成績課 程 設 計 報 告設計題目 灌裝生產線監(jiān)控組態(tài)設計課程名稱 監(jiān)控系統(tǒng)程序設計技術姓名 學號 班級自動化0904導師 韓曉霞設計日期 2013年01月09 日監(jiān)控系統(tǒng)程序設計技術課程設計報告灌裝生產線監(jiān)控組態(tài)設計摘 要隨著科學技術的不斷發(fā)展，越來越多的工業(yè)過程都實現了現代化、自動化控制，二其中不乏用到組態(tài)軟件。組態(tài)軟件在工業(yè)控制中的使用越來越廣泛，與我們的生活接觸越來越緊密，大到航空航天設備的生產制造，小到一瓶礦泉水的生產都會與組態(tài)軟件密不可分。因此作為一名自動化專業(yè)畢業(yè)的學生，有必要學好并且用好此類軟件。此次課程設計為灌裝生產線監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)設計，主要模擬出灌裝生產線的流程，主要包括上料、加工、裝瓶、計數以及裝箱等過程。另外，為了更好的觀測實驗現象、更好的分析實驗數據，增加了報警檢測，繪出了實時曲線、歷史曲線和歷史表格等曲線數據信息。經過幾天的設計，基本達到預期目標，實現了預定的所有功能，在此基礎上，加入了一些自己的想法，使效果更佳。關鍵詞：組態(tài)軟件；灌裝生產線；- I -Filling Production Line Control Configuration DesignAbstractWith the continuous development of science and technology, more and more of the industrial processes to achieve a modern, automatic control, two among them using configuration software. Application of configuration software in industrial control more and more widely used, contact with our lives more and more closely, to the manufacture of aerospace equipment, as small as a bottle of mineral water is inextricably linked with the configuration software.As an automation professional graduated student, there is a need to learn and use of such software. This course is designed to be filling line configuration design of the monitoring system, major simulation of the filling line process, including feeding, processing, bottling, counting and packing process.In addition, in order to better observe phenomena and better analysis of experimental data, an increase of alarm detection, coming out of the curve, the curve of history in real time and historical data information such as table.After several days of design, basic to achieve the desired objectives, achieve all features planned, on this basis, joined some of his own ideas, better results.Key words: configuration software; filling;- 25 -目 錄摘 