【正文】 而系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容就是編寫控制流程語句，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的自控制，這就需要進(jìn)行編寫腳本語言： 液位手動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)用戶腳本程序是由用戶編制的、用來完成特定操作和處理的程序，腳本程序的編程語法非常類似于普通的Basic語言，但在概念和使用上更簡(jiǎn)單直觀，力求做到使大多數(shù)普通用戶都能正確、快速地掌握和使用。MCGS的數(shù)據(jù)前處理與設(shè)備是緊密相關(guān)的，在MCGS設(shè)備窗口下，打開設(shè)備構(gòu)件，設(shè)置其數(shù)據(jù)處理屬性頁即可進(jìn)行MCGS的數(shù)據(jù)前處理組態(tài)。若MCGS要改變當(dāng)前值則把值寫到PLC中，這種操作的目的是，防止用戶PLC程序中有些通道的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)第一次啟動(dòng)，或計(jì)算機(jī)中途死機(jī)時(shí)不能復(fù)位，另外可以節(jié)省變量的個(gè)數(shù)。在實(shí)際操作時(shí)，MCGS提供一個(gè)串口通訊父設(shè)備構(gòu)件和多個(gè)通訊子設(shè)備構(gòu)件，串口通訊父設(shè)備構(gòu)件完成對(duì)串口的基本操作和參數(shù)設(shè)置，通訊子設(shè)備構(gòu)件則為串行口實(shí)際掛接設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。具體操作如下：在MCGS組態(tài)軟件開發(fā)平臺(tái)上，單擊“設(shè)備窗口”，再單擊“設(shè)備組態(tài)”按鈕進(jìn)入設(shè)備組態(tài)。具體步驟如下：我們首先需要在用戶窗口新建一個(gè)子窗口，并將其名字改為實(shí)時(shí)曲線圖 537單擊“用戶窗口”標(biāo)簽，在“用戶窗口”中雙擊“實(shí)時(shí)曲線”進(jìn)入，在“工具箱”中單擊“實(shí)時(shí)曲線” 圖標(biāo)，拖放到適當(dāng)位置調(diào)整大小。在工具條中單擊“工具箱”，彈出“工具箱”，從“工具箱”中單擊“報(bào)警顯示”圖標(biāo)，變“十”后用鼠標(biāo)拖動(dòng)到適當(dāng)位置與大小。屬性設(shè)置好后，效果如下圖所示： 圖 522 圖 523這時(shí)您再按“F5”或直接按工具條中圖標(biāo)，進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境后，可以通過拉動(dòng)滑動(dòng)輸入器而使水罐中的液面動(dòng)起來。在“用戶窗口”中選中“單容水箱控制系統(tǒng)”，單擊鼠標(biāo)右鍵，點(diǎn)擊“設(shè)置為啟動(dòng)窗口”，這樣工程運(yùn)行后會(huì)自動(dòng)進(jìn)入“單容水箱控制系統(tǒng)”窗口。圖 516 圖 517在用戶窗口中，雙擊單容水箱控制系統(tǒng)窗口進(jìn)入，選中調(diào)節(jié)閥雙擊，則彈出單元屬性設(shè)置窗口。本設(shè)計(jì)中要定義的數(shù)據(jù)變量如下圖所示，圖 514在基本屬性中，對(duì)象名稱為：液位；對(duì)象類型為：數(shù)值；其它不變。用工具箱中的圖標(biāo)，分別對(duì)閥，罐進(jìn)行文字注釋，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下圖所示：圖 512選擇菜單項(xiàng) “文件” 中的“保存窗口”，則可對(duì)所完成的畫面進(jìn)行保存。圖 59圖 510對(duì)象元件庫管理：?jiǎn)螕簟肮ぞ摺辈藛?，選中“對(duì)象元件庫管理”或單擊工具條中的“工具箱”按鈕，則打開動(dòng)畫工具箱,工具箱中的圖標(biāo) 用于從對(duì)象元件庫中讀取存盤的圖形對(duì)象；圖標(biāo) 用于把當(dāng)前用戶窗口中選中的圖形對(duì)象存入對(duì)象元件庫中。為了快速構(gòu)圖和組態(tài)，MCGS系統(tǒng)內(nèi)部提供了常用的圖元、圖符、動(dòng)畫構(gòu)件對(duì)象，稱為系統(tǒng)圖形對(duì)象。5 MCGS組態(tài)畫面制作流程 建立MCGS新工程在計(jì)算機(jī)上安裝了“MCGS組態(tài)軟件”，在Windows桌面上，會(huì)有“Mcgs組態(tài)環(huán)境”與“Mcgs運(yùn)行環(huán)境” 圖標(biāo)。后一部分則設(shè)置圖形的動(dòng)畫屬性，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中定義的變量建立相關(guān)性的連接關(guān)系，作為動(dòng)畫圖形的驅(qū)動(dòng)源。主要內(nèi)容包括：定義工程名稱、封面窗口名稱和啟動(dòng)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(shè)定動(dòng)畫刷新的周期。MCGS還為用戶提供了編程用的功能構(gòu)件（稱之為“腳本程序”功能構(gòu)件），使用簡(jiǎn)單的編程語言，編寫工程控制程序。封面窗口和啟動(dòng)窗口也可等到建立了用戶窗口后，再行建立。工具按鈕一覽： 工作臺(tái)窗口的工具條一欄內(nèi)，排列標(biāo)有各種位圖圖標(biāo)的按鈕，稱為工具條功能按鈕，簡(jiǎn)稱為工具按鈕。參見“MCGS組態(tài)軟件用戶指南”。輸入框：設(shè)置屬性的輸入框，左側(cè)標(biāo)有屬性注釋文字，框內(nèi)輸入屬性內(nèi)容。上部設(shè)有五個(gè)窗口標(biāo)簽，分別對(duì)應(yīng)主控窗口、用戶窗口、設(shè)備窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五大窗口。 