MCGS组态软件与PLC在自来水厂的应用毕业设计(DOC毕业设计论文).doc

大学毕业设计说明书题 目：MCGS组态软件与PLC S7-200在自来水厂的应用第一章 绪论1.1 本课题的研究意义MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可运行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000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和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和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，功能成熟，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。良好的体系结构，合理的程序设计，周到的用户理念MCGS成功的度过开发期，也使北京昆仑通态快速的成为工控行业的佼佼者。与众不同、个性独特。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。利用“组态软件”设计PLC的仿真控制对象是指在计算机上运行事先编写好的“组态软件”应用程序,用软件来代替硬件(被控对象)的工作,借助于计算机的屏幕来观察控制的过程及结果。 “组态软件”可以通过RS232C接口与PLC之间进行通信,并监控PLC的所有的存储器、控制器及I/O接口的状态,以变量值的形式传输到计算机上,供上位机使用、处理。利用“组态软件”设计,可以仿真多种PLC控制对象,还可同时全真模拟多个被控对象。仿真的被控对象不仅可以接受多种由PLC发出的控制信号,如逻辑开关信号,继电器控制信号,脉冲信号和各种数值信号等。亦可向PLC发出各种命令信号,如逻辑开关控制信号,继电器开关信号,中断信号,位置信号等。还可与PLC之间进行各种状态数据的传输,从而反映出PLC与被控对象(软件仿真的被控对象)与控制结果之间的关系。编辑好程序之后, “组态软件”即可接受PLC发出的控制信号,并按照程序的算法以动画、数值、文字、标尺等形式在计算机屏幕上反映出PLC的控制过程及结果。PLC的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。在本次选题中，所使用的PLC可编程控制器是西门子的S7-200可编程控制器，并用V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3 PLC编程软件。组态软件使用是MCGS 5.10通用版。在实验室中组态软件和V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3编程软件的通信接口都已经连接好。在设计时只需对这两个程序内部进行调试就可以实现正常的通信。1.2 国内外研究状况及发展前景近些年，随着国民经济的快速发展，利用PLC技术在各个领域实现生产运行的自动控制得到了广泛的应用。北京昆仑通态的MCGS组态软件凭借其优越的性能一跃成为工控行业中的姣姣者。PLC最开始是取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。所以开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域。现在PLC可以实现的功能越来越强，无论是模拟量的控制，还是实现运动控制。大型的PLC还配备了PID模块。在以后的工控行业中起到了举足轻重的作用。北京昆仑通态的MCGS组态软件具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点。其全中文、可视化、面向窗口的组态开发界面，在国内使其的到了广泛的应用。现在已经开发出MCGS6.2通用版，MCGS6.2网络版，MCGS6.8嵌入版。