毕业论文 基于mcgs组态软件开发水位控制系统.doc

杭州职业技术学院 毕业设计（论文）题目:基于mcgs组态软件开发水位控制系统 专 业：电气自动化 班 级： 学生姓名： 指导教师： 摘 要随着计算机技术和网络技术的飞速发展，为工业自动化开辟了广阔的发展空间，用户可以方便快捷地组建优质高效的监控系统，并且通过采用远程监控及诊断、双机热备等先进技术，使系统更加安全可靠，在这方面，MCGS工控组态软件将为您提供强有力的软件支持。 组态技术是计算机控制技术综合发展的结果，是技术成熟化的标志。由于组态技术的介入，计算机控制系统的应用速度大大加快了。采用组态控制技术的计算机控制系统最大的特点是从硬件设计到软件开发都具有组态性，因此系统的可靠性和开发速度提高了，开发难度却下降了。随着国内工业生产技术的进步以及自动化技术的发展,人们对自动化监控系统的需求越来越大,要求越来越高。一方面要求界面简单明了、宜于操作、数据采集实时性好以及高可靠监控性,同时还要求开发周期短,系统便于更改、扩充、升级。工控组态软件正是符合这些要求而在工业领域得到广泛应用。本文对组态技术进行了一些研究，对其发展概况进行了比较全面的了解。利用组态软件对双储液罐水位控制系统进行监控系统设计。 关键词： 组态软件;双储液罐水位控制;监控系38目 录摘 要前 言第一章 双储液罐水位控制系统控制方案1.1 采用组态软件控制方案1.2 组态软件简介1.3 组态软件的系统构成及其简介1.3.1. 结构以使用软件的工作阶段划分1.3.2. 结构按照成员构成划分第二章 基于MCGS组态软件开发水位控制系统简介2.1 MCGS 5.1概述 2.1.1 特点及组成 2.1.2 运用MCGS 5.1建立运行程序的一般过程2.2水箱水位控制系统的设备组成 2.2.1 属性设置 2.2.2设备命令 2.2.3 设备命令的实现方法 2.2.4 设备调试第三章 双储液罐水位控制系统硬件组成及设备的选择3.1水箱对象 3.1.1水箱 3.1.2. 水泵 3.1.3调节阀 3.1.4出水阀3.2水位、温度检测与控制设备 3.2.1 水位传感器 3.2.2温度变送器 3.2.3.配电器 3.2.4稳压电源 3.2.5接触器 3.2.6电加热器3.3 I/O 接口设备3.4 接线端子板 3.4.1 PCLD9138端子板简介 3.4.2 PCLD-880研华螺丝端子板简介3.5计算机第四章 双储液罐水位控制系统主电路及设备连接4.1系统组成 4.1.1系统组成 4.1.2罐上检测及控制元件名称及作用4.2系统信号流向4.3控制电路 4.3.1控制要求及控制电路 4.3.2自动控制策略4.4硬件连接第五章 基于MCGS组态软件开发水位控制系统的设计5.1建立工程5.2定义变量 5.2.1变量分配 5.2.2变量定义步骤 5.2.3设备与变量连接5.3 画面的设计和编辑 5.3.1建立画面 5.3.2 编辑画面 5.3.3动画连接5.4水位对象的控制 5.4.1水罐对象特征 5.4.2控制程序编写5.5 报警显示 总结参考文献前言目前工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。在开发传统的工业控制软件时，当工业被控对象一旦有变动，就必须修改其控制系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的工控软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低，导致它的价格非常昂贵；在修改工控软件的源程序时，倘若原来的编程人员因工作变动而离去时，则必须同其他人员或新手进行源程序的修改，因而更是相当困难。通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态，完成最终的自动化控制工程。组态控制技术作为计算机控制技术发展的产物，其先进性和实用性已经被工业现场的广大技术人员认可并得到广泛应用。组态软件适用于许多工业领域，因为其功能强大而倍受青睐。一本论文研究的背景双储液罐水位控制系统介绍被控对象由上、下两个储液罐组成，上、下水位和温度分辨经2个压力变送器和温度变送器检测后。通过安装在出水管网上的远传压力传感器将压力信号转化为4-20mA的标准信号送入PLC，经PID运算与给定压力参数进行比较，得出调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵转速，调节系统供水量，使系统的供水管网压力保持在给定压力上；当用水量超过一台泵的供水量时，通过PLC控制器加泵。