如何對(duì)工程運(yùn)行流程實(shí)施有效控制MCGS開辟了專用的“運(yùn)行策略”窗口，建立用戶運(yùn)行策略。 MCGS如何產(chǎn)生動(dòng)畫效果MCGS為每一種基本圖形元素定義了不同的動(dòng)畫屬性，如：一個(gè)長方形的動(dòng)畫屬性有可見度，大小變化，水平移動(dòng)等，每一種動(dòng)畫屬性都會(huì)產(chǎn)生一定的動(dòng)畫效果。（3）強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。(5) 運(yùn)行策略是對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行流程實(shí)現(xiàn)有效控制的手段。據(jù)從外部設(shè)備采集來的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)其它部分操作的數(shù)據(jù)也來自于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。組態(tài)環(huán)境：組態(tài)生成應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)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 41兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。圖 35 監(jiān)控主機(jī)接下來我來簡(jiǎn)單介紹下該監(jiān)控主機(jī)的各項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)：處理速度　 內(nèi)置PentiumIII CPU,128M DRAM；后備電子存儲(chǔ)　　 128M CF卡；工作站接口　　 雙10/100M以太網(wǎng)接口，軟件自動(dòng)冗余切換；現(xiàn)場(chǎng)總線接口　 　冗余的ZY2000網(wǎng)卡，支持CAN與ZY2000工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制總線，雙網(wǎng)自動(dòng)冗余切換；通訊速度 以太網(wǎng)100M；現(xiàn)場(chǎng)總線 ；通訊距離介質(zhì)　　 1200M雙繞線 ；IO地址　　 硬件任選 100、11160、180、1A0、1C0；中斷向量 軟件任意設(shè)定IRQ1115或不使用；負(fù)載能力 最多可掛接128個(gè)I/O單元模塊；軟件接口 雙USB/以太網(wǎng)控制程序輸入；功耗　 ≤30W；工作方式 連續(xù)；可靠性指標(biāo) MTBF56000Hr；運(yùn)行環(huán)境溫度　　 10℃～60℃；濕度 相對(duì)濕度≤95%（帶有防護(hù)外殼）；防護(hù)等級(jí) IP55（帶有防護(hù)外殼）；　重量　 ≤3Kg ；外部尺寸 210mm（L）180mm（W）160mm（H）； 串行接口 1個(gè)RS232用于調(diào)試及透?jìng)鞔跀?shù)據(jù)、1個(gè)組成通信系統(tǒng)的通信線路具有高速和公用的特點(diǎn)，因此被形象地稱為數(shù)據(jù)公路。這一級(jí)依企業(yè)規(guī)模和管理范圍又可劃分為總廠管理級(jí)、分廠管理級(jí)和車間管理級(jí)。模擬量輸出用于控制電磁閥或伺服電動(dòng)機(jī)的電壓（電流）信號(hào)；數(shù)字量輸出則多用于控制繼電器觸點(diǎn)。　?、佟≈鳈C(jī)：通常采用16位字長的計(jì)算機(jī)。③比較完善的實(shí)時(shí)控制軟件：包括實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)控制軟件包，借以完成嚴(yán)格的實(shí)時(shí)處理功能。②順序控制和數(shù)值控制：對(duì)復(fù)雜的生產(chǎn)過程可按一定順序進(jìn)行啟、停、開、關(guān)等操作，或?qū)ぜ庸さ某叽邕M(jìn)行精密數(shù)值控制。1962年英國首先采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)化工廠的直接數(shù)字控制。由過程控制原理可知，雙位控制系統(tǒng)的輸出是一個(gè)斷續(xù)控制作用下的等幅振蕩過程，如圖2所示。執(zhí)行器只有“開”或“關(guān)”兩種極限輸出狀態(tài)，故稱這種控制器為兩位調(diào)節(jié)器，理論上來說，我們的調(diào)節(jié)閥不適合做二位控制，可以使用更為合適的電磁閥（只有開、關(guān)兩種狀態(tài)）控制，但是由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的硬件構(gòu)成環(huán)境，我們選用調(diào)節(jié)閥來模擬電磁閥工作，模擬過程：我們可以使調(diào)節(jié)閥處于兩種狀態(tài)，一是調(diào)節(jié)閥開度是％0（相當(dāng)于電磁閥處于關(guān)），二是調(diào)節(jié)閥開度是10％（相當(dāng)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，精確度越大。CPU自診斷階段，CPU檢測(cè)主機(jī)硬件，同時(shí)也檢查所有的輸入輸出模塊的狀態(tài)。輸入輸出單元包含兩部分：一是與被控設(shè)備相連的接口電路，另一部分是輸入和輸出的映像寄存器。（2） 擴(kuò)展單元是主機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時(shí)，用戶可根據(jù)需要擴(kuò)展各種I/O模塊。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。 豐富的I/O接口模塊PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備。