【正文】 統(tǒng) MCGS ............................................................ 8 MCGS 通用監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成 .......................................................................................... 8 MCGS 通用監(jiān)控系統(tǒng)主要功能 ...................................................................................... 9 5 雙水箱液位比值控制系統(tǒng)的制作流程 ....................................... 10 MCGS 組態(tài)軟件畫(huà)面的制作 ........................................................................................ 10 PLC 程序的編寫(xiě)流程 .................................................................................................... 13 通訊的連接 .................................................................................................................... 16 水箱量程的確定 ............................................................................................................ 21 PLC 狀態(tài)圖調(diào)試及組態(tài)結(jié)果的檢查 ............................................................................ 22 組態(tài)操作結(jié)果 ................................................................................................................ 23 結(jié) 論 ................................................................... 25 致 謝 ................................................................... 26 參考文獻(xiàn) ................................................................. 27 附錄 A（ S7200 English System handbook） ................................. 28 附錄 B（ S7— 200 英文系統(tǒng)手冊(cè)） ............................................ 34 附錄 C（液位控制系統(tǒng)梯形圖） ............................................. 39 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁(yè) 1 緒論 論文研究的目的，背景和意義 近年來(lái) ,有關(guān)液位控制的形式及方法越來(lái)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。在 運(yùn)行環(huán)境中可以通過(guò)鼠標(biāo)在線(xiàn)的改變 PID 的參數(shù) 設(shè)定 值來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)上下水箱的液位調(diào)節(jié)和控制 ，使系統(tǒng)達(dá)到要求值 ,從而大大提高了工作效率。 本設(shè)計(jì)采用了 SIEMENS（西門(mén)子）公司的 S7200 系列進(jìn)行程序的編寫(xiě)。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，利用 MCGS 組態(tài)軟件對(duì)數(shù)據(jù)、圖形進(jìn)行組態(tài)，進(jìn)而做出上下水箱的動(dòng)態(tài)仿真畫(huà)面。 基于 MCGS 和 S7200PLC 的液位比值控制系統(tǒng) 2020 年 7 月 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 I 頁(yè) 摘 要 隨著微處理器、 計(jì)算機(jī)和數(shù)字 通訊技術(shù)的快速發(fā)展 , 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè) 領(lǐng)域的應(yīng)用 越來(lái)越多廣 泛 , 它的重要 性 也越來(lái)越 受到人們的肯定。 基于 MCGS 和 S7200PLC 的液位比值控制系統(tǒng) 就是組態(tài)軟件和可編程序控制器（ PLC）聯(lián)合應(yīng)用的實(shí)例。然后 PLC 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理并與 MCGS 平臺(tái) 進(jìn)行通訊，從而對(duì)液位比值對(duì)象進(jìn)行全面監(jiān)控。 將 編寫(xiě)正確的 PLC 程序與在 MCGS 組態(tài) 軟件 下做出的動(dòng)態(tài)界面進(jìn)行動(dòng)態(tài)連接，在經(jīng)過(guò)檢查證明組態(tài)的設(shè)置沒(méi)有錯(cuò)誤后，進(jìn)入 MCGS 的運(yùn)行環(huán)境， 可以在 MCGS 運(yùn)行環(huán)境下看到液位的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)的變化輸出情況，隨時(shí)對(duì)水箱的液位狀況進(jìn)行調(diào)整和監(jiān)測(cè)。 關(guān)鍵詞 ： 液位比值， PLC， MCGS 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 II 頁(yè) Abstract Along with fast development of the microprocessor， the puter and the digital munication technology, the puter control system is more and more widely applied in the field of industry, and its importance is also increasingly affirmed. Fluidlevelratio control system based on MCGS and S7200 PLC is the application model bining the configuration software with PLC. In this design, MCGS is applied for data and graphic configuration。但就以各類(lèi)型水罐、水池的液位控制來(lái)說(shuō) ,許多項(xiàng)目沒(méi)有達(dá)到自動(dòng)化的程度 ,有的在設(shè)計(jì)上雖然設(shè)置有較為精密儀表和其它電氣設(shè)備 ,但是沒(méi)有達(dá)到充分的開(kāi)發(fā)和合理的配置 ,自動(dòng)化程序較低 ,有許多電氣及儀表裝置 ,在系統(tǒng)中只起到了液位顯示及報(bào)警功能 ,其液位控制全憑生產(chǎn)運(yùn)行人員根據(jù)系統(tǒng)工藝流程 ,人為地手動(dòng)或電動(dòng)操作水罐或水池的進(jìn)出口閥門(mén) 來(lái)實(shí)現(xiàn)液位控制 ,使其液位保持在正常的生產(chǎn)狀態(tài)范圍內(nèi)。 九十年代 ,計(jì)算機(jī)已滲透到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、科研等部門(mén)及民用生活的各個(gè)方面 ,而工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程計(jì)算機(jī)控制則是計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要而有發(fā)展遠(yuǎn)景的領(lǐng)域。