毕业设计（论文）-基于MCGS组态的反应炉自动控制的设计.doc

2011 届 届 本科毕业设计 论文 资料本科毕业设计 论文 资料 题题 目目 名名 称 称 基于基于 MCGS 组态组态的反的反应应炉自炉自动动 控制的控制的设计设计 学学 院 部 院 部 电电气与信息工程学院气与信息工程学院 专专 业业 机机电电一体化工程一体化工程 学学 生生 姓姓 名 名 XX XX XX 班班 级级 XX 学号学号 XXXXXXXXXXX 指指导导教教师师姓名 姓名 XXX 职职称称 教授教授 最最终评终评定成定成绩绩 2 湖南工业大学教务处湖南工业大学教务处 2011 届 届 本科毕业设计 论文 本科毕业设计 论文 基于基于 MCGS 组态的反应炉自动组态的反应炉自动 控制的设计控制的设计 学学 院 部 院 部 电电气与信息工程学院气与信息工程学院 专专 业业 机机电电一体化工程一体化工程 学学 生生 姓姓 名 名 XX XX XX 班班 级级 XXXXXX XXX 学号学号 XXXXXXXXXXXX XX 指指导导教教师师姓名 姓名 XXXXX 职职称称 教授教授 最最终评终评定成定成绩绩 2 2011 年年 6 月月 湖南工业大学本科毕业设计 论文 I 摘 要 加热反应炉是许多企业中的重要设备之一 为了避免事故的发生 实现安全生产 有必要对它的状态进行实时数据监控 通过 MCGS 组态软件设计上位机监控画面 实时监控各参数 本设计利用组态 MCGS 组态技术 使加热反应炉进行进料和排料 进气和排气 加热等自动控制 还可以进行数据实时报表输出 并可以对加热反应炉 内水位变化进行实时曲线显示输出和历史曲线显示输出 并显示出报警信息 这样能 预防和减少生产过程中的安全事故的发生 提高了人身的安全系数 当意外发生或事 故发生了以后 可以通过对历史数据报表和曲线观察分析 迅速总结经验 加强管理 从而避免今后再次发生类似的意外情况或事故 达到安全生产的目的 关键词 关键词 加热反应炉 MCGS 组态控制 监控画面 湖南工业大学本科毕业设计 论文 II ABSTRACT Heating furnace is one of the most important equipment for many enterprises In order to avoid accidents and produce safely it is necessary to monitor its production state in real time Through the monitoring screen of MCGS configuration software technology enterprises can monitor various parameters in real time This design uses MCGS technology automating feeding and nesting intake and exhaust heating of heating furnace It can also output the data report in real time and shows alarm information which can prevent and reduce the likelihood of accidents in the production process enhance personal safety factor When accidents happened experience can be quickly summed up through the existed data report and curve analysis According to them enterprises strengthen the management avoiding similar accidents in the future and achieve the purpose of safety production Keywords heating reactor MCGS control Monitoring menu 湖南工业大学本科毕业设计 论文 III 目 录 第 1 