加热反应炉监控系统组态界面及PLC程序设计.doc

毕业设计说明书 设计题目 加热反应炉监控系统加热反应炉监控系统 组态界面及组态界面及 PLCPLC 程序设计程序设计 院 系 计算机科学与信息工程学院计算机科学与信息工程学院 专业年级 20092009 级自动化二班级自动化二班 学生姓名 杨普权 学号 2009133224 指导教师 刘宵惠 职称 讲师 设计地点 重庆工商大学 日 期 2013 年 5 月 7 日 目录 第一章 绪 论 1 1 课题研究的背景 1 2 欧姆龙 Cx p7 1 软件的优点 1 3 MCGS 组态软件的优点 1 4 组态软件的状况及发展趋势 2 第二章 控制系统设备简介 2 1 欧姆龙 Cx p7 1 编程软件的介绍 2 1 欧姆龙软件的功能及特点 2 2 软件的基本应用 2 2 加热反应炉 PLC 的程序设计 5 1 反应炉控制的过程 5 2 加热反应炉原理 5 3 加热反应炉的 I O 分配 5 4 PLC 接线图 系统流程图 6 5 PLC 的程序设计 8 2 MCGS 组态软件的介绍 10 1 组态软件的功能及特点 10 第三章 控制界面的创建 10 1 工程的建立 10 1 建立工程步骤 10 2 变量的定义 11 1 变量的分配 11 2 变量的定义步骤 12 3 控制界面的设计与制作 13 1 界面建立 13 2 界面编辑步骤 14 4 动画连接 15 5 控制程序的编写 16 1 定时器控制的使用 16 2 脚本程序 18 6 报表输出及曲线显示 19 1 组对象的定义 20 2 报表输出 21 3 曲线显示 21 4 历史报警显示 22 5 主控窗口的设置 22 第四章人机界面系统与 PLC 间的通讯连接 23 1 设置串口父设备的通讯参数 24 2 为 PLC 创建连接通道 24 3 连接 PLC 通道和实时数据 25 第五章 系统调试 26 1 系统的各器件的动作调试 26 1 指示灯的动画调试 26 2 其他各器件的调试 26 2 脚本程序的调试 26 3 系统模拟调试 27 1 系统运行调试 27 2 系统报警调试 27 4 调试结果分析 28 1 炉内水位不上升 29 2 炉内水位无限上升 29 3 系统无法报警 29 4 报表信息无法显示报表的动画 29 5 系统无法复位 29 6 系统复位后或停止后无法重起系统 29 结 论 30 致 谢 30 参考文献 31 附录 1 32 附录 2 35 加热反应炉监控系统组态界面及 PLC 程序设计 重庆工商大学自动化 2009 级二班杨普权 指导老师 刘宵惠 摘要 加热反应炉监控系统其研究目的是通过利用 MCGS 组态软件和欧姆龙 PLC 编程软 件实现对加热炉的温度控制 它通过编程 组态器件的连接 最后调试的研究方法来 实现加热炉的功能与监控的实现 它的研究结果可以通过 MCGS 组态界面呈现给用户 也可以通过观测实验箱上面的指示灯来实现 然后对照着加热反应炉监控系统组态界 面及 PLC 程序设计的控制要求逐一核对其功能是否实现 通过这两个检测部分及在研 究过程中会实现一个对它的基本控制 但是实际工业应用中不排除环境对炉温控制过 程的影响 关键字 MCGS 组态 欧姆龙 PLC 温度 Abstract The heated reactor monitoring system research purposes MCGS configuration software and Omron PLC programming software furnace temperature control Through programming configuration device connections the last debugging method to achieve the realization of the the furnace features and monitoring Its findings can be presented to the user through the MCGS configuration interface can also be achieved through observation experiment box above indicator and then check one by one according to the heating reactor monitoring system configuration interface and PLC program design control requirements implementation By the two detection portion and in the course of the study one of its basic control but the actual industrial applications do not rule out the impact of the environment on the temperature control process Keywords MCGS configuration OMRON PLC temperature 第 1 页 共 41 页 第一章 绪 论 1 课题研究的背景 随着社会的进步 工业革命的需求 对于加热炉反应控制系统在日常生活中也得 到了广泛的应用 其中包括医疗 纺织 冶金等领域都会用到 这也促进了对温度控 制的发展 让温度控制越来越精确 