能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。与国外相比，MCGS组态软件有很多不足的地方。但随着MCGS组态软件功能的不断完善和发展，它将在工控等领域得到了逐步的推广和应用，显示出特有的优势和强大的生命力。1.3 本课题的系统设计思想及研究的主要内容1.3.1 系统设计思想根据研究内容，系统设计分为两个部分：硬件部分和软件部分。硬件部分设计的主要内容是完成S7-200可编程控制器与开关量给定及指示的线路连接。软件部分设计是本次设计的主要部分。首先在MCGS组态软件中,编写出自来水厂监控的主界面,并编写出自来水厂的控制界面。然后把组态软件各个模型与PLC中的输入和输出量对应好。最后在实验台上的S7-200可编程控制器的开关量给定及指示硬件接线连接好，就可以监控了。因此,软件设计的主要工作内容有两个：1） 根据系统设计的要求完成自来水厂的监控界面和控制界面的编写；2） 把界面和PLC程序两者的通信调节好。1.3.2 研究的主要内容本课题研究内容主要包括以下几个部分:1. 现场监控单元。由于PLC稳定，抗千扰能力强，我们采用西门子的S7-200作为下位机，对不同的控制对象，我们采用了不同的控制方案。现场监控软件是采用T西门子公司提供STEP7一MICro/w1N32软件来进行编程和其他的相关处理，该系统监控软件功能强大、用户界面友好。2. 监控软件。以MCGS组态软件作为监控软件，其核心内容包括数据的采集和处理、用户操作方式等，集中体现在系统的人机输入、输出功能，自来水厂的实时数据、实时曲线、查询部分历史数据和其历史趋势，给定被控制对象的相关参数等。3. 自来水厂监控系统的实验实现场运行调试。为了测试在实际系统下，该系统的运行效果，我们对该自动监控系统进行了现场调试，在实际环境中的运行表明，该系统灵活、稳定、可靠，控制效果良好。在本设计中主要以MCGS组态软件为主，对应的PLC程序可以做出相应的修改。但MCGS是一个以前没有接触过的软件，所以对MCGS熟悉需要一个过程。在组态环境中建立自来水厂的整体监控界面，和控制界面，在设备窗口中设置父设备和西门子S7-200设备，并在这两个设备中设置好连接通道，使其能和实物通信顺利。其中所要解决的主要问题是：1） 组态监控界面和控制界面的动态连接问题。2） 组态软件和S7-200可编程控制器的通信问题。第二章 系统总体方案设计2.1 方案设计本系统所研究的自来水厂监控系统采用一台PC机作为上位机，根据自来水厂生产工艺流程和现场生产要求，把自来水厂分为四个分站：取水泵房分站、沉淀刮泥分站、过滤反冲洗分站、加氯分站。其中图2-1表示的是自来水厂的生产工艺总流程图。所以通过连接多台西门子的PLC（主要模块：CPU224XP）构成一个监测与控制系统。现场监控单元实现对被控参数的监控，对应被控参数传感器将检测到的被控对象的实际参数如水位、含氯量、水质、流量等，由调理电路放大后，经过隔离电路和留D转换后上传到现场监控单元，上位机和下位机中的通信采用PPI 协议。其中上位机主要完成对现场监控单元的自动化监控，智能决策，历史资料统计分析，图像显示，报警等功能;调理电路是把通过各个被控参数传感器检测到的各个参数的微弱信号，整个自来水厂的监控系统的硬件结构如图2-2所示。沉淀刮泥分站过滤反冲洗分站水源加药房氯瓶加氯分站用户用水取水泵房分站图2-1 自来水厂工艺总流程图PC组态软件 S7-200（PLC）接口电路光电隔离模拟传感器调理电路水位水压水泵等调节阀 图2-2 监控系统的框架图整个监控系统工作过程如下:上位机经过初始化程序后就向PLC发出启动信号，启动PLC 及其被控的机构，同时准备接收PLC发送来的信号和数据。水位水压等等传感器将采集到的信号经调理电路放大，光电隔离消除干扰后，送入A/D转换电路（这一步由于现有的实验环境无法实现，而没有进行研究测试）。送入PLC，由PLC向上位机传递测量的数据信息、设备信息、运行状态等信息，并根据PLC的程序自动控制设备的运行。