[工学]校内调试任务书新.doc

自动化专业实习指导书第一周 电力电子MATLAB仿真一、建模与仿真指导 MATLAB的Simulink工具箱是以控制系统的传递函数为基础进行计算机仿真的工具。而使用Power System工具箱，可面向电气原理结构图进行电力电子技术的建模与仿真。利用电力系统(Power System)工具箱，用户不需自己编程且不需推导系统的动态数学模型，只需要从工具箱的元件库中复制所需的电气元件，按电气原理结构图进行连接，电路的连接过程接近实际电路的搭建过程，且元件库中的电气元件能较全面地反映相应实际元件的电气特性，仿真结果的可信度很高。面向电气原理结构图的仿真方法如下：首先以电力电子的电气原理结构图为基础，弄清楚电路的构成，从Power System和Simulink模块库中找出对应的模块，按电路的结构进行建模；然后对电路中的各个组成环节进行参数设置，在完成各环节的参数设置后，进行仿真参数的设置；最后对电路进行仿真实验，并进行仿真结果分析。根据仿真结果来对电路的各个环节进行参数的优化调整。二、建模与仿真练习内容 1熟悉MATLAB的Simulink和SimpPowerSystems模块库的使用，熟悉两个模块库中模块的内容和模块的用途； 2采用面向电气原理结构图的建模与仿真方法，对DC-DC电路,DC-AC电路,AC-DC电路,AC-AC电路,直流调速系统,交流调速系统等电路和系统自行进行建模与仿真练习。三、实习报告应完成内容 计划中的内容：实习目的：通过对电力电子中典型电路的仿真训练和实物操作实验，使学生加深对电力电子技术知识的理解，为后续的与之密切相关的专业课-调速技术基础打下了良好的理论基础，培养了学生的实验操作能力。实习内容：在熟悉MATLAB的Simulink和Power System模块库使用的基础上，搭建电力电子技术中典型电路仿真模型，优化模块参数，并进行仿真。实习应达到的目标：周一（1）熟悉MATLAB的Simulink和SimpPowerSystems模块库使用；（2）熟练掌握基本电力电子器件模型；周二（3）掌握DC-DC电路(降压变换器)的仿真方法；（4）了解DC-AC电路(方波逆变电路,单相PWM逆变电路,三相PWM逆变电路)的仿真方法。周三-周四（5）掌握AC-DC电路(单相桥式全控整流电路)的仿真方法。（6）了解AC-AC电路的仿真方法。周四-周五（7）掌握直流调速系统(转速闭环控制的直流调速系统,转速电流双闭环的直流调速系统)的仿真;（8）了解交流调速系统(交流异步电动机性能,交流电动机减压软起动系统)的仿真.*四、实习报告提高部分内容 采用面向控制系统电气原理结构图的建模与仿真方法，对三相交-直-交变频电路进行建模与仿真。第二周 控制系统组态设计任务一：计算机组态软件的基本功能使用 一、 任务目的1、 工程项目的建立、组态和调试的过程。2、 了解MCGS的用户界面的使用方法。二、 任务设备1、 DQ1-5 HMI任务挂箱。2、 计算机。三、 任务内容双击计算机桌面图标，MCGS工控组态软件，点击“新建”，弹出如图1对话框。 图1-1 MCGS软件界面选择TPC类型为“TPC7062K”，在“描述”窗口中显示的是该HMI设备的基本参数。在“背景”窗口中显示的是创建工程画面的背景颜色，用鼠标左键点击可以重现设定背景颜色。单击确定，弹出如下图2的对话框。 图1-2 工作台画面在工作台画面中，包括“主控窗口”、“设备窗口”、“用户窗口”、“实时数据库”及“运行策略”选项。分别完成工程命名和属性设置、动画设计、设备连接、编写控制流程、定义数据变量等项组态操作。下面首选介绍各个选项的具体功能。1、主控窗口主控窗口构造了应用系统的主要内容，它确定了工业控制中工程作业的总体轮廓，以及运行流程、菜单命令、特性参数和启动特性等项内容，是应用系统的主框架。2、 设备窗口设备窗口是MCGS嵌入版系统与外部设备联系的媒介，它专门用来放置不同类型和功能的设备构件，实现对外部设备的操作和控制。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，系统自动打开设备窗口，管理和调度所有设备构件正常工作，并在后台独立运行。注意，对用户来说，设备窗口在运行时是不可见的。3、 用户窗口用户窗口实现了数据和流程的“可视化”。在用户窗口中可以放置三种不同类型的图形对象：图元、图符和动画构件。图元和图符对象为用户提供了一套完善的设计制作图形画面和定义动画的方法。动画构件对应于不同的动画功能，它们是从工程实践经验中总结出的常用的动画显示与操作模块，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，搭制多个用户窗口，用户可以构造各种复杂的图形界面，用不同的方式实现数据和流程的“可视化”。