根据用户用水量的大小来控制工作泵数量的增减及变频器对水泵的调速，实现恒压供水。当供水负载变化时，输入电机的电压和频率也随之变化，这样就构成了以压力设定值为基准的闭环控制系统。二组态软件的介绍 组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。组态（configuration）意思就是模块的任意组合，采用组态技术构成的计算机系统在硬件设计上，除采用工业PC机外，系统大量采用各种成熟通用的I/O接口设备和现场设备，基本不再需要单独进行具体电路设计。这不仅节约了硬件开发时间，更提高了工控系统的可靠性。在软件设计上由于采用成熟的工控开发的工具软件，它为用户提供了多种通用工具模块，用户不需要掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能。 工控组态软件集成了图形技术、人机界面技术、数据库技术、控制技术、网络与通信技术，使控制系统开发人员不必依靠某种具体的计算机语言，只需通过可视化的组态方式，就可完成监控程序设计，降低了监控程序开发的难度。组态软件均具有良好的扩展性、兼容性，软件结构开放，可接受各种形式的数据格式。同时，支持的硬件类型也十分广泛1。工控组态软件的出现，使得大型工业控制系统的组态编程变得十分得简单、容易，工程设计人员不用再设计那些复杂的应用程序（如I/O driver等）。工控组态软件的功能包括数据库生成、历史库生成、图形生成、报表生成、顺序控制功能、连续调节功能。目前有许多工控组态软件。第一章 双储液罐水位控制系统控制方案1.1 采用组态软件控制方案 在工业生产中，大多数过程是非线性的。对于非线性程度不高的过程，可以当作线性过程处理。要控制好极端非线性过程，则相当困难。在过程控制教学中，对三个相互连通的不规则形状水箱水位进行测控处理并分析，就属于极端非线性控制。该系统传统的开发手段是采用单片机等控制设备设计，但如果采用组态软件开发该系统则可以实现多次开发、适时采集监控等功能。该测控系统主要有两种设计途径：一是采用VB、VC等可视化工具从低层开发； 二是利用工控组态软件进行二次开发。但由于VB、VC开发难度大，开发周期长， 因此大多工程项目的开发都采用工控组态软件来实现。1.2组态软件简介 组态（Configuration）为模块化任意组合。通用组态软件主要特点有（1）延续性和可扩充性。用通用组态软件开发的应用程序，当现场（包括硬件设备或系统结构）或用户需求发生改变时，不需作很多修改而方便地完成软件的更新和升级；（2）封装性（易学易用），通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，对于用户，不需掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能；（3）通用性，每个用户根据工程实际情况，利用通用组态软件提供的底层设备（PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的I/O Driver、开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程，不受行业限制。 组态软件是有专业性的。一种组态软件只能适合某种领域的应用。组态的概念最早出现在工业计算机控制中。如DCS(集散控制系统)组态，PLC（可编程控制器）梯形图组态。人机界面生成软件就叫工控组态软件。其实在其他行业也有组态的概念，人们只是不这么叫而已。如AutoCAD，PhotoShop，办公软件(PowerPoint)都存在相似的操作，即用软件提供的工具来形成自己的作品，并以数据文件保存作品，而不是执行程序。组态形成的数据只有其制造工具或其他专用工具才能识别。但是不同之处在于，工业控制中形成的组态结果是用在实时监控的。组态工具的解释引擎，要根据这任务。 组态软件的结构划分有多种标准，主要以工作阶段和软件体系的成员构成划分。应用程序管理器应用程序管理器是提供应用程序的搜索、备份、解压缩、建立新应用等功能的专用管理工具。在自动化工程设计工程师应用组态软件进行工程设计时，经常会遇到下面一些烦恼：经常要进行组态数据的备份；经常需要引用以往成功应用项目中的部分组态成果（如画面）；经常需要迅速了解计算机中保存了哪些应用项目。虽然这些要求可以用手工方式实现，但效率低下，极易出错。有了应用程序管理器的支持，这些操作将变得非常简单。