要IAbstractII第1章選題及工藝流程分析說明41.1組態(tài)設計的目標41.2監(jiān)控系統(tǒng)分析和總體設計4第2章實時數據庫組態(tài)設計說明52.1監(jiān)控界面組態(tài)設計說明及界面效果圖62.1.1 建立畫面62.1.2 編輯畫面72.1.3 制作文字框圖72.1.4 罐和瓶子的制作72.1.5 整體畫面82.2定義數據對象92.3 動畫連接102.3.1 水位的升降效果102.3.2 水流效果12第3章控制算法或控制邏輯及其腳本程序133.1 控制流程及邏輯分析133.2 運行策略腳本程序及說明13第4章主控窗口設置和系統(tǒng)菜單設計說明；174.1 主控窗口設置174.2 系統(tǒng)菜單設計174.3 安全策略設計說明19第5章設計畫面和數據顯示21第6章組態(tài)設計和調試中遇到的問題、解決方法和結果23第7章課程設計總結24參 考 文 獻25第1章 選題及工藝流程分析說明我此次的的課程設計題目是：灌裝生產線監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)設計。主要模擬出灌裝生產線的流程，主要包括上料、加工、裝瓶、計數以及裝箱等過程。另外，為了更好的觀測實驗現象、更好的分析實驗數據，增加了報警檢測，繪出了實時曲線、歷史曲線和歷史表格等曲線數據信息。1.1 組態(tài)設計的目標通過圖形構件，構件出生產線實物圖（包括攪拌機、儲藏罐、水泵和閥等），然后編寫腳本程序實現工業(yè)控制要求。1.2 監(jiān)控系統(tǒng)分析和總體設計在開始組態(tài)之前，通過對該工程的剖析，從整體上把握住了工程的結構、流程、需實現功能和如何實現這些功能。下面進行詳細說明：工程框架：a) 4個用戶窗口：灌裝生產線監(jiān)控系統(tǒng)、數據顯示、數據表格、封面b) 3個主菜單：系統(tǒng)管理、數據表格、數據顯示c) 4個子菜單：用戶登錄、用戶管理、修改密碼、退出登錄d) 3個策略：啟動策略、退出策略、循環(huán)策略第2章 實時數據庫組態(tài)設計說明實時數據庫組態(tài)統(tǒng)計如下表2.1,表2.1 對象名稱類型注釋number數值型對瓶子計數垂直移動數值型瓶子1的垂直移動水平移動1數值型瓶子1的水平移動水平移動2數值型瓶子2的水平移動果汁罐液位數值型果汁罐的液位飲料瓶液位數值型飲料瓶中果汁的液位可視化1開關型瓶子1的可見度標志位可視化2開關型瓶子2的可見度標志位復位開關型是系統(tǒng)復位啟動開關型啟動系統(tǒng)抽水泵開關型出口閥開關型數據組對象飲料瓶液位和果汁罐液位圖2-1為電腦截圖圖2-1屬性設置界面如圖：圖2-2其他設置類似。2.1 監(jiān)控界面組態(tài)設計說明及界面效果圖2.1.1 建立畫面1 在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口0”。2 選中“窗口0”，單擊“窗口屬性”，進入“用戶窗口屬性設置”。3 將窗口名稱改為：灌裝生產線監(jiān)控系統(tǒng)；窗口標題改為：灌裝生產線；窗口位置選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認”。4 在“用戶窗口”中，選中“灌裝生產線監(jiān)控系統(tǒng)”，點擊右鍵，選擇下拉菜單中的“設置為啟動窗口”選項，將該窗口設置為運行時自動加載的窗口。如圖：圖2-32.1.2 編輯畫面選中“灌裝生產線監(jiān)控系統(tǒng)”窗口圖標，單擊“動畫組態(tài)”，進入動畫組態(tài)窗口，開始編輯畫面。2.1.3 制作文字框圖1 單擊工具條中的“工具箱”，打開繪圖工具箱。2 選擇“工具箱”內的“標簽”按鈕，鼠標的光標呈“十字”形，在窗口頂端中心位置拖拽鼠標，根據需要拉出一個一定大小的矩形。，3 在光標閃爍位置輸入文字“灌裝生產線系統(tǒng)演示工程”，按回車鍵或在窗口任意位置用鼠標點擊一下，文字輸入完畢。2.1.4 罐和瓶子的制作攪拌器和果汁罐分別選取罐15和反應器12，如圖2-3圖2-4然后分別繪制出閥、泵、管道、傳送帶和瓶子等，并進行注釋。