章 绪 论 1 1 1 课题研究的背景 1 1 2 MCGS 组态软件的优点 1 1 3 组态软件的状况及发展趋势 2 第 2 章 控制系统设备简介 4 2 1 加热反应炉简介 4 2 1 1 反应炉控制的过程 4 2 1 2 加热反应炉原理图 4 2 1 3 加热反应炉的 I O 分配 5 2 2 MCGS 组态软件的介绍 5 2 2 1 组态软件的功能及特点 5 2 2 2 MCGS 组态软件的系统构成 6 第 3 章 控制画面的创建 8 3 1 工程的建立 8 3 2 变量的定义 8 3 2 1 变量的分配 8 3 2 2 变量的定义步骤 9 3 3 控制画面的设计与制作 10 3 3 1 画面建立 11 3 3 2 画面编辑步骤 12 3 4 动画连接 12 3 5 控制程序的编写 14 3 5 1 定时器控制的使用 14 3 5 2 脚本程序 15 3 6 报表输出及曲线显示 16 3 6 1 组对象的定义 17 3 6 2 报表输出 17 3 6 3 曲线显示 18 3 6 4 历史报警显示 19 3 6 5 主控窗口的设置 19 第 4 章 系统调试 20 湖南工业大学本科毕业设计 论文 IV 4 1 系统的各器件的动作调试 20 4 1 1 指示灯的动画调试 20 4 1 2 其他各器件的调试 20 4 2 脚本程序的调试 20 4 3 系统模拟调试 21 4 3 1 系统运行调试 21 4 3 2 系统报警调试 21 4 4 调试结果分析 23 结 论 24 参考文献 25 致 谢 26 附录 1 28 湖南工业大学本科毕业设计 论文 1 第 1 章 绪 论 1 1 课题研究的背景 安全生产关系到人民群众生命财产安全 关系改革发展稳定的大局 高度重视和 切实抓好安全生产工作 是贯彻和落实科学发展观 维护广大人民群众的根本利益及 构建社会主义和谐社会的必然要求 1 所以在企业生产中 需要采用先进生产技术和 措施增加工作人员和生产设备的安全 加热反应炉是冶金 化工工业常用的重要设备 过去仅靠人工经验进行操作 往 往存在送料 温度 压力等条件变化时不能实施有效控制的问题 产品质量不稳定甚 至出现次品 造成原料浪费 给企业带来经济损失 本文采用 MCGS 软件实现加热 反应炉的可视化安全生产的监控 组态软件的应用领域很广 它可以应用于电力系统 给水系统 石油 化工等领 域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域 在电力系统以及电气化铁道上又 称运动系统 2 组态软件是指一些数据采集与过程控制和专用软件 它们是自动控制 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 工业自动化控制监控功能的 通用的层次的软件工具 组态软件能支持各种工控设备的常见的通信协议 并且通常分布式数据管理和网 络功能 对于原有的 HMI 的概念 组态软件用户能够快速建立自己的 HMI 的软件工 具 或开发环境 在组态软件出现之前工控领域的用户通过编写 HMI 应用 开发时 间长 效率底 可靠性差 或者购买过去的工控系统 通常是封闭的系统 选择余地 小 往往不能满足需求 很难与外界进行数据交互 3 组态软件出现把用户从这些困 境中解脱出来 可以利用组态软件的功能构建一套适合自己的应用系统 1 2 MCGS 组态软件的优点 在使用工控软件中 我们经常提到组态一词 组态英文是 Configuration 其意 义究竟是什么呢 简单的讲 组态就是用应用软件中提供的工具 方法 完成工程中 某一具体任务的过 与硬件生产相对照 组态与组装类似 当然软件中的组态要比硬 件的组装有更大的发挥空间 因为它一般要比硬件中的部件更多 而且每个部件都很 灵活 因为软部件都有内部属性 通过改变属性可以改变其规格 如大小 性状 颜 色等 最早开发的组态软件是 DOS 环境下的组态软件 其特点是具有简单的人机界面 MMI 图库 绘图工具箱等基本功能 随着 Windows 的广泛应用 Windows 环 境下的组态软件成为主流 与 DOS 环境下的组态软件相比 其最突出的特点是图形 湖南工业大学本科毕业设计 论文 2 功能有了很大的增强 国外许多优秀组态软件是在英文状态下开发的 它具有应用时 间长 用户界面不理想 