这当然会用到一些必要应用软件来实现对温度的 模拟控制 这正是加热炉反应系统追求的结果 本课题来源于教学模拟题目 通过本设计可以熟悉并掌握欧姆龙 CPM1A CPU40 型 PLC 的原理与功能以及它的编程语言 以自动控制理论为指导思想 解决工业生产及生 活中温度控制的问题 2 欧姆龙 Cx p7 1 软件的优点 欧姆龙 CX P7 1 软件是一款非常便于学习 便于应用的长走相对而言比较简单的 一款软件 通过学习欧姆龙的编程手册 以及一些基本的指令我们就能够达到简单的 一些应用 另外它是一款可编程的控制器 也就是说是可以随时修改的 3 MCGS 组态软件的优点 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 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 第 2 页 共 41 页 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 这种技术显然是可以用在煤矿 化工过程 铁路沿线容易塌方的这种相对比 较危险的地方 这对于保障人们的身心安全具有非常重要的意义 4 组态软件的状况及发展趋势 组态软件现在比较知名的有西门子 MCGS 组态王 kingview 当然还有更多的其 它的一些软件我们未曾涉猎到的 只是国外的一些组态软件的功能要优于国内 因此 许多的国产软件得不到大范围上的推广 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 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 MCGS 组态软件是一款应用于工业控制上面的组态软件 所以它的发展空间会有一 定的限制 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 这就导致组态软件不可能退出市场 因为是需求存在的 6 I O 驱动软件也逐渐 会朝标准化的方向发展 第二章 控制系统设备简介 1 欧姆龙 Cx p7 1 编程软件的介绍 1 欧姆龙软件的功能及特点 CX Programmer 是一个用于对 OMRON CS1 系列 PLC CV 系列 PLC 以及 C 系列 PLC 建立 测试和维护程序的工具 CX Programmer 是一个用来对 OMRON PLC 进行编程 和对 OMRON PLC 设备配置进行维护的工具 将取代 OMRON 应用软件 SYSWIN 和 SYSMAC CPT 2 软件的基本应用 CX Programmer 的介绍 第 3 页 共 41 页 1 启动 CX Programmer 可以从桌面的任务栏的 开始 按钮启动 一旦被启动 CX Programmer 程序窗 口将被显示 如图 2 1 所示 CX Programmer 提供了一个生成工程文件的功能 此工程文件包含按照需要生成 的多个 PLC 对于每一个 PLC 可以定义梯形图 地址和网络细节 内存 IO 扩展指 令 如果需要的话 和符号 CX Programmer 提供了一个生成工程文件的功能 此工程文件包含按照需要生成 的多个 PLC 对于每一个 PLC 可以定义梯形图 地址和网络细节 内存 IO 扩展指 令 如果需要的话 和符号 图 2 1 CX Programmer 程序窗口 2 介绍 CX Programmer 工程 CX Programmer 工程由梯形图 地址和网络细节 PLC 内存内容 IO 表 扩展指 令 如果需要的话 以及符号组成 每一个 CX Programmer 工程文件都是独立的 是 一个单独的文档 CX Programmer 不能同一时刻打开多个工程文件 但是马上就能够 使用 CX Programmer 来处理多个工程文件 CX Programmer 工程文件具有 CXP 或者 第 4 页 共 41 页 CXT 的文件扩展名 通常使用 CXP 文件 它是 CXT 文件的一个压缩版本 工程必须在相关的 PLC 和符号信息被定义之前被创建 一旦创建好工程 就可以 添加 PLC 信息和进行编程 在梯形图中 PLC 程序的顺序从左到右 从上到下 PLC 程序指令可以在梯形图里面以 图形的方式来输入 在此视图中 可以对程序进行生成 编辑 和监视 在工具栏中 选择查看梯形图图标即可打开之前所打开的梯形图 这样便会看到之前所画的梯形图 如图 2 2 所示 图 2 2 梯形图界面 梯形图程序区的标准特征如下 1 光标 一个显示在梯级里面的当前位置的方形块 光标的位置也在状态栏中被 显示出来 2 梯级 梯形图程序的一个逻辑单元 一个条能够包含多个行和列 所有的梯 级都具有编号 3 梯级总线 左总线提供电源总线的图形表示 右总线包含输出区域 便于让对 象和右总线条对齐 右总线条显示与否是可以选择 如果被显示 可以调整梯级的尺 寸以便于梯级的输出能和其对齐 4 网格点 显示各个单元格连接处的点 为了显示网格 选择工具栏中的网格按 钮 5 梯级边界 在梯形图左边会显示工程 符号 设置 内存 程序 可以从梯 形图中看到 第 5 页 共 41 页 6 自动错误检测 在当前选择的梯级区域的左边将会显示一条粗线 当元素和 指令被添加到当前梯级时 程序将会自动检测其是否有效 其中左边的母线的颜色比 阿奴哈代表着你所写程序的正确性 如果左边母线呈现红色表示程序错误 如果呈现 出的是绿色表示一个正确的输入 另外如果这一行的程序还没编写完成母线一般是呈 红色的 