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。组态环境和运行环境的联系如图2-2所示。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2-3 组态环境和运行环境的联系MCGS组态软件由“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。在自来水厂的应用中，MCGS运行环境监控PLC S7-200收集的数据，现场监控和控制运行状态，在界面中动态显示并可以进行报警显示和报警报表的输出。组态环境通过组态软件核心和实时数据库，利用多任务多线程通道来编辑运行环境的界面，主要来构建动态画面和流程控制。图2-3是组态环境和动态环境的功能和联系图。 图2-4 组态环境和动态环境的功能和联系本系统的设计思路是根据自来水厂的工艺流程图，利用MCGS组态软件编辑出监控和控制界面。在主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部中定义对应的属性，使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。图2-4表示MCGS工控组态软件的各个窗口属性。主控窗口设备窗口用户窗口实时数据库运行策略MCGS工控组态软件自来水厂菜单设计，设置其工程属性，设定其存盘结构添加自来水厂需要的工程设备，连接设备变量创建自来水厂动画显示，设置其报警窗口，人机交互界面定义自来水厂数据变量编写自来水厂控制流程使用功能构件图2-5 MCGS工控组态软件的各个窗口属性第三章 MCGS监控软件设计3.1 引言 本监控系统是由1台PC机为上位机，多台西门子S7-200PLC作为下位机组成的自来水厂净水集散控制系统，上位机主要完成监控自来水厂的被控对象的实时数据、实时曲线、查询历史数据和其历史曲线，给定被控制对象的相关参数和系统的通讯参数等。鉴于MCGS组态软件有着很多的优点，例如:动画简洁、功能强、省点;报表简洁，方便;价比高;脚本灵活;用户策略的灵活;开放性好。我们采用成MCGS监控组态软件作为上位机监控软件来完成数据管理、智能决策、历史资料统计分析，并对数据进行显示、越限报警、实时存储、打印输出;同时经过串行通信接口将数据送至MCGS，狐贺与PLC之间的通信采用PI通讯协议。通过MCGS组态软件对水环境因子的实时监控，实现了对溶解氧、温度、PH 值等监控对象的控制。采用西门子的S7-200PLC作为下位机对整个自来水厂的净水过程参数进行检测与控制。即:将传感器采集的有关参量如水位、水压、含氯量、故障信号等转换为数字信号，并把这些数据暂存起来，同时经过串行通信接口将数据送至MCGS，MCGS与PLC之间的通信采用PPI通讯协议。通过MCGS组态软件对自来水厂的实时监控，实现了对水位、水压、含氯量等监控对象的控制。3.2 MCGS监控组态软件的设计自来水厂的监控界面如图3-1所示：图3-1 自来水厂监控界面3.2.1 用户窗口设计在MCGS组态平台上，单击“用户窗口”，在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，则产生新“窗口0”，即如图3-1图3-2 取水泵房用户窗口建立选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”，将“窗口名称”改为：自来水厂；将“窗口标题”改为：自来水厂，其它不变，单击“确认”。其组态用户窗口属性设置如图3-2所示：图3-3 用户窗口属性在确认以后就会得到自来水厂的用户界面，如图3-3所示。双击自来水厂的用户窗口就可以进入动画制作窗口。图3-4自来水厂的用户界面在动画制作窗口界面中，单击工具条中的“工具箱”按钮，则打开动画工具箱， 图标对应于选择器，用于在编辑图形时选取用户窗口中指定的图形对象；图标用于打开和关闭常用图符工具箱，常用图符工具箱包括27种常用的图符对象。