组态工程中的用户窗口，最多可定义512个。所有的用户窗口均位于主控窗口内，其打开时窗口可见；关闭时窗口不可见。 4、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。运行策略本身是系统提供的一个框架，其里面放置有策略条件构件和策略构件组成的“策略行”，通过对运行策略的定义，使系统能够按照设定的顺序和条件操作实时数据库、控制用户窗口的打开、关闭并确定设备构件的工作状态等，从而实现对外部设备工作过程的精确控制。一个应用系统有三个固定的运行策略：启动策略、循环策略和退出策略，同时允许用户创建或定义最多512个用户策略。启动策略在应用系统开始运行时调用，退出策略在应用系统退出运行时调用，循环策略由系统在运行过程中定时循环调用，用户策略供系统中的其它部件调用。创建工程后首先应进行控制设备的组态，鼠标左键点击“设备窗口”，弹出“设备窗口”画面，双击图标，弹出画面如图3所示。 图1-3项目组态画面首先用鼠标左键双击“通用串口父设备”， 通用串口父设备是提供串口通讯功能的父设备，每个通讯串口父设备与一个实际的物理串口对应，下面可以挂接所有通过串口连接的设备。具体功能设定如图1-4所示： 图1-4通用串口设备属性编辑画面在基本属性页中，设置了串口的基本属性，包括端口号，通讯波特率，数据位位数停止位位数，数据校验方式，具体设置参数如下：设置项参数项默认值串口端口号1254 COM1串口通讯波特率9600, 19200, 38400等9600波特率数据位位数7、8 8位停止位位数1、1.5、21位奇偶校验位无校验、奇校验、偶校验、标志位、空格位无校验以上参数设置，要按照所通讯设备的要求来设置，如设置不正确，会导致无法正常通讯。另外通讯串口父设备对应的串口有RS232和RS485两种通讯方式，与串口子设备的通讯连接方式分别如下图所示：RS232串口 (1对1通讯方式) RS455通讯口 (1主对N从通讯方式)其中： RS232方式只能使用1对1通讯方式，即：1个RS232串口接一个RS232设备。而RS485方式可以1主对多从的通讯方式，但各子设备的串口通讯参数必须与父设备串口通讯参数设置相同，且各子设备要以不同地址区。然后双击对应的PLC设备，本书以西门子S7-200系列的PLC为例，所以双击“西门子_S7200PPI”，把控制设备加入到“通用串口父设备0”的子目录下，如图5所示：图1-4设备组态画面MCGS的驱动设备库非常丰富，除PLC之外还包含变频器、仪表、模块等。 “实时数据库”和“运行策略”可以在工程组态的过程中完成。在进行工程组态之前，首先要建立项目的数据变量。在MCGS嵌入版中，数据对象有开关型、数值型、字符型、事件型和组对象等五种类型。不同类型的数据对象，属性不同，用途也不同。1、开关型数据对象记录开关信号（0或非0）的数据对象称为开关型数据对象，通常与外部设备的数字量输入输出通道连接，用来表示某一设备当前所处的状态。开关型数据对象也用于表示MCGS嵌入版中某一对象的状态，如对应于一个图形对象的可见度状态。开关型数据对象没有工程单位和最大最小值属性，没有限值报警属性，只有状态报警属性。2、数值型数据对象在MCGS嵌入版中，数值型数据对象的数值范围是：负数是从 -3.402823E38 到 -1.401298E-45，正数是从 1.401298E-45 到 3.402823E38。数值型数据对象除了存放数值及参与数值运算外，还提供报警信息，并能够与外部设备的模拟量输入输出通道相连接。数值型数据对象有最大和最小值属性，其值不会超过设定的数值范围。当对象的值小于最小值或大于最大值时，对象的值分别取为最小值或最大值。数值型数据对象有限值报警属性，可同时设置下下限、下限、上限、上上限、上偏差、下偏差等六种报警限值，当对象的值超过设定的限值时，产生报警；当对象的值回到所有的限值之内时，报警结束。3、字符型数据对象字符型数据对象是存放文字信息的单元，用于描述外部对象的状态特征，其值为多个字符组成的字符串，字符串长度最长可达64KB。字符型数据对象没有工程单位和最大、最小值属性，也没有报警属性。4、数据组对象数据组对象是MCGS引入的一种特殊类型的数据对象，类似于一般编程语言中的数组和结构体，用于把相关的多个数据对象集合在一起，作为一个整体来定义和处理。例如在实际工程中，描述一个锅炉的工作状态有温度、压力、流量、液面高度等多个物理量，为便于处理，定义“锅炉”为一个组对象，用来表示“锅炉”这个实际的物理对象，其内部成员则由上述物理量对应的数据对象组成，这样，在对“锅炉”对象进行处理（如进行组态存盘、曲线显示、报警显示）时，只需指定组对象的名称“锅炉”，就包括了对其所有成员的处理。