不支持或不免费支持国内普遍使用的硬件设备 组态软件本 身的费用和组态软件培训的费用高昂等因素 这些也正是国内组态软件在国内不能广 泛应用的原因 4 随着国内计算机水平和工业自动化程度的不断提高 组态软件的市 场需求日益增大 近年来 一些技术力量雄厚的高科技公司相继开发出了适合国内使 用的 MCGS 组态软件 在软件设计上由于采用成熟的工控专用组态软件进行系统设计 软件开发周期大 大缩短了 组态软件实际上是一个专为工控开发的工具软件 它有如下优点 1 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 就能很好的完成一个复杂工程所要求的所有功能 系统设计人 员可以把更多的注意力集中在如何选择最优的控制方法 设计合理的控制系统结构 选择合适的控制算法等这些提高控制品质的关键问题上 2 从管理的角度来看 用组态软件开发的系统具有与 Windows 一致的图形化操 作界面 非常便于生产的组织与管理 3 利用组态控制技术 可以将加热反应炉生产过程的数据在控制室的计算机屏 幕上直观地以曲线 图表 直方图 虚拟仪表等形式显示出来 还可以通过计算机鼠 标或触摸屏上的按钮对现场的设备实施遥控 在控制室里监视和控制生产过程中 能 及时发现和干预各种不安全状况 并且由于操作人员远离现场 可以极大地提高人员 和设备的安全系数 所以 这种基于组态软件的可视化控制技术是一种很有效的安全 生产技术 煤矿 化工过程 铁路沿线容易塌方的地段等都有这种技术的用武之地 尤其是在目前安全生产形势比较严峻的形势下 这项技术的采用更有其现实意义 1 3 组态软件的状况及发展趋势 目前国内市场上的组态软件产品大致划分为三类 即国外专业软件厂商提供的产 品 国内外硬件厂商提供的产品 以及国内自行开发的产品 从近几年的调查结果来 看 国内组态软件市场份额仍被国外几家组态软件占据 如 FLX INTOUCH 等 而 这些软件除和功能完善 产品包装 市场推广等方面具都有一定的优势 5 国产化的组态软件产品也正在成为市场上的一支主力军队 近年来已有一定的影 响力的产品有组态王 MCGS 组态 力控等 国内有不少单位 如一些高校 研究院 公司 甚至个人正在积极的开发一些组态软件的产品 国产化的组态软件具有较强和 竞争优势 但总体来说 由于资金的缺乏 软件工程的组织薄弱 因此软件商品化的 程度还比较差 目前国产化组态软件主要使用于一些小型的非重要的性的项目中应用 总的发展趋势 MCGS 组态软件是工业应用软件的一个组成部分 其发展受到很 湖南工业大学本科毕业设计 论文 3 多因素的制约 归根结底 应用的带动对其发展起着最为关键的推动作用 未来的传 感器 数据采集装置 控制器的智能化程度越来越高 实时数据浏览和管理的需求日 益高涨 有的买主甚至要求在自己的办公室里监督定货的制造过程 有的装置直接内 嵌 Web Server 通过以太网就可以直接访问过程实时数据 即使这样 也不能认为 不再需要组态软件了 用户要求的多样化 决定了不可能有哪一种产品囊括全部用户 的所有要求 直接用户对监控系统人机界面的需求不可能固定为单一的模式 因此直 接用户的监控系统是始终需要组态来监控的 这就导致组态软件不可能退出市场 因 为是需求存在的 6 类似 OPC 这样的组织的出现 以及现场总线 尤其是工业以太 网的快速发展 大大简化了异种设备间互连 开发 I O 设备驱动软件的工作量 I O 驱动软件也逐渐会朝标准化的方向发展 需求是推动其发展的第一动力 市场会逐步扩大 组态软件市场的崛起一方面为 最终用户节省了系统投资 另外也为用户解决了实际问题 现在用户购买组态软件虽 然也需要一定的投资 但是和以前相比 投资额得到了大大降低 使用组态软件 用 户可以做到花了少量的钱 办成了大事情 中国的现代化建设正处于上升期 新项目 的开发表明经济发展水平的提升 信息化社会将为组态软件带来更多的市场机会 影 响组态软件发展的因素 软件质量是影响产品发展的主要因素 在竞争不断加剧的今 天 企业规模 科研开发的投入量 质量体系建设情况等对组态软件的质量影响甚大 湖南工业大学本科毕业设计 论文 4 第 2 章 控制系统设备简介 2 1 加热反应炉简介 2 1 1 反应炉控制的过程 系统进入运行环境后 按启动按钮 SB1 后 进入送料阶段 在送料阶段中使得排气阀 Y1 和进料阀 