两种液体混合PLC控制系统设计--组态设计.doc

本科毕业设计(论文)题 目 反响釜PLC智能控制系统设计 学 院 年 级 专 业 机械工程及自动化 班 级 学 号 指导教师 职 称 论文提交日期 如需组态文件，联系QQ：425662555第 28 页常熟理工学院本科毕业设计(论文)诚信承诺书本人郑重声明： 所呈交的本科毕业设计(论文)，是本人在导师的指导下，独立进展研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要奉献的个人与集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承当。本人签名： 日期： 常熟理工学院本科毕业设计(论文)使用授权说明本人完全了解常熟理工学院有关收集、保存与使用毕业设计(论文)的规定，即：本科生在校期间进展毕业设计(论文)工作的知识产权单位属常熟理工学院。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件与电子版，允许毕业设计(论文)被查阅与借阅；学校可以将毕业设计(论文)的全部或局部内容编入有关数据库进展检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业设计论文，并且本人电子文档与纸质论文的内容相一致。保密的毕业设计(论文)在解密后遵守此规定。本人签名： 日期： 导师签名： 日期： 反响釜PLC智能控制系统设计摘要本组课题是对液体自动混合装置的模拟控制，实现液体混合装置的自动添加液体、自动混合等自动控制功能。在本设计的梯形图设计中是运用计时器与步进指令来完成。在PLC程序设计的根底上结合有关的外围设备形成一个易于工业控制的系统整体，在易于扩展其功能的原那么而设计。本监控系统采用PLC为控制核心，具备自动混合两种液体的功能， 由传感器检测储藏罐中的液面高度，按顺序参加A与B两种液体，搅拌60s后放出混合液体。过程监控上，我们采用的是MCGS组态软件，这是我国自主研发的组态软件，适用于各品牌的PLC。其中主要进展的是设备元器件的选择，PLC的选型，外部硬件接线图，以及绘制所要实现的功能图，进而PLC编程控制软件中仿真调试，输出对应的指令表；在MCGS中设计监控的人机界面，对于储藏罐以及传感器与电磁阀与流动块的属性设置，最后将PLC中的程序同步到MCGS中，进展仿真调试，实现界面的实时监控。关键词： 液体自动混合 可编程控制器PLC MCGS组态软件AbstractThis topic is for liquid automatically mixing device simulation control，the fulfilling liquid mixing device automatically add liquid，automatic mixing automatic control function. In this design ladder diagram design is application of a timer and step instructions to finish. On the basis of the PLC program design combined with related peripheral devices formed an easy to industrial control of the whole system，easy to expand its function in the principle of design. The monitor system adopts PLC as control core， with automatic mixing two liquids function by the tanks sensor test highly liquid surface， in order to join A and B two liquids， stirring 1min after release mixture liquid. Process monitoring, we use is MCGS software，this is our country self-developed configuration software，applicable to the brand of PLC. In the course design of main equipment of the components，PLC selection，external hardware hookup. With weathering steel during commissioning，output of