变量分为外部变量和内部变量，每个变量都有一个符号名和数据类型。外部变量是操作单元（HMI设备）与PLC进行 数据交换的桥梁，是PLC中定义的存储单元的映像，其值随PLC程序的执行而改变。内部变量存储在HMI设备的存储器中，与PLC没有连接关系，只有HMI设备能访问内部变量。内部变量用于HMI设备内部的计算或执行其他任务。内部变量用名称来区分。下表为变量的基本数据类型：变量类型符号位数/bit取值范围字符Char8字节Byte80255有符号整数Int16-3276832767无符号整数Uint16065535长整数Long32-2147483648-2147483647无符号长整数Ulong3204294967295浮点数（实数）Float321.175495e-383.402823e+38双精度浮点数Double64布尔（位）变量Bool1True(1)、false(0)字符串String时间日期Date Time64时间/日期值任务二、用户窗口的生成与基本对象组态一、 任务目的1、 了解用户窗口画面的基本概念。2、 掌握用户窗口画面中基本元素如按钮、指示灯的生成及组态 二、任务设备1、DQ1-5 HMI任务挂箱。2、PLC-1型教学任务系统3、计算机。三、 任务内容人机界面用画面中可视化的画面元件来反映实际的工业生产过程，也可以在画面中修改工业现场的过程设定值。画面由静态元件和动态元件组成。静态元件（例如文本或图形形象）用于静态显示，在运行时它们的状态不会变化，不需要变量与之连接。动态元件的状态受变量的控制，需要设置与它连接的变量，用图形、字符、数字趋势图和棒图等画面元件来显示PLC或HMI设备存储器中的变量的当前状态或当前值。PLC和HMI设备通过变量和动态元件交换过程值和操作员的输入数据。单击“用户窗口”进入用户窗口画面组态，点击“新建窗口”建立工程窗口画面如图2-1所示： 图2-1 新建用户窗口用鼠标左键双击“窗口1”进入工程组态画面进行组态。 图2-2 组态画面画面中所显示的各个元素的绘制都是通过界面右侧的工具箱完成的。下面将分别介绍画面中各个元素的组态步骤。1、文本域的组态 工具箱中的“标签”用于输入一行或多行文本，如图2-3所示： 图2-3文本输入在属性设置中，可以设置文本的字体、大小、颜色、背景颜色、填充样式、边框的有无和颜色、垂直放置或水平放置、水平和垂直方向居中或偏向某一方等。2、按钮的生成与组态在HMI设备中的按钮与接在PLC输入端的物理按钮的功能相同，主要用来给PLC提供开关量输入信号，通过PLC的用户的程序来控制生产过程。画面中的按钮元件不能与S7系统PLC的数字量输入（例如I0.0）连接，应该与存储器位（例如M0.0）连接。点击工具箱中的“标准按钮”，将其中的“按钮”图标放入画面中，通过双击“按钮”可以对被选按钮进行组态。在弹出的“标准按钮构件属性设置”的窗口中，有“基本属性”、“操作属性”、“脚本属性”及“可见度属性”四个标签，通过“基本属性”标签可以设置按钮上所显示的文本，在“抬起”状态下输入文本“启动按钮”，然后可以通过“文本颜色”、“背景色”、“边线色”等选项来对按钮进行处理，如图2-4所示： 图2-4按钮显示然后，点击“操作属性”标签来设置按钮的动作属性。首先设定“启动按钮”的动作如图2-5所示： 图2-5 按钮操作属性和真实的按钮一样，组态按钮也有两种工作状态，分别为抬起和按下，首先用鼠标左键单击“按下功能”，然后勾选“数据对象值操作”。单击“置1”选项的，可以看到按钮的动作可以对数据对象值进行不同的操作,包括“置1”、“清0”、“取反”等，在这里可以根据组态设计的需要进行选择，这里选择“置1”。然后用鼠标左键单击“数据对象值操作”右侧的，该选项的功能是对按钮进行变量联接，如图2-6所示： 图2-6 组态按钮按下时的操作变量 用鼠标左键点选“根据采集信息生成”，这时“根据设备信息连结”标签下的各个选项由系统根据之前进行的设备组态自动完成定义。根据组态画面的功能首先进行PLC编程。程序如下：根据程序，需要把“M0.0 ”、 “M0.1”、 “Q0.0”分别与“启动按钮”、“停止按钮”和指示灯进行连接。首先连接启动按钮，具体方法为用鼠标左键单击“通道类型”右侧的，在弹出的选项中选择“M寄存器”，“通道地址”右侧输入“0”，“数据类型”右侧选择“通道的第00位”。然后单击“确认”可以完成对启动按钮的“按下功能的组态。然后用鼠标左键单击“抬起功能”同样勾选“数据对象值操作”并设定为“清0”，单击右侧的进行数据连接。