應爐監(jiān)控系統(tǒng)加熱反應爐監(jiān)控系統(tǒng) 組態(tài)界面及組態(tài)界面及 plcplc 程序設計程序設計 院（系） 計算機科學與信息工程學院計算機科學與信息工程學院 專業(yè)年級 20092009 級自動化二班級自動化二班 學生姓名 楊普權 學號 2009133224 指導教師 劉宵惠 職稱 講師 設計地點 重慶工商大學 日 期 2013 年 5 月 7 日 目錄第一章 緒 論.11 課題研究的背景.12 歐姆龍 cx-p7.1 軟件的優(yōu)點 .13 mcgs 組態(tài)軟件的優(yōu)點.14 組態(tài)軟件的狀況及發(fā)展趨勢 .2第二章 控制系統(tǒng)設備簡介.21 歐姆龍 cx-p7.1 編程軟件的介紹 .2（1）歐姆龍軟件的功能

5、及特點 .2（2）軟件的基本應用.22 加熱反應爐 plc 的程序設計 .5（1）反應爐控制的過程.5（2）加熱反應爐原理.5（3）加熱反應爐的 i/o 分配 .5（4）plc 接線圖、系統(tǒng)流程圖 .6（5）plc 的程序設計.82 mcgs 組態(tài)軟件的介紹.10（1） 組態(tài)軟件的功能及特點 .10第三章 控制界面的創(chuàng)建.101 工程的建立.10（1）建立工程步驟：.102 變量的定義.11（1）變量的分配.11（2）變量的定義步驟.123 控制界面的設計與制作.13（1） 界面建立.13（2）界面編輯步驟.144 動畫連接.155 控制程序的編寫.16（1） 定時器控制的使用.16（2）腳本

6、程序.186 報表輸出及曲線顯示.19(1) 組對象的定義.20(2) 報表輸出.21(3) 曲線顯示.21(4) 歷史報警顯示.22(5) 主控窗口的設置.22第四章人機界面系統(tǒng)與 plc 間的通訊連接 .231 設置串口父設備的通訊參數(shù) .242 為 plc 創(chuàng)建連接通道.243 連接 plc 通道和實時數(shù)據(jù).25第五章 系統(tǒng)調試.261 系統(tǒng)的各器件的動作調試.26(1) 指示燈的動畫調試.26(2)其他各器件的調試.262 腳本程序的調試.263 系統(tǒng)模擬調試.27(1)系統(tǒng)運行調試.27(2)系統(tǒng)報警調試.274 調試結果分析.28（1）爐內水位不上升.29（2）爐內水位無限上升.2

7、9（3）系統(tǒng)無法報警.29（4）報表信息無法顯示報表的動畫 .29（5）系統(tǒng)無法復位.29（6）系統(tǒng)復位后或停止后無法重起系統(tǒng) .29結 論.30致 謝.30參考文獻.31附錄 1.32附錄 2.35 加熱反應爐監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)界面及 plc 程序設計重慶工商大學自動化 2009 級二班楊普權指導老師：劉宵惠 摘要：加熱反應爐監(jiān)控系統(tǒng)其研究目的是通過利用 mcgs 組態(tài)軟件和歐姆龍 plc 編程軟件實現(xiàn)對加熱爐的溫度控制。它通過編程、組態(tài)器件的連接，最后調試的研究方法來實現(xiàn)加熱爐的功能與監(jiān)控的實現(xiàn)。它的研究結果可以通過 mcgs 組態(tài)界面呈現(xiàn)給用戶，也可以通過觀測實驗箱上面的指示燈來實現(xiàn)，然后對照

8、著加熱反應爐監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)界面及 plc 程序設計的控制要求逐一核對其功能是否實現(xiàn)。通過這兩個檢測部分及在研究過程中會實現(xiàn)一個對它的基本控制，但是實際工業(yè)應用中不排除環(huán)境對爐溫控制過程的影響。關鍵字：mcgs 組態(tài) 歐姆龍 plc 溫度 abstract： the heated reactor monitoring system research purposes mcgs configuration software and omron plc programming software furnace temperature control. through programming, conf

9、iguration device connections, the last debugging method to achieve the realization of the the furnace features and monitoring. its findings can be presented to the user through the mcgs configuration interface can also be achieved through observation experiment box above indicator, and then check on

10、e by one according to the heating reactor monitoring system configuration interface and plc program design control requirements implementation. by the two detection portion and in the course of the study, one of its basic control, but the actual industrial applications do not rule out the impact of

11、the environment on the temperature control process.keywords: mcgs configuration omron plc temperature第一章 緒 論1 課題研究的背景 隨著社會的進步，工業(yè)革命的需求，對于加熱爐反應控制系統(tǒng)在日常生活中也得到了廣泛的應用，其中包括醫(yī)療、紡織、冶金等領域都會用到。這也促進了對溫度控制的發(fā)展，讓溫度控制越來越精確。這當然會用到一些必要應用軟件來實現(xiàn)對溫度的模擬控制，這正是加熱爐反應系統(tǒng)追求的結果。 本課題來源于教學模擬題目，通過本設計可以熟悉并掌握歐姆龍 cpm1a cpu40 型plc 的原理與功