图形界面开发程序是自动化工程设计工程师为实施其控制方案，在图形编辑工具的支持下进行图形系统生成工作所依赖的开发环境。通过建立一系列用户数据文件，生成最终的图形目标应用系统,供图形运行环境运行时使用。图形界面运行程序在系统运行环境下，图形目标应用系统被图形界面运行程序装入计算机内存并投入实时运行。实时数据库系统组态程序有的组态软件只在图形开发环境中增加了简单的数据管理功能，因而不具备完整的实时数据库系统。目前比较先进的组态软件（如力控等）都有独立的实时数据库组件，以提高系统的实时性，增强处理能力。实时数据库系统组态程序是建立实时数据库的组态工具，可以定义实时数据库的结构、数据来源、数据连接、数据类型及相关的各种参数。实时数据库系统运行程序在系统运行环境下，目标实时数据库及其应用系统被实时数据库系统运行程序装入计算机内存并执行预定的各种数据计算、数据处理任务。历史数据的查询、检索、报警的管理都是在实时数据库系统运行程序中完成的。I/O驱动程序是组态软件中必不可少的组成部分，用于和I/O设备通讯，互相交换数据，DDE和OPC Client是两个通用的标准I/O驱动程序，用来和支持DDE标准和OPC 标准的I/O设备通讯。多数组态软件的DDE驱动程序被整合在实时数据库系统或图形系统中，而OPC Client则多数单独存在。扩展可选组件包括：通用数据库接口（ODBC接口）组态程序通用数据库接口组件用来完成组态软件的实时数据库与通用数据库（如Oracle、Sybase、Foxpro、DB2、Infomix、SQL Server等）的互联，实现双向数据交换，通用数据库既可以读取实时数据，也可以读取历史数据；实时数据库也可以从通用数据库实时地读入数据。通用数据库接口（ODBC接口）组态环境用于指定要交换的通用数据库的数据库结构、字段名称及属性、时间区段、采样周期、字段与实时数据库数据的对应关系等。通用数据库接口（ODBC接口）运行程序已组态的通用数据库连接被装入计算机内存，按照预先指定的采样周期，对规定时间区段按照组态的数据库结构建立起通用数据库和实时数据库间的数据连接。策略（控制方案）编辑组态程序策略编辑/生成组件是以PC为中心实现低成本监控的核心软件，具有很强的逻辑、算术运算能力和丰富的控制算法。策略编辑/生成组件以IEC-1131-3标准为使用者提供标准的编程环境，共有4种编程方行语法检查、编译。编译生成的目标策略代码即可式：梯形图、结构化编程语言、指令助记符、模块化功能块。使用者一般都习惯于使用模块化功能块，根据控制方案进行组态，结束后系统将保存组态内容并对组态内容进以与图形界面同在一台计算机上运行，也可以下装（Download）到目标设备（如PC/104、Windows CE系统等PC-Based设备）上运行。策略运行程序组态的策略目标系统被装入计算机内存并执行预定的各种数据计算、数据处理任务，同时完成与实时数据库的数据交换。实用通讯程序组件实用通讯程序极大地增强了组态软件的功能，可以实现与第三方程序的数据交换，是组态软件价值的主要表现之一。通讯实用程序具有以下功能：1.可以实现操作站的双机冗余热备用；2.实现数据的远程访问和传送；3.通讯实用程序可以使用以太网、RS485、RS232、PSTN等多种通讯介质或网络实现其功能。实用通讯程序组件可以划分为Server和Client两种类型，Server是数据提供方，Client是数据访问方，一但Server和Client建立起了连接，二者间就可以实现数据的双向传送第二章 基于MCGS组态软件开发水位控制系统简介 2.1 MCGS 5.1概述2.1.1 特点及组成 MCGS 5.1软件系统包括组态环境和运行环境两个部分。组态环境相当于一套完整的工具软件，帮助用户设计和构造自己的应用系统。运行环境则按照组态环境中构造的组态工程， 以用户指定的方式运行，并进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。两部分互相独立， 又紧密相关，如图1所示。图1 MCGS软件系统结构图2.1.2 运用MCGS 5.1建立运行程序的一般过程(1) 启动McGs组态环境，建立工程项目。 (2) 进行设备配置。设备配置的目的是实现上下位机通讯，即实现计算机与智能仪表之间的连接。通过设备窗口配置数据采集与控制输出设备，注册设备驱动程序，定义连接与驱动设备用的数据变量。 (3) 构造数据库。在实时数据库窗口建立新的数据库文件。要求与设备要求的数据库一致。该窗口定义不同类型和名称的变量，作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。 (4) 制作图形画面，在用户窗口实现。主要用于设置工程中人机交互的界面，诸如：生成水位变化的动画显示画面、报警输出、数据与曲线图表等。 (5) 在主控窗口建立新工程。主控窗口中可以放置一个设备窗口和多个用户窗口，负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。主要的组态操作包括：定义工程的名称， 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。 (6) 定义动画链接。动画链接是将动画与数据库变量建立联系， 当数据库变量发生改变时动画就可以表现出来。即当水箱中水位发生变化时，动画可以适时显示。 (7) 运行与调试。当以上步骤完成以后，先进行组态检查通过后就可以进入运行环境调试。2.2水箱水位控制系统的设备组成双储液罐水位控制系统由上位机和智能调节仪两部分组成。上位机由四个画面组成。实时数据采集，历史数据记录，运行动画，通讯状态组成。MCGS通过设备驱动程序与外部设备进行数据交换。包括数据采集和发送设备指令。设备驱动程序是DLL(动态连接库)文件，设备驱动程序中包含符合各种设备通讯协议的处理程序，将设备运行状态的特征数据采集进来或发送出去。MCGS负责在运行环境中调用相应的设备驱动程序，将数据传送到工程中的各个部分。完成整个系统的通讯过程，设备关系如图2所示。下位机由宇光AI-808智能仪表构成，实现对水位数据的采集和控制。宇光一智能仪表是利用RS232RS485和上位机进行通讯的人工智能工业调节器，该设备构件用于MCGS操作和通过串行I=I读写仪表的数据。根据实际应用的需要来正确设置仪表的各项参数，也可通过本构件的设备命令设置仪表的部分参数。图2 上下位机组成结构图2.2.1 属性设置 要使MCGS能正确操作宇光智能仪表，先设置该构件的属性 ： (1) 仪表的地址，必须和仪表Addr参数设置一致。 (2) 用于设置仪表的输入范围。 (3) 设置仪表的SV值方式，不设置SV值表示只读SV值，自动设置SV值表示写SV。 (4) 设置仪表的OP值方式，不设置OP值表示只读OP值，自动设置OP值表示写OP。 (5)设置数据的小数点位置，必须和宇光仪表的小数点位置参数一致， 因字光仪表在通讯过程中传递的数据不带小数点，上位机通过此参数设置值来确定数据的大小。2.2.2设备命令 宇光智能仪表可通过设备命令实现其全部通讯功能，其命令格式如下L8： Read (Cmd，PV，SV，OP，dat)：读取仪表的PV值，SV值，OP值，Dat值，Cmd为命令代号，PV 为存储读取的PV值的变量，SV为存储读取的SV值的变量，OP为存储读取的OP值的变量，Dat为存储读取的Dat值的变量，Dat值的含义由Cmd的值决定。 Write(Cmd，Dat)：写仪表的Dat值命令，Cmd为命令代号，Dat为写入的数据，Dat值的含义由Cmd的值决定。Cmd的值需要根据试验结果进行标定和修正。 Cmd的值包括：SVSteP(上限报警)、HlAL(给定值程序段)、LoAI (下限报警)、dHAL(正偏差报警)、dl AI (负偏差报警)、dF(回差)、CtrL(控制方式)、M50(保持参数)、P(速率参数)、t(滞后参数)、CtI(控制周期)、Sn(输入规格)、diP(小数点位置)、dlL(下限显示值)、dIH(上限显示值)、CJC(冷端补偿)、Sc(传感器修正)、oP1(输出方式)、(oPl 输出下限)、oPH(输出上限)、CF(系统功能选择)、Baud(波特率程序运行控制字)、Addr(通讯地址)、d1 (数字滤波)、run(运行参数)、Loc(参数封锁)等。 2.2.3 设备命令的实现方法 MCGS运行策略的设备操作构件实现，具体操作如下： (1) 在运行策略中新建一个用户策略； (2) 在策略工具箱中选取设备操作构件； (3) 在设备操作构件的属性页选取执行指定设备命令，在其后的输入框中输入设备命令，即在脚本程序中执行如下函数实现SetDevice(DevName，Devop，CmdStr)：按照设备名字对设备进行操作。 2.2.4 设备调试 设备调试在“设备调试”属性页中进行， 以检查和测试模块是否正常工作在进行调试前，要先接好模块电源和串行通讯线，把模块地址、波特率和各种参数设置正确、Addr参数必须和模块地址一致， 串口号、波特率、数据位位数、停止位位数、校验方式必须和父设备的设置一致， 打开主机即可调试。(注意：对通讯状态通道调试时， 通道值一列显示设备通讯状态，0表示通讯成功，1表示通讯失败。