simulation corresponding instruction form；In the MCGS in design human-machine interface，for monitoring and tanks sensor and solenoid and flow pieces of attribute to set， will last a program in a PLC synchronization to MCGS，debugging realize simulation.Keywords: liquid automatically mixing PLC programmable controller MCGS 目录第一章 概述11.1 PLC的构造及特点11.1.1 PLC的根本构造11.1.2 PLC的特点21.2 PLC的开展趋势3第二章 硬件设计4总体方案设计42.2.1 总体方案介绍42.2 液体混合器总体构造52.3 液位传感器的选择62.4 搅拌机的选择72.5 电磁阀的选择82.6 接触器的选择92.7 热继电器的选择102.8 PLC的选择10第三章 程序设计133.1 功能图133.2 梯形图143.3 PLC输人、输出地址分配153.4 液体混合器输入输出接线图163.5 手动控制16第四章 基于MCGS的监控系统设计17什么是MCGS组态软件174.2 MCGS组态软件系统构成174.2.1 MCGS组态软件的整体构造174.2.2 MCGS组态软件五大组成局部184.3 MCGS组态软件的特点及选型19 MCGS的主要特点194.3.2 MCGS的选型194.4 基于MCGS的反响釜监控系统设计21组建系统工程21画面中构件的属性设置22第五章 MCGS及PLC通信及工程模拟25制作动画显示画面25脚本程序编写26建立设备构件27程序下载整体运行及综合测试28总结30参考文献31致谢32第一章 概述1.1 PLC的构造及特点随着微处理器、计算机与数字通信技术的飞速开展，计算机控制已经广泛应用在所有的工业领域。现代社会要求制造业对市场需求作出迅速的反响，生产出小批量、多品种、多规格、低本钱与高质量的产品。为了满足这一要求，生产设备与自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性与灵活性。可编程控制器Programmable Logic Controller正是顺应了这一要求出现的，它是以微处理器为根底的通用工业控制装置。可编程控制器简称为PLC，它的应用面广、功能强大、使用方便，已经成为当代工业自动化的主要支柱之一。PLC广泛的应用在各种机械设备与生产过程的自动控制系统中，PLC在其他领域，例如在民用与家庭自动化中应用也得到了迅速的开展。国际电工委员会(International Electrical Committee，IEC)在1987年标准草案第3稿中对PLC作了如下的定义：“PLC是一种数字运算的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入与输出，控制各种类型的生产机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备，都应按照易于及工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原那么而设计。从上述定义可以看出PLC是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机，除了能完成各种控制功能外，还有及其他计算机通信联网的功能1。1.1.1 PLC的根本构造PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块与编程器组成，如图1.1所示。图 PLC的控制系统示意图1.1.2 PLC的特点PLC能如此迅速开展的原因，除了工业自动化的客观需要外，还有许多独特的优点。它较好地解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、平安、灵活、方便、经济等问题。其主要特点如下。1.可靠性高，抗干扰能力强可靠性指的是PLC平均无故障工作时间。由于PLC采取了一系列硬件与软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间到达数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场。