【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 單命令、特性參數(shù)和啟動(dòng)特性等項(xiàng)內(nèi)容，是應(yīng)用系統(tǒng)的主框架。 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁(yè) （ 3）設(shè)備窗口是 MCGS 監(jiān)控系統(tǒng)與外部設(shè)備聯(lián)系的媒介。專門用來放置不同類型和功能的設(shè)備構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的操作和控制。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(kù)，或把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)輸出到外部設(shè)備。 （ 4）用戶窗口實(shí)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(duì)象 ： 圖元、圖符和動(dòng)畫構(gòu)件。 (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。一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)有三個(gè)固定的運(yùn)行策略 ： 啟動(dòng)策略、循環(huán)策略和退出策略。 綜上所述，要完成一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)該首先在組態(tài)環(huán)境中用系統(tǒng)提供的或用戶擴(kuò)展的構(gòu)件構(gòu)造應(yīng)用系統(tǒng)，配置各種參數(shù)，形成一個(gè)有豐富功能可以實(shí)際應(yīng)用的工程。然后，把組態(tài)環(huán)境中的組態(tài)結(jié)果提交給組態(tài)運(yùn)行環(huán)境。運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)結(jié)果一起就構(gòu)成了用戶自己的應(yīng)用系統(tǒng)。 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。三種基本類型的構(gòu)件 (設(shè)備構(gòu)件、動(dòng)畫構(gòu)件、策略構(gòu)件 )完成了 MCGS 系統(tǒng)三大部分 (設(shè)備驅(qū)動(dòng)、動(dòng)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(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)連接能力，可以和更多的自動(dòng)化設(shè)備相連接；與其它應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)，充分利用計(jì)算機(jī)豐富的軟件資源。 （ 3）強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。 （ 4） 多樣化的報(bào)警功能。 （ 5） 提供了 WWW 瀏覽功能，能夠方便地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控制與企業(yè)管理的集成。 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 5 雙水箱液位比值控制系統(tǒng)的制作流程 MCGS 組態(tài)軟件畫面的 制作 使用 MCGS 完成一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)，首先必須在 MCGS 系統(tǒng)的組態(tài)環(huán)境下進(jìn)行系統(tǒng)的組態(tài)生成工作，然后將系統(tǒng)放在 MCGS 運(yùn)行環(huán)境下運(yùn)行。本設(shè)計(jì)是在 MCGS 組態(tài)環(huán)境下進(jìn)行的液位控制系統(tǒng)的制作。首先將 MCGS 組態(tài)軟件安裝在所要使用的計(jì)算機(jī)中，安裝 MCGS 組態(tài)軟件的通用版本即可。安裝成功后，即可進(jìn)入到組態(tài)環(huán)境中進(jìn)行畫面制作 ]3[ 。 進(jìn)入到組態(tài)環(huán)境中，首先要先建立一個(gè)新建的工程對(duì)象。在新建工程對(duì)象成功后，單擊進(jìn)入主控窗口。主控窗口負(fù)責(zé)調(diào)度設(shè)備窗口的工作、管理用戶窗口的打 開和關(guān)閉、驅(qū)動(dòng)動(dòng)畫圖形和調(diào)度用戶策略的運(yùn)行等。主控窗口組態(tài)包括菜單的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)屬性的設(shè)置。主控窗口所建立的菜單命令可以執(zhí)行指定的運(yùn)行策略，打開、關(guān)閉、隱藏和打印指定的用戶窗口，退出運(yùn)行系統(tǒng)，數(shù)據(jù)對(duì)象操作和執(zhí)行指定的腳本程序等工作。 在組態(tài)界面上打開主控窗口，此窗口組態(tài)見如下圖所示： 圖 主控窗口示意圖 然后打開設(shè)備窗口， 設(shè)備窗口是 MCGS 系統(tǒng)與作為測(cè)控對(duì)象的外部設(shè)備建立聯(lián)系的后臺(tái)作業(yè)環(huán)境，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備，控制外部設(shè)備的工作狀態(tài)。系統(tǒng)通過設(shè)備與數(shù)據(jù)之間的通道，把外部設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)采 集進(jìn)來，送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，供系統(tǒng)其它部分調(diào)用，并且把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)輸出到外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的操作與控制。