由于之前已经对“M0.0”进行了组态，所以在“变量选择方式”只须点选“从数据中心选择|自定义”即可。用鼠标左键点选“对象名”窗口中的“设备0_读写M000_0”然后点击“确认”，返回“标准按钮构件属性设置”窗口，再点击“确认”即可完成“启动按钮”的组态。用同样的方法对“停止按钮”进行组态，只须把连接的变量改为“M0.1”即可。3、开关指示灯的生成与组态在工具箱内，用鼠标左键点选“插入元件”，弹出“对象元件管理库”如图2-7所示。 图2-7对象元件管理库点击“图形对象库”中的“指示灯”，选择“指示灯16”点击“确认”即可在组态画面上添加指示灯，被添加的指示灯可以用鼠标来自由调整大小。双击指示灯可以对其进行组态如图2-8所示。 图2-8 指示灯属性设置在“数据对象”窗口中单击对指示灯进行变量连接，在弹出的“变量选择”窗口中选择“根据采集信息生成”，在“通道类型”选项中选择“Q寄存器”，“通道地址”中输入“0”，“数据类型”选择“通道的第00位”。点击“确认”完成对“指示灯”的组态。 组态完毕后点击“组态检查”对已经完成的工程进行检查，然后点击“下载工程并进入运行环境”，在弹出的询问是否保存工程窗口中选择“是”进入“下载配置”窗口，如图2-9所示。 图2-9下载配置窗口 用鼠标左键点击“连机运行”，在“连接方式”选项中选择“USB通讯”然后点击“工程下载”即可把组态好的工程下载到HMI设备中。任务三、模拟量对象的组态一、 任务目的1、 掌握数值输入域、滑动输入器、旋钮输入器的组态方法。2、 掌握数值输出域、旋转仪表输出的组态及使用方法。二、任务设备1、DQ1-5 HMI任务挂箱。2、PLC-1型教学任务系统3、计算机。三、 任务内容在实际控制工程中，除了有开关量控制信号参与工程控制外，还包括很多模拟量控制信号，例如电动机转速信号、温度信号、压力信号等。这些信号的数值需要提供给工程操作人员或工程师，用来对生产过程或被控对象进行分析处理，或者是反馈给执行机构从而构成闭环控制系统。这些信号一般都是通过数值来表现的，下面将介绍如何在HMI设备中来对模拟量信号进行组态和控制。 1、输出域的组态 按照前面所讲的方法新建工程和窗口，窗口的标题输入为“任务三、模拟量对象的组态”。用鼠标左键点击“工具箱”的“标签”图标，在窗口上添加两个“标签”，双击左侧“标签”进入其属性设置，在弹出的“标签动画组态属性设置”的窗口中选择“扩展属性”，在“文本内容输入”区域输入文字“电动机转速：”。然后点击“属性设置”选项来对字体的大小、颜色进行设定。点击“边线颜色”左边的，然后点击“没有填充”这样就可以把字体周围的线框去掉。 用鼠标双击右侧的“标签”，用同样的方法把字体周围的线框去掉。然后点选“输入输出连接”区域的显示输出。这时在“标签动画组态属性设置”窗口中出现“显示输出”新的选项，点击该选项进入“显示输出”设定画面，如图3-1所示。 图3-1显示输出属性设置 这个窗口的主要功能是对模拟量进行连结和设定。点击“表达式”区域右侧的，进入“变量选择”画面，以“根据信息生成”的方式建立一个模拟量变量地址，具体的方法是设定“通道类型”为“V寄存器”，“数据类型”为“32位浮点数”，“通道地址”设为“100”，其他参数默认。点击确认就得到了地址为VD100的存储区域来存储模拟量。点选“输出值类型”区域的“数值量输出”，把“输出格式”区域的“自然小数位”取消，这样就可以设定输出模拟量的格式，设定“小数位数”为“0”，勾选“四舍五入”，点选“单位”选项，在“单位”右侧区域中输入“转/分钟”，点击“确认”完成组态。 2、输入域的组态 用鼠标左键点击“工具箱”的“输入框”选项，在用户窗口中进行添加。双击“输入框”对其进行组态。在弹出的“输入框构件属性设置”窗口中点选“操作属性”，在“对应数据对象名称”区域输入变量地址“设备0_读写VDF100”，取消“自然小数位”勾选“四舍五入”，设定“小数位数”为“0”，勾选“使用单位”，输入“转/分钟”即可完成设定，如图3-2所示。 图3-2输入属性设置 运行工程，触摸“输入框”即可对电动机转速进行设定，同时“输出区域”的值也随之发生变化，其效果如图3-3所示。 图3-3工程效果图3、 滑动输入器组态无级调速是调速系统中非常重要控制功能，在通常系统中都是用电位器实现的。在HMI设备中也可以实现对应得操作，其方法是采用滑动输入器进行控制。滑动输入器用于操作员输入和监控变量的数字值。用来显示数字值时，滚动条的滑块位置用来指示输出的过程值。操作员通过改变滑块的位置来输入数字值。 将“工具箱”中的“滑动输入器”拖放到工程窗口中，用鼠标双击打开其属性窗口进行设置。