基于mcgs-plc的轮胎硫化温度、压力控制系统设计─数据库设计及改进

基于mcgs-plc的轮胎硫化温度、压力控制系统设计─数据库设计及改进内容摘要：

度到 保持温度 降低蒸汽压力到 保持蒸汽压力 降低蒸汽压力到 其中操作顺序用下拉式菜单按以上几种选取。 D．参数设定报表 4 使用胶料名称、硫化热量参数（等效硫化参数） （ 7）输出报表： A． 按生产年份、生产月份、硫化日期分别统计产量。 B． 轮胎输出报表 1 所有输入数据生成唯一胎号。 C． 按生产的胎号范围输出此范围内报表 2 所有数据以及工作实时生成的温度与压力曲线。 D． 非自动生产时的报表 2 所有数据与实时生产的温度压力曲线。 （ 8）下位机程序出现问题 时，可由上位机下传至下位机，维护其正常使用。 （ 9）上 位机系统能够对生产情况同时进行现场和远程的实时监控。 (10) 当进入等效硫化时，系统提供 15 秒报警功能。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） (11) 同一层热电阻的误差超过设定值时，进行 30 秒的报警。 (12) 硫化温度低于硫化曲线设定值输入要求时，进行 1 分钟报警。 下位机 PLC 要求： （ 1） 应满足甲方提供的 硫化时间、温度、压力曲线。 各段时间、温度、压力参数可调。 （ 2）当温度达不到要求的时候，根据实时温度，按给定公式和设定的硫化温度系数自动计算等效硫化时间， PLC 能自动实现等效硫化功能。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 第三章 设计整体思路 设计原理图 图 设计原理总图 本系统采用接在同一台计算机上的两台 PLC 可独立的实现对两套硫化生产系统的控制。 硫化中的温度数据由热电阻 Pt100 采来后，经 EM231 转换，再送到 CPU224。 压力数据由远传压力表采集后，经 EM235，再送到 CPU224。 控制参数都是通过上位机设定并于生产前传到 CPU224 的。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 上位机介绍 硫化过程中，上位机完成数据的传递，绘制图形，数据存储，产量统计等功能。 数据传递 （ 1） 硫化过程中数据的传递是双向、分明进行的，且具有周期性。 上位机和下位机通过电缆 RS23 RS485 实现数据的传递和通信。 （ 2） MCGS 状态下，通过在设备窗口建立通道连接，可将实时数据库中的数据装入下位机 CPU224 对应的寄存器中。 其中变量寄存器（ V），位寄存器（ M）和输出映象寄存器（ Q）可读可写，输入映象寄存器（ I）为只读。 （ 3） 本工艺中，上位机在硫化开始前，要向下位机传送温度给定信号的三个跃变点的值（如 130℃， 140℃， 150℃，随工艺要求而定），压力的两个跃变点值（如 ，随工艺要求而定），九段硫化时间值， PID 参数，等效硫化系数等数据。 （ 4） 硫化过程中，上位机要接收 来自下位机的实时信号：八 个热电阻的温度值，一个压力传感器的压力值，还有上、中、下层的平均温度值、实际值，三个报警状态，启动、停止、复位状态，硫化结果信号等。 上位机将根据设备通道中的设置，对它们进行周期性采样，并读入到实时数据库中进行进一步处理。 绘制曲线、实时曲线和历史曲线 硫化过程中各种曲线和报表是把实时数据库和历史数据库中的数据对象的值以时 间为横轴的形式绘制出来，通过对实时曲线的监控，可以看到当前设备 运行的情况，并且操作者还可以调用历史曲线和数据 ，能够 知道过去一段时间内的生产情况，便于发现问题。 数据的提取和报表的输出 生产过程中各种报表（包括产量统计报表）的输出都应用到了 MCGS 中的数据处理和报表输出功能，因此为了完成显示，还要编写相应的脚本程序。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 第四章 MCGS 组态软件 MCGS 组态软件 概述 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/2020 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，功能全面，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。 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，已成功应用于石油化工、钢铁行业、电力系统、水处理、环境监测、机械制造、交通运输、能源原材料、农业自动化、航空航天等领域，经过各种现场的长期实际运行，系统稳定可 靠。 目前， MCGS 组态软件已经成功推出了 MCGS 通用版组态软件、 MCGSWWW 网络版组态软件和 MCGSE 嵌入版组态软件。 三类产品风格相同，功能各异，三者完美结合，融为一体，形成了整个工业监控系统的从设备采集、工作站数据处理和控制、上位机网络管理和 web 浏览的所有功能，很好的实现了自动控制一体化的功能。 MCGS 组态软件的整体结构 MCGS 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内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 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。 构 建 动 画流 程 控 制报 警 组 态动 画 显 示连 接 设 备设 计 报 表设 备 输 出报 表 打 印报 警 输 出现 场 控 制实时数据库组态软件核心实时数据库组 态 环 境 运 行 环 境多 任 务多 线 程 图 组态环境与运行环境的关系图 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 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 .mcg 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 组态软件五大组成部分 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，指定内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 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的人机交互界面，诸如：生成各种动 画显示画面、报警输出、数据与曲线图标等。 