对模拟量输入通道调试时，通道值一列显示模拟量输入通道的实际测量值。对模拟量输出通道调试时，通道值一列输入要输出的值。) 第三章 双储液罐水位控制系统的硬件组成及设备的选择 3.1水箱对象对象由水罐、水泵、调节阀、出水阀几部分组成。3.1.1水箱 水箱是储藏水的容器，假定水箱高3m，上限为2.6m，下限为0.5m。3.1.2. 水泵 水箱里面的水是靠水泵从水源抽水而来的。水泵采用单相泵（带电容），正常时额定电压为220V（电源电压不得低于10%，一面烧毁电机）3.1.3调节阀采用ZAZP电动阀，ZAZP电动精小型单座、套筒调节阀是DKZ型电动单元组合仪表中的执行单元，它是生产过程自动调节系统中的重要环节之一。它以电源为动力接受统一的标准信号010mA或420mA.DC，将此转为与输入信号相对应的上下位移，自动地操纵阀门，改变阀门的开启程度，从而达到对工业介质流量、压力、温度和液位等参数的自动调节。因而广泛应用于化工、石油、冶金、电站和轻纺等工业生产过程的自动调节和远程控制。本系列产品有标准型、波纹管密封型、夹套保温型等多种品种。产品公称压力等级有PN1.6、4.0、6.4MPa；公称通径范围DN20400。3.1.4出水阀采用ANSI Class 1502500Lb出水阀，工作温度600的石油、化工、火力电站等各种工况的管路上，切断或接通介质。适用介质为：水、油品、蒸汽等。操作方式有：手动、齿轮传动、电动、气动等。 3.2水位、温度检测与控制设备3.2.1 水位传感器 为了监控水箱的水位，必须依靠一定的检测设备第微毫 水箱水位这个重要参数进行检测。在这里选用ST-2001GP4BM1B2型扩散硅压力传感器，量程为29.4kPa，当水位为3m，输出电流为20mA，当水位为0m时，输出电流为4mA。3.2.2温度变送器为了监控水箱的温度，必须依靠一定的检测设备对水箱温度这个重要参数进行检测。在这里采用KZW系列温度变送器KZW系列温度变送器简介：一、用途：KZW系列温度变送器采用先进的集成电路模块技术组成，可与热电偶温度传感器（或热电阻温度传感器）配合，使mV（或电阻）信号变成标准的电流或电压信号进行传输。可广泛适用于电力、石油、建材、科研等行业的温度测量。二、特点：1.热电偶（或热电阻）温度变送器是与传感器组成一体，使用极为方便。2.一体化热电偶温度传感器在现场不须使用补偿导线，一体化热电阻传感器在现场只须使用二线制。避免了因导线质量，在长距离传输中引起的误差，提高了工程的质量。因此，简化了工程，降低了工程造价。 3.热电偶温度变送器内设冷端补偿器、放大器、电压调整器、V/I变换器、电压反向保护功能、传感器开路报警功能、变送器限流保护功能、输出恒流特性、线性校准功能。热电阻温度变送器内设R/V变换器、放大器、V/I变换器、电压反向保护功能、传感器开路报警功能、变送器限流保护功能、输出恒流特性、线性校准功能。4.量程可调， 且量程调整与零点调整互相独立。5.独有的抗干扰设计， 使之安全可靠工作。6.进口元器件，全面采用表面贴装工艺。三、主要技术特点：1.输入信号：热电偶（K、E、S）；热电阻（Pt100、Pt1000 、Cu50 、Cu100）。2.输出信号：4-20mADC,与被测温度呈线性关系，二线制传输；15V，05V，010V，010mA,020mA与被测温度呈线性关系，三线制传输。3.测量范围：200-1600(根据所选的热电阻或热电偶)4.精度：0.2%F.S，0.5%F.S5.电源：24VDC（12V-32VDC）6.传感器断线限流和上限报警：25mADC输出信号21mADC。7.负载能力：电流输出500，电压输出1K。8.使用：热电偶温度变送器内部配有冷端补偿器，热电阻温度变送器输入可由用户选择二线制或三线制。9.功耗：0.5W 10.重量：电流表指示21mADC C检验输出恒流特性：改变250，使之在0500之间变化。 误差电流表指示21mADC C检验输出恒流特性：改变250，使之在0500之间变化。 误差：0.5% 3.2.3.配电器 配电器的作用是为水位传感器提供24V电源，同时将水位传感器与计算机接口进行了电气隔离，提高了系统的可靠性，配电器的型号为DFP-2100。3.2.4稳压电源 稳压电源为配电器、水位传感器、智能模块、接触器提供24V工作电源。稳压电源的型号为DFY-3110，最大输出电流为10A。3.2.5接触器 由于PLC的输出触点容量较小（电流小于2A），一般不能用于直接控制交大功率的电气设备，故需要外加接触器，以便能够对水泵进行控制。