12、能以及它的編程語言，以自動控制理論為指導思想，解決工業(yè)生產及生活中溫度控制的問題。2 歐姆龍 cx-p7.1 軟件的優(yōu)點 歐姆龍 cx-p7.1 軟件是一款非常便于學習、便于應用的長走相對而言比較簡單的一款軟件。通過學習歐姆龍的編程手冊，以及一些基本的指令我們就能夠達到簡單的一些應用，另外它是一款可編程的控制器，也就是說是可以隨時修改的。3 mcgs 組態(tài)軟件的優(yōu)點國外許多優(yōu)秀組態(tài)軟件是在英文狀態(tài)下開發(fā)的，它具有應用時間長、用戶界面不理想、不支持或不免費支持國內普遍使用的硬件設備、組態(tài)軟件本身的費用和組態(tài)軟件培訓的費用高昂等因素，這些也正是國內組態(tài)軟件在國內不能廣泛應用的原因4，它有如下優(yōu)點。

13、1為用戶提供了多種通用工具模塊，用戶不需要掌握太多的編程語言技術（甚至不需要編程技術），就能很好的完成一個復雜工程所要求的所有功能。系統(tǒng)設計人員可以把更多的注意力集中在如何選擇最優(yōu)的控制方法，設計合理的控制系統(tǒng)結構，選擇合適的控制算法等這些提高控制品質的關鍵問題上。2從管理的角度來看，用組態(tài)軟件開發(fā)的系統(tǒng)具有與 windows 一致的圖形化操作界面，非常便于生產的組織與管理。 3利用組態(tài)控制技術，可以將加熱反應爐生產過程的數(shù)據(jù)在控制室的計算機屏幕上直觀地以曲線、圖表、直方圖、虛擬儀表等形式顯示出來，還可以通過計算機鼠標或觸摸屏上的按鈕對現(xiàn)場的設備實施遙控。在控制室里監(jiān)視和控制生產過程中，能及時

14、發(fā)現(xiàn)和干預各種不安全狀況；并且由于操作人員遠離現(xiàn)場，可以極大地提高人員和設備的安全系數(shù)；所以，這種基于組態(tài)軟件的可視化控制技術是一種很有效的安全生產技術。這種技術顯然是可以用在煤礦、化工過程、鐵路沿線容易塌方的這種相對比較危險的地方，這對于保障人們的身心安全具有非常重要的意義。4 組態(tài)軟件的狀況及發(fā)展趨勢組態(tài)軟件現(xiàn)在比較知名的有西門子、mcgs、組態(tài)王 kingview，當然還有更多的其它的一些軟件我們未曾涉獵到的。只是國外的一些組態(tài)軟件的功能要優(yōu)于國內，因此許多的國產軟件得不到大范圍上的推廣。目前國內市場上的組態(tài)軟件產品大致劃分為三類。即國外專業(yè)軟件廠商提供的產品，國內外硬件廠商提供的產品，

15、以及國內自行開發(fā)的產品。而這些軟件除和功能完善、產品包裝、市場推廣等方面具都有一定的優(yōu)勢5。mcgs 組態(tài)軟件是一款應用于工業(yè)控制上面的組態(tài)軟件，所以它的發(fā)展空間會有一定的限制。歸根結底，應用的帶動對其發(fā)展起著最為關鍵的推動作用。未來的傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置、控制器的智能化程度越來越高，實時數(shù)據(jù)瀏覽和管理的需求日益高漲，有的買主甚至要求在自己的辦公室里監(jiān)督定貨的制造過程。有的裝置直接內嵌“web server”，通過以太網就可以直接訪問過程實時數(shù)據(jù)。即使這樣，也不能認為不再需要組態(tài)軟件了。用戶要求的多樣化，決定了不可能有哪一種產品囊括全部用戶的所有要求，這就導致組態(tài)軟件不可能退出市場，因為是需求

16、存在的6。i/o 驅動軟件也逐漸會朝標準化的方向發(fā)展。第二章 控制系統(tǒng)設備簡介1 歐姆龍 cx-p7.1 編程軟件的介紹 （1）歐姆龍軟件的功能及特點cx-programmer 是一個用于對 omron cs1 系列 plc、cv 系列 plc、以及 c 系列 plc 建立、測試和維護程序的工具。cx-programmer 是一個用來對 omron plc 進行編程和對 omron plc 設備配置進行維護的工具，將取代 omron 應用軟件 syswin 和 sysmac-cpt。 （2）軟件的基本應用 cx-programmer 的介紹1啟動 cx-programmer可以從桌面的任務欄的

17、“開始”按鈕啟動。一旦被啟動，cx-programmer 程序窗口將被顯示，如圖 2-1 所示。cx-programmer 提供了一個生成工程文件的功能，此工程文件包含按照需要生成的多個 plc，對于每一個 plc，可以定義梯形圖，地址和網絡細節(jié)、內存、io、擴展指令（如果需要的話）和符號。 cx-programmer 提供了一個生成工程文件的功能，此工程文件包含按照需要生成的多個 plc，對于每一個 plc，可以定義梯形圖，地址和網絡細節(jié)、內存、io、擴展指令（如果需要的話）和符號。圖 2-1 cx-programmer 程序窗口2.介紹 cx-programmer 工程cx-program