图形对象放置在用户窗口中，是构成用户应用系统图形界面的最小单元，MCGS中的图形对象包括图元对象、图符对象和动画构件三种类型，不同类型的图形对象有不同的属性，所能完成的功能也各不相同。MCGS的图元是以向量图形的格式而存在的，根据需要可随意移动图元的位置和改变图元的大小，在工具箱中提供了8种图元。为了快速构图和组态，MCGS系统内部提供了27种常用的图符对象，称为系统图符对象。如下图3-4所示：图3-5工具箱窗口制作文字框图 建立文字框：鼠标点击工具条中“工具箱”按钮，打开系统图符工具箱。选择“工具箱”内的“标签”按钮，鼠标的光标变为“十字”形，在窗口任何位置拖拽鼠标，拉出一个一定大小的矩形。输入文字：建立矩形框后，光标在其内闪烁，可直接输入“水位控制系统演示工程”文字，按回车键或在窗口任意位置用鼠标点击一下，文字输入过程结束。如果用户想改变矩形内的文字，先选中文字标签，按回车键或空格键，光标显示在文字起始位置，即可进行文字的修改。设置框图颜色 设定文字框颜色：选中文字框，按（填充色）按钮，设定文字框的背景颜色（设为无填充色）；按（线色）按钮改变文字框的边线颜色（设为没有边线）。设定的结果是，不显示框图，只显示文字。设定文字的颜色：按（字符字体）按钮改变文字字体和大小。按（字符颜色）按钮，改变文字颜色（为蓝色）。 图3-6 框图颜色设置窗口单击“工具”菜单，选中“对象元件库管理”或单击工具条中的“工具箱”按钮，则打开动画工具箱,工具箱中的图标用于从对象元件库中读取存盘的图形对象；图标用于把当前用户窗口中选中的图形对象存入对象元件库中。如下图3-6所示： 图3-7对象元件库管理窗口从“对象元件库管理”中的“储藏罐”中选取中意的罐，按“确认”，则所选中的罐在桌面的左上角，可以改变其大小及位置。3.2.2 取水泵房分站3.2.2.1 取水泵房的组态环境从“对象元件库管理”中的“阀”和“泵”中分别选取两个泵流动的水是由MCGS动画工具箱中的“流动块”构件制作成的。选中工具箱内的“流动块”动画构件（ ）。移动鼠标至窗口的预定位置，（鼠标的光标变为十字形状），点击一下鼠标左键，移动鼠标，在鼠标光标后形成一道虚线，拖动一定距离后，点击鼠标左键，生成一段流动块。再拖动鼠标（可沿原来方向，也可垂直原来方向），生成下一段流动块。当用户想结束绘制时，双击鼠标左键即可。当用户想修改流动块时，先选中流动块（流动块周围出现选中标志：白色小方块），鼠标指针指向小方块，按住左键不放，拖动鼠标，就可调整流动块的形状。最后生成的画面如下图3-7所示：图3-8 取水泵房监控界面完成好画面以后，要定义数据变量，使其和监控界面中的各个元件对应期来，才可以实现监控界面的动画运行。实时数据库是MCGS工程的数据交换和数据处理中心。数据变量是构成实时数据库的基本单元，建立实时数据库的过程也即是定义数据变量的过程。定义数据变量的内容主要包括：指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围，确定与数据变量存盘相关的参数，如存盘的周期、存盘的时间范围和保存期限等。其取水泵房的实时数据库如表3-1所示：表3-1 取水泵房实时数据库变量名称类 型注 释水泵1开 关 型控制水泵“启动”、“停止”的变量水泵2开 关 型蓄水池数 值 型水位低信号数 值 型水位高信号数 值 型故障信号数 值 型鼠标点击工作台的“实时数据库”窗口标签，进入实时数据库窗口页。按“新增对象” 按钮，在窗口的数据变量列表中，增加新的数据变量，多次按该按钮，则增加多数据变量，系统缺省定义的名称为“Data1”、“Data2”、“Data3”等选中变量，按“对象属性”按钮或双击选中变量，则打开对象属性设置窗口。 指定名称类型：在窗口的数据变量列表中，用户将系统定义的缺省名称改为用户定义的名称，并指定类型，在注释栏中输入变量注释文字。本系统中要定义的数据变量如下图3-9所示，以“水泵1”变量为例。