电路计算机辅助设计论文 2概要.docx
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电路计算机辅助设计论文 2概要.docx
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电路计算机辅助设计论文2概要
电路计算机辅助设计
班级:
测控1142
姓名:
李强
学号:
21
指导教师:
张立新冯璐
撰写日期:
2013年11月22日
摘要
目前,供水系统是国民生产生活中不可缺少的重要一环,尤其对于现代电子制造产业来说,稳定的水源供应更是生产环节中的重要组成部分。
由于传统的供水控制系统中,水泵的控制多为电力拖动方式,水泵工作在工频下,水量的调节有阀门的开度调节来实现,在实际生产过程中,由于用水点数量的不确定,经常导致管网水压不稳定,从而使得用水点的出水压力在用水高峰和低谷的压力过高或过低,对生产及其设备造成了很大的影响,严重情况下甚至会造成设备的损坏。
本设计通过MCGS组态软件模拟对个楼层住户用水时,对水管内的压力进行监控,若管网水压不稳定,则发出警报并自动断水,实现了监控系统的远程和本地的手自动切换控制。
目录
第一章绪论2
第二章控制系统程序设计3
2.1MCGS组态软件概述3
2.1.1MCGS组态软件的系统构成3
2.1.2MCGS组态软件五大组成部分3
2.2楼层水压监控系统工程及动画设计4
2.2.1建立工程4
2.2.2画面设计及动画连接5
2.3楼层水压监控系统的数据处理及相关曲线9
2.4编写控制流程10
2.4.1新增策略10
2.4.2编辑脚本程序12
第三章课设总结14
参考文献15
附录16
第一章绪论
随建筑物高层智能化技术进步,社会经济的迅速发展,人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高;再加上目前能源紧缺,低碳生活成为一种生活时尚,采用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术,使得不同领域的恒压供水系统达到高性能、高节能成为技术的发展趋势。
本设计是针对学校生活用水而设计的。
应用MCGS组态软件,由压力传感器、PID调节器组成控制系统,调节水泵的输出流量。
设计中用到六台水泵、一个压力传感器,根据供水系统出口水压和流量来控制,使系统运行在最合理状态,保证按需供水。
本文经过PID运算,调节出水量和流量,实现闭环自动调节恒压变量供水。
运行结果表明,该系统具有压力稳定,结构简单等特点。
随着计算机技术和网络技术的飞速发展,为工业自动化开辟了广阔的发展空间,用户可以方便快捷地组建优质高效的监控系统,并且通过采用远程监控及诊断、双机热备等先进技术,使系统更加安全可靠,在这方面,MCGS工控组态软件将为您提供强有力的软件支持。
MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem,监视与控制通用系统)是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研发的一套基于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,主要完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制,可运行于MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000/xp等操作系统。
具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。
通过与其他相关的硬件设备结合,可以快速、方便的开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。
用户只需要通过简单的模块化组态就可构造自己的应用系统,如可以灵活组态各种智能仪表、数据采集模块,无纸记录仪、无人值守的现场采集站、人机界面等专用设备。
为用户建立全新的过程控制系统提供了一整套解决方案。
MCGS工控组态软件是一套32位工控组态软件,可稳定运行于Windows95/98/NT/2000/Me操作系统,集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、双机热备、工程报表、历史数据与曲线等诸多强大功能于一身。
第二章控制系统程序设计
2.1MCGS组态软件概述
2.1.1MCGS组态软件的系统构成
(1)MCGS组态软件的整体结构
MCGS5.5软件系统包括组态环境和运行环境两个部分。
如图2-1。
图2-1MCGS的组成
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.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。
2.1.2MCGS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。
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。
2.2楼层水压监控系统工程及动画设计
2.2.1建立工程
(1)工程简介
如何应用MCGS组态软件完成全自动洗衣的组态过程。
应用MCGS组态软件建立一个比较简单的自动洗衣控制系统。
本设计工程中涉及到动画制作、控制流程的编写、模拟设备的连接、报警输出、报表曲线显示与打印等多项组态操作。
(2)建立MCGS新工程
如果已在计算机上安装了“MCGS组态软件”,在Windows桌面上,会有“Mcgs组态环境”与“Mcgs运行环境”图标。
鼠标双击“Mcgs组态环境”图标,进入MCGS组态环境。
如图2-2所示。
在菜单“文件”中选择“新建工程”菜单项,如果MCGS安装在D:
根目录下,则会在D:
\MCGS\WORK\下自动生成新建工程,默认的工程名为新建工程X.MCG(X表示新建工程的顺序号,如:
0、1、2等)。
如下图2-3所示。
在菜单“文件”中选择“工程另存为”选项,把新建工程存为:
D:
\MCGS\WORK\楼层水压监控系统,如图2-4所示。
图2-2MCGS组态软件
图2-3工程另存
图2-4保存新建的工程