PLC已被广阔用户公认为是最可靠的工业控制设备之一，主要有这样几方面：(1)输入、输出均采用光电隔离，提高了抗干扰能力；(2)主机的输人电源及输出电源均可相互独立，减少了电源间干扰；(3)采用循环扫描工作方式，提高抗干扰能力；(4)内部采用“监视器电路，有良好的自诊断功能，以保证CPU可靠地工作；(5)采用密封防尘抗震的外壳封装及内部构造，可适应恶劣环境；(6)在软件方面，增加故障检测与程序诊断等措施。2控制功能强一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，可以实现非常复杂的控制功能。及一样功能的继电器系统相比，它具有很高的性能价格比。PLC可以通信联网，实现分散控制及集中管理。3用户使用方便PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进展系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀与交流接触器。硬件配置确定后，可进展在线修改，柔性好，通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。 4编程方便、简单梯形图是PLC使用最多的编程语言，其电路符号、表达方式及继电器电路原理图相似。梯形图语言形象、直观、简单：易学，熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。5设计、安装、调试周期短PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少，缩短了施工周期。PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，模拟调试好后再将PLC控制系统在生产现场进展安装与接线，在现场的统一调试过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，大大缩短了设计与投运周期。6易于实现机电一体化PLC体积小、重量轻、功耗低、抗振防潮与耐热能力强，使之易于安装在机器设备内部，制造出机电一体化产品。目前以PLC作为控制器的计算机数控装置(CNC)设备与机器人装置已成为典型11。 PLC的开展趋势目前，PLC及其网络技术开展势头迅猛，PLC及网络成为工企自动化设备的首选，由PLC组成的多级分布式PLC网络成为CIMS系统的根底组成局部，成为现代工业自动化设备的三大支柱可编程控制技术、机器人技术、CAD/CAM技术之一。为了适应信息技术的开展及工厂自动化的需要，PLC的各种功能不断进步。一方面，PLC在继续提高CPU运算速度、位数的同时，开发了适应及过程控制、运动控制的特殊功能及模块，使PLC的应用范围开场涉及工业自动化的全部领域。及此同时，PLC的网络及通信功能得到迅速开展，PLC不仅可以连接传统的编程及通用输入/输出设备，还可以通过各种总线构成各个网络，为工厂自动化奠定了根底。这一时期，典型的PLC产品有西门子的Simatic S5系列，欧姆龙公司的C系列，松下电工的FP系列，三菱的FX系列，施耐德公司的TSX Compact系列、Twido等。第二章 硬件设计整个设计过程是按思想工艺流程设计，为设备安装、运行与保护检修效劳。设计的编写按照国家关于电气自动化工程设计中的电气设备常用根本图形符号GB4728及其他相关标准与标准编写。设计原那么主要包括：工作条件；工程对电气控制线路提供的具体资料。系统在保证平安、可靠、稳定、快速的前提下，尽量做到经济、合理、合用，减小设备本钱。在方案的选择、元器件的选型时更多的考虑新技术、新产品。控制由人工控制到自动控制，由模拟控制到微机控制，使功能的实现由一到多而且更加趋于完善。对于本课题来说，如果液体混合系统局部是一个较大规模工业控制系统的改造升级，新控制装置需要根据企业设备与工艺现况来构成并需尽可能的利用旧系统中的元器件。对于人机交互方式改造后系统的操作模式应尽量与改造前的相类似，以便于操作人员迅速掌握。从企业的改造要求可以看出在新控制系统中既需要处理模拟量也需要处理大量的开关量，系统的可靠性要高，人机交互界面友好，应具备数据储存与分析汇总的能力。 要实现整个液体混合控制系统的设计，需要从怎样实现各电磁阀的开关以及电动机启动的控制这个角度去考虑，现在就这个问题的如何实现以及选择怎样的方法来确定系统方案。2.2.1 总体方案介绍就目前的现状有以下几种控制方式满足系统的要求：继电器控制系统、单片机控制、工业控制计算机控制、可编程序控制器控制。 1继电器控制系统 控制功能是用硬件继电器实现的。继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速、时间及温度等参量变化而动作，以实现电力拖动装置的自动控制及保护。系统复杂，在控制过程中，如果某个继电器损坏，都会影响整个系统的正常运行，查找与排除故障往往非常困难，虽然继电器本身价格不太贵，但是控制柜的安装接线工作量大，因此整个控制柜价格非常高，灵活性差，响应速度慢。 