Y2 打开系统自动向加热反应炉中注入反 应物 当反应炉内的反应物的液位到达上液位传感器 X3 时系统自动关闭排气阀 Y1 和进料阀 Y2 些时系统停止对反应炉中送料 系统延时 10s 使得反应炉内的物料 均匀 定时 10s 后氮气阀 Y3 自动打开 炉内压力升高 当炉内压力升高到 80Pa 时 压力变送器 X4 动作 此时停止氮气阀 Y3 对反应炉内注入氮气 系统进入反应阶段 在反应阶段中加热电源 Y5 接通 系统温度缓慢升高 当温度升高到一定值 80 时温度变送器 X2 动作 使得电源 Y5 断开 并段延时 10S 使得炉内的反应物充分 反应完 系统进入泄料阶段 在泄料阶段中系统自动打开排气阀 Y1 和泄料阀 Y4 使反应炉内压力 温度降 低 并收集有用的气体 同时炉内的反应后的物料通过泄料阀 Y4 泄出后 系统恢复 到原始状态 准备进入下一反应循环 2 1 2 加热反应炉原理图 加热反应炉系统原理图由三个部分组成 动作输入部分 如按钮输入 动作输 出部分 如阀门 显示输出部分 如指示灯和数据 原理图通过按钮输入控制阀门 和显示输出 如图 2 1 所示 湖南工业大学本科毕业设计 论文 5 图 2 1 加热反应炉原理 2 1 3 加热反应炉的 I O 分配 加热反应炉的 I O 分配由输入输出设备两大部分组成 其中输入包括按钮和传感 器等设备 输出包括阀门和指示灯等设备 如表 2 1 所示 表 2 1 加热反应炉的 I O 分配 输入设备输出设备 启动按钮 SB1排气阀 Y1 停止按钮 SB2进气阀 Y2 复位按钮 SB3氮气阀 Y3 低液位传感器 X1泄料阀 Y4 温度传感器 X2电源 Y5 上液位传感器 X3报警灯 Y6 压力传感器 X4 2 2 MCGS 组态软件的介绍 2 2 1 组态软件的功能及特点 MCGS 组态软件的功能和特点可归纳为 1 概念简单 易于理解和使用 2 功能齐全 便于方案设计 3 实时性与并行处理 4 建立实时数据库 便于用户分步组态 保证系统安全可靠运行 5 利用丰富的 动画组态 功能 快速构造各种复杂生动的动态画面 以图 像 图符 数据 曲线等多种形式 为操作员及时提供系统运行中的状态 品质及异 常报警等有关信息 6 引入 运行策略 的概念 复杂的工程作业 运行流程都是多分支的 用 传统的编程方法实现 既繁琐又容易出错 7 MCGS 系统由五大功能部件组成 主要功能部件以构成形式来构造 不同 的构造有着不同的功能 且各自独立 三种基本类型的构件完成 MCGS 系统的三大 部分的所有工作 8 MCGS 中数据的存储不再使用普通的文件 而是用数据库来管理一切 组 态时 系统生成的组态结果是一个数据库 运行时 数据对象 报警信息的存储也是 一个数据库 利用数据库来保存数据和处理数据 提高了系统的可靠性和运行效率 同时也使其它应用软件系统能直接处理数据库中的存盘数据 湖南工业大学本科毕业设计 论文 6 2 2 2 MCGS 组态软件的系统构成 1 MCGS 组态软件的整体结构组态软件的整体结构 MCGS 组态软件 以下简称 MCGS 由 MCGS 组态环境 和 MCGS 运行环 境 两个系统组成 两部分互相独立 又紧密相关 MCGS 组态环境是生成用户应用系统的工作环境 由可执行程序 McgsSet exe 支 持 其存放于 MCGS 目录的 Program 子目录中 用户在 MCGS 组态环境中完成动画 设计 设备连接 编写控制流程 编制工程打印报表等全部组态工作后 生成扩展名 为 7 MCGS 的工程文件 又称为组态结果数据库 其与 MCGS 运行环境一起 构 成了用户应用系统 统称为 工程 MCGS 运行环境是用户应用系统的运行环境 由可执行程序 McgsRun exe 支持 其存放于 MCGS 目录的 Program 子目录中 在运行环境中完成对工程的控制工作 2 MCGS 组态的工程组成组态的工程组成 MCGS 组态软件所建立的工程由主控窗口 设备窗口 用户窗口 实时数据库和 运行策略五部分构成 每一部分分别进行组态操作 完成不同的工作 具有不同的特 性 主控窗口 是工程的主窗口或主框架 在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 设备窗口 是连接和驱动外部设备的工作环境 