只有移到下一行才可以判断上一行的 此外 在梯形图中 如果出现这种错 误 也可以通过这种方式实现 2 加热反应炉 PLC 的程序设计 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 首先检测下液面 炉内温度 炉内压 力是否都小于给定值 直到条件为真时就进入送料阶段 在送料阶段中开启排气阀 Y1 和进料阀 Y2 这样氮气便进入反应炉 当反应炉内的 水的液位到达上液面时 系统将同时关闭排气阀 Y1 和进料阀 Y2 此时结束送料过程 延时 10s 使得反应炉内的物料均匀 定时 10s 后开启氮气阀 Y3 氮气进入反应炉 炉内压力上升 当炉内压力升高到所设定值 80Pa 时压力变送器 X4 动作 此时关闭氮 气阀 Y3 结束送料过程系统进入加热反应控制阶段 在反应阶段中加热电源 Y5 接通 系统温度缓慢升高 当温度升高到给定值 80 时 温度变送器 X2 动作 切断加热炉电源 Y5 并段延时 10S 让炉内的反应物充分反应完 加热过程结束系统进入泄料阶段 加热过程结束后打开排气阀 Y1 使炉内压力降到低于给定值 再打开泄放阀 Y4 当炉内溶液降到下液面时 延时 10S 后关闭泄放阀 Y4 和排气阀 Y1 系统恢复到原始状 态 准备进入下一反应循环 重复前三个阶段的控制过程 当检测到炉内温度超过设定值或者是压力超过设定值时 报警灯闪烁且每隔 1 分钟 响 5S 3 分钟后停止 但报警灯闪烁直至按停止按钮后停止 在报警灯闪烁期间将自 动关闭加热炉电源 氮气阀 进料阀并同时打开排气阀和泄放阀 此期间启动按钮失 效 2 加热反应炉原理 加热反应炉系统由动作输入 动作输出以及显示输出三部分组成 其中动作输入 如开关量输入 数值量输入 动作输出如开关量输出 显示输出如报警灯输出 指示 灯输出以及阀门输出 第 6 页 共 41 页 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 4 PLC 接线图 系统流程图 排气阀 进料阀 氮气阀 泄放阀 加 加热接触器 报警灯 AC DC 24V 220V 图 2 3 PLC 接线图 输入设备地址号输出设备地址号 启动按钮 SB10000排气阀 Y11000 停止按钮 SB20001进气阀 Y21001 低液位传感器 X10002氮气阀 Y31002 温度传感器 X20003泄料阀 Y41003 上液位传感器 X30004加热炉电源 Y51004 压力传感器 X40005报警灯 Y61005 继电器 11006 继电器 21007 0000 启动 1000 0001 停止 1001 0002 下液面 1002 0003 炉内温度 1003 0004 上液面 1004 0005 炉内压力 1005 CPM1A CPU40 第 7 页 共 41 页 图 2 3 是根据系统的 I O 接线图所画出的 PLC 接线图 这样更加直观的看到 PLC 的接线方式 图 2 4 为系统流程图 它是根据系统的设计要求所画出的流程图 使设计目标更 加清晰 第 8 页 共 41 页 启动 采集下液面 炉内温度 炉内压力值 是否小于给定值 打开排气阀和进料阀 检测上液面是否上升到上限值 延时10S 打开氮气阀 检测炉内压力是否上升到上限值 关闭氮气阀 接通加热炉电源 检测炉内温度是否上升到上限值 切断加热炉电源 延时10S 打开排气阀 检测炉内压力是否下降到下限值 打开泄放阀 检测下液面是否下降到下限值 延时10S 关闭泄放 阀和排气阀 关闭排气阀和进 料阀 报警 N Y Y Y Y Y N 图 2 4 系统流程图 5 PLC 的程序设计 梯形图如下 根据加热反应炉对电气控制系统的要求 本设计控制系统包括手动 在内的共 6 个输入信号 下液面检测信号 SK1 上液面检测信号 SK3 分别输入 PLC 接 第 9 页 共 41 页 点 0 02 0 04 温度变送器 SK2 接 PLC 接点 I0 03 压力变送器输入信号 SK4 接 PLC 输入 接点 0 05 SB1 SB2 分别为启动按钮和停止按钮 接 PLC 输入接点 0 00 0 01 PLC 的 9 个输出信号 其中 10 00 为气阀输出 10 01 为进料阀输出 10 02 为氮气阀输出 10 03 为泄放阀输出 10 04 为加热炉电源输出 10 05 为报警灯输出 10 06 为继电 器 1 10 07 为继电器 2 11 00 为报警器输出 根据系统的电气逻辑及 I O 资源分配 本系统采用高效率的步进梯形指令编程 软件梯形图如图所示 其中 TIM 类定时器为 0 1S 定时器 图 2 5 将启动信号传入中间继电器 20000 图 2 6 将闪烁的一秒信号传入中间继电器 20001 图 2 7 排气 图 2 8 进料 图 2 9 将上液面的输入信号传入继电器 1 图 2 10 定时 10S 图 2 11 供氮 图 2 12 将供氮信号传入继电器 2 第 10 页 共 41 页 图 2 13 打开加热炉电源 图 2 14 定时 10S 图 2 15 开启泄放阀 图 2 16 定时 10S 图 2 17 报警 图 2 18 报警信号及多个定时器信号来控制报警器 图 2 19 设置多个定时器 第 11 页 共 41 页 2 MCGS 组态软件的介绍 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 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 第三章 