这里选用CZ18-40型直流接触器，其触头额定电压为440V，额定电流为40A，吸引线圈电压为24V。3.2.6电加热器因为要对水的温度进行控制，可以通过电加热器的通断进行控制。这里采用散热式电热器。 3.3 I/O 接口设备显然系统有4路模拟量输入（AI），4路开关输出（DO）。可以选用研祥PCL818L多功能板卡作为I/O接口设备。PCL818L简介：PCL-818L 是为IBM或其他兼容计算机设计的一款高性能、高速多功能数据采集卡。PCL-818L 具备所有数据采集卡的功能，例如，A/D ，D/A 转换，DIO 和定时/计数器，本卡的高规格使其在需要高速采集的情况下得到广泛应用。PCL-818L 为低电平输入(例如，热耦合信号测量)提供专门的高增益可编程仪表放大器。PCL-818L 板卡在全部增益下最高可达到100kS /s 高速采样率。PCL-818L 具有16 路单端输入和双极性输PPCL-818L 具有2 路12 位双缓冲模拟输出，16 路数字输入和16 路数字输出，1 个通用定时/计数器。功能:12位A/D 分辨率最高达100kS /s的采样率16通道单端或8通道差分输入单级或双极模拟输入范围 可编程的增益设置：0.5，1，2，4，8 测量范围: 双极性:10V,5V,2.5V,1.25V,0.625V 单极性:010V,05V,02.5V,01.25V 测量精度: 增益 1 0.01% of FSR 1 LSB 增益 2,4 0.02% of FSR 1 LSB 增益 8,16 0.04% of FSR 1 LSB 自动模拟输入扫描 模拟输入支持DMA 传输方式 2通道12位多路切换模拟输出 16通道TTL数字输入和16通道TTL数字输出 1通道16位通用定时/计数器 支持系统:DOS Windows95/98/2000/XP Linux 开发例程: VB VC+ C BCB DELPHI LABVIEW特性：16路单端或8路差分模拟输入通道 双极性或单极性输入信号 可编程增益，增益 (x0.5, x1, x2, x4, x8 ) 板上采样保持 两个12位单片乘法模拟输出通道 16路数字输出通道 16路数字输入通道 3个可编程16位向下计数器 可编程采样速率，DMA传输模式下最高到66KHz 三个A/D触发模式：软件触发，可编程定时器触发， 外部脉冲触发 AT中断IRQ能力：11级IRQ(IRQ3IRQ15)都是跳线可选 整数DC-DC转换器，提供稳定的模拟输入电源 37芯D型接口 小尺寸：半长PCB 规格： 模拟输入 转换器： B.B. ADS574,连续近似型 输入通道 : 16路单端或8路差分 分辨率 : 12位 输入范围 : (软件控制) 双极性: 10V, 5V, 2.5V, 1.25V, 0.625 单极性: 010V, 05V, 02.5V, 01.25V 转换时间：8secretary 过电压保护：连续最大 35V 增益 =0.5, 1 0.01% of FSR 1LSB 增益 =2, 4 0.02% of FSR 1LSB 增益 =8 0.04% of FSR 1LSB 输入阻抗 : 10 M 触发模式 : 软件触发、内部定时器 触发、外部脉冲触发 数据传输: 程序控制，中断，DMA 数据吞吐量：100KHz (最大) 模拟输出：（D/A转换器） 输出通道: 2路双缓冲模拟输出 分辨率 : 12位 输出范围 内部参考：（单极性）05V or 010V 外部参考：（单极性）最大. +10V or -10V 转换器: B.B. DAC7548 或类似元件，单片乘法 稳定时间 : 30secretary 线性 : 1/2 bit LSB 输出驱动 : 5mA 最大 数字I/O（DIO） 通道 : 16 TTL 兼容输出和输出 输出电压 : 低: 最小 0V ; Max. 0.8V 高： 最小 +2.0V 输入负载 : 低: +0.5V -0.4mA 最大 高: +2.7V +0.05mA最大 输出电压: 低: 最小. 0V ; 最大0.4V 高: 最小. +2.4V 驱动能力 : 低: 最大. +0.5V at 8.0mA ( 灌) 高: 最小2.7V at 0.4mA( 源) 可编程计数器 设备 : 8254A/D 定时触发器 : 32位定时器（两个16 位计数器级连）， 带一个2MHz时基 定时触发器输出: 0.00046 Hz 0.5 Mhz A/D定时器：32位定时器（两个16位计数器 级连），带一个2MHz时基 定时触发器输出: 0.00046 Hz 0.5 