图3-9 水泵1数据库属性水泵2、低水位信号、高水位信号、取水故障三个开关型变量，属性设置只要把对名称改为：水泵2、低水位信号、高水位信号、取水故障；对象类型选为“开关”， 其他属性不变。蓄水池的对象类型选为“数值”。由图形对象搭制而成的图形界面是静止不动的，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。在用户窗口中，双击自来水厂窗口进入，选中水泵1双击，则弹出单元属性设置窗口。如图3-10水泵1 属性设置a所示，选中折线，则会出现，单击则进入动画组态属性设置窗口，按图3-11水泵1属性设置b和图3-12水泵属性设置c所示修改，其它属性不变。设置好后，按确定，再按确定，变量连接成功。 图3-10 水泵1属性设置a 图3-11 水泵1属性设置b图3-12 水泵1属性设置c水泵2 的属性设置和水泵1的设置一样，只需要把每项的水泵1改写成为水泵2就可以完成其属性设置。在去水房监控界面中，选中蓄水池双击，则弹出单元属性设置窗口，如图3-13蓄水池属性设置a。选中组合图符，则会出现，单击则进入动画组态属性设置窗口，按图3-14蓄水池属性设置b所示修改，其它属性不变。设置好后，按确定，再按确定，变量连接成功。 图3-13蓄水池属性设置a 图3-14蓄水池属性设置b为了使使水罐动起来。在“工具箱”中选中滑动输入器图标，当鼠标变为“十”后，拖动鼠标到适当大小，大小如图3-15滑动输入器所示，然后双击进入属性设置，具体操作如图3-16滑动输入器属性设置所示：图3-15 滑动输入器 图3-16 滑动快属性设置在“滑动输入器构件属性设置”的“操作属性”中，把对应数据对象的名称改为：蓄水池，可以通过单击图标，到库中选，自己输入也可；“滑块在最右边时对应的值”为：10。在“滑动输入器构件属性设置”的“基本属性”中,在“滑块指向”中选中“指向左（上）”，其它不变。在“滑动输入器构件属性设置”的“刻度与标注属性”中,把“主划线数目”改为：5，即能被10整除，其它不变。在设备窗口中可以添加各种设备，来实现整个系统的自动控制和监控，双击设备窗口，通过右键点击设备工具箱，再点击设备管理，在里面添加通用串口父设备和模拟设备。在通用串口父设备的下一级中添加西门子S7-200PPI设备。具体如图3-17所示：图3-17 设备窗口在设备窗口中，通用串口父设备的属性设置如图3-18所示， 图3-18通用串口父设备属性设置西门子S7-200PPI设备的属性设置如图3-18和图3-19所示，其通道连接核PLC梯形图程序一一对应。相应的PLC梯形图程序见附录1。图3-18 S7-200PPI基本属性设置 图3-19 S7-200PPI通道连接设置 模拟设备对应的是蓄水池的输入显示，在这里定义的是正弦量输入。属性设置如图3-20和图3-21所示图3-20 模拟设备基本属性设置 图3-21模拟设备通道连接设置设备窗口设置好以后，就只要设置流动块属性，整个取水房的监控界面就设置完成了。在用户窗口中，双击自来水厂窗口进入，蓄水池下面的流动块与蓄水池右侧的流动块在流动块构件属性设置窗口中，只需要把流动属性表达式相应改为：水泵1=1，水泵2=1，再选定当停止流动时，绘制流体即可。如下图3-18和图3-19所示： 图3-22蓄水池下方流动块属性设置 图3-23蓄水池右方流动块属性设置为了在监控界面中实现总的控制，可以加一个总控制开关，其对应的属性设置只要在脚本程序中定义，开的脚本程序是：!SetDevice(设备0,6,write(Q0.2=1)。关的脚本程序是：!SetDevice(设备0,6,write(Q0.2=0)。具体设置如图3-24和图3-25所示：图3-24 开的脚本设置 图3-25 关的脚本设置3.2.2.2 取水泵房的运行环境在3.2.2.1 取水泵房的组态环境中把整个取水泵房的设计全部完成，现在就可以运行取水泵房的监控界面了。