在本窗口内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 用户窗口 本窗口主要用于设置工程中人机交互的界面 诸如 生成各种动画显 示画面 报警输出 数据与曲线图表等 实时数据库 是工程各个部分的数据交换与处理中心 它将 MCGS 工程的各个 部分连接成有机的整体 在本窗口内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 运行策略 本窗口主要完成工程运行流程的控制 包括编写控制程序 IF THEN 脚本程序 选用各种功能构件 如 数据提取 历史曲线 定时器 配方操作 多媒体输出等 3 MCGS 组态软件的工作方式组态软件的工作方式 MCGS 如何与设备进行通讯 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 设备驱动程序是由 VB 程序设计语言编写的 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 湖南工业大学本科毕业设计 论文 7 的设备驱动程序 将数据传送到工程中各个部分 完成整个系统的通讯过程 每个驱 动程序独占一个线程 达到互不干扰的目的 MCGS 如何产生动画效果 MCGS 为每一种基本图形元素定义了不同的动画属 性 所谓动画属性 实际上是反映图形大小 颜色 位置 可见度 闪烁性等状态的 特征参数 然而 我们在组态环境中生成的画面都是静止的 如何在工程运行中产生 动画效果呢 方法是 图形的每一种动画属性中都有一个 表达式 设定栏 在该栏 中设定一个与图形状态相联系的数据变量 连接到实时数据库中 以此建立相应的对 应关系 MCGS 称之为动画连接 8 当工业现场中测控对象的状态 如 反应炉的液 面高度等 发生变化时 通过设备驱动程序将变化的数据采集到实时数据库的变量中 该变量是与动画属性相关的变量 数值的变化 使图形的状态产生相应的变化 如大 小变化 现场的数据是连续被采集进来的 这样就会产生逼真的动画效果 如反应 炉中的液面的升高和降低 用户也可编写程序来控制动画界面 以达到满意的效果 1 MCGS 实施远程多机监控 MCGS 提供了一套完善的网络机制 可通过 TCP IP 网 Modem 网和串口网将多 台计算机连接在一起 构成分布式网络测控系统 实现网络间的实时数据同步 历史 数据同步和网络事件的快速传递 同时 可利用 MCGS 提供的网络功能 在工作站 上直接对服务器中的数据库进行读写操作 分布式网络测控系统的每一台计算机都要 安装一套 MCGS 工控组态软件 MCGS 把各种网络形式 以父设备构件和子设备构 件的形式 供用户调用 并进行工作状态 端口号 工作站地址等属性参数的设置 2 对工程运行流程实施有效控制 MCGS 开辟了专用的 运行策略 窗口 建立用户运行策略 MCGS 提供了丰富的 功能构件 供用户选用 通过构件配置和属性设置两项组态操作 生成各种功能模块 称为 用户策略 使系统能够按照设定的顺序和条件 操作实时数据库 实现 对动画窗口的任意切换 控制系统的运行流程和设备的工作状态 所有的操作均采用 面向对象的直观方式 避免了烦琐的编程工作 湖南工业大学本科毕业设计 论文 8 第 3 章 控制画面的创建 3 1 工程的建立 建立工程步骤 1 进入 MCGS 组态环境 2 单击 文件 菜单 弹出下拉菜单 单击 新建工程 如图 2 1 所示 3 单击 文件 菜单 弹出下拉菜单 单击 工程另存为 弹出文件保存 窗口 在文件名一栏输入工程名 加热反应炉控制系统 单击 保存 按钮 工程 建立完毕 图 3 1 文件下拉菜单 3 2 变量的定义 3 2 1 变量的分配 变量定义前需要对系统进行分析 确定需要的变量 本系统至少需要 20 个变量 见表 3 1 湖南工业大学本科毕业设计 论文 9 表 3 1 变量分配表 名字类型注释 SB1开关型启动反应炉 SB2开关型停止反应炉 SB3开关型复位反应炉 X1开关型下液面是否超值 X2开关型炉内温度是否超值 X3开关型上液面是否超值 X4开关型炉内压力是否超值 Y1开关型排气阀打开或关闭 Y2开关型进料阀打开或关闭 Y3开关型氮气阀打开或关闭 Y4开关型泄放阀打开或关闭 Y5开关型加热电源打开或关闭 水数值型动画参数炉内水的高度 温度数值型炉内温度值 