“基本属性”设置窗口可以设置滑块的大小，外观、颜色等参数，这里把“滑块填充颜色”设定为绿色。点击“刻度与标注属性”选项，在“刻度”栏设定“主划线”数目为10，“次划线”数目为2，点击“标注字体”，设定字体大小为5号，其他选项默认。点击“操作属性”栏，在“对应数据对象的名称”区域输入“设备0_读写VDF100”，“滑块在最左（下）边时对应的值”设为0，“滑块在最右（上）边时对应的值”设为1500，然后点击确认即可完成对其组态。其效果如图3-4所示。 图3-4 滑动输入器的工程效果 在工程控制中，可以通过用手指触摸滑块使其左右移动，同时“电动机转速”对应输出值也发生相应变化，从而可以完成无级变速的功能。4、 旋转仪表组态HMI作为一种图形化的控制设备，可以把仪表作为组态对象集成到控制窗口中，用指针式仪表的显示方法来显示运行时的数字值，下面介绍对量表组态的方法。 将“工具箱”中的“旋转仪表”拖放到工程窗口中，并用鼠标调整其大小。用鼠标左键双击打开“旋转仪表构件属性设置”窗口，在“基本属性”中设定构件的外观，如指针颜色、填充颜色、指针边距、指针宽度等属性。在“刻度与标注属性”中设定“主划线 数目”为10、“次划线 数目”、为2，设定“标注字体”为5号字，“小数位数”设为0。点击“操作属性”，设定“表达式”为“设备0_读写VDF100”，在“指针位置和表达式值的连接”栏中，设定“最大逆时钟角度”为135，“对应的值”为0，设定“最大顺时钟角度”为135，“对应的值为1500，然后点击确认即可完成组态，其运行效果如图3-5所示。图3-5整体运行效果图任务四、动画显示的组态一、 任务目的1、 掌握闪烁动画的组态方法。2、 掌握移动动画的组态方法。3、 掌握旋转动画的组态放法。4、 了解脚本程序的使用。二、任务设备1、DQ1-5 HMI任务挂箱。2、PLC-1型教学任务系统3、计算机。三、 任务内容随着技术水平的不断提高，人机界面产品的彩色时代已经到来，仅仅是静态的画面早已不能满足工业控制的需要。现在的HMI设备不但能够进行控制和显示，而且还能通过动画的形式把被控系统的工作过程显示出来，从而达到更好的控制效果。 复杂动作时简单动作的结合运用，生活中的简单动作大都可以理解为闪烁、移动、旋转和大小变化等，这几种简单的动画结合起来就可以把工业设备的动作表现 很生动、逼真了。1、 闪烁动画的组态方法首先在用户窗口中新建窗口，定义其名称为“任务四、动画显示的组态”，双击打开窗口。在窗口中添加“标签”，输入内容为“闪烁效果”。双击“闪烁效果”进入“标签动画组态属性设置”窗口，在“属性设置”栏设定“填充颜色”为“没有填充”，“边线颜色”为“没有边线”，字体颜色设为蓝色。然后用鼠标左键勾选“特殊动画连接”栏中的“闪烁效果”，这时，在“标签动画组态属性设置”窗口中弹出了一个新的选项“闪烁效果”如图4-1所示。 图4-1闪烁效果组态 用鼠标左键点击“闪烁效果”选项，在“表达式”栏中填入1，表示闪烁条件永远成立，“闪烁实现方式”栏选择“用图元可见度变化实现闪烁”即可完成组态。如果“闪烁实现方式”选择“用图元属性的变化实现闪烁”，然后把下方“字符颜色”设定为红色，这时候动画表现为字体的颜色在蓝、红之间进行切换。2、 移动动画的组态方法水平移动的效果通过“标签”实现，在窗口中添加“水平移动”标签，对其双击进入“标签动画组态属性设置”窗口，设置其“静态属性”为“没有填充”和“没有边界”，字体颜色设为红色。用鼠标勾选“位置动画连接”栏中的“水平移动”，可以看到在窗口中产生“水平移动”选项。点击“水平移动”选项进入其组态窗口。MCGS组态系统拥有强大的语言编辑功能，比较复杂的控制动作都可以通过编写脚本语言进行实现，在编程前，需要定义一个变量，变量的定义是在“实时数据库“中进行完成。点击快捷栏中“工作台”图标，返回“工作台”。点击“实时数据库”，在其中新增对象“水平移动”，其属性设置如图4-2所示。 图4-2变量的定义 返回“任务四、动画显示的组态”窗口，双击“水平移动”标签打开设置窗口。进入“水平移动”设置选项，“表达式”栏选择变量“水平移动”，设置“最小移动偏移量”为0，“最大移动偏移量”为200，对应的“表达式的值”为和100如图4-3所示。图4-3水平移动的组态双击窗口空白处，进入“用户窗口属性设置”对话框，在“循环脚本”选项中添加水平移动脚本，“循环时间”设为100，脚本程序如图4-4所示。 图4-4 脚本程序的编写 用同样的方法可以完成垂直移动的效果组态。3、 旋转动画的组态方法在工业领域，旋转动作随处可见，如电动机、水泵、风机等控制设备的转动。在MCGS里，旋转动画可以通过动画显示构件来实现。在工程窗口中添加“动画显示”构件，对其进行双击进入“动画显示构件属性设置”对话框。