基于mcgs和s7-200plc的液位比值控制系统

基于mcgs和s7-200plc的液位比值控制系统内容摘要：

单命令、特性参数和启动特性等项内容，是应用系统的主框架。 辽宁科技大学毕业设计（论文） 第 9 页 （ 3）设备窗口是 MCGS 监控系统与外部设备联系的媒介。 专门用来放置不同类型和功能的设备构件，实现对外部设备的操作和控制。 它通过设备构件把外部设备的数据采集进来，送入实时数据库，或把实时数据库中的数据输出到外部设备。 （ 4）用户窗口实现了数 据和流程的 “可视化 ”。 用户窗口中可以放置三种不同类型的图形对象 ： 图元、图符和动画构件。 (5) 运行策略是对系统运行流程实现有效控制的手段。 一个应用系统有三个固定的运行策略 ： 启动策略、循环策略和退出策略。 综上所述，要完成一个实际的应用系统，应该首先在组态环境中用系统提供的或用户扩展的构件构造应用系统，配置各种参数，形成一个有丰富功能可以实际应用的工程。 然后，把组态环境中的组态结果提交给组态运行环境。 运行环境和组态结果一起就构成了用户自己的应用系统。 MCGS 通用监控系统主要功能 （ 1） 良好的可维护性和可扩充性。 三种基本类型的构件 (设备构件、动画构件、策略构件 )完成了 MCGS 系统三大部分 (设备驱动、动画显示和流程控制 )的所有工作。 （ 2） MCGS 系统可以与广泛的数据源交换数据，有强大的数据库连接能力，可以和更多的自动化设备相连接；与其它应用程序交换数据，充分利用计算机丰富的软件资源。 （ 3）强大的网络功能。 （ 4） 多样化的报警功能。 （ 5） 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。 辽宁科技大学毕业设计（论文） 第 10 页 5 双水箱液位比值控制系统的制作流程 MCGS 组态软件画面的 制作 使用 MCGS 完成一个实际的应用系统，首先必须在 MCGS 系统的组态环境下进行系统的组态生成工作，然后将系统放在 MCGS 运行环境下运行。 本设计是在 MCGS 组态环境下进行的液位控制系统的制作。 首先将 MCGS 组态软件安装在所要使用的计算机中，安装 MCGS 组态软件的通用版本即可。 安装成功后，即可进入到组态环境中进行画面制作 ]3[。 进入到组态环境中，首先要先建立一个新建的工程对象。 在新建工程对象成功后，单击进入主控窗口。 主控窗口负责调度设备窗口的工作、管理用户窗口的打 开和关闭、驱动动画图形和调度用户策略的运行等。 主控窗口组态包括菜单的设计和系统属性的设置。 主控窗口所建立的菜单命令可以执行指定的运行策略，打开、关闭、隐藏和打印指定的用户窗口，退出运行系统，数据对象操作和执行指定的脚本程序等工作。 在组态界面上打开主控窗口，此窗口组态见如下图所示： 图 主控窗口示意图 然后打开设备窗口， 设备窗口是 MCGS 系统与作为测控对象的外部设备建立联系的后台作业环境，负责驱动外部设备，控制外部设备的工作状态。 系统通过设备与数据之间的通道，把外部设备的运行数据采 集进来，送入实时数据库，供系统其它部分调用，并且把实时数据库中的数据输出到外部设备，实现对外部设备的操作与控制。 进入设备 辽宁科技大学毕业设计（论文） 第 11 页 窗口，从设备构件工具箱里选择相应的构件，配置到窗口内，建立接口与通道的连接关系，设置相关的属性，即完成了设备窗口组态。 单击设备组态按键，将所要用到的通用串口父设备 0[通用串口父设备 ]、设备 0[西门子 S7200PPI]通讯设备添加在设备窗口中。 图 设备组态的添加 接着在用户窗 口下进行对水箱液位控制界面图的制作。 用户窗口用来放置各种图形对象，不同的图形对象对应不同的功能。 用户窗口的属性包括基本属性、扩充属性和脚本控制 (启动脚本、循环脚本、退出脚本 )。 其中脚本控制中，启动脚本在用户窗口打开时运行，循环脚本是在窗口打开期间以指定的时间间隔循环执行，而退出脚本则在用户窗口关闭时执行。 脚本程序见图。 图 脚本程序 辽宁科技大学毕业设计（论文） 第 12 页 创建图形对象是用户从工具箱中选择需要的图形对象，配置在用户窗口内，在界面上进行组合安装， MCGS 的 编辑工具使用户能以图形方式精确地制成一个本次设计的双水箱液位控制系统设计的演示画面，将此画面进行保存对象。 在制作演示画面后对上下水箱都要进行基本属性和动态属性的填写。 基本属性的填写就是对物件的背景颜色、填充颜色等的选择和填写。 见图 所示。 图 基本属性的填写 动画连接是将用户窗口内创建的图形对象与实时数据库中定义的数据对象建立对应连接关系，通过图形对象在不同的数值区间内设置不同的状态属性，用数据对象值的变化来驱动图形对象状态的改变，使系统在运行过程中，产 生形象逼真的动画效果。 动画连接过程就是对图形对象状态属性的设置过程。 MCGS 为每一种基本图形元素定义了不同的动画属性，每一种动画属性都会产生一定的动画效果。 动画属性是反映图形大小、颜色、位置、可见度、闪烁性等状态的特征参数。 在组态环境中生成的画面都是静止的，只要在图形的每一种动画属性中的 “表达式 ”设定栏中设定一个与图形状态相联系的数据变量，连接到实时数据中，以此建立相应的对应关系， MCGS 称之为动画连接。 对给定值、输出值、增益值、积分时间、微分时间要进行动画连接的设置。 上水箱与 PV2 进行动态连接 ,即在单击 操作属性按键后进行表达式值和填充位置和表达式值 辽宁科技大学毕业设计（论文） 第 13 页 的连接的内容进行填写。 