2.1.5 整體畫面2.2 定義數據對象對象名稱類型注釋number數值型對瓶子計數垂直移動數值型瓶子1的垂直移動水平移動1數值型瓶子1的水平移動水平移動2數值型瓶子2的水平移動果汁罐液位數值型果汁罐的液位飲料瓶液位數值型飲料瓶中果汁的液位可視化1開關型瓶子1的可見度標志位可視化2開關型瓶子2的可見度標志位復位開關型是系統(tǒng)復位啟動開關型啟動系統(tǒng)抽水泵開關型出口閥開關型數據組對象飲料瓶液位和果汁罐液位下面以數據對象“水泵”為例，介紹一下定義數據對象的步驟：1 單擊工作臺中的“實時數據庫”窗口標簽，進入實時數據庫窗口頁。2 單擊“新增對象” 按鈕，在窗口的數據對象列表中，增加新的數據對象，系統(tǒng)缺省定義的 名稱為“Data1”、“Data2”、“Data3”等（多次點擊該按鈕，則可增加多個數據對象）。3 選中對象，按“對象屬性”按鈕，或雙擊選中對象，則打開“數據對象屬性設置” 窗口。4 將對象名稱改為：水泵；對象類型選擇：開關型；在對象內容注釋輸入框內輸入：“控制水泵啟動、停止的變量”，單擊“確認”。按照此步驟，根據上面列表，設置其他 9 個數據對象。定義組對象與定義其他數據對象略有不同，需要對組對象成員進行選擇。具體步驟如下：1 在數據對象列表中，雙擊“液位組”，打開“數據對象屬性設置” 窗口。2 選擇“組對象成員”標簽，在左邊數據對象列表中選擇“液位1”，點擊“增加”按鈕，數據對象“液位1”被添加到右邊的“組對象成員列表”中。按照同樣的方法將“液位2”添加到組對象成員中。3 單擊“存盤屬性”標簽，在“數據對象值的存盤”選擇框中，選擇：定時存盤，并將存盤周期設為：5秒。4 單擊“確認”，組對象設置完畢。2.3 動畫連接由圖形對象搭制而成的圖形畫面是靜止不動的，需要對這些圖形對象進行動畫設計，真實地描述外界對象的狀態(tài)變化，達到過程實時監(jiān)控的目的。MCGS 實現圖形動畫設計的主要方法是將用戶窗口中圖形對象與實時數據庫中的數據對象建立相關性連接，并設置相應的動畫屬性。在系統(tǒng)運行過程中，圖形對象的外觀和狀態(tài)特征，由數據對象的實時采集值驅動，從而實現了圖形的動畫效果。本樣例中需要制作動畫效果的部分包括：1水箱中水位的升降2水泵、閥門的啟停3. 水流效果2.3.1 水位的升降效果水位升降效果是通過設置數據對象“大小變化”連接類型實現的。具體設置步驟如下：1 在用戶窗口中，雙擊水罐1，彈出單元屬性設置窗口。2 單擊“動畫連接”標簽，顯示如圖所示窗口：3 選中折線，在右端出現4 單擊進入動畫組態(tài)屬性設置窗口。按照下面的要求設置各個參數：表達式：果汁罐液位最大變化百分比對應的表達式的值：100其他如圖所示：同理，對瓶子等進行動畫連接。2.3.2 水流效果水流效果是通過設置流動塊構件的屬性實現的。實現步驟如下：1 雙擊水泵右側的流動塊，彈出流動塊構件屬性設置窗口。2 在流動屬性頁中，進行如下設置：表達式：水泵=1；選擇當表達式非零時，流塊開始流動。水罐右側流動塊閥右側流動塊的制作方法與此相同，只需將表達式相應改為：調節(jié)閥=1，出水閥=1 即可至此動畫連接已完成，按 F5 或點擊工具條中圖標，進入運行環(huán)境，看一下組態(tài)后得結果。這時我們看見的畫面仍是靜止的。移動鼠標到“水泵”、“調節(jié)閥”、“出水閥”上面的紅色部分，鼠標指針會呈手形。單擊一下，紅色部分變?yōu)榫G色，同時流動塊相應地運動起來，但水罐仍沒有變化。這是由于我們沒有信號輸入，也沒有人為地改變水量。我們可以用如下方法改變其值，使水罐動起來。第3章 控制算法或控制邏輯及其腳本程序3.1 控制流程及邏輯分析上料控制流程如下圖所示：加工水泵傳輸至果汁罐檢測液位是否大于40Y N開出口閥，灌輸飲料瓶檢測是否裝滿Y N傳輸帶傳輸，并計數圖3-13.2 運行策略腳本程序及說明腳本程序編輯界面如圖：圖3-2圖3-3腳本程序如下：if 啟動=1 then抽水泵=1果汁罐液位=果汁罐液位+2.2endifif 抽水泵=1 then 果汁罐液位=果汁罐液位+1.2if 出口閥=1 then 果汁罐液位=果汁罐液位-2.2if 果汁罐液位>=79 then 抽水泵=0if 果汁罐液位>=40 then 出口閥=1果汁罐液位=果汁罐液位-3飲料瓶液位=飲料瓶液位+5可視化1=1可視化2=0endifif 果汁罐液位<=10 then 出口閥=0if 飲料瓶液位>=99 then 