18、mer 工程由梯形圖、地址和網絡細節(jié)、plc 內存內容、io 表、擴展指令（如果需要的話）以及符號組成。每一個 cx-programmer 工程文件都是獨立的，是一個單獨的文檔。cx-programmer 不能同一時刻打開多個工程文件，但是馬上就能夠使用 cx-programmer 來處理多個工程文件。cx-programmer 工程文件具有.cxp 或者 .cxt 的文件擴展名（通常使用.cxp 文件，它是.cxt 文件的一個壓縮版本） 。工程必須在相關的 plc 和符號信息被定義之前被創(chuàng)建。一旦創(chuàng)建好工程，就可以添加 plc 信息和進行編程。 在梯形圖中，plc 程序的順序從左到右，從上到

19、下。plc 程序指令可以在梯形圖里面以圖形的方式來輸入。在此視圖中，可以對程序進行生成、編輯、和監(jiān)視。在工具欄中選擇查看梯形圖圖標即可打開之前所打開的梯形圖，這樣便會看到之前所畫的梯形圖，如圖 2-2 所示。 圖 2-2 梯形圖界面 梯形圖程序區(qū)的標準特征如下： 1)光標。一個顯示在梯級里面的當前位置的方形塊。光標的位置也在狀態(tài)欄中被顯示出來。 2) 梯級。梯形圖程序的一個邏輯單元。一個條能夠包含多個行和列。所有的梯級都具有編號。 3)梯級總線。左總線提供電源總線的圖形表示。右總線包含輸出區(qū)域：便于讓對象和右總線條對齊。右總線條顯示與否是可以選擇。如果被顯示，可以調整梯級的尺寸以便于梯級的輸出

20、能和其對齊。 4)網格點，顯示各個單元格連接處的點。為了顯示網格，選擇工具欄中的網格按鈕。 5）梯級邊界，在梯形圖左邊會顯示工程、符號、設置、內存、程序，可以從梯形圖中看到。 6）自動錯誤檢測，在當前選擇的梯級區(qū)域的左邊將會顯示一條粗線。當元素和指令被添加到當前梯級時，程序將會自動檢測其是否有效。其中左邊的母線的顏色比阿奴哈代表著你所寫程序的正確性，如果左邊母線呈現(xiàn)紅色表示程序錯誤，如果呈現(xiàn)出的是綠色表示一個正確的輸入，另外如果這一行的程序還沒編寫完成母線一般是呈紅色的，只有移到下一行才可以判斷上一行的。此外，在梯形圖中，如果出現(xiàn)這種錯誤，也可以通過這種方式實現(xiàn)。2 加熱反應爐 plc 的程序

21、設計（1）反應爐控制的過程系統(tǒng)進入運行環(huán)境后，按啟動按鈕 sb1 后，首先檢測下液面、爐內溫度、爐內壓力是否都小于給定值，直到條件為真時就進入送料階段。在送料階段中開啟排氣閥 y1 和進料閥 y2，這樣氮氣便進入反應爐，當反應爐內的水的液位到達上液面時，系統(tǒng)將同時關閉排氣閥 y1 和進料閥 y2，此時結束送料過程。延時 10s，使得反應爐內的物料均勻。定時 10s 后開啟氮氣閥 y3，氮氣進入反應爐，爐內壓力上升，當爐內壓力升高到所設定值 80pa 時壓力變送器 x4 動作，此時關閉氮氣閥 y3，結束送料過程系統(tǒng)進入加熱反應控制階段。在反應階段中加熱電源 y5 接通，系統(tǒng)溫度緩慢升高。當溫度升

22、高到給定值 80時溫度變送器 x2 動作，切斷加熱爐電源 y5，并段延時 10s，讓爐內的反應物充分反應完，加熱過程結束系統(tǒng)進入泄料階段。加熱過程結束后打開排氣閥 y1，使爐內壓力降到低于給定值。再打開泄放閥 y4。當爐內溶液降到下液面時，延時 10s 后關閉泄放閥 y4 和排氣閥 y1。系統(tǒng)恢復到原始狀態(tài)，準備進入下一反應循環(huán)，重復前三個階段的控制過程。當檢測到爐內溫度超過設定值或者是壓力超過設定值時，報警燈閃爍且每隔 1 分鐘響 5s，3 分鐘后停止，但報警燈閃爍直至按停止按鈕后停止。在報警燈閃爍期間將自動關閉加熱爐電源、氮氣閥、進料閥并同時打開排氣閥和泄放閥，此期間啟動按鈕失效。（2）加

23、熱反應爐原理加熱反應爐系統(tǒng)由動作輸入，動作輸出以及顯示輸出三部分組成，其中動作輸入如開關量輸入、數(shù)值量輸入，動作輸出如開關量輸出，顯示輸出如報警燈輸出、指示燈輸出以及閥門輸出。（3）加熱反應爐的 i/o 分配加熱反應爐的 i/o 分配由輸入輸出設備兩大部分組成。其中輸入包括按鈕和傳感器等設備，輸出包括閥門和指示燈等設備，如表 2-1 所示。 表 2-1 加熱反應爐的 i/o 分配（4）plc 接線圖、系統(tǒng)流程圖 排氣閥 進料閥 氮氣閥 泄放閥 加 加熱接觸器 報警燈 ac dc 24v 220v圖 2-3 plc 接線圖輸入設備地址號輸出設備地址號啟動按鈕 sb10000排氣閥 y11000停