進(jìn)入設(shè)備 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) 窗口，從設(shè)備構(gòu)件工具箱里選擇相應(yīng)的構(gòu)件，配置到窗口內(nèi)，建立接口與通道的連接關(guān)系，設(shè)置相關(guān)的屬性，即完成了設(shè)備窗口組態(tài)。 單擊設(shè)備組態(tài)按鍵，將所要用到的通用串口父設(shè)備 0[通用串口父設(shè)備 ]、設(shè)備 0[西門子 S7200PPI]通訊設(shè)備添加在設(shè)備窗口中。 圖 設(shè)備組態(tài)的添加 接著在用戶窗 口下進(jìn)行對(duì)水箱液位控制界面圖的制作。用戶窗口用來放置各種圖形對(duì)象，不同的圖形對(duì)象對(duì)應(yīng)不同的功能。用戶窗口的屬性包括基本屬性、擴(kuò)充屬性和腳本控制 (啟動(dòng)腳本、循環(huán)腳本、退出腳本 )。其中腳本控制中，啟動(dòng)腳本在用戶窗口打開時(shí)運(yùn)行，循環(huán)腳本是在窗口打開期間以指定的時(shí)間間隔循環(huán)執(zhí)行，而退出腳本則在用戶窗口關(guān)閉時(shí)執(zhí)行。腳本程序見圖 。 圖 腳本程序 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁(yè) 創(chuàng)建圖形對(duì)象是用戶從工具箱中選擇需要的圖形對(duì)象，配置在用戶窗口內(nèi)，在界面上進(jìn)行組合安裝， MCGS 的 編輯工具使用戶能以圖形方式精確地制成一個(gè)本次設(shè)計(jì)的雙水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的演示畫面，將此畫面進(jìn)行保存對(duì)象。 在制作演示畫面后對(duì)上下水箱都要進(jìn)行基本屬性和動(dòng)態(tài)屬性的填寫?；緦傩缘奶顚懢褪菍?duì)物件的背景顏色、填充顏色等的選擇和填寫。見圖 所示。 圖 基本屬性的填寫 動(dòng)畫連接是將用戶窗口內(nèi)創(chuàng)建的圖形對(duì)象與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中定義的數(shù)據(jù)對(duì)象建立對(duì)應(yīng)連接關(guān)系，通過圖形對(duì)象在不同的數(shù)值區(qū)間內(nèi)設(shè)置不同的狀態(tài)屬性，用數(shù)據(jù)對(duì)象值的變化來驅(qū)動(dòng)圖形對(duì)象狀態(tài)的改變，使系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，產(chǎn) 生形象逼真的動(dòng)畫效果。動(dòng)畫連接過程就是對(duì)圖形對(duì)象狀態(tài)屬性的設(shè)置過程。 MCGS 為每一種基本圖形元素定義了不同的動(dòng)畫屬性，每一種動(dòng)畫屬性都會(huì)產(chǎn)生一定的動(dòng)畫效果。動(dòng)畫屬性是反映圖形大小、顏色、位置、可見度、閃爍性等狀態(tài)的特征參數(shù)。在組態(tài)環(huán)境中生成的畫面都是靜止的，只要在圖形的每一種動(dòng)畫屬性中的 “表達(dá)式 ”設(shè)定欄中設(shè)定一個(gè)與圖形狀態(tài)相聯(lián)系的數(shù)據(jù)變量，連接到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中，以此建立相應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系， MCGS 稱之為動(dòng)畫連接。 對(duì)給定值、輸出值、增益值、積分時(shí)間、微分時(shí)間要進(jìn)行動(dòng)畫連接的設(shè)置。上水箱與 PV2 進(jìn)行動(dòng)態(tài)連接 ,即在單擊 操作屬性按鍵后進(jìn)行表達(dá)式值和填充位置和表達(dá)式值 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁(yè) 的連接的內(nèi)容進(jìn)行填寫。見圖 所示。 下水箱的基本屬性和動(dòng)態(tài)屬性的填寫同上水箱的一樣。在菜單下的編輯條上出現(xiàn)找到專門用來畫圖的工具箱，找到所要用到的器件和設(shè)備圖形，選擇合適的曲線類型來做實(shí)時(shí)曲線 ,來完成對(duì) PV PV SV MV1 的數(shù)值變化所表現(xiàn)的曲線情況。還要制作一個(gè)雙向選擇按鈕，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制和自動(dòng)控制的切換。 圖 操作屬性的填寫 PLC 程序的編寫流程 本設(shè)計(jì)采用 S7200 系列進(jìn)行 PLC 編程。首先將 STEP7 軟件進(jìn)行安裝，安裝成功后進(jìn)入到 STEP7 編寫程序環(huán)境下，利用界面上的編輯條進(jìn)行梯形圖的編寫，見圖 。 還可以通過選擇 View 下的 STL選項(xiàng)將梯形圖轉(zhuǎn)化成 PLC 程序。轉(zhuǎn)化成語(yǔ)句表： LD CALL SBR_0 LD MOVR VD104, VD204 MOVR VD112, VD212 MOVR VD116, VD216 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁(yè) MOVR VD120, VD220 MOVR VD124, VD224 LDN MOVR VD104, VD208 LD MOVR VD104, VD204 MOVR VD112, VD212 MOVR VD116, VD216 MOVR VD120, VD220 MOVR VD124, VD224 MOVB 100, SMB34 ATCH INT_0, 10 ENI LD ITD AIW0, AC0 DTR AC0, AC0 /R , AC0 MOVR AC0, VD200 LD PID VB200, 0 LD MOVR VD208, AC0 *R , AC0 ROUND AC0, AC0 DTI AC0, AC0 MOVW AC0, AQW0 LD ITD AIW2, AC1 DTR AC1, AC1 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) /R , AC1 MOVR AC1, VD136 PID 回路指令利用回路表中的輸入信息和組態(tài)信息，進(jìn)行 PID 運(yùn)算。