2单片机控制 单片机作为一个超大规模的集成电路，机构上包括CPU、存储器、定时器与多种输入/输出接口电路。其低功耗、低电压与很强的控制功能，成为功控领域、尖端武器、日常生活中最广泛的计算机之一。但是，单片机是一片集成电路，不能直接将它及外部I/O信号相连。要将它用于工业控制还要附加一些配套的集成电路与I/O接口电路，硬件设计、制作与程序设计的工作量相当大。 3工业控制计算机控制 工控机采用总线构造，各厂家产品兼容性强，有实时操作系统的支持，在要求快速、实用性强、功能复杂的领域中占优势。但工控机价格较高，将它用于开关量控制有些大材小用。且其外部I/O接线一般都用于多芯扁平电缆与插头、插座，直接从印刷电路板上引出，不如接线端子可靠。 4可编程序控制器控制 可编程序控制器配备各种硬件装置供用户选择，用户不用自己设计与制作硬件装置，只须确定可编程序控制器的硬件配制与设计外部接线图，同时采用梯形图语言编程，用软件取代继电器电器系统中的触点与接线，通过修改程序适应工艺条件的变化。可编程控制器(PLC)从上个世纪70年代开展起来的一种新型工业控制系统，起初它主要是针对开关量进展逻辑控制的一种装置，可以取代中间继电器、时间继电器等构成开关量控制系统。随着30多年来微电子技术的不断开展，PLC也通过不断的升级换代大大增强了其功能。现在PLC已经开展成为不但具有逻辑控制功能、还具有过程控制功能、运动控制功能与数据处理功能、连网通讯功能等多种性能，是名符其实的多功能控制器。由PLC为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点，是目前工业自动化的首选控制装置。2.2 液体混合器总体构造由图可知是一液体混合装置的工作示意图，用于将两种液体按一定的比例进展充分混合。图 液体混合装置的工作示意图此装置需要控制的元件有：其中I、H、L为液面传感器，液面到达该位置是传感器接通；YV1、YV2、YV3为电磁阀，M为搅拌机。另外还有控制电磁阀与电动机的1个交流接触器KM。所有这些元件的控制都属于数字量控制，可以通过引线及相应的控制系统连接从而到达控制效果。混合装置的工作过程如下：1按启动按钮SB1后，电磁阀YV1通电翻开，液体A流入容器；2当液位高度到达I时，液位传感器I接通，此时电磁阀YV1断电关闭,而电磁阀YV2通电翻开，液体B流入容器;3当液位高度到达H时，液位传感器H接通，这是电磁阀YV2关闭，同时启动电动机M搅拌；41min后，电动机M停顿搅拌，这时电磁阀YV3自动翻开，放出混合后的液体到下一道工序；5当液位高度下降到L后，再延时2s，电磁阀YV3断电关闭，并自动开场新的工作周期。此外，该液体混合装置在按下停机按钮SB2时，要求不要立即停顿，而是将停机信号记忆下来，直到完成一个工作循环才停顿工作。2.3 液位传感器的选择选用上海仪华浮球液位开关UQK10液位计，如下图。UQK10液位开关基于浮力原理工作，浮球随液位上下移动，驱动相应开关元件动作。 磁钢式浮球液位控制器由两个互不相通的测量局部与输出局部组成。当被测液位发生变化时，浮球随之变化，从而使端部磁钢上、下摆动。根据磁钢同性相斥原理，使安装在外壳内的磁钢反向摆动，驱动微动开关接通或断开。本产品微动开关采用德国Veeder-Root公司的产品，动作可靠，寿命长。UQK10液位计各项技术参数如下：1型号UQK102 工作温度：标准型4015034 接液材质：不锈钢，防腐型PPR5触点容量：AC250，7A；图2.2 UQK-10液位计2.4 搅拌机的选择选用宜兴市诺德环保设备SIBLD-1立式搅拌机，如下图。SIBLD-1立式搅拌机是采用摆线齿轮合行星传动原理，是当今国内最先进的传开工具，具有钮距大、传动效率高、功率大、寿命长、价格低。主要技术参数如下：1型号：SIDLD-12搅拌机类型：行星搅拌机3应用领域：水处理4物料类型：液-液5布局形式：立式6电压：220V 50Hz表2-1 SIBLD-1立式搅拌机参数型号功率(KW)桶容积(L)轴转速(rpm)轴直径(cm)轴长(cm)叶轮(cm)SIDLD-1500010-1362060-20025图2.3 SIBLD-1立式搅拌机其硬件接线如图2.4。图2.4 搅拌机硬件接线图2.5 电磁阀的选择选用上海金钢自控阀门的ZCA-1P电磁阀，如下图2.5。其主要参数如下：1型号 ZCA-1P2介质温度< 903适用于中性介质4压力MPa： MPa5功率： 15W6使用电压：220V 50Hz7防护等级：IP658材料：阀体采用不锈钢，密封采用氟橡胶FKM9环境温度：-2060图2.5 ZCA-1P电磁阀2.6 接触器的选择选用乐清市上诚电气的CJ20-10型接触器，如图2.6所示其中“C表示接触器，“J表示交流，20为设计编号，10为主触头额定电流相关元件主要技术参数及原理如下：1操作频率为1200/h2机电寿命为1000万次3主触头额定电流为10A4额定电压为220V5功率为KW图2.6 CJ20-10型接触器表2-2 CJ20-10型接触器尺寸型号ABCaBFCJ20-1010735±55±105图2.7 CJ20-10型接触器构造图2.7 热继电器的选择选用JR16B-60/3D型热继电器，如图2.8所示其中“J表示继电器，“D带断相保护。