【正文】 的響應(yīng)） ，則需要在組態(tài)時實現(xiàn)。在 MCGS 組態(tài)平臺上，單擊“用戶窗口” ，在“用戶窗口”中，選中“水位控制”窗口，雙擊“水位控制”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(biāo)，變“十”后用鼠標(biāo)拖動到適當(dāng)位置與大小。在“報警顯示構(gòu)件屬性設(shè)置”中，把“對應(yīng)的數(shù)據(jù)對象的名稱”改為：液位組， “最大記錄次數(shù)”為：6，其它不變。按“確認(rèn)”后，則報警顯示設(shè)置完畢。報警界面如圖 所示。（3） 報警數(shù)據(jù)在“運行策略”中，單擊“新建策略” ，彈出“選擇策略的類型” ，選中“用戶策略” ，按“確定” 。選中“策略 1”，單擊“策略屬性” 按鈕，34 / 62彈出“策略屬性設(shè)置”窗口，把“策略名稱”設(shè)為：報警數(shù)據(jù)， “策略內(nèi)容注釋”為“水罐的報警數(shù)據(jù)” ，按“確認(rèn)” 。圖 報警界面選中“報警數(shù)據(jù)” ，單擊“策略組態(tài)”按鈕進入，在策略組態(tài)中，單擊工具條中的“新增策略行” 圖標(biāo)，新增加一個策略行。再從“策略工具箱”中選取“報警信息瀏覽” ，加到策略行 上，單擊鼠標(biāo)左鍵。雙擊 圖標(biāo)，彈出“報警信息瀏覽構(gòu)件屬性設(shè)置”窗口，在“基本屬性”中，把“報警信息來源”中的“對應(yīng)數(shù)據(jù)對象”改為：液位組。按“確認(rèn)”按鈕設(shè)置完畢。按“測試”按鈕，進入“報警信息瀏覽” 。如圖 所示。在 MCGS 組態(tài)平臺上，單擊“主控窗口” ，在“主控窗口”中，選中“主控窗口” ，單擊“菜單組態(tài)”進入。單擊工具條中的“新增菜單項” 圖標(biāo)，會產(chǎn)生“操作 0”菜單。雙擊“操作 0”菜單，彈出“菜單屬性35 / 62設(shè)置”窗口。在“菜單屬性”中把“菜單名”改為：報警數(shù)據(jù)。在“菜單操作”中選中“執(zhí)行運行策略塊” ，選中“報警數(shù)據(jù)” ，按“確認(rèn)”設(shè)置完畢。圖 報警信息瀏覽（4）報警動畫在“用戶窗口”中選中“水位控制” ，雙擊進入，單擊“工具箱”中的“插入元件” 圖標(biāo)，進入“對象元件庫管理” ，從 “指示燈”中選取如下圖： ，調(diào)整大小放在適當(dāng)位置。 作為“液位 1”的報警指示， 作為“液位 2”的報警指示。 數(shù)據(jù)報表界面在工程應(yīng)用中，大多數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)需要對數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集的數(shù)據(jù)進行存盤，統(tǒng)計分析，并根據(jù)實際情況打印出數(shù)據(jù)報表，所謂數(shù)據(jù)報36 / 62表就是根據(jù)實際需要以一定格式將統(tǒng)計分析后的數(shù)據(jù)記錄顯示和打印出來，如：實時數(shù)據(jù)報表、歷史數(shù)據(jù)報表（班報表、日報表、月報表等） 。數(shù)據(jù)報表在工控系統(tǒng)中是必不可少的一部分，是數(shù)據(jù)顯示、查詢、分析、統(tǒng)計、打印的最終體現(xiàn)，是整個工控系統(tǒng)的最終結(jié)果輸出；數(shù)據(jù)報表是對生產(chǎn)過程中系統(tǒng)監(jiān)控對象的狀態(tài)的綜合記錄和規(guī)律總結(jié)。（1）實時報表實時數(shù)據(jù)報表是實時的將當(dāng)前時間的數(shù)據(jù)變量按一定報告格式（用戶組態(tài)）顯示和打印，即：對瞬時量的反映，實時數(shù)據(jù)報表可以通過 MCGS 系統(tǒng)的實時表格構(gòu)件來組態(tài)顯示實時數(shù)據(jù)報表。單擊“用戶窗口” ，在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕產(chǎn)生一個新窗口，單擊“窗口屬性”按鈕，彈出“用戶窗口屬性設(shè)置”窗口，進行設(shè)置。