首先要把取水泵房的PLC控制程序通过V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3下载到S7-200中，然后把S7-200设置为运行状态，要把V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3关闭，才不会产生通讯冲突。然后在取水泵房的组态环境中，右键点击自来水厂的用户窗口，把这个窗口设置为启动窗口。进入自来水厂用户窗口中，按F5就可以进入运行环境。再运行环境中按下取水总开关的开按钮，取水泵房就开始运行起来了。正常的运行环境是：水泵1 不断的从江河水中抽取源水到蓄水池中，水泵2 不断的从蓄水池中抽取水到沉淀池去，在取水泵房的监控界面中，水泵1 和水泵2都显示为绿色，如图3-26所示。当取水泵房出现故障时，故障报警指示灯显示为红色，水泵1 和水泵2都停止运行，在监控界面中都显示为红色，如图3-27所示.图3-26 取水泵房正常运行 图3-27 取水泵房有故障如果蓄水池中的水位达到高水位的时候，蓄水池高水位指示灯会显示为红色，同时水泵1停止运行，也显示为红色，但水泵2继续运行，如图3-28所示。当蓄水池中的水位达到低水位的时候，蓄水池低水位指示灯会显示为红色，同时水泵2停止运行，也显示为红色，但水泵1继续运行，如图3-29所示。图3-28 蓄水池高水位 图3-29 蓄水池低水位3.2.3 沉淀刮泥分站3.2.3.1 沉淀刮泥的组态环境 在用户界面中建立沉淀刮泥界面，具体建立操作在前面已经介绍，只要建立如图3-30所示的监控界面。图3-30 沉淀刮泥监控界面建立好界面后，在实时数据库中定义数据变量，其具体的数据变量如表3-2所示：表3-2 沉淀刮泥房的实时数据库变量名称类 型注 释取水阀开 关 型控制调节阀“打开”、“关闭”的变量取水阀1开 关 型控制调节阀“打开”、“关闭”的变量取水阀2开 关 型控制调节阀“打开”、“关闭”的变量沉淀池低信号开 关 型沉淀池高信号开 关 型刮泥故障开 关 型去药阀开 关 型刮泥运行开 关 型刮泥前进开 关 型刮泥后退开 关 型排泥阀开 关 型沉淀池数 值 型药物室数 值 型水泵2开 关 型实时数据库按照表3-2中的内容定义好，并在单元属性窗口中变量类型定义好沉淀刮泥的实时数据库就建立好了。然后再沉淀刮泥的用户窗口中把各个器件的属性以及和实时数据库中的变量对应好。这里只介绍取水阀、沉淀刮泥总开关刮泥故障指示灯的属性设置。图3-31和图3-32表示取水阀的属性设置，在按钮动作中数据对象值操作选择值1，然后点击后面的问号，选择取水阀。在可见度中的表达式是取水阀=1。图3-31 取水阀属性设置 图3-32 取水阀按钮输入设置图3-33和图3-34分别表示沉淀刮泥总开关的开和关的脚本程序设置。开的脚本程序是：!SetDevice(设备0,6,write(Q1.2=1)。关的脚本程序是：!SetDevice(设备0,6,write(Q1.2=0)。在非零状态的时候按钮是可见的。不要选择它的数据对象值操作。图3-33 沉淀总开关的开按钮的脚本设置 图3-34沉淀总开关的关按钮的脚本设置图3-35和图3-36表示刮泥故障的属性设置，在数据对象的填充颜色选择刮泥故障，填充颜色的表达式选择刮泥故障。刮泥故障的指示灯是对应的S7-200的输入信号，它的默认设置是输入为0时显示绿色，输入为1时显示红色。图3-35 刮泥故障属性设置a 图3-36 刮泥故障属性设置b 在设备窗口中可以添加各种设备，来实现整个系统的自动控制和监控，双击设备窗口，通过右键点击设备工具箱，再点击设备管理，在里面添加通用串口父设备。在通用串口父设备的下一级中添加西门子S7-200PPI设备。具体操作同取水房的一样，这里不进行介绍。西门子S7-200PPI设备的属性设置如图3-37、图3-38和图3-39所示，其通道连接核PLC梯形图程序一一对应。相应的PLC梯形图程序见附录2。图3-37 S7-200PPI基本属性设置图3-38 S7-200PPI连接通道a 图3-39 S7-200PPI连接通道b 设备窗口设置好以后，就只要设置流动块属性，整个取水房的监控界面就设置完成了。