图2.8 JR16B-60/3D型热继电器相关元件主要技术参数及原理如下：1额定电流为20A2热元件额定电流为32/45A2.8 PLC的选择传统的控制方法是采用继电器接触器控制。这种控制系统较复杂，并且大量的硬件接线使系统可靠性降低，也间接地降低了设备的工作效率。采用可编程控制器较好地解决了这一问题，可编程控制器是一种将计算机技术、自动控制技术与通信技术结合在一起的新型工业自动控制设备，不仅能实现对开关量信号的逻辑控制。还能实现及上位计算机等智能设备之间的通信。因此，将可编程控制器应用于多种液体混合灌装机，完全能满足控制要求。且具有操作简单、运行可靠、工艺参数修改方便、自动化程度高等优点1。在本控制系统中，所需的开关量输入为5点，开关量输出为4点，考虑到系统的可扩展性与维修的方便性，选择模块式PLC。之所以选择这种PLC，主要考虑FX系列PLC有以下特点2：1丰富的指令系统。在FX系列PLC中，即使是小型机，也具有近200条指令。除能实现一般的逻辑控制外，还可进展运动控制、复杂数据处理，甚至可直接控制变频器实现电动机调速控制。而且各类PLC产品的指令系统都具有向上兼容性，便于应用程序的移植。2快速的CPU处理速度、大程序容量。3大的网络通信功能。可直接连接调制解调器，可方便地及其他PLC或上位机连成通信网络，通过上位计算机对生产现场的PLC进展实时监控。在生产规模较大，所控制的机床到达两台以上时，可采用1：n上位链接通信方式，用一台计算机管理多台床，构成一个二级分布式集一散控制系统。4编程及监控功能强大、维护简单、价格适中。国际电工委员会International Electrotechnical Commission, IEC公布的PLC的定义为：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算数运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入与输出来控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应该按易于及工业控制系统形成一个整体，易于扩大其功能的原那么设计。 PLC的一般构造如图2.9所示，由图可见主要有6个局部组成，包括CPU(中央处理器)、存储器、输入输出接口电路、电源、外设接口、I/O扩展接口。图2.9 PLC的一般构造1中央处理单元CPU及通用计算机中的CPU一样。PLC中的CPU也是整个系统的核心部件，主要有运算器、控制器、存放器及实现它们之间联系的地址总线、数据总线与控制总线构成，此外还有外围芯片、总线接口及有关电路。CPU在很大程度上决定了PLC的整体性能，如整个系统的控制规模、工作速度与内存容量等。2存储器存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。PLC常用的存储器类型有RAM、EPROM、 EEPROM等。3I/O模块输入模块与输出模块通常称为I/O模块或I/O单元。PLC的对外功能主要是通过各种I/O接口模块及外界联系而实现的。输入模块与输出模块是PLC及现场I/O装置或设备之间的连接部件，起着PLC及外部设备之间传递信息的作用。通常I/O模块上还有状态显示与I/O接线端子排，以便于连接与监视。4电源模块输入、输出接口电路是PLC及现场I/O设备相连接的部件。它的作用是将输入信号转换为PLC能够接收与处理的信号，将CPU送来的弱电信号转换为外部设备所需要的强电信号5。本设计选三菱FX2N-30MR的PLC0所示，它是一种整体式构造的小型PLC，并且指令丰富，功能强大，可靠性高，适应性好，构造紧凑，便于扩展，性价比高。并且有多种特殊功能模块或功能扩展板，可以实现多轴定位控制，设计中使用的PLC所用的模块共有I/O总数30点，其中输入点16点，输出点14点。内置高速计数器，具有PID控制器功能。并且通过通信扩展板或特殊适配器可以实现多种通信与数据链接，例如CC-Link、AS-i、RS-232C、RS-422(可以实现及MCGS虚拟机的通讯连接)，N:N链接、并行链接、计算机链接、与I/O链接等。 0 三菱FX2N-30MR PLC第三章 程序设计3.1 功能图功能图3.2 梯形图按启动按钮SB1后，电磁阀YV1通电翻开，液体A流入容器；当液位高度到达I时，液位传感器I接通，此时电磁阀YV1断电关闭,而电磁阀YV2通电翻开，液体B流入容器。