【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 3 噴霧干燥過(guò)程雙重控制系統(tǒng)人機(jī)界面設(shè)計(jì) MCGS組態(tài)軟件簡(jiǎn)介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，可穩(wěn)定運(yùn)行于Windows95/98/NT操作系統(tǒng)，集動(dòng)畫(huà)顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制與輸出、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、雙機(jī)熱備、工程報(bào)表、數(shù)據(jù)與曲線等諸多強(qiáng)大功能于一身，并支持國(guó)內(nèi)外眾多數(shù)據(jù)采集與輸出設(shè)備，廣泛應(yīng)用于石油、電力、化工、鋼鐵、礦山、冶金、機(jī)械、紡織、航天、建筑、材料、制冷、交通、通訊、食品、制造與加工業(yè)、水處理、環(huán)保、智能樓宇、實(shí)驗(yàn)室等多種工程領(lǐng)域[5]。MCGS具有操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)各種現(xiàn)場(chǎng)的長(zhǎng)期實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。MCGS組態(tài)軟件由組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)系統(tǒng)組成。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。如圖332所示：圖31 MCGS整體結(jié)構(gòu) The integer configuration of MCGS圖32 組態(tài)的生成與運(yùn)行 Creating and function of configuration MCGS的工程構(gòu)成MCGS組態(tài)軟件工程有五大組成部分。MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。MCGS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行策略設(shè)備窗口主控窗口用戶窗口啟動(dòng)策略數(shù)據(jù)對(duì)象圖元設(shè)備構(gòu)件1系統(tǒng)菜單循環(huán)策略推出策略報(bào)警處理圖符系統(tǒng)參數(shù)自定義策略存盤(pán)處理動(dòng)畫(huà)構(gòu)件設(shè)備構(gòu)件n啟動(dòng)參數(shù) 圖33 MCGS工程的構(gòu)成 The constitutes of MCGS project主控窗口是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開(kāi)或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱(chēng)，編制工程菜單，設(shè)計(jì)封面圖形，確定自動(dòng)啟動(dòng)的窗口，設(shè)定動(dòng)畫(huà)刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫(kù)存盤(pán)文件名稱(chēng)及存盤(pán)時(shí)間等。 設(shè)備窗口設(shè)備窗口是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。 用戶窗口用戶窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，諸如：生成各種動(dòng)畫(huà)顯示畫(huà)面、報(bào)警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個(gè)部分連接成有機(jī)的整體。在本窗口內(nèi)定義不同類(lèi)型和名稱(chēng)的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動(dòng)畫(huà)連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。 運(yùn)行策略運(yùn)行測(cè)略窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。包括編寫(xiě)控制程序（if…then腳本程序），選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取、歷史曲線、定時(shí)器、配方操作、多媒體輸出等。 分析工程項(xiàng)目的系統(tǒng)構(gòu)成、技術(shù)要求和工藝流程，弄清系統(tǒng)的控制流程和測(cè)控對(duì)象的特征，明確監(jiān)控要求和動(dòng)畫(huà)顯示方式，分析工程中的設(shè)備采集及輸出通道與軟件中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，分清哪些變量是要求與設(shè)備連接的，哪些變量是軟件內(nèi)部用來(lái)傳遞數(shù)據(jù)及動(dòng)畫(huà)顯示的。MCGS稱(chēng)為建立新工程。主要內(nèi)容包括：定義工程名稱(chēng)、封面窗口名稱(chēng)和啟動(dòng)窗口（封面窗口退出后接著顯示的窗口）名稱(chēng)，指定存盤(pán)數(shù)據(jù)庫(kù)文件的名稱(chēng)以及存盤(pán)數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)定動(dòng)畫(huà)刷新的周期。經(jīng)過(guò)此步操作，即在MCGS組態(tài)環(huán)境中，建立了由五部分組成的工程結(jié)構(gòu)框架。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。為了對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)及工作流程進(jìn)行有效地調(diào)度和控制，通常要在主控窗口內(nèi)編制菜單。編制菜單分兩步進(jìn)行，第一步首先搭建菜單的框架，第二步再對(duì)各級(jí)菜單命令進(jìn)行功能組態(tài)。在組態(tài)過(guò)程中，可根據(jù)實(shí)際需要，隨時(shí)對(duì)菜單的內(nèi)容進(jìn)行增加或刪除，不斷完善工程的菜單。動(dòng)畫(huà)制作分為靜態(tài)圖形設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)屬性設(shè)置兩個(gè)過(guò)程。前一部分類(lèi)似于“畫(huà)畫(huà)”，用戶通過(guò)MCGS組態(tài)軟件中提供的基本圖形元素及動(dòng)畫(huà)構(gòu)件庫(kù)，在用戶窗口內(nèi)“組合”成各種復(fù)雜的畫(huà)面。