在用户窗口中，双击自来水厂窗口进入，沉淀池与调节阀相连接的流动块的属性设置如图3-40所示，流动属性的表达式为：水泵2*取水阀=1。还需要设置当停止流动时，绘制流体。沉淀池与取药阀相连接的流动块的属性设置如图3-41所示，其流动属性的表达式为取药阀=1，设置当停止流动时，绘制流体。沉淀池和取水阀1连接的流动块的属性设置如图3-42所示，其流动属性的表达式为取水阀1=1，设置当停止流动时，绘制流体。沉淀池和排泥阀连接的流动块的属性设置如图3-43所示，其流动属性的表达式为排泥阀=1，设置当停止流动时，绘制流体。图3-40 取水阀流动属性设置 图3-41 取药阀流动块属性设置图3-42 取水阀1流动块属性设置 图3-43排泥阀流动快属性设置3.2.3.2 沉淀刮泥的运行环境 在3.2.3.1 沉淀刮泥的组态环境中把整个沉淀刮泥房的设计全部完成，现在就可以运行沉淀刮泥房的监控界面了。首先要把沉淀刮泥房的PLC控制程序通过V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3下载到S7-200中（沉淀刮泥的PLC梯形图程序见附录2），然后把S7-200设置为运行状态，要把V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3关闭，才不会产生通讯冲突。然后在沉淀刮泥房的组态环境中，右键点击自来水厂的用户窗口，把这个窗口设置为启动窗口。进入自来水厂用户窗口中，按F5就可以进入运行环境。再运行环境中按下沉淀刮泥总开关的开按钮，沉淀刮泥房就开始运行起来了。正常的运行环境是：水泵1、取水阀和取水阀1都是打开运行的，在沉淀刮泥房的监控界面中，水泵1、取水阀和取水阀1都显示为绿色，如图3-44所示。图3-44 沉淀刮泥正常运行当沉淀池达到高水位的时候，高水位报警指示灯显示红色，取水阀和取药阀都停止运行，这时只有取水阀1正常运行。在监控界面中只有取水阀1显示绿色，取水阀和取药阀显示红色，具体情况如图3-45所示。图3-45 沉淀池高水位当沉淀池的水位到达低水位的时候，低水位报警指示灯显示红色，取水阀1停止运行，而取水阀和取药阀是正常运行的，在监控界面中取水阀和取药阀都显示绿色表示运行，而取水阀1显示红色。具体情况如图3-46所示。图3-46 沉淀池高低水位 在PLC程序设定中定义每天上午的9点整，进行刮泥。也设定了手动刮泥开关。当刮泥开始时，在监控界面中刮泥运行指示灯显示为红色，同时刮泥前进指示灯也变成红色，排泥阀同时开始运行。运行一段时间后，由行程开关检测刮泥桥运行到最前端时，刮泥桥停止向前运行，这时刮泥前进指示灯关闭。在经过10秒的延时，刮泥桥向后运行，这时刮泥后退指示灯显示为红色， 当位置行程开关检测到后退到位信号时，整个刮泥过程结束，同时净水沉淀过程开启，排泥阀关闭停止运行。即取药阀、取水阀和取水阀1运行。回到开始运行的状态。刮泥运行的监控界面如图3-47所示：图3-47 刮泥运行监控3.2.4 过滤反冲洗分站3.2.4.1过滤反冲洗的组态环境 在用户窗口中建立过滤反冲洗窗口，监控界面如图3-48所示：图3-48 过滤反冲洗监控界面建立好界面后，在实时数据库中定义数据变量，其具体的数据变量如表3-3所示：表3-3变量名称类 型注 释取水阀1开 关 型控制调节阀“打开”、“关闭”的变量取水阀2开 关 型控制调节阀“打开”、“关闭”的变量反冲洗阀开 关 型控制调节阀“打开”、“关闭”的变量鼓风机开 关 型除污泵开 关 型过滤池故障开 关 型过滤池高水位开 关 型过滤池低水位开 关 型反冲洗蓄水池数 值 型过滤池数 值 型 各个数据变量以及其对应的数据类型，按照表3-3设定，在用户界面中各个元器件和实时数据库中的变量对应好，并设置各个元器件的属性表达式，值得注意的是在各个调节阀的属性设置中，每一个调节阀的按钮操作中的数据对象值操作选定了置1，那么在下面的按钮操作中的数据对象值操作选定了置0，才能起到正常的监控作用。鼓风机和除污阀的数据对象值操作也是一样的设置。