在“工具箱”中單擊“自由表格” 圖標(biāo)，拖放到桌面適當(dāng)位置。雙擊表格進入，如要改變單元格大小，請把鼠標(biāo)移到 A 與 B 或 1 與 2 之間，當(dāng)鼠標(biāo)變化時，拖動鼠標(biāo)即可；單擊鼠標(biāo)右鍵進行編輯。進入運行環(huán)境后，單擊菜單項中的“數(shù)據(jù)顯示”會打開“數(shù)據(jù)顯示”窗口，實時數(shù)據(jù)就會顯示出來。（2）歷史報表歷史數(shù)據(jù)報表是從歷史數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)記錄，以一定的格式顯示歷史數(shù)據(jù)。實時報表與歷史報表如圖 所示：37 / 62 數(shù)據(jù)報表界面 控制策略 MCGS 軟件中控制策略的實現(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單直觀。 對于大多數(shù)簡單的應(yīng)用系統(tǒng)，MCGS 的簡單組態(tài)就可完成。只有比較復(fù)雜的系統(tǒng)，才需要使用腳本程序，但正確地編寫腳本程序，可簡化組態(tài)過程，大大提高工作效率，優(yōu)化控制過程。假設(shè)：當(dāng)“水罐 1”的液位達到 9 時，就要把“水泵”關(guān)閉，否則就要自動啟動“調(diào)節(jié)閥” 。當(dāng)“水罐 2”的液位不足 1 時，就要自動關(guān)閉“出水閥” ，否則自動開啟“調(diào)節(jié)閥” 。當(dāng)“水罐 1”的液位大于 1，同時“水罐 2”的液位小于 6 就要自動開啟“調(diào)節(jié)閥” ，否則自動關(guān)閉 “調(diào)節(jié)38 / 62閥” 。在“運行策略”中，新增一個用戶策略。 進入腳本程序編輯環(huán)境，輸入： IF 液位 19 THEN 水泵=1ELSE 水泵=0ENDIFIF 液位 21 THEN 出水閥=0ELSE 出水閥=1ENDIFIF 液位 11 and 液位 26THEN 調(diào)節(jié)閥=1ELSE 調(diào)節(jié)閥=0ENDIF進入運行環(huán)境，觀測控制結(jié)果，控制結(jié)果可以達到控制要求。說明通過在MCGS 的策略構(gòu)件中編寫控制策略，完全可以達到所需的控制要求。 PID 控制的意義PID 是比例、積分、微分控制的簡稱。PID 控制算法具有原理簡單、使用方便、適應(yīng)性廣和魯棒性強等特點, 因此在控制理論和技術(shù)飛躍發(fā)展的今天, 它在工業(yè)控制領(lǐng)域仍具有強大的生命力。PID 控制器問世至今已有近 70 年歷史, 它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成39 / 62為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握, 或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時, 控制理論的其它技術(shù)難以采用時, 系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定, 這時應(yīng)用 PID 控制技術(shù)最為方便。由于本設(shè)計中所用的雙容水箱系統(tǒng)的閥門采用的是手調(diào)閥，還不能精確的對系統(tǒng)進行控制，所以用 PID 控制技術(shù)用于此系統(tǒng)比較適合。參數(shù)設(shè)定中的 P，T I，T D分別表示 PID 控制中的比例，積分和微分參數(shù)。其算式如下所示： nnDn1101M*eMXT*ePIT???????????????? （41）注：在上式中 100/P = KC , 1/TI = KI , TD = KD其中 KC , KI , KD 相當(dāng)于通常的 PID 參數(shù)。因此，P 值越大，比例作用越弱；T I值越大，積分作用越弱，T D 值越大，微分作用越強。 