Mhz 计数器：一个16位计数器，带内部2MHz时 基或外部时钟源 通用规范 I/O基址 : 16个连续地址位置 中断 IRQ : IRQ3, ., IRQ15(9级) DMA通道：通道1和通道3 接口: 37芯D型接口 运行温度: 0o C 55o C 储存温度: -20o C 80o C 湿度 : 5 95%, 无凝结 功耗 : +5 V 200 mA最大 +12V 100 mA最大 尺寸 : 162mm(L) X 115mm(W)主要特点方便可靠的螺丝端子接线块 尺寸：102 mm x 114 mm (4 x 4.5) 外形如图： 图 3.1 PCL818L板卡 3.4 接线端子板PCL818L接口卡安装在计算机箱内的ISA扩展槽上，为便于对象与PCL818L板卡之间接线，板卡生产厂提供了相应的接线子板，端子板可安装在机箱外适当处。DO通道选用继电输出端子板PCLD-9138，AI通道可选用PCLD-780-880端子板。3.4.1 PCLD9138端子板简介：PCLD-9138 20针扁平电缆通用连接器20针扁平电缆通用连接器简介:20针扁平电缆通用连接器功能:带两个20芯电缆插头的螺钉端子板面包板用于断路检测、低通滤波、电流关闭和电压衰减尺寸：130mm X 78mm 输出接口 工业螺丝端子外形如图： 图3.2 PCLD9138端子板3.4.2 PCLD-880研华螺丝端子板简介：主要特点 支持带有db-37接口的pc-labcards数据采集控制卡 能在恶劣环境中可靠安装的工业级端子板 尺寸：221 mm x 115 mmPCLD-880通用螺丝终端板卡,为数据采集卡的20管脚的平板电缆连接器提供方便和可靠的信号配线.PCLD-880可以在专门的pcb区域安装无源器件,轻松构建自己的信号调理电路.可以方便的将电阻或电容安装在端子板的专门区域,构建自己的低通滤波器,衰减器或电流-电压转换器.外形如图：图3.3 PCLD880 端子板3.5计算机工业控制计算机（IPC）及配套的显示器、打印机等。MCGS组态软件，导线、万用表、螺丝刀等工具。第四章 双储液罐水位控制系统主电路及设备连接 4.1系统组成4.1.1系统组成 被控对象由上、下两个储液罐组成，如图4.1所示。上下水位和温度分别经过2个扩散硅压力变送器和温度变送器检测后，变成420mA信号输出给计算机。水位控制通过4个阀门、一个水泵进行。温度控制通过控制电加热器的通断进行。 系统组成如图 图 4.1 系统组成4.1.2罐上检测及控制元件名称及作用罐上检测及控制元件名称及作用如表4.1 名称作用信号类型下罐进水阀下罐进水电磁阀（D0），0为开阀下罐排水阀下罐排水电磁阀（D0），0为开阀上罐进水阀上罐进水电磁阀（D0），0为开阀循环泵上罐进水电磁阀（D0），0为工作上罐排水阀上罐排水电磁阀（D0），0为开阀扩散硅压力变送器上、下水位检测420ma(15v)(AI)温度变送器上、下罐温度检测420ma(15v)(AI)电加热器加热晶闸管控制（D0），0为加热下罐液位高限开关检测下罐液位高越限开关（DI），0为接通下罐液位低限开关检测下罐液位低越限开关（DI），0为接通上罐液位高限开关检测上罐液位高越限开关（DI），0为接通 4.2系统信号流向温度、液位4路模拟信号经变送器转换成420mA信号后，经250欧电阻转换成15V，分别送显示仪表和计算机（本系统采用仪表显示和计算机显示两套显示设备）。进计算机前信号先经PCLD-9138端子板送入PCL-818L，经A/D转换后，被计算机采集到。根据采集到的信号情况，计算机输出控制信号给PCL-818L，在经PCLD-880端子板送给74LS07驱动中间继电器，使其得电后控制各电磁阀和水泵的通断。 信号检测电路如图4.2 图 4.2 信号检测电路 4.3控制电路 4.3.1控制要求及控制电路 对两个水罐的水位、温度进行检测，并将上、下水罐水位和温度控制在给定值。水位给定值运行中在画面上人工输入，系统应具有手动和自动两种控制功能。控制电路如图4.3 图 4.3 控制电路4.3.2自动控制策略（1）下罐水位很低时（-40mm以下），停止一切排水，双进水（下罐进水，上罐排水）。（2）下罐水位较低时（-30-20mm），停止一切排水，单进水（上罐排水或下罐进水）。（3）下罐水位正常（-10+10mm），不排水不进水。（4）下罐水位较高（+20+30），单排水（下罐排水或上罐进水）。（5）下罐水位很高（+40mm以上），双排水（下罐排水，上罐进水）。（6）上罐水位较低时（-30-20mm），停止排水（下罐排水或上罐进水）。