實(shí)踐證明該系統(tǒng)可省去用戶開發(fā)軟件的費(fèi)用和周期，只需極少的投入即可得到方便、美觀、實(shí)用的組態(tài)軟件。設(shè)備管理人員或主要編程人員的變動(dòng)將給控制系統(tǒng)的運(yùn)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(duì)此表現(xiàn)出極大的關(guān)注。20世紀(jì)隨著各領(lǐng)域?qū)σ何粶y(cè)量需求的牽引，使得流量計(jì)得到快速發(fā)展，尤其是微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，為也為測(cè)量的制造技術(shù)提供各種新型的元器件，進(jìn)一步推動(dòng)了液位計(jì)從機(jī)械式向智能化、模塊化發(fā)展。我國近代液位測(cè)量技術(shù)發(fā)展比較晚，早起所需的流量儀表均從國外進(jìn)口。 水箱液位控制系統(tǒng)的原理框圖本論文對(duì)水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，所謂簡(jiǎn)單液位控制系統(tǒng)通常是指由一個(gè)被控對(duì)象、一個(gè)檢測(cè)變送單元（檢測(cè)元件及變送器）、以個(gè)控制器和一個(gè)執(zhí)行器（控制閥）所組成的單閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，也稱為單回路控制系統(tǒng)。因此，液位自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)降低能耗、節(jié)約成本、提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，在現(xiàn)代工業(yè)液位控制中具有非常重要的意義。假若我們能使用此系統(tǒng)來自動(dòng)維持液位的高度，那么工作人員便可輕易的在操作室獲知整個(gè)設(shè)備的儲(chǔ)水狀況，因此液面高度是工業(yè)控制過程中一個(gè)重要的參數(shù)，特別是在動(dòng)態(tài)的狀態(tài)下，采用適合的方法對(duì)液位進(jìn)行檢測(cè)、控制，不僅能得到很好的效果，而且提升了工作效率。PLC的一般特點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，可靠性極高、編程簡(jiǎn)單方便、使用方便、維護(hù)方便、設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。 字符以上的英文資料翻譯。本設(shè)計(jì)用PLC編程實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)罐液位的控制,具有接線簡(jiǎn)單、編程容易，易于修改、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。PLC控制系統(tǒng)中，主要是對(duì)一水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，涉及到液位的動(dòng)態(tài)控制、控制系統(tǒng)的建模、PLC控制、PID算法、傳感器和調(diào)節(jié)閥等一系列的知識(shí)。在自動(dòng)控制示意圖中，當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用后，被控變量（液位）發(fā)生變化，通過檢測(cè)變送儀表得到其測(cè)量值；控制器接受液位測(cè)量變送器送來的信號(hào)，與設(shè)定值相比較得出偏差，按某種運(yùn)算規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算并輸出控制信號(hào)；控制閥接受控制器的控制信號(hào)，按其大小改變閥門的開度，調(diào)整給水量，以克服擾動(dòng)的影響，使被控變量回到設(shè)定值，最終達(dá)到水箱液位的恒定。 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀近年來，有關(guān)液位控制的形式及方法越來越多，技術(shù)性能也越發(fā)先進(jìn)，自動(dòng)化程度也有較大地提高。作為該領(lǐng)域的另一個(gè)重要組成部分工控軟件，也受到越來越多的工程技術(shù)人員的重視,正在向著產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。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(yīng)用軟件的開發(fā)工作，利用組態(tài)軟件MCGS(Monitor and Control Generated System 通用監(jiān)控系統(tǒng))開發(fā)了液位監(jiān)控系統(tǒng)，采用計(jì)算機(jī)采集、處理數(shù)據(jù)、根據(jù)MCGS的液位實(shí)時(shí)曲線輸出來改變參數(shù)的值，使系統(tǒng)輸出穩(wěn)定到設(shè)定值,從而提高了工作效率。2 可編程邏輯控制器及西門子S7200 PLC的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)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(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運(yùn)行。S7200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)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）豐富的內(nèi)置集成功能；（6）實(shí)時(shí)特性；（7）強(qiáng)勁的通訊能力；（8）豐富的擴(kuò)展模塊。CPU一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個(gè)芯片上。