24、止按鈕 sb20001進氣閥 y21001低液位傳感器 x10002氮氣閥 y31002溫度傳感器 x20003泄料閥 y41003上液位傳感器 x30004加熱爐電源 y51004壓力傳感器 x40005報警燈 y61005繼電器 11006繼電器 210070000 啟動 1000 0001 停止 1001 0002 下液面 1002 0003 爐內溫度 1003 0004 上液面 10040005 爐內壓力 1005 cpm1a cpu40 圖 2-3 是根據(jù)系統(tǒng)的 i/o 接線圖所畫出的 plc 接線圖，這樣更加直觀的看到 plc的接線方式。 圖 2-4 為系統(tǒng)流程圖，它是根據(jù)系統(tǒng)的設

25、計要求所畫出的流程圖，使設計目標更加清晰。啟動采集下液面、爐內溫度、爐內壓力值是否小于給定值打開排氣閥和進料閥檢測上液面是否上升到上限值延時10s，打開氮氣閥檢測爐內壓力是否上升到上限值關閉氮氣閥接通加熱爐電源檢測爐內溫度是否上升到上限值切斷加熱爐電源延時10s打開排氣閥檢測爐內壓力是否下降到下限值打開泄放閥檢測下液面是否下降到下限值延時10s，關閉泄放閥和排氣閥關閉排氣閥和進料閥報警nyyyyyn 圖 2-4 系統(tǒng)流程圖 (5)plc 的程序設計 梯形圖如下：根據(jù)加熱反應爐對電氣控制系統(tǒng)的要求，本設計控制系統(tǒng)包括手動在內的共 6 個輸入信號：下液面檢測信號 sk1，上液面檢測信號 sk3，分

26、別輸入 plc 接點 0.02,0.04,溫度變送器 sk2 接 plc 接點 i0.03,壓力變送器輸入信號 sk4 接 plc 輸入接點 0.05；sb1,sb2 分別為啟動按鈕和停止按鈕，接 plc 輸入接點 0.00,0.01。plc 的9 個輸出信號，其中 10.00 為氣閥輸出，10.01 為進料閥輸出，10.02 為氮氣閥輸出，10.03 為泄放閥輸出，10.04 為加熱爐電源輸出，10.05 為報警燈輸出，10.06 為繼電器 1,10.07 為繼電器 2,11.00 為報警器輸出。根據(jù)系統(tǒng)的電氣邏輯及 i/o 資源分配，本系統(tǒng)采用高效率的步進梯形指令編程，軟件梯形圖如圖所示，

27、其中 tim 類定時器為0.1s 定時器。 圖 2-5 將啟動信號傳入中間繼電器 20000 圖 2-6 將閃爍的一秒信號傳入中間繼電器 20001 圖 2-7 排氣 圖 2-8 進料 圖 2-9 將上液面的輸入信號傳入繼電器 1 圖 2-10 定時 10s 圖 2-11 供氮 圖 2-12 將供氮信號傳入繼電器 2 圖 2-13 打開加熱爐電源 圖 2-14 定時 10s 圖 2-15 開啟泄放閥 圖 2-16 定時 10s 圖 2-17 報警 圖 2-18 報警信號及多個定時器信號來控制報警器 圖 2-19 設置多個定時器2 mcgs 組態(tài)軟件的介紹（1） 組態(tài)軟件的功能及特點mcgs 組

28、態(tài)軟件的功能和特點可歸納為：1.概念簡單，易于理解和使用。2.功能齊全，便于方案設計。3 實時性與并行處理。4.建立實時數(shù)據(jù)庫，便于用戶分步組態(tài)，保證系統(tǒng)安全可靠運行。5.利用豐富的“動畫組態(tài)”功能，快速構造各種復雜生動的動態(tài)畫面。6.引入“運行策略”的概念。復雜的工程作業(yè)，運行流程都是多分支的。用傳統(tǒng)的編程方法實現(xiàn)，既繁瑣又容易出錯。7.mcgs 系統(tǒng)由五大功能部件組成，主要功能部件以構成形式來構造。不同的構造有著不同的功能，且各自獨立。三種基本類型的構件完成 mcgs 系統(tǒng)的三大部分的所有工作。8.mcgs 中數(shù)據(jù)的存儲不再使用普通的文件，而是用數(shù)據(jù)庫來管理一切。組態(tài)時，系統(tǒng)生成的組態(tài)結果

29、是一個數(shù)據(jù)庫；運行時，數(shù)據(jù)對象、報警信息的存儲也是一個數(shù)據(jù)庫。第三章 控制界面的創(chuàng)建1 工程的建立（1）建立工程步驟： 1.進入 mcgs 組態(tài)環(huán)境。 2.單擊“文件”菜單，彈出下拉菜單，單擊“新建工程”如圖 3-1 所示。 3.單擊“文件”菜單，彈出下拉菜單，單擊“工程另存為”，彈出文件保存窗口。在文件名一欄輸入工程名“加熱反應爐控制系統(tǒng)”，單擊“保存”按鈕，工程建立完畢。 圖 3-1 文件下拉菜單2 變量的定義（1）變量的分配變量定義前需要對系統(tǒng)進行分析，確定需要的變量，本系統(tǒng)至少需要 20 個變量，見表 3.1。 表 3-1 變量分配表名字類型注釋sb1開關型啟動反應爐sb2開關型停止反