以鼓风机的属性设置为例，如图3-49、图3-50和图3-51所示：图3-49 鼓风机动画连接图3-50 鼓风机按钮动作a 图3-51 鼓风机按钮动作b在设备窗口中可以添加各种设备，来实现整个系统的自动控制和监控，双击设备窗口，通过右键点击设备工具箱，再点击设备管理，在里面添加通用串口父设备和模拟设备。在通用串口父设备的下一级中添加西门子S7-200PPI设备。在3.2.2 取水泵房已经介绍过。过滤反冲洗分站的模拟设备的属性设置和取水泵房的一样。西门子S7-200设备属性的设置如图3-52和图3-53所示，其通道连接核PLC梯形图程序一一对应。相应的PLC梯形图程序见附录3。图3-52 S7-200属性通道连接a 图3-53 S7-200属性通道连接b设备窗口设置好以后，就只要设置流动块属性，整个取水房的监控界面就设置完成了。在过滤反冲洗的用户窗口中，过滤池与取水阀1的流动块属性如图3-54所示，其流动块表达式为：取水阀1=1，设置当停止流动时，绘制流体。过滤池与取水阀2的流动块属性如图3-55所示，其流动块表达式为：取水阀2=1，设置当停止流动时，绘制流体。过滤池与反冲洗阀的流动块属性如图3-56所示，其流动块表达式为：反冲洗阀=1，设置当停止流动时，绘制流体。过滤池与鼓风机的流动块属性如图3-57所示，其流动块表达式为：鼓风机=1，设置当停止流动时，绘制流体。过滤池与除污阀的流动块属性如图3-58所示，其流动块表达式为：除污阀=1，设置当停止流动时，绘制流体。图3-54 过滤池与取水阀1的流动块属性设置 图3-55 过滤池与取水阀2的流动块属性设置图3-56 过滤池与反冲洗阀的流动块属性设置 图3-57 过滤池与鼓风机的流动块属性设置图3-54 过滤池与除污阀的流动块属性设置3.2.4.2 过滤反冲洗的运行环境在3.2.4.1 过滤反冲洗的组态环境中把整个过滤反冲洗的设计全部完成，现在就可以运行过滤反冲洗的监控界面了。首先要把过滤反冲洗的PLC控制程序通过V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3下载到S7-200中（沉淀刮泥的PLC梯形图程序见附录3），然后把S7-200设置为运行状态，要把V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3关闭，才不会产生通讯冲突。然后在过滤反冲洗的组态环境中，右键点击自来水厂的用户窗口，把这个窗口设置为启动窗口。进入用户窗口中，按F5就可以进入运行环境。再运行环境中按下过滤反冲洗总开关的开按钮，过滤反冲洗就开始运行起来了。正常的过滤运行环境是：取水阀1和取水阀2都是打开运行的，在沉淀刮泥房的监控界面中，取水阀1和取水阀2都显示为绿色，如图3-44所示图3-55 过滤反冲洗的过滤阶段 在过滤运行的时候，当检测到高水位的时候，取水阀1关闭停止进水，在界面中高水位指示灯显示红色，取水阀1显示红色，取水阀2仍然是运行状态。当检测到低水位的时候，在界面中低水位指示灯显示红色，取水阀2关闭停止进水，取水阀1仍然是运行状态。当有故障时，故障报警指示灯显示红色，其它调节阀全是关闭的现实红色。在PLC梯形图程序中设置的每天12点进行反冲洗，在界面中也有反冲洗总开关，点击开的按钮时，取水阀1和取水阀2都停止运行，同时除污泵和鼓风机开始运行，进入气洗阶段，在监控界面中除污阀和鼓风机都显示为绿色，其他调节阀全是关闭显示红色，监控界面如图3-56所示。运行一段时间后，反冲洗阀也打开，进入了气水混合反冲洗阶段，在监控界面中除污阀、鼓风机和反冲洗阀都显示为绿色，其他调节阀都显示红色，监控界面如图3-57所示。等气水混合反冲洗阶段运行一段时间后，鼓风机关闭停止运行，反冲洗阀继续运行，运行一段时间后关闭。这样整个反冲洗阶段全部完成，在整个反冲洗阶段除污阀一直是打开运行的。结束后又回到过滤阶段。图3-56 反冲洗气洗阶段 图3-57 反冲洗气水混合洗阶段袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