后一部分則設(shè)置圖形的動(dòng)畫(huà)屬性，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中定義的變量建立相關(guān)性的連接關(guān)系，作為動(dòng)畫(huà)圖形的驅(qū)動(dòng)源。在運(yùn)行策略窗口內(nèi)，從策略構(gòu)件箱中，選擇所需功能策略構(gòu)件，構(gòu)成各種功能模塊（稱(chēng)為策略塊），由這些模塊實(shí)現(xiàn)各種人機(jī)交互操作。MCGS還為用戶提供了編程用的功能構(gòu)件（稱(chēng)之為“腳本程序”功能構(gòu)件），使用簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言，編寫(xiě)工程控制程序。包括對(duì)菜單命令、監(jiān)控器件、操作按鈕的功能組態(tài)；實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、各種曲線、數(shù)據(jù)報(bào)表、報(bào)警信息輸出等功能；建立工程安全機(jī)制等。利用調(diào)試程序產(chǎn)生的模擬數(shù)據(jù)，檢查動(dòng)畫(huà)顯示和控制流程是否正確。選定與設(shè)備相匹配的設(shè)備構(gòu)件，連接設(shè)備通道，確定數(shù)據(jù)變量的數(shù)據(jù)處理方式，完成設(shè)備屬性的設(shè)置。此項(xiàng)操作在設(shè)備窗口內(nèi)進(jìn)行。最后測(cè)試工程各部分的工作情況，完成整個(gè)工程的組態(tài)工作，實(shí)施工程交接。 噴霧干燥過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)人機(jī)界面MCGS的設(shè)計(jì) 通過(guò)上兩章對(duì)噴霧干燥過(guò)程控制的分析和設(shè)計(jì)，整體上對(duì)工程的結(jié)構(gòu)、流程、需實(shí)現(xiàn)的功能及如何實(shí)現(xiàn)這些功能有了詳細(xì)的了解，下面為具體的框架組成。 8個(gè)用戶窗口：噴霧干燥過(guò)程控制 、PID參數(shù)、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、實(shí)驗(yàn)接線圖、數(shù)據(jù)報(bào)表、報(bào)警顯示4個(gè)主菜單：系統(tǒng)管理、通訊狀態(tài)、清除設(shè)置、幫助1個(gè)子菜單：操作說(shuō)明5個(gè)策略：?jiǎn)?dòng)策略、退出策略、數(shù)據(jù)顯示、報(bào)警數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)象：流量調(diào)節(jié)閥、流量、溫度、流量上限、溫度上限、流量下限、溫度下限。噴霧干燥計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)窗口：干燥塔、調(diào)節(jié)閥、流量傳感器、溫度傳感器：由對(duì)象元件庫(kù)引入；管道：通過(guò)流動(dòng)塊構(gòu)件實(shí)現(xiàn)；溫度、流量控制：通過(guò)輸入框輸入實(shí)現(xiàn)；顯示通過(guò)標(biāo)簽構(gòu)件實(shí)現(xiàn)；PID設(shè)定和給定值，通過(guò)標(biāo)簽、輸入框構(gòu)件實(shí)現(xiàn)。實(shí)時(shí)曲線窗口：實(shí)時(shí)曲線，通過(guò)實(shí)時(shí)曲線構(gòu)件實(shí)現(xiàn)。歷史曲線窗口:歷史曲線,通過(guò)歷史曲線構(gòu)件實(shí)現(xiàn).報(bào)警顯示窗口：報(bào)警數(shù)據(jù)，通過(guò)報(bào)警顯示構(gòu)件實(shí)現(xiàn)。流程控制：通過(guò)循環(huán)策略中的腳本程序策略塊實(shí)現(xiàn)。安全機(jī)制:過(guò)用戶權(quán)限管理、工程安全管理、腳本程序?qū)崿F(xiàn)。在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“窗口0”， 選中窗口0”，單擊“窗口屬性”，進(jìn)入“用戶窗口屬性設(shè)置”，將“窗口名稱(chēng)”改為：噴霧干燥；將“窗口標(biāo)題”改為：噴霧干燥；在“窗口位置”中選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認(rèn)”點(diǎn)擊“保存”按鈕，工程創(chuàng)建完畢。按上述操作建立“PID參數(shù)”、“實(shí)時(shí)曲線”、“歷史曲線”、 “數(shù)據(jù)報(bào)表”、“報(bào)警顯示”:圖34 用戶窗口 The window of user圖35 噴霧干燥控制系統(tǒng)窗口 The window of Spraydrying control system圖36報(bào)警顯示窗口 Alarm display window圖37 PID參數(shù)窗口 PID parameters window 圖38 通訊狀態(tài)窗口 Communication status window實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)象是構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本單元，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程也就是定義數(shù)據(jù)對(duì)象的過(guò)程。定義數(shù)據(jù)對(duì)象的內(nèi)容主要包括: 指定數(shù)據(jù)變量的名稱(chēng)、類(lèi)型、初始值和數(shù)值范圍，確定與數(shù)據(jù)變量存盤(pán)相關(guān)的參數(shù)，如存盤(pán)的周期、存盤(pán)的時(shí)間范圍和保存期限等。數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行分析：溫度 T 數(shù)值型 指標(biāo)溫度的變化流量 F 數(shù)值型 流量的變化調(diào)節(jié)閥 V 數(shù)值型 控制流量的進(jìn)入通訊狀態(tài) COMM 開(kāi)關(guān)型 與PLC通訊溫度測(cè)量值 PV 數(shù)值型 測(cè)量溫度溫度設(shè)定值 SV 數(shù)值型 設(shè)定溫度溫度比例增益 P2 數(shù)值型 設(shè)定比例溫度微分時(shí)間 D22 數(shù)值型 設(shè)定微分溫度積分時(shí)間 I22 數(shù)值型 設(shè)定積分流量比例增益 P1 數(shù)值型 設(shè)定比例流量微分時(shí)間 D11 數(shù)值型 設(shè)定微分