当液位高度到达H时，液位传感器H接通，这时电磁阀YV2关闭，同时启动电动机M搅拌； 1min后，电动机M停顿搅拌，这时电磁阀YV3自动翻开，放出混合后的液体到下一道工序。当液位高度下降到L后，再延时2s，电磁阀YV3断电关闭，并自动开场新的工作周期。3.3 PLC输人、输出地址分配表3-1 输入/输出地址分配IO输入点地址功能输出点地址功能X0SB1启动按钮Y1翻开电磁阀YV1X1I液位传感器Y2翻开电磁阀YV2X2H液位传感器Y0启动搅拌机搅X3L液位传感器Y3翻开电磁阀YV3X4SB2停顿按钮3.4 液体混合器输入输出接线图两种液体混合装置输入输出接线图（1） 按启动按钮SB1后，电磁阀YV1通电翻开，液体A流入容器；当液位高度到达I时，液位传感器I接通，此时电磁阀YV1断电关闭,而电磁阀YV2通电翻开，液体B流入容器。（2） 当液位高度到达H时，液位传感器H接通，这时电磁阀YV2关闭，同时启动电动机M搅拌；1min后，电动机M停顿搅拌，这时电磁阀YV3自动翻开，放出混合后的液体到下一道工序。（3） 当液位高度下降到L后，再延时2s，电磁阀YV3断电关闭，并自动开场新的工作周期。图 PLC的接线图3.5 手动控制 当PLC控制系统出现故障是，可以启动手动控制。三个手动控制阀及三个电磁阀并联安装，通过控制手动阀的开关来控制液位。手动启动搅拌机混合两种液体。第四章 基于MCGS的监控系统设计什么是MCGS组态软件MCGS(Monitor and Control Generated System，通用监控系统)是一套基于Windows平台的、用于快速构造与生成上位机监控系统的组态软件系统，可运行于Microsoft Windows9598MeNT2000等操作系统。 MCGS为用户提供了解决实际工程问题的完整方案与开发平台，能够完成现场数据采集、实时与历史数据处理、报警与平安机制、流程控制、动画显示、趋势曲线与报表输出以及企业监控网络等功能。使用MCGS，用户无须具备计算机编程的知识，就可以在短时间内轻而易举地完成一个运行稳定、功能全面、维护量小并且具备专业水准的计算机监控系统的开发工作。 MCGS具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点，已成功地应用于石油化工、钢铁行业、电力系统、水处理、环境监测、机械制造、交通运输、能源原材料、农业自动化与航空航天等领域，经过各种现场的长期实际运行，系统稳定可靠15。4.2 MCGS组态软件系统构成4.2.1 MCGS组态软件的整体构造 MCGS软件系统包括组态环境与运行环境两个局部。组态环境相当于一套完整的工具软件，用来帮助用户设计与构造自己的应用系统。运行环境那么按照组态环境中构造的组态工程，以用户指定的方式运行，并进展各种处理，完成用户组态设计的目标与功能。组态环境与运行环境的关系如下图。组态环境：组态生成应用系统运行环境：解释执行组态结果组态结果数据库图4.1 组态环境及运行环境的关系 MCGS组态软件五大组成局部 用MCGS组态软件建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库与运行策略五局部构成，每一局部分别进展组态操作，可完成不同的工作，且具有不同的特性。(1)主控窗口 主控窗口确定了工业控制中工程作业的总体轮廓、运行流程、菜单命令、特性参数与启动特性等内容，是应用系统的主框架。在主控窗口中可以放置一个设备窗口与多个用户窗VI，主控窗口负责调度与管理这些窗口的翻开或关闭。主要的组态操作包括：定义工程名称，编制工程菜单，设计封面图形，确定自动启动的窗口，设定动画刷新周期，指定数据库存盘文件名称及存盘时间等。 (2)设备窗口 设备窗口是连接与驱动外部设备的工作环境。设备窗El专门用来放置不同类型与功能的设备构件，实现对外部设备的操作与控制。设备窗口通过设备构件把外部设备的数据采集进来，送入实时数据库，或把实时数据库中的数据输出到外部设备。一个应用系统只有一个设备窗口，运行时，系统自动翻开设备窗口来管理与调度所有设备构件正常工作，并在后台独立运行。 (3)用户窗口 用户窗口主要用于设置工程中人机交互的界面。其中可以放置三种不同类型的图形对象：图元、图符与动画构件。图元与图符对象为用户提供了一套完善的设计制作图形画面与定义动画的方法。动画构件对应于不同的动画功能，它们是从工程实践经历中总结出的常用的动画显示及操作模块，用户可以直接使用。通过在用户窗口内放置不同的图形对象来搭建多个用户窗口，用户可以构造各种复杂的图形界面，以便用不同的方式实现数据与流程的“可视化。 (4)实时数据库 实时数据库是工程各个局部的数据交换及处理中心，是MCGS系统的核心。它将MCGS工程的各个局部连接成有机的整体。