压力数值型炉内压力值 数据组组对象数据对象组 ZHV1开关型定时器时间到 ZHV2开关型定时器启动 ZHV3数值型定时器当前值 报警灯开关型检查反应炉是否报警 3 2 2 变量的定义步骤 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 2 单击工作台右侧 新增对象 按钮 在数据对象列表中立刻出现了一个新 数据对象 如图 3 3 所示 3 选中数据对象 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 设置窗口 4 将 对象名称 改为 X1 对象初 改为 0 对象类型改为开关型 对 象内容注释 栏填入 下液面是否超过值 如图 3 4 所示 5 单击 确定 按钮 6 重复 2 到 5 定义其他 20 个变量 7 单击 保存 按钮 湖南工业大学本科毕业设计 论文 10 图 3 3 实时数据库 图 3 4 数据对像属性设置 3 3 控制画面的设计与制作 按照 MCGS 组态软件的要求 建立并编辑自动控制画面如图 1 1 示 画面画出了 加热反应炉的简单示意图 并设计了十三个指示灯 分别代表低液位传感器 温度变 送器 上液位传感器 压力变送器 排气阀 进料阀 氮气泄放阀 报警灯 启动按 钮 停止按钮 复位按钮和加热炉电源的情况 运行时 指示灯随之做出相应指示 图中还设计了八个按钮 分别代表启动 停止 复位 下一页 X1 X2 X3 X4 其中 X1 X2 X3 X4 这几个按钮分别代表与之对应的传感器情况 用来模拟传感 器信号 用鼠标点击启动 停止 复位这几个按钮可对系统进行控制操作 在软件中 可以利用这些按钮来进行系统的调试 注 当调试完成后 安装板卡 接通实际对象 这些按钮可以去掉 湖南工业大学本科毕业设计 论文 11 3 3 1 画面建立 1 单击屏幕上角的工作台图标 弹出工作台窗口 2 单击 用户窗口选项卡 进入 用户窗口 页 3 单击右侧新建窗口按钮 出现 窗口 0 图标 如图 3 5 所示 4 单击 窗口属性 按钮 弹出 用户窗口属性 设置窗口 在基本属性页 的窗口名称栏内填入 加热反应炉控制系统 窗口位置 选最大化显示 其它不 变 如图 3 6 所示 单击确认按钮 5 此时 工作台 的 用户窗口 中 窗口 0 图标已变为 加热反应炉 控制系统 选中 加热反应炉控制系统 单击右键弹出下拉菜单 选中 设置为 启动窗口 则当 MCGS 运行时 将自动加载该窗口 单击 保存 按钮 7 重复 2 到 4 过程制作数据显示窗口和曲线显示窗口 图 3 5 用户窗口选项卡 图 3 6 用户窗口属性 湖南工业大学本科毕业设计 论文 12 3 3 2 画面编辑步骤 1 反应炉的绘制 反应炉的绘制 单击绘图工具箱中的 插入元件 图标 弹出对象元件管理对话框 双击窗口左 侧 对象元件列表 中的 反应器 展开该列表项 单击 反应器 11 如图 3 7 所示 单击 确定 按钮 画面窗口中出现反应器的图形 在反应器被选中的情况下 调整位置和大小 单击 保存 按钮 图 3 7 元件管理对话框 2 其他元器件的绘制 其他元器件的绘制 利用类似于绘制上述反应炉的方法分别画出四个阀门 四个传感器 温度计 压 力计 十三个指示灯 七个按钮等元器件 并将大小和位置调整好 3 4 动画连接 由图形对象搭制而成的图形画面是静止不动的 需要对这些图形对象进行动画设 计 真实地描述外界对象的状态变化 达到过程实时监控的目的 MCGS 实现图形动 画设计的主要方法是将用户窗口中图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连 接 并设置相应的动画属性 在系统运行过程中 图形对象的外观和状态特征 由数 据对象的实时采集值驱动 从而实现了图形的动画效果 本设计中需要制作动画效果 的部分包括 炉内液位 温度 压力的数值变化 各阀门 各传感器的警戒变化 加 热指示灯的变化 1 反应炉内水位变化的动画设置 反应炉内水位变化的动画设置 湖南工业大学本科毕业设计 论文 13 双击反应炉构件 弹出单元属性设置页面 打开动画连接标签 选中矩形 再点 击 符号 如图 3 8 所示 弹出动画组态属性设置 点选位置动画连接项中大小 变化 在动画组态属性设置页中生成大小变化标签 打开大小变化标签 进行设置 