2.2.2画面设计及动画连接
(1)建立新画面
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:
楼层供水亚监控;将“窗口标题”改为:
楼层供水亚监控;在“窗口位置”中选中“最大化显示”,其它不变,单击“确认”如图2-5所示。
图2-5设置用户窗口属性
(2)工具箱
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;为了快速构图和组态,MCGS系统内部提供了常用的图元、图符、动画构件对象,称为系统图形对象。
如下图2-6所示。
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,可在网上寻找相应的洗衣机等模型图用此方法加载到对象元件库中。
(3)整体画面
最后生成的画面如图2-7所示:
图2-6绘图工具箱窗口
图2-7控制主界面
(4)定义数据变量
实时数据库是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就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。
MCGS中定义的实时数据库如图2-8:
图2-8实时数据
(5)动画连接
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,双击楼层水压监控系统窗口进入,选中阀双击,则弹出单元属性设置窗口。
选中符合图符,则会出现
,单击
则进入动画组态属性设置窗口,按下图2-9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。
其它元件的属性设置和上面基本相同,只是表达式的值对应不同的数据变量,不再一一列举。
在菜单项“文件”中选“进入运行环境”或直接按“F5”或直接按工具条中
图标,都可以进入运行环境。
图2-9动画组态设置
2.3楼层水压监控系统的数据处理及相关曲线
在工程应用中,大多数监控系统需要对数据采集设备采集的数据进行存盘,统计分析,并根据实际情况打印出数据报表,所谓数据报表就是根据实际需要以一定格式将统计分析后的数据记录显示和打印出来,如:
实时数据报表、历史数据报表(班报表、日报表、月报表等)。
数据报表在工控系统中是必不可少的一部分,是数据显示、查询、分析、统计、打印的最终体现,是整个工控系统的最终结果输出;数据报表是对生产过程中系统监控对象的状态的综合记录和规律总结,表2-1,图2-10,2-11为系统的相关数据与曲线。
表2-1系统的相关数据表
图2-10数据实时曲线
图2-11数据历史曲线
2.4编写控制流程
用户脚本程序是由用户编制的、用来完成特定操作和处理的程序,脚本程序的编程语法非常类似于普通的Basic语言,但在概念和使用上更简单直观,力求做到使大多数普通用户都能正确、快速地掌握和使用。
2.4.1新增策略
在“运行策略”中,双击“循环策略”进入,双击
图标进入“策略属性设置”,如下图2-12所示,只需要把“循环时间”设为:
200ms;按确定即可。
图2-12策略属性设置
在策略组态中,单击工具条中的“新增策略行”
图标,则显示如图2-13所示。
图2-13新增策略行
在策略组态中,如果没有出现策略工具箱,请单击工具条中的“工具箱”
图标,弹出“策略工具箱”,如图2-14所示。
图2-14策略工具箱
单击“策略工具箱”中的“脚本程序”,把鼠标移出“策略工具箱”,会出现一个小手,把小手放在
上,单击鼠标左键,则显示如下图2-15所示:
图2-15脚本程序策略
2.4.2编辑脚本程序
分别在各个用户策略中双击
进入脚本程序编辑环境,按下图2-16所示输入脚本程序。
图2-16脚本程序
IF水箱液位<8THEN
开水阀=1
ELSE
开水阀=0
ENDIF
IF水箱液位>2THEN
开水2阀=1
供水1阀=1
供水2阀=1
稳压阀=1
ELSE
开水2阀=0
供水1阀=0
供水2阀=0
稳压阀=0
ENDIF
!
SetAlmValue(水箱液位,水箱液位上限,3)
!
SetAlmValue(水箱液位,水箱液位下限,2)
!
SetAlmValue(出水压力,出水压力上限,3)
!
SetAlmValue(出水压力,出水压力下限,2)
按“确认”退出,则脚本程序就编写好了,这时再进入运行环境,就会按照所需要的控制流程,出现相应的动画效果。
第三章课设总结
通过本次设计,对水压监控系统有了深入的了解,本次设计系统利用了MCGS组态软件,不与PLC连接。
并且在控制系统中添加了水压监控系统动画作为演示界面,只要用鼠标点击界面上相关选择按钮,通过编好的MCGS脚本程序就可以控制系统的运行和停止。
通过运行结果可知,设计基本满足水压监控的要求,可以通过脚本程序的调节和元件参数的设置来控制系统的运行状态。
在本次设计中,脚本程序的编写是我们遇到的最大困难。
课余时间我们在网上查找了有关脚本程序的编写方法,可是没有找到有价值的东西。
后来看了指导书中写的例程脚本参考程序,然后结合系统的控制要求,最终编写出系统能够自动运行的脚本程序。
通过这次课程设计,我了解到组态软件给自动工业控制带来的便利之处和控制的准确性。
MCGS是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件,充分利用了Windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点,比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性,在自动化领域有着更广泛的应用。
在以后的学习中我应该学会更好的利用MCGS组态软件,为设计控制系统服务。
参考文献
[1] 胡寿松.《自动控制原理》科学出版社 2001.2
[2]金以慧.《过程控制》清华大学出版社2003.6
[3] 林新春.智能变频供水控制系统设计及应用:
新疆有色金属2005.4
[4] 张伯龙主编.可编程逻辑控制器实用教程:
PLC起步与进阶北京
国防工业出版社2008. 6
[5]张敦寿.从杭州地区供水问题谈城镇供水体系的合理布局[J]浙江建筑1994年S1期
附录
楼层水压监控系统
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