首先选择“分段点0”，点击“矢量图”进入“对象元件库管理”对话框，选中绘制好的旋转图，点击“确定”保存。用同样的方法装入“分段点1”的旋转图。点选“图像大小”中的“充满按钮”，点选“背景类型”中的“填充颜色”设为“没有填充”，进入“文字”选项，点击“文本列表：”区域的“删除”删除闻之动画。具体设置如图4-5所示。 图4-5分段点设置在“实时数据库”新增对象“旋转”，设置对象类型为“数值”，对象初值为0，返回“动画显示构件属性设置”窗口，点击“显示属性”设置动画属性，“显示变量”区域的“类型”设为“开关，数值型”，变量内容为“旋转”。在“动画显示的实现”区域点选“根据显示变量的值切换显示各幅图像”。具体设置如图4-6所示。 图4-6显示属性设置在“用户窗口属性设置”对话框中的“循环脚本”中添加程序“干燥风扇= 1 - 干燥风扇”点击确认即可完成组态，其中风扇旋转的速度可以通过“循环时间”进行调节。最终工程窗口如图4-7所示。图4-7动画效果任务五 三相异步交流电动机正反转组态控制 （方法一：PLC控制）一、 任务目的1、了解在工程窗口中绘制复杂控制图形的方法。2、掌握运行策略的组态。3、掌握颜色填充动画的组态。二、任务设备1、DQ1-5 HMI任务挂箱。2、PLC-1型教学任务系统3、计算机。三、 任务内容该控制系统为三相笼型异步电动机正反转控制系统。在生产加工过程中，往往要求电动机能够实现可逆运行。如机床工作台的前进与后退，主轴的正转与反转，起重机吊钩的上升与下降等等。这就要求电动机可以正反转，由电动机原理可知，若将接至电动机的三相电源进线中的任意两相对调，即可使电动机反转。所以，正反转运行控制线路实质上是两个方向相反的单向运行线路，为避免误动作引起电源相间短路，要在这两个相反方向的单向运行线路中加设必要互锁，即用两个接触器的常用触头KM1，KM2起相互控制作用，即一个接触器通电时，利用其常闭辅助触头的断开来锁住对方线圈的电路。利用MCGS设计如图5-1控制窗口。图5-1三相笼型异步电动机正反转控制系统由图可知，需要组态“正转启动”、“反转启动”“停止”三个控制按钮，利用MCGS的图形绘制工具，可以完成该控制窗口中的运行电路和控制电路的设计。控制要求为，点击“正转启动”按钮，运行电路的“KM1”闭合，电动机开始转动，并显示为“正转”，控制电路中的“KM1”闭合，KM1的线圈由绿色变为红色，代表电动机正转运行。点击“停止”按钮“KM1”断开，电动机停止转动，KM1的线圈由红色变为绿色。 “反转启动”按钮控制流程亦然。在电动机运行时，正反转不能进行切换。1、通过PLC进行编程，其参考程序如下： 图5-2 正反转运行PLC程序2、在MCGS中创建工程后，对控制窗口中的各个元素进行动画组态，由PLC控制程序可知，“正转启动”按钮对应的地址为“M0.0”，“反转启动”按钮对应的地址为“M0.1”，“停止”按钮对应的地址为“M0.2”，“KM1”对应的地址为“Q0.0”，“KM2”对应的地址为“Q0.1”。地址分配后，开始对工程进行动画组态。3、该工程的动画主要分为4类： （1）、触点（KM1、KM2）的动作：该动画可以用“可见度”来完成。用绘图工具分别绘制开点图形和闭点图形，用变量选择窗口生成开点图形的表达式为“设备0_读写Q000_0”（KM1）或“设备0_读写Q000_1”（KM2），表达式非零时，设为对应图符不可见。然后生成闭点图形的表达式为“设备0_读写Q000_0”（KM1）或“设备0_读写Q000_1”（KM2），表达式非零时，设为对应图符可见。这样，当PLC程序运行时，即可完成触点的接触、断开动作了。 （2）、电动机旋转动作：这里介绍一种新的方法来完成旋转，即通过“运行策略”和“可见度”配合完成。具体方法是选中绘制好的旋转图“旋转1”和 “旋转2”。 在“实时数据库”新增对象“旋转”，设置对象类型为“数值”，对象初值为0。设定“旋转1”的“可见度”，表达式栏选“旋转”，当表达式非零时，设定“对应图符不可见”。设定“旋转2”的“可见度”，表达式栏选“旋转”，当表达式非零时，设定“对应图符可见”。然后选择“工作台”中的“运行策略”，双击“循环策略”进入“策略组态”窗口。在窗口空白处单击鼠标右键，在弹出选项中，选择“新增策略行”如图5-3所示。图5-3策略组态 双击图标，进入“表达式条件”窗口，在“表达式”栏中，可以设定策略运行所满足得条件。由控制程序可知，当控制接触器触点闭合的时候，电动机开始转动，所以表达式栏应设定为“设备0_读写Q000_0 or设备0_读写Q000_1”，“条件设置”栏点选表达式的值非0时条件成立，点击确认完成。