本窗口内定义的不同类型与名称的变量，将作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。(5)运行策略 运行策略是对系统运行流程实现有效控制的手段。本窗口主要完成对工程运行流程的控制。包括编写控制程序(IF.THEN脚本程序)与选用各种功能构件例如数据提取、定时器、配方操作与多媒体输出等15。4.3 MCGS组态软件的特点及选型4.3.1 MCGS的主要特点MCGS的主要特点如下9：（1） 简单灵活的可视化操作界面（2） 实施性强、良好的并行处理性能（3） 丰富生动的多媒体画面（4） 开放式构造，广泛的数据获取与强大的数据处理功能（5） 完善的平安机制（6） 强大的网络功能（7） 多样化的报警功能（8） 实时数据库为用户分布处理组态提供极大的方便（9） 支持多种硬件设备，实现“设备无关（10） 控制方便复杂的运行流程（11） 良好的可维护性与可扩大性（12） 用数据库来管理数据存储，系统可靠性高（13） 设立对象元件库，组态工作简单方便（14） 实现对工控系统的分布式控制与管理4.3.2 MCGS的选型MCGS TPC是由北京昆仑通态投资、打造的新一代嵌入式一体化人机界面新产品。MCGS TPC一经诞生，就因其先进的理念，卓越的性能，精巧的外观而一枝独秀，使同类产品黯然失色。MCGS TPC一开场就受到广阔客户的重视，它必将承当起历史的重任，成为领导全球的HMI名族品牌。图4.2 MCGS TPC选型图表本设计主要选择MCGS TPC7062K。图4.3 MCGS TPC7062K产品外观TPC 7062K 八大优势高清：800X480分辨率，体验精致、自然、通透的高清盛宴真彩：65535色数字真彩，丰富的图形库，享受顶级震撼画质可靠：抗干扰性能到达工业III级标准，采用LED背光永不黑屏配置：ARM9内核、400MHz主频、64M内存、128M存储空间软件：MCGS全功能组态软件，支持U盘备份恢复，功能更强大环保：低功耗，整机功耗仅5W，开展绿色工业倡导能源节约时尚：7寸宽屏显示、超轻、超薄、机身设计，引领简约时尚效劳：立足中国、全方位、外乡化效劳，星级标准，用户至上4.4 基于MCGS的反响釜监控系统设计组建系统工程MCGS组态软件安装在计算机中，双击桌面“组态环境图标，进入MCGS组态环境，单击“用户窗口|“新建窗口后，在用户窗口中新建一个“窗口0，并选中它，单击“窗口属性按钮，进入窗口属性设置界面。如图4.4。图4.4 用户窗口属性设置然后进展工程的创立，组建系统工程，如图4.5图4.5 组态工程画面中构件的属性设置按启动按钮后，电磁阀YV1通电翻开，液体A流入容器；当液位高度到达50%时，液位传感器1接通，此时电磁阀YV1断电关闭,而电磁阀YV2通电翻开，液体B流入容器;当液位高度到达100%时，液位传感器2接通，这是电磁阀YV2关闭，同时启动电动机M搅拌； 1min后，电动机M停顿搅拌，这是电磁阀YV3自动翻开，放出混合后的液体到下一道工序；当液位高度下降到20%后，再延时2s，电磁阀YV3断电关闭，并自动开场新的工作周期。按停顿按钮后，待本循环完毕后停顿。根据PLC控制系统的I/O表，对液体自动混合画面中的各个相关构件进展属性设置。定义数据变量，在实时数据库中定义，如图4.6所示。在液体自动混合画面中可以看出，需要定义的数据变量有：控制A液体阀门与相应的流动块，控制B液体阀门与相应的流动块，排放混合液体的阀门与相应的流动块，搅拌机等。图4.6 阀体、罐、与传感器的数据定义进一步对想要操作的流动块进展设置，定义动画连接，如图4.7图4.7 流动块属性设置同理可以设置水罐、传感器、以及各个阀体的动画属性，如图4.8图4.8 设置水罐动画属性第五章 MCGS及PLC通信及工程模拟5.1制作动画显示画面在组态工作台界面中，用鼠标单击“设备窗口选项，出现设备窗口图标并双击进入设备组态窗口；在此窗口中通过设备工具箱，完成设备组态。设备组态完成后，双击“通用串口父设备0，进入“通用串口设备属性编辑对话框，根据设备通讯要求与连接情况，完成对话框中相关的参数设置，具体设置如图6-1所示，按“确认键完成设置。返回设备组态窗口，双击“设备0三菱FX2NCPU进入“设备属性设置对话框，在此窗口中有“根本属性、“通道连接、“设备调试、“数据处理选项卡，在液体自动混合控制中，不涉及“数据处理。其余三项设置如下图。在“设备调试选项卡中，如果“通讯状态标志栏中，显示“0那么表示通讯正常，假设显示“-1那么表示通讯不正常。图5.1 通用串口父设备属性编辑窗口在上述工程立项根底上,设置图形的动画属性及实时数据库中定义的变量的连接关系,作为动画的驱动源，如下图。图 动画属性及数据库链接5.2脚本程序编写根据工艺流程与组态工程界面的设置,通过脚本程序在运行策略中的循环策略来仿真液体混合的过程:图5.3 运行策略图5.4 循环策略5.3建