见图 所示。 下水箱的基本属性和动态属性的填写同上水箱的一样。 在菜单下的编辑条上出现找到专门用来画图的工具箱，找到所要用到的器件和设备图形，选择合适的曲线类型来做实时曲线 ,来完成对 PV PV SV MV1 的数值变化所表现的曲线情况。 还要制作一个双向选择按钮，实现手动控制和自动控制的切换。 图 操作属性的填写 PLC 程序的编写流程 本设计采用 S7200 系列进行 PLC 编程。 首先将 STEP7 软件进行安装，安装成功后进入到 STEP7 编写程序环境下，利用界面上的编辑条进行梯形图的编写，见图。 还可以通过选择 View 下的 STL选项将梯形图转化成 PLC 程序。 转化成语句表： LD CALL SBR_0 LD MOVR VD104, VD204 MOVR VD112, VD212 MOVR VD116, VD216 辽宁科技大学毕业设计（论文） 第 14 页 MOVR VD120, VD220 MOVR VD124, VD224 LDN MOVR VD104, VD208 LD MOVR VD104, VD204 MOVR VD112, VD212 MOVR VD116, VD216 MOVR VD120, VD220 MOVR VD124, VD224 MOVB 100, SMB34 ATCH INT_0, 10 ENI LD ITD AIW0, AC0 DTR AC0, AC0 /R , AC0 MOVR AC0, VD200 LD PID VB200, 0 LD MOVR VD208, AC0 *R , AC0 ROUND AC0, AC0 DTI AC0, AC0 MOVW AC0, AQW0 LD ITD AIW2, AC1 DTR AC1, AC1 辽宁科技大学毕业设计（论文） 第 15 页 /R , AC1 MOVR AC1, VD136 PID 回路指令利用回路表中的输入信息和组态信息，进行 PID 运算。 用户程序中最多可有 8 条 PID 回路，不同的 PID 回路指令不能使用相同的回路号。 使用 PID指令的关键是对采集到的数值和计算出来的 PID控制结果数据进行转换及标准化。 （ 1）首先进行回路输入量的转换及归一化。 给定值和过程变量都是实际的工程值，其幅度、范围和测量单位都会不同，用可编程序控制器控制 PID 回路时，要把实际测量输入值、设定值和回路表中的参数用程序转化为 PLC 能够识别和处理的数据。 第一步先将工程实际值由 16 位整数转化为实数。 第二步将实数格 式的工程实际值转化为 [， ]之间的无量纲相对值。 （ 2）接下来再将回路控制输出转换为按工程量标定的整数值。 第一步将回路输出转换为按工程量标定的实数格式。 第二步再将已标定的实数格式的回路输出转化为 16 位的整数格式，并输出。 辽宁科技大学毕业设计（论文） 第 16 页 图 STEP7 的编程模板 下面是介绍本次设计的水箱水位的调节的流程图。 通过此图可以对水箱的调节过程有清楚的了解。 图 水箱液位控制流程图 通讯的连接 MCGS 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。 包液位是否符合要求 下 水箱检测 液位是否符合要求 调节主控面板 调节 SV1 Y N N Y 手动 /自动控制 起动 返回 辽宁科技大学毕业设计（论文） 第 17 页 括数据采集和发送设备指令。 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。 内部集成的 PPI 接口为 SIMATIC 的 S7200 的用户提供了强大的通讯功能。 PPI 接口物理特性为 RS485，本次设计采用了 PPI 通讯方式。 PPI 通讯协议是西门子专为 S7200 系列 PLC 开发的一个通讯协议。 可通过普通的两芯屏蔽双绞电缆进行联网。 波 特率为 ，。 S7200 系列 CPU 上集成的编程口同时就是 PPI 通讯联网接口。 利用 PPI 通讯协议进行通讯非常简单方便，不需额外再配置模块或软件。 PPI 通讯网络是一个令牌传递网，在不加中继器的情况下，最多可以由 31 个 S7200 系列 PLC， TD200， OP/TP 面板或上位机（插MPI 卡）为站点，构成 PPI 网。 程序编写完毕后进行 PLC 的通讯。 PLC 配备有一个通讯接口。 利用 PPI 的通讯电缆将操作系统接口和 PLC 通讯接口进行连接，通道单元就可以支持通讯 所需的硬件。 通道单元是通讯驱动程序的一部分，必须用它来与通讯硬件的操作系统接口进行通讯，通过通道单元操作逻辑连接，逻辑连接提供了访问对象的方法。 PLC 与 MCGS 组态的通讯是连接的重要部分。 首先在打开的设备窗口中找到设备0—[西门子 S7200]，单击右键，选择属性，会自动弹出一个属性窗口。 在窗口上选择基本属性，出现下面的显示，见图。 辽宁科技大学毕业设计（论文） 第 18 页 图 基本属性窗口 单击设置设备内部属性右侧的按键，进行通道属性的设置，将通道的数据类型都 设置为读写类型，这样既能将数据输入又能将其输出。 见图。 图 通道属性设置 辽宁科技大学毕业设计（论文） 第 19 页 通道属性设置完毕后进行通道的连接，通道 0 是通讯状态标志位，通道 1 代表的是自动 /手动控制按钮，与 进行连接。 通道 2 是起始地址。 见图。