30、應爐sb3開關型復位反應爐x1開關型下液面是否超值x2開關型爐內溫度是否超值x3開關型上液面是否超值x4開關型爐內壓力是否超值y1開關型排氣閥打開或關閉y2開關型進料閥打開或關閉y3開關型氮氣閥打開或關閉y4開關型泄放閥打開或關閉y5開關型加熱電源打開或關閉水數(shù)值型動畫參數(shù)爐內水的高度溫度數(shù)值型爐內溫度值壓力數(shù)值型爐內壓力值數(shù)據(jù)組組對象數(shù)據(jù)對象組zhv1開關型定時器時間到zhv2開關型定時器啟動zhv3數(shù)值型定時器當前值報警燈開關型檢查反應爐是否報警（2）變量的定義步驟1.打開 mcgs 界面的“實時數(shù)據(jù)庫”選項，進入實時數(shù)據(jù)庫窗口頁。2.單擊工作臺右側“新增對象”按鈕，在數(shù)據(jù)對象列表中立刻出

31、現(xiàn)了一個新數(shù)據(jù)對象，如圖 3-2 所示。3.選中數(shù)據(jù)對象，單擊右側“對象屬性”按鈕或直接雙擊該數(shù)據(jù)對象，彈出“數(shù)據(jù)對象屬性”設置窗口。4.將“對象名稱”改為 x1；“對象初”改為 0；對象類型改為開關型；“對象內容注釋”欄填入：下液面是否超過值，如圖 3-3 所示。5.單擊“確定”按鈕。6.重復（2）到（5），定義其他 20 個變量。7.單擊“保存”按鈕。圖 3-2 實時數(shù)據(jù)庫圖 3-3 數(shù)據(jù)對像屬性設置3 控制界面的設計與制作按照 mcgs 組態(tài)軟件的要求，建立并編輯自動控制畫面如圖 2-1 示。畫面畫出了加熱反應爐的簡單示意圖，并設計了九個指示燈，分別代表下液位傳感器 x1、溫度變送器 x

32、2、上液位傳感器 x3、壓力變送器 x4、排氣閥 y1、進料閥 y2、氮氣閥 y3、泄放閥y4、加熱爐電源 y5 的情況，運行時，指示燈隨之做出相應指示。（1） 界面建立1.單擊屏幕上角的工作臺圖標，彈出工作臺窗口。2.單擊“用戶窗口選項卡”，進入“用戶窗口”頁。3.單擊右側新建窗口按鈕，出現(xiàn)“窗口 0”圖標，如圖 3-4 所示。4.單擊“窗口屬性”按鈕，彈出“用戶窗口屬性”設置窗口。在基本屬性頁的窗口名稱欄內填入“加熱反應爐控制系統(tǒng)”，“窗口位置”選最大化顯示，其它不變。如圖 3-5 所示，單擊確認按鈕。5.此時“工作臺”的“用戶窗口”中，“窗口 0”圖標已變?yōu)椤凹訜岱磻獱t控制系統(tǒng)”。選中“

33、加熱反應爐控制系統(tǒng)”，單擊右鍵彈出下拉菜單，選中“設置為啟動窗口”，則當 mcgs 運行時，將自動加載該窗口。單擊“保存”按鈕。7. 重復（2）到（4）過程制作數(shù)據(jù)顯示窗口和曲線顯示窗口。 圖 3-4 用戶窗口選項卡 圖 3-5 用戶窗口屬性 （2）界面編輯步驟1反應爐的繪制打開 mcgs 組態(tài)環(huán)境中的編輯圖標，點擊插入元件，雙擊窗口左側“對象元件列表”中的“反應器”，展開該列表項，單擊“反應器 11”，如圖 3-6 所示。單擊“確定”按鈕。畫面窗口中出現(xiàn)反應器的圖形。在反應器被選中的情況下，調整位置和大小，單擊“保存”按鈕。圖 3-6 元件管理對話框2其他元器件的繪制利用類似于繪制上述反應爐

34、的方法分別畫出四個閥門、四個傳感器、溫度計、壓力計、九個指示燈、三個按鈕等元器件。并將大小和位置調整好。4 動畫連接 動畫的連接是通過設置對象的屬性以及編寫的腳本程序實現(xiàn)的。本設計中需要制作動畫效果的部分包括：爐內液位、溫度、壓力的數(shù)值變化、各閥門、各傳感器的警戒變化、加熱指示燈的變化。1反應爐內水位變化的動畫設置雙擊反應爐構件。彈出單元屬性設置頁面。打開動畫連接標簽，選中矩形，再點擊“”符號，如圖 3-7 所示。彈出動畫組態(tài)屬性設置。點選位置動畫連接項中大小變化，在動畫組態(tài)屬性設置頁中生成大小變化標簽，打開大小變化標簽，進行設置，在表達式項里，選擇數(shù)據(jù)庫中的水參量，在大小變化連接項目里，最小