本系統(tǒng) PID 控制策略PID 算法是工業(yè)控制中一種經(jīng)典和常用的控制算法，它主要是通過從設(shè)備輸入的過程變量值 PV 值和從軟件中設(shè)定的給定值 SV 值，自動算出用于控制輸出的輸出值并根據(jù)設(shè)定條件輸出 0100 的百分比控制信號。利用 MCGS 提供的“腳本程序”運行策略，設(shè)計一個 PID 控制程序。具體過程為：（1）進入 MCGS 組態(tài)環(huán)境，在實時數(shù)據(jù)庫中添加幾個用于 PID 的參數(shù)量、中間量和輸入輸出量。40 / 62（2）單擊“運行策略” ，在運行策略列表中單擊“添加策略” ，再選擇“循環(huán)策略” 。這時可以對循環(huán)策略的基本屬性進行設(shè)定，主要是設(shè)定策略名稱、循環(huán)時間等。（3）單擊“循環(huán)策略” ，右擊鼠標(biāo)，從彈出的菜單中單擊“新添策略行” 。再從“策略工具庫”中選擇“腳本程序” 。（4）在腳本程序中編寫 PID 程序。程序流程圖如圖 所示。先定義以下變量：Addat0 數(shù)值型 和模擬量輸入通道建立連接Dadat0 數(shù)值型 和模擬量輸出通道建立連接SetV 數(shù)值型 控制設(shè)定值Tempdx 數(shù)值型 用做存儲臨時數(shù)據(jù)Tempdx1 數(shù)值型 用做存儲臨時數(shù)據(jù)Tempdx2 數(shù)值型 用做存儲臨時數(shù)據(jù)Pdat 數(shù)值型 PID 算法中的參數(shù) PIdat 數(shù)值型 PID 算法中的參數(shù) IDdat 數(shù)值型 PID 算法中的參數(shù) D41 / 62是開始D x = S V P V是不是第一次P I D 調(diào)節(jié) ？O u t d x = P * ( d x d x 1 + ( d x 2 * d x 1 + d x 2 ) * D / T )I = 0 ？O u t d x = P * ( d x d x 1 + d x * T / 1 + ( d x 2 * d x 1 + d x 2 ) * D / T )O u t O u t + o u t d xO u t = 極大植O u t 極大植 ？O u t = 極小植d x 1 = d x 。 d x 2 = d xO u t 極小植 ? d x 2 = d x ； d x 1 = d x 。 是是是否否否否圖 PID 控制算法程序在策略行的腳本程序中編寫如下的程序：Tempdx = SetV Addat0Tempdx2 = Tempdx2 + Tempdx42 / 62IF Idat 0 THEN Dadat0 = Pdat * (Tempdx + Tempdx2/Idat + Ddat*(Tempdx – Tempdx1))ELSE Dadat0 = Pdat * (Tempdx + Ddat*(Tempdx – Tempdx1))END IFTempedx1 = Tempdx MCGS 和下位機 PLC 的連接 MCGS 怎樣和下位機通訊MCGS 組態(tài)軟件把每一臺與之通訊的設(shè)備看作是外部設(shè)備，為實現(xiàn)MCGS 和外部設(shè)備的通訊，MCGS 內(nèi)置了大量的設(shè)備驅(qū)動作為 MCGS 和外部設(shè)備的通訊接口，在開發(fā)過程中只需根據(jù)工程瀏覽器提供的“設(shè)備配置向?qū)А贝翱谕瓿蛇B接過程，即可實現(xiàn) MCGS 和相應(yīng)外部設(shè)備驅(qū)動的連接。運行期間，MCGS 就可通過通信接口和外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)，包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)/指令。每一個驅(qū)動都是一個 COM 對象，這種方式使驅(qū)動和 MCGS 構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)，既保證了運行系統(tǒng)的高效率，又使系統(tǒng)有很強的擴展性。