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(lái)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。長(zhǎng)期以來(lái) ,軟件的通用性和可維護(hù)性一直困擾著工程技術(shù)人員。為改變這一狀況 ,國(guó)內(nèi)外許多專(zhuān)家、學(xué)者、工程技術(shù)人員對(duì)工控軟件進(jìn)行了積極的探索 ,然而目前的工控軟件仍存在兩方面的主要問(wèn)題 :一是工控 軟件缺乏通用性，工控公司只提供特定設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序 ,一旦設(shè)備更新或變動(dòng) ,系統(tǒng)就必須重新設(shè)計(jì)；二是國(guó)外工控軟件價(jià)格昂貴 ,使許多國(guó)內(nèi)用戶(hù)特別是高校及中小型企業(yè)難以接受 ,以至于不得不花費(fèi)許多精力去開(kāi)發(fā)各自專(zhuān)用的測(cè)控軟件 ]2[ 。隨著計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展，其功能越來(lái)越強(qiáng)，迫使工業(yè)組態(tài)軟件隨之發(fā)展。開(kāi)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(guò)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(kāi)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(kāi)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(xiàn)輸出來(lái)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。用戶(hù)在組態(tài)環(huán)境下進(jìn)行系統(tǒng)配置 ,可創(chuàng)建或定義多個(gè)用戶(hù)策略 ,并生成數(shù)據(jù)庫(kù)文件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 目前 ,MCGS 組態(tài)軟件已經(jīng)在石油、化工、電力等多種工程領(lǐng)域獲得成功的應(yīng)用。 MCGS 為用戶(hù)提供了廣泛的可選性，用雙水箱系統(tǒng)組成液位比值前饋反饋復(fù)合控制系統(tǒng) ,用 MCGS 可進(jìn)行各種系統(tǒng)的組態(tài)調(diào)試及各種系統(tǒng)參數(shù)的整定 ,極大地提高了參數(shù)整定過(guò)程的工作效率，大大減少了生產(chǎn)工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。 論文研究的主要內(nèi)容及工作簡(jiǎn)述 可編程程序控制器（ Programmable Logic Controller， 簡(jiǎn)稱(chēng) PLC）具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、功能豐富等強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，目前，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)等的發(fā)展， PLC 在技術(shù)和功能上發(fā)生了飛躍。然而在控制策略上 ，它依然沿用傳統(tǒng)的 PID 控制，許多開(kāi)發(fā)商把 PID 算法做成模塊，固化在 PLC 中。 工業(yè)過(guò)程的復(fù)雜性以及對(duì)于控制日益提高的要求，各種先進(jìn)控制算法越來(lái)越多的深入到控制領(lǐng)域，隨著越來(lái)越多的 PLC 產(chǎn)品生產(chǎn)出來(lái)， PLC 控制系統(tǒng)越來(lái)越開(kāi)放。 SIEMENS（ 西門(mén)子）在 PLC 的編程系統(tǒng) STEP7 中提供了比較豐富的功能模塊，使先進(jìn)控制策 略在 S7200 的 PLC 上得到較好的實(shí)現(xiàn)。 本課題的設(shè)計(jì)是先通過(guò)工控組態(tài)軟件 MCGS 在組態(tài)環(huán)境下做出一個(gè)關(guān)于上下水箱液位控制的動(dòng)態(tài)連接界面，接著應(yīng)用 SIEMENS（西門(mén)子）公司的 S7200 系列進(jìn)行程序的編寫(xiě)，在 MCGS 組態(tài)環(huán)境中設(shè)置完全正確的情況下將組態(tài)環(huán)境中的動(dòng)態(tài)界面和編寫(xiě)的 PLC 程序進(jìn)行動(dòng)態(tài)連接。操作人員可隨時(shí)通過(guò)動(dòng)畫(huà)界監(jiān)測(cè)到上下水箱的液位變化情況，提高了安全性的同時(shí)也減少了生產(chǎn)工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè) 2 可編程序控制器 面對(duì)工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和生產(chǎn)工藝的日益復(fù)雜，可編程控制器一直在飛速發(fā)展。 PLC 是用軟件方式來(lái)實(shí)現(xiàn) “可編程 ”的目的的?？删幊炭刂破髟趯?shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件也需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。 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。 PLC 的各個(gè)部件，包括 CPU，電源，等均采用 I/O 模塊化設(shè)計(jì)。 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè) ，維修方便 PLC 可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶(hù)了解運(yùn)行情況和查找故障。 完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。 PLC 的功能可分為 ： 邏輯控制； 定時(shí)控制； 計(jì)數(shù)控制； 步進(jìn) (順序 )控制； PID 控制； 數(shù)據(jù)控制 :PLC 具有數(shù)據(jù)處理能力； 通信和聯(lián)網(wǎng)； PLC 還有許多特殊功能模塊，適用于各 種特殊控制的要求。 S7200 系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能，其應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域。 S7200 的結(jié)構(gòu) S7200 PLC 硬件系統(tǒng)的配置方式：主機(jī)中包含一定量的輸入 /輸出點(diǎn) ,同時(shí)還可以擴(kuò)展 I/O 模塊和各種功能模塊。 （ 2） 擴(kuò)展單元是主機(jī) I/O 點(diǎn)數(shù)量不能滿(mǎn)足控制系統(tǒng)的要求時(shí)，用戶(hù)可根據(jù)需要擴(kuò)展各種 I/O 模塊。 （ 4） 相關(guān)設(shè)備是為充分和方便的利用系統(tǒng)的硬件和軟件資源而開(kāi)發(fā)和使用的一些設(shè)備。 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè) S7200 系列是專(zhuān)為工業(yè)場(chǎng)合設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是由 CPU、電源、存儲(chǔ)器和專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的輸入輸出接口電路等組成。 CPU通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)與存儲(chǔ)單元、輸入輸出接口電路相連接。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。 S7200 的工作原理 S7200 采用循環(huán)掃描方式，一個(gè)掃描周期一般包括五個(gè)階段 :輸入處理、執(zhí)行程序、處理通訊請(qǐng)求、執(zhí)行 CPU自診斷測(cè)試和寫(xiě)輸出。 在執(zhí)行程序階段， CPU從第一條指令開(kāi)始順序取指令并執(zhí)行，直到最后一條指令結(jié)束。 在掃描周期的信息處理階段， CPU自動(dòng)檢測(cè)并處理各通訊端口接收到的任何信息。 CPU 自診斷階段，