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、定时器、配方操作、多媒体输出等。 M C G S 工 控 组 态 软 件主 控 窗 口 实 时 数 据 库 运 行 策 略用 户 窗 口设 备 窗 口菜 单 设 计设 置 工 程 属 性设 定 存 盘 结 构添 加 工 程 设 备连 接 设 备 变 量注 册 设 备 驱 动编 写 控 制 流 程使 用 功 能 构 件定 义 数 据 变 量创 建 动 画 显 示设 置 报 警 窗 口人 机 交 互 界 面 与国内外同类产品相比， MCGS 组态软件具有以下特点： ① 全中文、可视化、面向窗口的组态开发界面，符合中国人的使用习惯和要求，真正的 32 位程序，可运行于 Microsoft Windows95/98/Me/NT/2020 等多种操作系统。 ② 庞大的标准图形库、完备的绘图工具、 22 种不同形式的渐进色 填充功能以及丰富的多媒体支持，使您能够快速的开发出集图像、声音、动画等于一体的丰富多样、精美内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 的工程画面。 ③ 全新的 ActiveX 动画构件，包括存盘数据处理、条 件曲线、计划曲线、相对曲线、通用棒图等等，使您能够更方便、更灵活的处理、显示生成数据。 ④ 简单易学的 Basic 脚本语言与丰富的 MCGS 策略构件，使您能够轻而易举 地开发出复杂的流程控制系统。 ⑤ 强大的网络功能，支持 TCP/IP、 Modem、 485/422/232，以及各种网络和无线电台等多种网络体系结构。 ⑥ 提供了 WWW 浏览功能，能够方便地实现生产现场控制与企业管理的集成。 在整个企业范围内，只使用 IE 浏览器就可以在任意一台计算机上方便地浏览与生产现场一致的动画画面，实时和历史的生产信息，包括历史趋势，生产报表 等等，并提供完善的用户权限控制。 主控窗口组态 MCGS 的主控窗口是组态工程的主窗口，是所有设备窗口和用户窗口的父窗口。 它相当于一个大的容器，可以放置一个设备窗口和多个用户窗口，负责这些窗口的管理和调度，并调度用户策略的运行。 同时，主控窗口又是组态工程结构的主框架，可在主控窗口内建立菜单系统，创建各种菜单命令，展现工程的总体概貌和外观，设置系统运行流程及特征参数，方便用户的操作。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 图 在 MCGS 单机版中，一个应用系统只允许一个主控窗口，主控窗口是作为一个独立的对象存在的，其强大的 功能和复杂的操作都被封装在对象的内部，组态时只需对主控窗口的属性进行正确的设置即可。 设备窗口组态 设备窗口是 MCGS 系统的重要组成部分，负责建立系统与外部硬件设备的连接，使得 MCGS 能从外部设备读取数据并控制外部设备的工作状态，实现对工业过程的实时监控。 MCGS 实现设备驱动的基本方法是：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，设置相关的属性，将设备的操作方法，如硬件参数配置、数内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 据转换、设备调试等都封装在构件之内，以对象的形式与外部设备建立数据的传输通道连接。 系统运行过程中， 设备构件由设备窗口统一调度管理，通过通道连接，向实时数据库提供从外部设备采集到的数据，从实时数据库查询控制参数，发送给系统其它部分，进行控制运算和流程调度，实现对设备工作状态的实时检测和过程的自动控制。 MCGS 的这种结构形式使其成为一个与设备无关的系统，对于不同的硬件设备，只需定制相应的设备构件，放置到设备窗口中，并设置相关的属性，系统就可对这一设备进行操作，而不需要对整个系统结构作任何改动。 图 设备窗口组态图 在 MCGS 单机版中，一个用户工程只允许有一个设备窗口，设置在主控窗口内。 运行时，由 主控窗口负责打开设备窗口。 设备窗口是不可见的窗口，在后台独立运行，负责管理和调度设备驱动构件的运行。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 用户窗口组态 MCGS 系统组态的一项重要工作就是生动的图形界面、逼真的动画效果来描述实际工程问题。 在用户窗口中，通过对多种图形对象的组态设置，建立相应的动画连接，用清晰生动的画面反映工业控制控制。 用户窗口是由用户来定义的、用来构成 MCGS 图形界面的窗口。 用户窗口是组成MCGS 图形界面的基本单位，所有的图形界面都是由一个或多个用户窗口组合而成的，它的显示和关闭由各种策略构件和菜单命令来控制。 用户窗口 相当于一个“容器”，用来放置图元、图符和动画构件等各种图形对象，通过对图形对象的组态设置，建立与实时库的连接，来完成图形界面的设计工作。 图 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 用户窗口内的图形对象是以“所见即所得”方式来构造，也就是说，组态时，用户窗口内的图形是什么样，运行时就是什么样，同时打印出来的结果也是这样的。 因此，用户窗口除了构成图形界面以外，还可以作为报表的一页来打印。 把用户窗口视区的大小设置成对应的纸张大小，就可以打印出各种复杂图形组成的报表。 实时数据库 在 MCGS 中的数据不同于传统意义的数据或 变量，它不只包含了变量的数值特征，还将与数据相关的其它属性（如数据的状态、报警限值等）以及对数据的操作方法（如存盘处理、报警处理等）封装在一起，作为一个整体，以对象的形式提供服务。 这种把数值、属性和方法定义成一体的数据称为数据对象。 MCGS 用数据对象来表述系统中的实时数据，用对象变量代替传统意义的值变量。 把用数据库技术管理的所有数据对象的集合称为实时数据库。 实时数据库是 MCGS 的核心，是应用系统的数据处理中心，如下图所示，系统各个部分均。