控制界面的创建 1 工程的建立 1 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 3 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 第 12 页 共 41 页 图 3 1 文件下拉菜单 2 变量的定义 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 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 第 13 页 共 41 页 2 变量的定义步骤 1 打开 MCGS 界面的 实时数据库 选项 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 2 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 3 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 图 3 2 实时数据库 图 3 3 数据对像属性设置 第 14 页 共 41 页 3 控制界面的设计与制作 按照 MCGS 组态软件的要求 建立并编辑自动控制画面如图 2 1 示 画面画出了加 热反应炉的简单示意图 并设计了九个指示灯 分别代表下液位传感器 X1 温度变送 器 X2 上液位传感器 X3 压力变送器 X4 排气阀 Y1 进料阀 Y2 氮气阀 Y3 泄放阀 Y4 加热炉电源 Y5 的情况 运行时 指示灯随之做出相应指示 1 界面建立 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 4 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 5 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 4 用户窗口选项卡 第 15 页 共 41 页 图 3 5 用户窗口属性 2 界面编辑步骤 1 反应炉的绘制 打开 MCGS 组态环境中的编辑图标 点击插入元件 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 6 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 6 元件管理对话框 第 16 页 共 41 页 2 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 九个指示灯 三个按钮等元器件 并将大小和位置调整好 4 动画连接 动画的连接是通过设置对象的属性以及编写的脚本程序实现的 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 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 7 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 8 所示 2 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 7 水的基本属性窗口 第 17 页 共 41 页 b 图 3 8 反应炉动画属性 5 控制程序的编写 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 9 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 10 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 第 18 页 共 41 页 图 3 9 运行策略窗口 图 3 10 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 如图 3 11 所示 单击 确 认 按钮 退出定时器属性设置 保存 图 3 11 定时器属性窗口 第 19 页 共 41 页 2 脚本程序 1 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 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 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 第 20 页 共 41 页 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 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 为避免以后发生类似的原因 所以才会保留数据 便于事后查找原因 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 12 所示 曲线显示包括实时曲线显示和历史曲线显示如图 3 13 所示 图 3 12 数据显示 第 21 页 共 41 页 图 3 13 曲线显示 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 14 所示 6 单击 确认 按钮 组对象设置完毕 第 22 页 共 41 页 图 3 14 组对像属性窗口 