用戶程序中最多可有 8 條 PID 回路，不同的 PID 回路指令不能使用相同的回路號(hào) 。 使用 PID指令的關(guān)鍵是對(duì)采集到的數(shù)值和計(jì)算出來的 PID控制結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換及標(biāo)準(zhǔn)化。 （ 1）首先進(jìn)行回路輸入量的轉(zhuǎn)換及歸一化。給定值和過程變量都是實(shí)際的工程值，其幅度、范圍和測(cè)量單位都會(huì)不同，用可編程序控制器控制 PID 回路時(shí)，要把實(shí)際測(cè)量輸入值、設(shè)定值和回路表中的參數(shù)用程序轉(zhuǎn)化為 PLC 能夠識(shí)別和處理的數(shù)據(jù)。 第一步先將工程實(shí)際值由 16 位整數(shù)轉(zhuǎn)化為實(shí)數(shù)。 第二步將實(shí)數(shù)格 式的工程實(shí)際值轉(zhuǎn)化為 [， ]之間的無量綱相對(duì)值。 （ 2）接下來再將回路控制輸出轉(zhuǎn)換為按工程量標(biāo)定的整數(shù)值。 第一步將回路輸出轉(zhuǎn)換為按工程量標(biāo)定的實(shí)數(shù)格式。 第二步再將已標(biāo)定的實(shí)數(shù)格式的回路輸出轉(zhuǎn)化為 16 位的整數(shù)格式，并輸出。 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁(yè) 圖 STEP7 的編程模板 下面是介紹本次設(shè)計(jì)的水箱水位的調(diào)節(jié)的流程圖。通過此圖可以對(duì)水箱的調(diào)節(jié)過程有清楚的了解。 圖 水箱液位控制流程圖 通訊的連接 MCGS 與設(shè)備進(jìn)行通訊： MCGS 通過設(shè)備 驅(qū)動(dòng)程序與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。包液位是否符合要求 下 水箱檢測(cè) 液位是否符合要求 調(diào)節(jié)主控面板 調(diào)節(jié) SV1 Y N N Y 手動(dòng) /自動(dòng)控制 起動(dòng) 返回 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁(yè) 括數(shù)據(jù)采集和發(fā)送設(shè)備指令。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。 MCGS 負(fù)責(zé)在運(yùn)行環(huán)境中調(diào)用相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，將數(shù)據(jù)傳送到工程中的各個(gè)部分，完成整個(gè)系統(tǒng)的通訊過程。 內(nèi)部集成的 PPI 接口為 SIMATIC 的 S7200 的用戶提供了強(qiáng)大的通訊功能。 PPI 接口物理特性為 RS485，本次設(shè)計(jì)采用了 PPI 通訊方式。 PPI 通訊協(xié)議是西門子專為 S7200 系列 PLC 開發(fā)的一個(gè)通訊協(xié)議?？赏ㄟ^普通的兩芯屏蔽雙絞電纜進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。波 特率為 ， 。 S7200 系列 CPU 上集成的編程口同時(shí)就是 PPI 通訊聯(lián)網(wǎng)接口。利用 PPI 通訊協(xié)議進(jìn)行通訊非常簡(jiǎn)單方便，不需額外再配置模塊或軟件。 PPI 通訊網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)令牌傳遞網(wǎng)，在不加中繼器的情況下，最多可以由 31 個(gè) S7200 系列 PLC， TD200， OP/TP 面板或上位機(jī)（插MPI 卡）為站點(diǎn)，構(gòu)成 PPI 網(wǎng)。 程序編寫完畢后進(jìn)行 PLC 的通訊。 PLC 配備有一個(gè)通訊接口。利用 PPI 的通訊電纜將操作系統(tǒng)接口和 PLC 通訊接口進(jìn)行連接，通道單元就可以支持通訊 所需的硬件。通道單元是通訊驅(qū)動(dòng)程序的一部分，必須用它來與通訊硬件的操作系統(tǒng)接口進(jìn)行通訊，通過通道單元操作邏輯連接，邏輯連接提供了訪問對(duì)象的方法。 PLC 與 MCGS 組態(tài)的通訊是連接的重要部分。首先在打開的設(shè)備窗口中找到設(shè)備0—[西門子 S7200]，單擊右鍵，選擇屬性，會(huì)自動(dòng)彈出一個(gè)屬性窗口。在窗口上選擇基本屬性，出現(xiàn)下面的顯示，見圖 。 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁(yè) 圖 基本屬性窗口 單擊設(shè)置設(shè)備內(nèi)部屬性右側(cè)的按鍵，進(jìn)行通道屬性的設(shè)置，將通道的數(shù)據(jù)類型都 設(shè)置為讀寫類型，這樣既能將數(shù)據(jù)輸入又能將其輸出。見圖 。 圖 通道屬性設(shè)置 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁(yè) 通道屬性設(shè)置完畢后進(jìn)行通道的連接，通道 0 是通訊狀態(tài)標(biāo)志位，通道 1 代表的是自動(dòng) /手動(dòng)控制按鈕，與 進(jìn)行連接。通道 2 是起始地址。 見圖