用鼠标右键点击空白处，在弹出选项中点击“策略工具箱”，把弹出的窗口中的“数据对象”拖入图标，图标变为“数据对象操作”。双击图标进入“数据对象操作”窗口，在“对应数据对象名称”栏中，填入“旋转”，在“值操作”栏中勾选“对象的值”，输入变量为“旋转 xor 1”，点击确认完成设定，如图5-4所示。 图5-4 数据对象操作 回到“策略组态”窗口，双击“按照设定的时间循环运行”图标，进入“策略属性设置”窗口，循环时间设定为200毫秒，点击确认，完成动画组态。巧妙的使用运行策略可以使控制逻辑更加严谨，控制方法更加灵活。（3）、接触器线圈变色：根据控制要求，当接触器处于断电状态时，线圈应为绿色，接触器处于通电状态时，线圈应为红色。该动作可以通过“填充颜色”来实现。在工曾窗口中双击线圈，在弹出的“动画组态属性设置”窗口中勾选“填充颜色”，进入填充颜色选项，“KM1”接触器对应的表达式应为“正传运行”，“KM2”接触器对应的表达式应为“反转运行”。“分段点0”设为绿色，“分段点1”设为红色，点击确认完成组态。（4）、转动方向显示：建立“正转”标签和“反转”标签，两个标签的动画均用可见度来完成，其中“正转”标签可见度表达式为“设备0_读写Q000_0”，表达式非零时“对应图符可见”。“反转”标签可见度表达式为“设备0_读写Q000_1” ，表达式非零时“对应图符可见”。点击确认完成组态。任务六 三相异步交流电动机正反转组态控制 （方法二：脚本程序控制）一、 任务目的1、掌握用脚本程序对工程窗口中的各个元素进行组态的方法2、掌握用脚本程序进行简单的逻辑控制。二、任务设备1、DQ1-5 HMI任务挂箱。2、PLC-1型教学任务系统3、计算机。三、 任务内容在实际的控制工程中，为了更逼真形象的表现控制系统的工作过程，往往需要一些复杂的图形和动作对其进行表示，在组态环境里，既可以利用PLC的地址和程序进行控制，也可以用HMI设备内部的存储地址脚本程序完成。为了节省PLC硬件资源和软件资源，通常都是用HMI设备内部定义好的变量来完成动画的程序逻辑控制。这种用脚本程序进行组态的方法可以脱离PLC实现动画的动作，能够用来进行工程演示或构建虚拟控制系统，对操作员进行培训。脚本程序是组态软件中的一种内置编程语言引擎。当某些控制和计算任务通过常规组态方法难以实现时，通过使用脚本语言，能够增强整个系统的灵活性，解决其常规组态方法难以解决的问题。MCGS嵌入版脚本程序为有效地编制各种特定的流程控制程序和操作处理程序提供了方便的途径。它被封装在一个功能构件里（称为脚本程序功能构件），在后台由独立的线程来运行和处理，能够避免由于单个脚本程序的错误而导致整个系统的瘫痪。在MCGS嵌入版中，脚本语言是一种语法上类似Basic的编程语言。可以应用在运行策略中，把整个脚本程序作为一个策略功能块执行，也可以在动画界面的事件中执行。MCGS嵌入版引入的事件驱动机制，与VB或VC中的事件驱动机制类似，比如：对用户窗口，有装载，卸载事件；对窗口中的控件，有鼠标单击事件，键盘按键事件等等。这些事件发生时，就会触发一个脚本程序，执行脚本程序中的操作。在MCGS组态系统中，脚本程序的语句大致有以下几种1、赋值语句赋值语句的形式为：数据对象 = 表达式。赋值号用“=”表示，它的具体含义是：把“=”右边表达式的运算值赋给左边的数据对象。赋值号左边必须是能够读写的数据对象，如：开关型数据、数值型数据以及能进行写操作的内部数据对象，而组对象、事件型数据对象、只读的内部数据对象、系统函数以及常量，均不能出现在赋值号的左边，因为不能对这些对象进行写操作。赋值号的右边为一表达式，表达式的类型必须与左边数据对象值的类型相符合，否则系统会提示“赋值语句类型不匹配”的错误信息。2、条件语句条件语句有如下三种形式：If 表达式 Then 赋值语句或退出语句 If 表达式 Then语句EndIf If 表达式Then语句Else语句EndIf条件语句中的四个关键字“If”、“Then”、“Else”、“Endif”不分大小写。循环语句循环语句为While和EndWhile，其结构为：While 条件表达式.EndWhile当条件表达式成立时（非零），循环执行While和EndWhile之间的语句。直到条件表达式不成立（为零），退出。组态方法如下：1、在“实时数据库”中建立控制变量，变量类型为数值型，变量名称如图6-1所示：图6-1工程变量列表2、对工程窗口中的各个元素进行组态，双击“正转启动”按钮，进入“标准按钮构件属性设置”窗口，这次通过脚本程序的方式对其进行设定，点击进入“脚本程序”选项，在“按下脚本”编辑框中输入“正转启动 = 1”。