（7）上罐水位正常（-10+10mm），不排水不进水。（8）上罐水位较高（+20+30），停止进水（上罐排水）。（9）上罐温度较低时上电加热器通电加热正常后自动断电（10）下关温度较低时下罐电加热器通电加热正常后自动断电 4.4硬件连接PCL818L I/O接口卡的安装：a.断开所有电源，以防发生危险。b.将PCL-818L 卡插入计算机机箱内任何一个空余ISA扩展槽上，再将挡板固定螺丝压紧，和上机箱。C.用37芯D型头连接PCL-818L和PCLD-880接线端子板。d.用20芯扁平电缆连接PLC-818L和PCLD-9138接线端子板。PCL-818L接口卡驱动程序的安装，启动计算机，插入驱动程序光盘，按提示进行安装既可。其他元件对照图4.4接线安装。 图 4.4 系统接线图 第五章 基于MCGS组态软件开发水位控制系统的设计 5.1建立工程（1）开机后，首先双击桌面MCGS组态环境图标，进入组态环境，出现图5.1所示画面。屏幕中间为工作台。（2）单击文件采单，弹出下拉采单，单击新建工程，如图5.2所示。 图5.1 MCGS组态环境 图5.2 新建工程（3）单击文件采单，弹出下拉采单，单击工程另存为，弹出文件保存窗口，如图5.3所示。 图 5.3 保存窗口（4）在文件名一栏内输入工程名双储液罐水位控制系统，单击保存按钮，工程建立完毕。 5.2定义变量5.2.1变量分配变量定义即数据对象定义前需要对系统进行分析，确定需要的变量。本系统至少有9个变量，见表5.4变量名类型初值液位1数值型0液位2数值型0温度1数值型0温度2数值型0水泵开关型0调节阀1开关型0调节阀2开关型0出水阀1开关型0出水阀2开关型0 表5.4 变量分配表5.2.2变量定义步骤（1）单击工作台中的实时数据库选项卡，进入实时数据库窗口页，如图5.5所示。窗口中列出了系统已有的变量名称。其中一部分为系统内不建立的数据对象。讲表5.4中定义的数据对象添加进去。 图 5.5 实时数据库（2）单击工作台右侧新增对象按钮，在数据对象列表中立即出现了一个新的数据对象。如图5.6所示。 图 5.6 新增数据对象（3）选中该数据对象，单击右侧对象属性按钮或直接双击该数据对象，弹出数据对象属性窗口，如图5.7所示。 图 5.7 数据对象属性设置窗口（4）将对象名称改为：液位1；对象初值改为：0；对象类型改为：数值型；对象内容注释栏填入水罐1水位，AI通道，ADS0，0-12m，0-5V。（5）单击确定按钮。（6）重复25，定义其他7个数据对象，对象初值应设为无效状态。（7）单击保存按钮。 5.2.3设备与变量连接（1）设备驱动程序安装步骤：a.单击工作台中的“设备窗口”选项卡，进入“设备窗口页”。b.单击右侧“设备组态”图标或双击“设备窗口”图标，弹出设备窗口。c.单击“工具箱”图标，弹出“设备工具箱”窗口。d.单击“设备管理”按钮，弹出“设备管理”窗口。e.在左侧“可选设备”列表中，双击“板卡”，弹出板卡列表。f双击“研祥板卡”。g.双击“PCL-818L”。h.双击“研祥PCL-818L”，右侧“选定设备”列表中出现“研祥PCL-818L”，单击“确定”按钮。i.在右侧“设备工具箱”列表中双击“研祥-PCL-818L”，设备被添加到左侧设备组态窗口中，出现“设备-0-研祥-PCL-818L”。j.单击“保存”按钮。（2）设备属性设置步骤a.双季左侧“设备窗口”的“设备 0-研祥PCL-818L”，进入“设备属性设置”窗口，如图5.8所示。 图 5.8 PCL-818L 基本属性设置b.根据实际情况设置“基本属性”页，单击“确定”按钮。其中“I/O基地址16进制”：与板卡上地址跳线开关的设置有关，出厂设置为300H。“AD输入量程”：可选+10V、+5V或+2.5V。本系统压力变送器输出05v，所以选+5V。“AD输入量程范围”：可选+10或+5。选+5的含义是：输入电压为-5（最小）时，对应A/D转换值为-5；输入电压为+5（最大）时对应A/D转换值为5。c.按图5.9、5.10设置“通道连接”页，将9个变量和板卡进行连接。单击“确定”按钮。 图 5.9 模拟量输入通道连接 图 5.10 开关量输出通道连接d.进入“数据处理”页，双击序号“*00”（如图5.11所示），弹出“通道处理设置”对话框，如图5.12所示。 图 5.11 数据处理窗口 图 5.12 数据处理方式选择窗口e.单击“工程转换”，弹出“工程量转换”窗口，如图5.13所示。 图 5.13 工程量转换参数输入窗口f.按图5.13进行设置，单击“确定”按钮。这样设置的含义是：0通