2 报表输出 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 15 所示 图 3 15 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 曲线显示 在 MCGS 中 曲线一般分为实时曲线和历史曲线 实时曲线 可以描绘出当时正在运行的对象的变化 这样我们可以直观的感受到 它的一个变化趋势 在 MCGS 组态软件中如何实现实时曲线呢 具体操作如下 第 23 页 共 41 页 在 MCGS 组态平台上 单击 用户窗口 在 用户窗口 中双击 数据显示 进 入 在 工具箱 中单击 实时曲线 图标 可以调整其大小 然后双击曲线 弹出 实时曲线构件属性设置 窗口 按如图 3 16 设置 图 3 16 实时曲线设置窗口 按 确认 即可 在运行环境中单击 数据显示 菜单 就可看到实时曲线 双击曲 线可以放大曲线 历史曲线 即显示之前的所有的对象运行的一些数据 我们可以之后通过这些数 据来分析我们所遇到的问题 如何根据需要画出相应历史数据的历史曲线呢 具体操作如下 在 用户窗口 中打开 数据显示 进入 在 工具箱 中打开 历史曲线 图标 可以自由的调整其大小 双击曲线 弹出 历史曲线构件属性设置 窗口 如图所示 在 历史曲线构件属性设置 中 水 曲线颜色为 蓝色 温度 曲 线颜色为 红色 压力 曲线颜色为 紫色 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 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 第 24 页 共 41 页 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 第四章人机界面系统与 PLC 间的通讯连接 MCGS 与 PLC 的通信是利用计算机的异步通信接口及 RS 232C 数据线与 PLC 连接的 RS 232C 数据线将现场被控参数及 PLC 的状态送入 MCGS 实时数据库 而计算机将控制 命令和参数送入 PLC 人机界面系统与 PLC 间的通信是在其设备窗口中实现的 首先打 开 设备窗口 中的设备工具箱 点击 设备管理 分别创建通用串口父设备及与本 项目所用 PLC 机型相符的欧姆龙 Host Link 两个子窗口 确保在 PLC 与上位机通信时 第 25 页 共 41 页 不产生连接错误 MCGS 与 PLC 间的通讯连接一般按照以下几个步骤进行设置 1 设置 串口父设备的通讯参数 2 为 PLC 创建连接通道 3 连接 PLC 通道和实时数据 1 设置串口父设备的通讯参数 欧姆龙 PLC 设备必须挂接在串口父设备下 串口父设备在 所有设备 目录中 实现设备驱动的具体方法是在设备窗口内配置不同类型的设备构件 并根据外部设备 的类型和特征 设置相关属性 串口父设备用来设置通信参数和通信端口 欧姆龙 PLC 常用的通信参数 波特率 9600 2 位停止位 偶校验 7 位数据位 通信参数必须设置 成与 PLC 的设置一样 否则无法建立人机界面与 PLC 间的通信 其设置情况如图 4 1 所示 图 4 1 通用串口设备设置窗口 2 为 PLC 创建连接通道 输入输出装置读取数据和输出数据的通道称为设备通道 建立设备通道和实时数 据库中数据对象的对应关系的过程称为通道连接 建立通道连接的目的是通过设备构 件确定采集进来的数据送入实时数据库的什么地方 或从实时数据库中什么地方取用 数据 为 PLC 创建连接通道的具体操作如下 在设备窗口的工具箱中找到 欧姆龙 Host Link 选项 并将其添加到通用串口父设备下 添加完成后 双击 欧姆龙 Host Link 图标 弹出设备属性设置对话框 点击该对话窗口基本属性中的 设置设备内 部属性 在欧姆龙 Host Link 通道属性设置对话框中根据需要增加或删除用于数据 变量连接的通道 设置设备内部属性 建立设备通道并指明数据类型 以便将实时数 第 26 页 共 41 页 据库中的变量与 PLC 输入输出通道建立正确的连接 根据系统需要 创建 PLC 的连接 通道 其中只读通道用于把 PLC 中的数据读入到 MCGS 的实时数据库中 通道地址为 1 只写通道用于把 MCGS 实时数据库中的数据写入到 PLC 中 通道地址为 0 为 PLC 创建 连接通道后 连接 PLC 通道和实时数据库中的数据变量 由 MCGS 设计完成的人机界面 即可对 PLC 中数据实现读写操作 图 4 2 设备属性设置对话框 3 连接 PLC 通道和实时数据 在 欧姆龙 Host Link 设备属性设置对话框中点击通道连接 进入通道连接对 话框 在通道前的空格内单击右键 弹出在实时数据库中创建的数据变量 据加热反 应炉监控系统变量及 I O 地址分配表选择实时数据库中的数据变量与对应的 PLC 通道 进行连接 下面进行以部分数据进行说明 加热炉监控系统 PLC 涉及的数据变量有 系统启动按钮 系统停止按钮 分别对应实时数据库中的数据变量启动 停止 I O 地 址 0000 和 0001 完成的数据变量连接如下 启动 读写 IR0 0 停止 读写 IR0 1 加热反应炉监控系统的其它数据变量的对应及连接方式类似 第 27 页 共 41 页 图 4 3 实时数据变量的设置窗口 第五章 系统调试 1 系统的各器件的动作调试 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