用同样的方法，在“反转启动”按钮的脚本编辑框中输入“反转启动=1”， “停止”按钮的“按下脚本”输入“停止=1”，“抬起脚本”输入“停止=0”。3、 “KM1”的开触点和闭触点的连接变量均为“正转运行”， “KM2”的开触点和闭触点的连接变量均为“反转运行”，电动机的转动还是通过“动画显示”构件的方法来完成（具体设定参照任务四，旋转动画的组态），“数据对象”和“动画连接”和变量“旋转”进行连接。“KM1”、“KM2”线圈分别连接正转运行和反转运行。4、然后双击工程窗口的空白处，进入“用户窗口属性设置”，点击进入“循环脚本”选项，“循环时间”设定为200（循环时间越短，系统响应速度越快，旋转的速度越快）。在脚本程序编辑框中输入脚本程序，如图6-2所示： 图6-2 循环脚本程序试对脚本程序进行分析，了解每一条语句所完成的功能。 任务七、报警功能的组态一、任务目的 1、掌握位报警组态方法。 2、掌握字报警的组态方法3、掌握多状态报警的组态方法。二、任务设备1、DQ1-5 HMI任务挂箱。2、PLC-1型教学任务系统3、电气控制任务系统4、计算机。三、任务内容自动报警功能是工业控制设备必不可少的功能。当设备运行出现故障时，控制系统必须立即针对故障的类型做出相应的反应，或是立即停止运行，或是通过声、光报警通知工作人员，从而及时地处理，查看报警产生的历史记录，分析报警产生的原因，解决设备故障，回复生产设备的正常运行。在MCGS组态系统中，报警大致分为3类：(1)当PLC“M寄存器”的地址状态发生变化时，产生报警。(2)当PLC“V寄存器”中存储的数据超出范围时，产生报警。(3)当PLC“V寄存器”字地址状态发生变化时，表示不同的故障，从而产生报警。 下面分别介绍三种报警的组态方法。1、 位报警位报警通常为开关量报警，要求当PLC中“M0.3”的值由0变为1时，在工程窗口中提示“压力过高”，并且滚动显示。 首先为报警连接变量，在“设备组态”窗口中双击“设备0西门子_S7200PPI”进入“设备编辑窗口”。点击“增加设备通道”按钮，弹出“添加设备通道”对话框，“通道类型”选择“M寄存器”，“通道地址”设为0，“数据类型”选择“通道的第03位”，点击确认完成。然后点击“快速连接变量”按钮，点选“默认设备变量连接”，点击确认，这时系统会弹出提示框“添加数据对象”，选择“全部添加”，这时所建立的变量就会自动添加到实时数据库中了。 进入“工作台”的“实时数据库”选项，双击刚生成的“设备0_读写M000_3”进入“数据对象属性设置”窗口。点击报警属性，勾选“允许进行报警处理”，设置“开关量报警”，“报警值”输入1，“报警注释”为“压力过高”，如图7.1所示，点击确认完成组态。 图7.1 位报警设置 创建工程窗口，对其双击进入组态画面，在其中添加“报警条”，进入“报警条”窗口，在“显示报警对象”栏中选择刚刚生成的变量“设备0_读写M000_3”，设置“前景色”为黑色，“背景色”为红色，“滚动字符数”设为4，“滚动速度”设为200，勾选“闪烁”，如图7.2所示，点击确认完成组态。 图7.2 报警条的设置2、 字报警字报警通常为模拟量报警，要求当PLC采样到的模拟量的大小变化达到一定程度时，产生报警，如若PLC中“VD200”地址里的数表示蓄水池里水位的高低，当水位高于5米时，显示“高水位”报警，当水位低于0.5米时，显示“低水位”报警。 组态方法为：首先，在“设备编辑窗口”中添加变量。单击“增加设备通道”按钮，进入“添加设备通道”对话框，选择“通道类型”为V寄存器，“数据类型”为32位 浮点数，“通道地址”为200，点击确认，这时系统会弹出提示框“添加数据对象”，选择“全部添加”，这时所建立的变量就会自动添加到实时数据库中了。 返回“工作台”窗口，进入“实时数据库”，双击打开“设备0_读写VDF200”的数据对象属性设置，进入“报警属性”窗口，勾选“允许进行报警处理”，设置“上限报警”的值为5，在“报警注释”中写入“高水位”。设置“下限报警”的值为0.5，在“报警注释”中写入“低水位”，如图7.3所示。 图7.3 字报警设置返回工程窗口，点击“报警浏览”按钮，窗口的空白处进行添加。对其双击进入“报警浏览构建属性设置”窗口，在“显示模式”栏中点选“实时报警数据”，点击，选择变量“设备0_读写VDF200”。在“显示格式”窗口中勾选“日期”、“时间”、“对象名”“报警类型”、“当前值”、“报警描述”，其他项采用默认设置，点击确认完成组态。3、 多状态报警多状态报警要求当PLC中“VW300”输出的值不同时，分别表示不同的故障信息。可以用动画显示构件设置多个分段点的特点来实现，即每个非0分段点代表一个故障信息。组态方法为：按照与“字报警”相同的方法生成变量“设备0_读写VWU