執(zhí)行指令時(shí)從映像寄存器中讀取各輸入點(diǎn)的狀態(tài)，每條指令的執(zhí)行是對(duì)各數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算，然后將運(yùn)算結(jié)果送到輸出映像寄存器中。對(duì)于掃描周期，STOP模式和RUN模式的主要差別是在RUN模式下運(yùn)行用戶程序，而在STOP模式下不運(yùn)行用戶程序。被控對(duì)象為水箱，被控制量為液位。它是自動(dòng)化技術(shù)工具中最重要的設(shè)備?！」I(yè)控制計(jì)算機(jī)分為大、中、小和微型4類。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與一般通用計(jì)算機(jī)相比，具有如下4 項(xiàng)特點(diǎn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)它一方面把工業(yè)對(duì)象的生產(chǎn)過程參數(shù)變換成計(jì)算機(jī)能夠接受和識(shí)別的代碼，以便計(jì)算機(jī)處理；另一方面，又把計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制指令，變成操作執(zhí)行器的控制信號(hào)。　　集中型計(jì)算機(jī)直接控制系統(tǒng)圖 36分散性計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分散控制系統(tǒng)用微型計(jì)算機(jī)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控制幾個(gè)或十幾個(gè)回路。監(jiān)控級(jí)主要實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制和適應(yīng)控制，指揮直接控制級(jí)工作，調(diào)整常規(guī)調(diào)節(jié)器的給定值或向操作人員發(fā)出操作指示等。80年代以來開始把分散控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取(過程接口)、直接數(shù)字控制、監(jiān)督控制和操作員控制臺(tái)等功能部分做成模塊，再連接起來構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)。 監(jiān)控主機(jī)的選型 對(duì)于我們這次的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)的是單容量液位控制、報(bào)警、顯示的功能。 MCGS通用監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成MCGS監(jiān)控系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分，用戶所有組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中進(jìn)行，組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，它幫助用戶設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。由MCGS生成的用戶應(yīng)用系統(tǒng)，其結(jié)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)行策略五個(gè)部分構(gòu)成。它通過設(shè)備構(gòu)件把外部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集進(jìn)來，送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，或把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)輸出到外部設(shè)備。 MCGS通用監(jiān)控系統(tǒng)主要功能（1）良好的可維護(hù)性和可擴(kuò)充性。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是由VB、VC程序設(shè)計(jì)語言編寫的DLL（動(dòng)態(tài)連接庫）文件，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中包含符合各種設(shè)備通訊協(xié)議的處理程序，將設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的特征數(shù)據(jù)采集進(jìn)來或發(fā)送出去。同時(shí)，可利用MCGS提供的網(wǎng)絡(luò)功能，在工作站上直接對(duì)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行讀寫操作。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(shè)有對(duì)象編輯和組態(tài)用的工具按鈕。對(duì)象不屬性窗口的內(nèi)容各異，但結(jié)構(gòu)形式大體相同。同一設(shè)置欄內(nèi)有多個(gè)選項(xiàng)框時(shí)，可以設(shè)置多功能按鈕：一般設(shè)有“檢查[C]”、“確認(rèn)[Y]”、“取消[N]”、“幫助[H]”四種按鈕：“檢查[C]”按鈕用于檢查當(dāng)前屬性設(shè)置內(nèi)容是否正確；“確認(rèn)[Y]”按鈕用于屬性設(shè)置完畢，返回組態(tài)窗口； “取消[N]”按鈕用于取消當(dāng)前的設(shè)置， 返回組態(tài)窗口；“幫助[H]”按鈕用于查閱在線幫助文件。詳見“MCGS組態(tài)軟件參考手冊(cè)”。工程立項(xiàng)搭建框架：MCGS稱為建立新工程。前一部分類似于“畫畫”，用戶通過MCGS組態(tài)軟件中提供的基本圖形元素及動(dòng)畫構(gòu)件庫，在用戶窗口