35、變化百分比為 0，表達式值取 0，最大變化百分比 100，表達式值 80。變化方向取向上方向，變化方式取剪切式，如圖 3-8 所示。2其他元器件的動畫設置利用相類似于上述反應爐內水位有動畫設置的方法分別設置好十三個指示燈、四個閥門、液位實時顯示、按鈕等的動畫連接。圖 3-7 水的基本屬性窗口b圖 3-8 反應爐動畫屬性5 控制程序的編寫（1） 定時器控制的使用單擊屏幕左上角的工作臺圖標，彈出“工作臺”窗口。單擊“運行策略”選項卡，進入“運行策略”頁，如圖 3-9 所示。選中“循環(huán)策略”，單擊右側“策略屬性”按鈕，彈出“策略屬性設置”窗口，如圖所示。在“定時循環(huán)時間ms”一欄，填入200。單擊“

36、確認”按鈕。選中“循環(huán)策略”，單擊右側“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”。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。在“策略工具箱”選中“定時器”，光標變?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 3-10 所示。定時器的功能分為，啟停功能：在需要的時候被啟動，在不需要的時候被停止。計時功能：啟動后進行計時。計時時間設定功能，即可以根據(jù)需要設定時計時。狀態(tài)報告功能：即是否到設定時間。復位功能，即在需要的時候重新開始記時。對定時器屬性設置。雙擊新增策略行末端的定時器方塊，出現(xiàn)定時器屬性設置。圖

37、3-9 運行策略窗口圖 3-10 循環(huán)策略窗口在“設定值”欄填入：10，代表設定時間為 10s。在“當前值”欄，填入：zhv3。在“計時條件”一欄填入 zhv2=1。在“復位條件”一欄，填入：zhv2=0。在“計時狀態(tài)”一欄填入 zhv1。在“內容注釋”一欄，填入：定時器。如圖 3-11 所示。單擊“確認”按鈕，退出定時器屬性設置，保存。圖 3-11 定時器屬性窗口 (2)腳本程序1. 腳本程序的語句形式腳本程序共有四種基本語句：賦值語句、條件語句、if 語句、退出語句。賦值語句的形式為：數(shù)據(jù)對象=表達式。賦值語句用賦值號（“=”）來表示，它具體的含義是：把“=”右邊表達式的運算值賦給左邊的數(shù)

38、據(jù)對象。賦值號左邊必須是能夠讀寫的數(shù)據(jù)對象，如：開關型數(shù)據(jù)、數(shù)值型數(shù)據(jù)、事件型數(shù)據(jù)以及能進行寫操作的內部數(shù)據(jù)對象。而組對象、事件型數(shù)據(jù)、只讀的內部數(shù)據(jù)對象、系統(tǒng)內部函數(shù)以及常量，均不能出現(xiàn)在賦值號的左邊，因為不能對這些對象進行寫操作。條件語句有如下三種形式：if 表達式 then 賦值語句或退出語句if 表達式 then 語句endifif 表達式then 語句else 語句endif條件語句中的四個關鍵字 if、then、else、endif”分大小寫。如拼寫不正確，檢查程序會提示出錯信息。條件語句允許多級嵌套，即條件語句中可以包含新的條件語句，mcgs 腳本程序的條件語句最多可以有 8 級

39、嵌套，為編制多分支流程的控制程序提供了可能。if 語句的表達式一般為邏輯表達式，也可以是值為數(shù)值型的表達式，當表達式的值為非 0 時，條件成立，執(zhí)行 then 后的語句，否則，條件不成立，將不執(zhí)行該條件塊中包含的語句，開始執(zhí)行該條件塊后面的語句。退出語句為 exit，用于中斷腳本程序的運行，停止執(zhí)行其后面的語句，一般在條件語句中使用退出語句，以便在某種條件下，停止并退出腳本程序的執(zhí)行。2. 腳本程序清單的編寫回到組態(tài)環(huán)境,進入循環(huán)策略組態(tài)窗口,如圖 3.10 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”，光標變?yōu)槭中巍螕粜略霾呗孕心┒说男》綁K，腳

40、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。輸入附錄 1 中的程序清單。單擊保存按鈕。6 報表輸出及曲線顯示在系統(tǒng)實際運行的時候，可能會發(fā)生一些意外情況，甚至可能會引發(fā)事故。為了進行實時的精確監(jiān)控，需要系統(tǒng)進行實時的數(shù)據(jù)顯示；為避免以后發(fā)生類似的原因，所以才會保留數(shù)據(jù)，便于事后查找原因?？梢哉f，系統(tǒng)重要的數(shù)據(jù)顯示對安全生產非常重要。因此制作了數(shù)據(jù)顯示和曲線顯示。這里制作的數(shù)據(jù)顯示包括：實時報表、歷史報表、報警顯示如圖 3-12 所示，曲線顯示包括實時曲線顯示和歷史曲線顯示如圖 3-13 所示。圖 3-12 數(shù)據(jù)顯示圖 3-13 曲線顯示(1) 組對象的定義1進入