在表达式项里 选择数据库中的水参量 在大小变化连接项目里 最小变化百分比为 0 表达式值取 0 最大变化百分比 100 表达式值 80 变化方向取向上方向 变化 方式取剪切式 如图 3 9 所示 2 其他元器件的动画设置 其他元器件的动画设置 利用相类似于上述反应炉内水位有动画设置的方法分别设置好十三个指示灯 四 个阀门 液位实时显示 按钮等的动画连接 图 3 8 水的基本属性窗口 b 图 3 9 反应炉动画属性 湖南工业大学本科毕业设计 论文 14 3 5 控制程序的编写 3 5 1 定时器控制的使用 单击屏幕左上角的工作台图标 弹出 工作台 窗口 单击 运行策略 选 项卡 进入 运行策略 页 如图 3 10 所示 选中 循环策略 单击右侧 策略 属性 按钮 弹出 策略属性设置 窗口 如图所示 在 定时循环时间 ms 一栏 填入 200 单击 确认 按钮 选中 循环策略 单击右侧 策略属性 按钮 弹 出 策略组态 循环策略 窗口 单击 工具箱 按钮 弹出 策略工具箱 在工 具栏找到 新增策略行 按钮 单击 在循环策略窗口出现了一个新策略 在 策略工具箱 选中 定时器 光标变为小手形状 单击新增策略行末端的方块 定时器被加到该策略 如图 3 11 所示 定时器的功能分为 启停功能 在需要的时候被启动 在不需要的时候被停止 计时功能 启动后进行计时 计时时间设定功能 即可以根据需要设定时计时 状态 报告功能 即是否到设定时间 复位功能 即在需要的时候重新开始记时 对定时器 属性设置 双击新增策略行末端的定时器方块 出现定时器属性设置 图 3 10 运行策略窗口 图 3 11 循环策略窗口 在 设定值 栏填入 10 代表设定时间为 10s 在 当前值 栏 填入 ZHV3 在 计时条件 一栏填入 ZHV2 1 在 复位条件 一栏 填入 ZHV2 0 在 计时状态 一栏填入 ZHV1 在 内容注释 一栏 填入 定时器 湖南工业大学本科毕业设计 论文 15 如图 3 12 所示 单击 确认 按钮 退出定时器属性设置 保存 图 3 12 定时器属性窗口 3 5 2 脚本程序 1 脚本程序的语句形式脚本程序的语句形式 脚本程序共有四种基本语句 赋值语句 条件语句 IF 语句 退出语句 赋值语句的形式为 数据对象 表达式 赋值语句用赋值号 来表示 它具体的含义是 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 事件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 只读的内部数据对象 系统内部函数 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 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 分大小写 如拼写不正确 检 湖南工业大学本科毕业设计 论文 16 查程序会提示出错信息 条件语句允许多级嵌套 即条件语句中可以包含新的条件语句 MCGS 脚本程序 的条件语句最多可以有 8 级嵌套 为编制多分支流程的控制程序提供了可能 IF 语句的表达式一般为逻辑表达式 也可以是值为数值型的表达式 当表达式 的值为非 0 时 条件成立 执行 Then 后的语句 否则 条件不成立 将不执行该条 件块中包含的语句 开始执行该条件块后面的语句 退出语句为 Exit 用于中断脚本程序的运行 停止执行其后面的语句 一般在条 件语句中使用退出语句 以便在某种条件下 停止并退出脚本程序的执行 2 脚本程序清单的编写脚本程序清单的编写 回到组态环境 进入循环策略组态窗口 如图 3 10 所示 单击工具栏 新增策略行 按钮 在定时器下增加一行新策略 选中策略工具箱的 脚本程序 光标变为 手形 单击新增策略行末端的小方块 脚本程序被加到该策略 双击 脚本程序 策 略行末端的方块 出现脚本程序编辑窗口 输入附录 1 中的程序清单 单击 保存按钮 3 6 报表输出及曲线显示 在系统实际运行的时候 可能会发生一些意外情况 甚至可能会引发事故 为了 进行实时的精确监控 需要系统进行实时的数据显示 当意外情况发生后 需要查找 原因 这就需要系统显示历史数据 以避免今后再发生类似情况 可以说 系统重要 的数据显示对安全生产非常重要 