出口閥=0水平移動1=水平移動1+2.5垂直移動=垂直移動+1.9endifif 水平移動1>92 then 可視化1=0可視化2=1水平移動2=水平移動2+5endifif 水平移動2>50 and 水平移動2<57 then number=number+1if 水平移動2>150 then 飲料瓶液位=0水平移動1=0水平移動2=0可視化1=1可視化2=0垂直移動=0endifif 復位=1 and 啟動=1 then啟動=0number=0抽水泵=0出口閥=0水平移動1=0水平移動2=0垂直移動=0飲料瓶液位=0果汁罐液位=50endifif 啟動=1 and 復位=1 then復位=0抽水泵=1果汁罐液位=果汁罐液位+2.2Endif第4章 主控窗口設置和系統(tǒng)菜單設計說明；4.1 主控窗口設置選中主控窗口，單擊右邊系統(tǒng)屬性，進行設置，如下圖圖4-1窗口表皮定義為組態(tài)工程，菜單設置為有菜單，封面窗口設置為有窗口，其他不變。4.2 系統(tǒng)菜單設計選中主控窗口，鼠標左鍵單擊菜單組態(tài)，進入如下畫面圖4-2進入此畫面后，右鍵單擊鼠標右鍵，選擇新增菜單項，添加數據表格、數據顯示兩個菜單，并進行設置圖4-3注意菜單操作中，對應菜單的功能：圖4-4進入主控窗口菜單組態(tài)設置界面后，右鍵單擊鼠標右鍵，選擇新增菜單項，添加用戶登錄、用戶管理、修改密碼三個菜單，并進行設置。圖4-5注意腳本程序中設置：圖4-64.3 安全策略設計說明工程中，通常分工明確，工程師，操作員各司其職，分工明確，因此有必要設置各自的權限，一面誤操作。在進入圖4-2畫面后，選中用戶管理，右鍵單擊，選擇屬性圖4-7選中左下角權限按鈕，進入權限設置界面，如圖：圖4-8其他設置方法相同，這里不一一贅述。第5章 設計畫面和數據顯示最終設計畫面如下：圖5-1其中，報警信息顯示：圖5-2下圖為實時表格和歷史表格：圖5-3下圖為實時曲線和歷史曲線：圖5-4第6章 組態(tài)設計和調試中遇到的問題、解決方法和結果此次課程設計是第一次比較系統(tǒng)的運用這個軟件，因此設計過程中出現很多預想不到的錯誤，但所幸最終都一一解決。問題主要分為以下幾個方面：1. 繪制元件過程中，尤其是飲料瓶的時候，是用幾個圖形組合起來，這就涉及到屬性的變更問題，這就導致后面控制中，達不到預期的目的。最終，發(fā)現是自己混淆了構成圖符和合成單元的概念。2. 第二個比較嚴重的問題是：在建立實時數據庫時，沒有認真考慮數據初值，這就導致在進入組態(tài)運行環(huán)境時，位置錯誤。3. 童顏是在建立實時數據庫時，沒有考慮數據的存盤屬性，這就導致最后觀察不到曲線的變化情況和報警信息。4. 在對元件進行動畫連接時，設置錯誤，導致液位變化混亂。5. 在對運行策略設置時，循環(huán)策論執(zhí)行周期設置過大，導致看不到現象。后改為200ms，效果明顯。6. 在進行安全機制設置時，權限混淆，導致運行時，要么不能很好地運行，要么看不到想要的曲線。后通過看書和同學的幫助，很好地解決了這個問題第7章 課程設計總結 這次課程設計過程中，老師及其同學給了極大的幫助，由于專注考研，導致基本功不是很扎實，但還是基本完成任務。在編輯程序時，出現了“”未知表達式的提示，百思不得其解，最后一行一行的檢驗程序，才發(fā)現IF之間大意之下，留了個空格。還有報表及其實時數據的顯示，都是按照組態(tài)軟件實訓教程上一步步搞定了，很有成就感，這就是課設的魅力所在吧，越是艱難得到的，越是珍惜。最后感謝閆高偉老師的悉心授課，必當考上研究生繼續(xù)深造，不辜負老師的良苦用心。參 考 文 獻【1】 曹輝，馬棟萍，王暄等主編組態(tài)軟件技術及應用電子工業(yè)出版社【2】 李國勇等編著過程控制實驗教程清華大學出版社【3】 龔運新，方立友編著工業(yè)組態(tài)軟件實用技術清華大學出版社【4】 MCGS組態(tài)軟件用戶指南北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司【5】 MCGS培訓教程北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司【6】 MCGS高級教程北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司