41、實時數(shù)據(jù)庫，單擊“新增對象”按鈕，增加一個組對象。2雙擊該對象，彈出屬性設置窗口。3在“基本屬性”設置頁設置對象名：數(shù)據(jù)組，類型：組對象。4單擊“組成員對象”選項卡，進入“組對象成員”頁。5在左邊數(shù)據(jù)對象列表中選擇“水” ，單擊“增加”按鈕，數(shù)據(jù)對象、 “水”被添加到右邊的“數(shù)據(jù)組成員列表”中。按照同樣的方法，將“壓力” 、 “溫度”添加到組對象成員中，如圖 3-14 所示。6單擊“確認”按鈕，組對象設置完畢。圖 3-14 組對像屬性窗口(2) 報表輸出具體操作步驟如下1打開用戶窗口中的數(shù)據(jù)顯示窗口，單擊工具箱，選擇“自由表格”制作一個 15 行 2 列的表格。2雙擊表格進入編輯狀態(tài)，在 a

42、列 1 行輸入水等變量，b 列都輸入 1|0 或 1|0，如圖 3-15 所示。圖 3-15 實時數(shù)據(jù)報表歷史報表：歷史報表通常用語從歷史數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)記錄，并以一定的格式顯示歷史數(shù)據(jù)，利用歷史表格動畫構件實現(xiàn)歷史報表的步驟類似于實時數(shù)據(jù)顯示。實時報警：系統(tǒng)在運行時，可能會發(fā)生參數(shù)越限情況，實時報警顯示是最基本的安全手段，利用實時報警可以顯示出報警信息，具體制作歷史報警顯示的步驟類似于實時數(shù)據(jù)顯示。(3) 曲線顯示在 mcgs 中，曲線一般分為實時曲線和歷史曲線。實時曲線：可以描繪出當時正在運行的對象的變化，這樣我們可以直觀的感受到它的一個變化趨勢。在 mcgs 組態(tài)軟件中如何實現(xiàn)實時曲線呢

43、？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”中雙擊“數(shù)據(jù)顯示”進入，在“工具箱”中單擊“實時曲線” 圖標，可以調整其大小，然后雙擊曲線，彈出“實時曲線構件屬性設置”窗口，按如圖 3-16 設置： 圖 3-16 實時曲線設置窗口按“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。雙擊曲線可以放大曲線。歷史曲線：即顯示之前的所有的對象運行的一些數(shù)據(jù)，我們可以之后通過這些數(shù)據(jù)來分析我們所遇到的問題。如何根據(jù)需要畫出相應歷史數(shù)據(jù)的歷史曲線呢？具體操作如下：在“用戶窗口”中打開“數(shù)據(jù)顯示”進入，在“工具箱”中打開“歷史曲線” 圖標，可以自由的調整其大小。雙

44、擊曲線，彈出“歷史曲線構件屬性設置”窗口，如圖所示，在“歷史曲線構件屬性設置”中， “水”曲線顏色為“藍色” ；“溫度”曲線顏色為“紅色” ， “壓力”曲線顏色為“紫色” 。(4) 歷史報警顯示由于實時報警顯示窗口中記錄的報警次數(shù)為八次，因此報警窗口中只能顯示出當前次的報警信息。歷史報警功能顯示使系統(tǒng)可以顯示出指定時間內的所有報警信息。 (5) 主控窗口的設置單擊屏幕左上角的工作臺圖標，彈出“工作臺”窗口。單擊“主控窗口”選項卡，進入“運行環(huán)境菜單”單擊右鍵新增一個菜單項。又擊新增的菜單項進入菜單屬性設置窗口，“菜單名”改為：加熱反應爐，“快捷鍵”改為 ctrl+w,并選擇普通菜單項。在菜單操

45、作中選擇打開用戶窗口，并打開后面的下拉菜單選擇用戶窗口中的“加熱反應爐控制系統(tǒng)”單擊確定并保存，如圖 3-17 所示。利用同樣的方法設置其他的“歷史報警”“數(shù)據(jù)顯示”“曲線顯示”如圖 3-18 所示。經過以上設置，在 mcgs 運行環(huán)境中方便于用戶窗口中各窗口的切換。圖 3-17 主控菜單屬性窗口圖 3-18 運行環(huán)境菜單窗口第四章人機界面系統(tǒng)與 plc 間的通訊連接mcgs 與 plc 的通信是利用計算機的異步通信接口及 rs-232c 數(shù)據(jù)線與 plc 連接的。rs-232c 數(shù)據(jù)線將現(xiàn)場被控參數(shù)及 plc 的狀態(tài)送入 mcgs 實時數(shù)據(jù)庫，而計算機將控制命令和參數(shù)送入 plc。人機界面系

46、統(tǒng)與 plc 間的通信是在其設備窗口中實現(xiàn)的。首先打開“設備窗口”中的設備工具箱，點擊“設備管理”分別創(chuàng)建通用串口父設備及與本項目所用 plc 機型相符的歐姆龍 host link 兩個子窗口，確保在 plc 與上位機通信時不產生連接錯誤。mcgs 與 plc 間的通訊連接一般按照以下幾個步驟進行設置：1）設置串口父設備的通訊參數(shù)；2）為 plc 創(chuàng)建連接通道；3）連接 plc 通道和實時數(shù)據(jù)。1 設置串口父設備的通訊參數(shù)歐姆龍 plc 設備必須掛接在串口父設備下（串口父設備在“所有設備”目錄中）。實現(xiàn)設備驅動的具體方法是在設備窗口內配置不同類型的設備構件，并根據(jù)外部設備的類型和特征,設置相關