因此制作了数据显示和曲线显示 这里制作的数据 显示包括 实时报表 历史报表 报警显示如图 3 13 所示 曲线显示包括实时曲线 显示和历史曲线显示如图 3 14 所示 图 3 13 数据显示 湖南工业大学本科毕业设计 论文 17 图 3 14 曲线显示 3 6 1 组对象的定义 1 进入实时数据库 单击 新增对象 按钮 增加一个组对象 2 双击该对象 弹出属性设置窗口 3 在 基本属性 设置页设置对象名 数据组 类型 组对象 4 单击 组成员对象 选项卡 进入 组对象成员 页 5 在左边数据对象列表中选择 水 单击 增加 按钮 数据对象 水 被 添加到右边的 数据组成员列表 中 按照同样的方法 将 压力 温度 添加到 组对象成员中 如图 3 15 所示 6 单击 确认 按钮 组对象设置完毕 图 3 15 组对像属性窗口 3 6 2 报表输出 所谓数据报表就是根据实际需要以一定的格式将统计分析后的数据记录显示和打 印出来 常用的报表有实时数据报表和历史数据报表 湖南工业大学本科毕业设计 论文 18 数据报表在工控系统中是必不可少的一部分 是对生产过程中系统监控对象状态 的综合记录 实时报表 实时报表用于将当前时间的数据变量按一定报告格式显示和打印出来 通常实时报表可以通过 MCGS 系统的自由表格构件来创建 具体操作步骤如下 1 打开用户窗口中的数据显示窗口 单击工具箱 选择 自由表格 制作 一个 15 行 2 列的表格 2 双击表格进入编辑状态 在 A 列 1 行输入水等变量 B 列都输入 1 0 或 1 0 如图 3 16 所示 图 3 16 实时数据报表 历史报表 历史报表通常用语从历史数据库中提取数据记录 并以一定的格式显 示历史数据 利用历史表格动画构件实现历史报表的步骤类似于实时数据显示 实时报警 系统在运行时 可能会发生参数越限情况 实时报警显示是最基本的 安全手段 利用实时报警可以显示出报警信息 具体制作历史报警显示的步骤类似于 实时数据显示 3 6 3 曲线显示 对生产过程的重要参数进行曲线记录有两个好处 一是评价过去的生产情况 二 是预测以后的生产过程 因此曲线显示在工控系统中是一个非常重要的部分 曲线显 示有实时曲线显示和历史曲线显示 实时曲线 实时曲线可以象笔绘记录仪一样与曲线形式实时显示一个或多个数据 湖南工业大学本科毕业设计 论文 19 对象数值的变化情况 具体操作步骤类似于实时数据显示 历史曲线 历史曲线主要用于事后查看数据和状态 分析变化趋势和总结规律 制作过程略 3 6 4 历史报警显示 由于实时报警显示窗口中记录的报警次数为八次 因此报警窗口中只能显示出当 前次的报警信息 历史报警功能显示使系统可以显示出指定时间内的所有报警信息 3 6 5 主控窗口的设置 单击屏幕左上角的工作台图标 弹出 工作台 窗口 单击 主控窗口 选 项卡 进入 运行环境菜单 单击右键新增一个菜单项 又击新增的菜单项进入菜单 属性设置窗口 菜单名 改为 加热反应炉 快捷键 改为 Ctrl W 并选择普通 菜单项 在菜单操作中选择打开用户窗口 并打开后面的下拉菜单选择用户窗口中 的 加热反应炉控制系统 单击确定并保存 如图 3 17 所示 利用同样的方法设置其他的 历史报警 数据显示 曲线显示 如图 3 18 所示 经过以上设置 在 MCGS 运行环境中方便于用户窗口中各窗口的切换 图 3 17 主控菜单属性窗口 图 3 18 运行环境菜单窗口 湖南工业大学本科毕业设计 论文 20 第 4 章 系统调试 4 1 系统的各器件的动作调试 4 1 1 指示灯的动画调试 1 在画面中添加一个按钮 名为 指示灯试验 2 对该按钮作 操作属性 数据对象值操作 取反 动画连接 3 存盘后进入运行环境观察结果 刚进入运行环境 指示灯 变量 0 则指示灯显示红色 鼠标单击 指示灯试 验 按钮 指示灯 变量 1 指示灯显示绿色 再次单击 指示灯试验 按钮 指 示灯 变量 0 指示灯显示红色 4 1 2 其他各器件的调试 类似于上述指示灯的调试方法分别调试好其他指示灯 按钮 反应炉 各阀门的 动画调试 4 2 脚本程序的调试 编辑和调试程序时仍然要遵守逐段编辑和调试和习惯 切记一次性输入 具体做 法如下 1 输入第一段程序水的动画子程序 IF Y2 1 THEN 进料阀开 水 水 0 5 IF 水 80 THEN 水 80 ENDIF EN