I/O 設(shè)備的輸入：提供現(xiàn)場信號，如液位；I/O 設(shè)備的輸出：用于對現(xiàn)場設(shè)備的控制，如指示燈等。輸入輸出的數(shù)據(jù)存放在 I/O 設(shè)備的寄存器內(nèi)，寄存器通過地址引用。大多數(shù) I/O 設(shè)備提供與其他設(shè)備或計算機進行通訊端口或數(shù)據(jù)通道，MCGS 通過這些通道讀寫 I/O 設(shè)備的寄存器，采集到信號可用于進一步的監(jiān)控。MCGS 不需要讀寫 I/O 設(shè)備的寄存器，只須43 / 62定義 I/O 變量連接 I/O 設(shè)備，在各種操作界面、趨勢分析等過程中直接引用該變量即可。 “MCGS”與 I/O 設(shè)備通訊如圖 所示。在本設(shè)計中，上位機采集下位機 PLC 中的數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理，將控制命令傳給下位機，以此來監(jiān)控雙容水箱控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)上、下位機通過串行通訊方式進行連接，串行通訊方式使用工控機的串口，I/O 設(shè)備通過RS232 串行通訊電纜連接到計算機上的串口，下位機為西門子 S7200PLC。PLC 包括電源模塊、通訊模塊、輸入/輸出模塊、A/D 模塊、D/A模塊等。MCGS 通過計算機通信組件與 PLC 相連。 I/O接 口 輸 出輸 入 通 信 電 纜圖 “MCGS”與 I/O 設(shè)備通訊 組態(tài)軟件和西門子 S7200 PLC 之間的通訊與在線連接調(diào)試自由口是S7200PLC一個很有特色的功能，它能使S7200可以與任何具有串行口且通訊協(xié)議公開的智能設(shè)備進行通訊(如變頻器、單片機、Modem等)，使通訊范圍極大增加，控制系統(tǒng)配置更加靈活。自由口通訊在物理接口上要求雙方都使用RS485接口。程序44 / 62可以使用中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令(XMT)和接收指令(RCV)來控制通訊操作。利用PC/ PPI電纜可以將計算機(組態(tài)軟件)和S7200P LC連接起來，PC/PPI電纜連接計算機的一端為RS232接口，連接PLC的一端為RS485接口，計算機(組態(tài)軟件)與PLC的連接步驟如下: PC /PPI電纜上的DIP開關(guān)，選擇計算機(組態(tài)軟件)與PLC通訊的波特率的波特率為19200；(COM口)；；西門子 S7200PLC 硬件設(shè)備與 MCGS 組態(tài)軟件的連接。具體操作如下：在 MCGS 組態(tài)軟件開發(fā)平臺上，單擊“設(shè)備窗口” ，再單擊“設(shè)備組態(tài)”按鈕進入設(shè)備組態(tài)。從“工具條”中單擊“工具箱” ，彈出“設(shè)備工具箱”對話框。單擊“設(shè)備管理”按鈕，彈出“設(shè)備管理”對話框。從“可選設(shè)備”中雙擊“通用設(shè)備” ，找到“串口通訊父設(shè)備”雙擊，選中其下的“串口通訊父設(shè)備”雙擊或單擊“增加”按鈕，加到右面已選設(shè)備。再雙擊“PLC 設(shè)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，加到已選設(shè)備。雙擊“設(shè)備工具箱”中的“串口通訊父設(shè)備” ，再雙擊“西門子 S7200PPI”。雙擊“設(shè)備 1－[串口通訊父設(shè)備]” ，彈出“設(shè)備屬性設(shè)置”對話框，如圖 ，西門子默認(rèn)參數(shù)設(shè)置為：波特率 9600，8 位數(shù)據(jù)位，1 位停止位，偶校驗。參數(shù)設(shè)置完畢，單擊“確認(rèn)”按鈕保留。 45 / 62圖 設(shè)備屬性設(shè)置S7200PPI 構(gòu)件用于 MCGS 操作和讀寫西門子 S7_21X、S7_22X 系列PLC 設(shè)備的各種寄存器的數(shù)據(jù)或狀態(tài)。本構(gòu)件使用西門子 PPI 通訊協(xié)議，采用西門子標(biāo)準(zhǔn)的 PC\PPI 通訊電纜或通用的 RS232/48