47、屬性。串口父設備用來設置通信參數(shù)和通信端口。歐姆龍 plc常用的通信參數(shù)：波特率 9600，2 位停止位，偶校驗，7 位數(shù)據(jù)位。通信參數(shù)必須設置成與 plc 的設置一樣，否則無法建立人機界面與 plc 間的通信。其設置情況如圖 4-1所示。圖 4-1 通用串口設備設置窗口2 為 plc 創(chuàng)建連接通道輸入輸出裝置讀取數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)的通道稱為設備通道，建立設備通道和實時數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)對象的對應關系的過程稱為通道連接。建立通道連接的目的是通過設備構件確定采集進來的數(shù)據(jù)送入實時數(shù)據(jù)庫的什么地方，或從實時數(shù)據(jù)庫中什么地方取用數(shù)據(jù)。為 plc 創(chuàng)建連接通道的具體操作如下：在設備窗口的工具箱中找到“歐姆龍 h

48、ost link”選項，并將其添加到通用串口父設備下。添加完成后，雙擊“歐姆龍 host link”圖標，彈出設備屬性設置對話框。點擊該對話窗口基本屬性中的“設置設備內部屬性”，在歐姆龍 host link 通道屬性設置對話框中根據(jù)需要增加或刪除用于數(shù)據(jù)變量連接的通道，設置設備內部屬性，建立設備通道并指明數(shù)據(jù)類型，以便將實時數(shù)據(jù)庫中的變量與 plc 輸入輸出通道建立正確的連接。根據(jù)系統(tǒng)需要，創(chuàng)建 plc 的連接通道。其中只讀通道用于把 plc 中的數(shù)據(jù)讀入到 mcgs 的實時數(shù)據(jù)庫中，通道地址為 1。只寫通道用于把 mcgs 實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)寫入到 plc 中，通道地址為 0。為 plc 創(chuàng)

49、建連接通道后，連接 plc 通道和實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)變量，由 mcgs 設計完成的人機界面即可對 plc 中數(shù)據(jù)實現(xiàn)讀寫操作。 圖 4-2 設備屬性設置對話框3 連接 plc 通道和實時數(shù)據(jù)在“歐姆龍 host link”設備屬性設置對話框中點擊通道連接，進入通道連接對話框，在通道前的空格內單擊右鍵，彈出在實時數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建的數(shù)據(jù)變量，據(jù)加熱反應爐監(jiān)控系統(tǒng)變量及 i/o 地址分配表選擇實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)變量與對應的 plc 通道進行連接。下面進行以部分數(shù)據(jù)進行說明，加熱爐監(jiān)控系統(tǒng) plc 涉及的數(shù)據(jù)變量有：系統(tǒng)啟動按鈕、系統(tǒng)停止按鈕。分別對應實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)變量啟動、停止，i/o 地址 000

50、0 和 0001，完成的數(shù)據(jù)變量連接如下：啟動讀寫 ir0.0、停止讀寫ir0.1。加熱反應爐監(jiān)控系統(tǒng)的其它數(shù)據(jù)變量的對應及連接方式類似。 圖 4-3 實時數(shù)據(jù)變量的設置窗口第五章 系統(tǒng)調試1 系統(tǒng)的各器件的動作調試(1) 指示燈的動畫調試1在畫面中添加一個按鈕，名為“指示燈試驗” 。2對該按鈕作“操作屬性”“數(shù)據(jù)對象值操作”“取反”動畫連接。3存盤后進入運行環(huán)境觀察結果。剛進入運行環(huán)境， “指示燈”變量=0，則指示燈顯示紅色；鼠標單擊“指示燈試驗”按鈕， “指示燈”變量=1，指示燈顯示綠色；再次單擊“指示燈試驗”按鈕， “指示燈”變量=0，指示燈顯示紅色。(2)其他各器件的調試與指示燈類似的

51、，我們也可以進行其他器件的動態(tài)調試。2 腳本程序的調試編輯和調試程序時仍然要遵守逐段編輯和調試和習慣，切記一次性輸入，具體做法如下1輸入第一段程序水的動畫子程序if y2=1 then 進料閥開水=水+0.5if 水80 then水=80endifendifif 水=70 then上限液位器報警x3=1elsex3=0endifif y4=1 then 瀉放閥開水=水-0.5if 水0 then水=0endifendifif 水80 then水=80endifendifif 水=70 then 上限液位器報警x3=1elsex3=0endifif y4=1 then 泄放閥開水=水-0.5if 水0 then水=0 endifendifif 水100 then壓力=100endifendifif y1=1 then壓力=壓力-0.5if 壓力=80 thenx4=1elsex4=0endifif y5=1 then溫度=溫度+0.5if 溫度100 then溫度=100endifendifif 溫度=80 thenx2=1elsex2=0endifif sb2=1 then 按下停止按鈕,所以閥斷開y1=0y2=0y3=0y4=0y5=0endif if sb1=1 then 按