MCGS组态软件与触摸屏控制技术
MCGS组态软件与触摸屏控制技术
综合测试题
题目：水塔水位的MCGS监控设计
班级：07电单
姓名：周莉
学号：07020638
指导老师：史建平
日期：2010年12月13日
目录
一、水塔水位控制系统的简介 (3)
二、水塔水位控制系统的控制要求 (4)
三、水塔水位系统的控制指标 (5)
1、MCGS控制界面的设计 (5)
2、PLC控制程序 (6)
3、联机调试 (6)
四、水塔水位控制系统方案 (8)
1、水塔水位控制系统的任务及控制流程图 (8)
2、PLC外部接线图 (9)
3、输入/输出分配表 (10)
4、MCGS控制方案 (11)
五、水塔水位的MCGS设计 (11)
1、建立MCGS新工程 (11)
2、建立新画面 (12)
3、定义数据变量 (14)
4、画面组态的形成 (16)
5、动画连接 (16)
6、模拟设备 (18)
7、编写控制流程 (20)
8、设备在线调试 (23)
六、PLC程序设计 (28)
1、梯形图程序设计及工作过程分析 (28)
七、联机调试及出现的问题 (31)
1、设备连接 (31)
2、输入输出接线 (31)
3、无法建立通信连接及故障分析 (32)
八、老师提问 (33)
一、水塔水位控制系统的简介
在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量和控制。水位控制在日常生活中应用也相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。本文采用PLC进行主控制，在水箱上安装一个自动测水位装置。利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，主控台应用MCGS组态软件对接收到的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、故障报警信息显示、实时曲线和历史曲线的显示，使水位保持在适当的位置。
二、水塔水位控制系统的控制要求
PLC控制系统实践环节主要是以可编程逻辑控制器PLC为核心，以STEP7-Micro/Win软件为开发平台，以实验台上的各种设备（控件）为对象使用梯形图语言进行PLC控制程序的开发用来控制实验台上的各种设备。
MCGS组态软件用于生成和运行水塔水位监控系统的组态工程文件，完成构建的PLC控制系统的监控功能。
MCGS（Monitor and Control Generated System，通用监控系统）是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，它能够在基于Microsoft 的各种32位Windows平台上运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在工业控制领域有着广泛的应用。
（1）MCGS的主要特性和功能如下：
1．1简单灵活的可视化操作界面。
1．2实时性强、良好的并行处理性能。
1．3丰富、生动的多媒体画面。
1．4开放式结构，广泛的数据获取和强大的数据处理功能。
1．5完善的安全机制。
1．6强大的网络功能。
1．7多样化的报警功能。
1．8实时数据库为用户分部组态提供极大方便。
1．9支持多种硬件设备，实现“设备无关”。
1．10方便控制复杂的运行流程。
1．11良好的可维护性和可扩充性。
1．12用数据库来管理数据存储，系统可靠性高。
1．13设立对象元件库，组态工作简单方便。
1．14实现对工控系统的分布式控制和管理。
总之，MCGS组态软件功能强大，操作简单，易学易用，普通工程人员经过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。同时使用MCGS组态软件能够避开复杂的计算机软、硬件问题，集中精力去解决工程问题本身，根据工程作业的需要和特点，组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统。
三、水塔水位系统的控制指标
一、MCGS控制界面的设计
（1）MCGS系统包括组态环境和运行环境两个部分。
用户的所有组态配置过程都在组态环境中进行，组态环境相当于一套完整的工具软件，它帮助用户设计和构造自己的应用系统。用户组态生成的结果是一个数据库文件，称为组态结果数据库。
运行环境是一个独立的运行系统，它按照组态结果数据库中用户指定的方式进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。运行环境本身没有任何意义，必须与组态结果数据库一起作为一个整体，才能构成用户应用系统。一旦组态工作完成，运行环境和组态结果数据库就可以离开组态环境而独立运行在监控计算机上。
（2）MCGS共有5个窗口：主控窗口，设备窗口，用户窗口，实时数据库，运行策略。
对本实践进行分析及对要求进行理解，可以得到以下信息：
两个用户窗口：一个用来显示水塔水位的工程画面，窗口命名为水塔水位控制；一个用来进行数据显示，定义为实时数据显示。
四个主菜单：实时数据显示，报警数据显示，历史数据显示，系统管理。在系统管理里面又有登录用户，密码修改及退出登录子菜单。
五个策略：启动策略，退出策略，循环策略，报警数据策略和历史数据策略。循环策略用来进行报警限值的修改；报警策略用来浏览存盘报警数据；历史数据用来浏览存盘历史数据，以便在组态工程里面显示。
实时数据库里需要定义的数据对象有：水池液位，水塔液位，水池液位上限，水池液位下限，水塔液位上限，水塔液位下限及液位组。
二、PLC控制程序
PLC是采用软件编制程序来实现控制要求的。编程时要使用到各种编程元件，它们可提供无数个动合和动断触点。编程元件是指输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存器及特殊功能继电器等。
PLC部这些继电器的作用和继电接触控制系统中使用的继电器十分相似，也有“线圈”与“触点”，但它们不是“硬”继电器，而是PLC存储器的存储单元。当写入该单元的逻辑状态为“1”时，则表示相应继电器线圈得电，其动合触点闭合，动断触点断开。所以，部的这些继电器称之为“软”继电器。
水塔水位的PLC控制程序的要求:
1）保持水池的水位在S3——S4之间，当水池水位低于下限液位开关S3，此时S3为ON，电磁阀打开，开始往水池里注水，当5S以后，若水池水位没有超过水池下限液位开关S3时，则系统发出警报；若系统正常运行，此时水池下限液位开关S3为OFF，表示水位高于下限水位。当页面高于上限水位S4时，则S4为ON，电磁阀关闭。
2）保持水塔的水位在S1——S2之间，当水塔水位低于水塔下限水位开关
S2时，则水塔下限液位开关S2为ON，则驱动电机M开始工作，向水塔供水。当S2为OFF时，表示水塔水位高于水塔下限水位。当水塔液面高于水塔上限水位开关S1时，则S1为ON，电机M停止抽水。
当水塔水位低于下限水位时，同时水池水位也低于下限水位时，电机M不
能启动。
三、联机调试
（一）水塔水位控制的接线
实验面板中的S1、S2、S3、S4分别接主机的输入点X0、X1、X2、X3，M、Y1、Y2、Y3、Y4、Y分别接主机的输出点Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5。
（二）建立计算机与PLC的通信连接
A、硬件连接：
（1）安装RS485通信扩展模块：FX2N-485PC-IF
（2）双绞线（屏蔽线）连接
在FX2N-485PC-IF（RS485/232转换器）中，SDA与SDB和RDA与RDB之间要接3000欧姆左右的电阻。双绞线在485BD侧的屏蔽线要接地（100欧姆或更低）。
B、软件设置：
PLC的默认设置是只支持RS232通信，所以要使用RS485通信协议，必须事先通过编程电缆将计算机的串行口COM1与PLC的编程口连接，用编程软件更改D8120，使其设置成RS485通信方式。
正确设置为：Link协议，9600波特率，数据位7，偶校验，2位停止位，无命令头和命令尾，整个命令不加校验和，采用协议1。即D8120=H408E 步骤为：
<1>.启动编程软件FXGP/WIN-C；
<2>.点击主菜单中的[PLC]菜单，在弹出的下拉菜单中选择[端口设置]，设置所使用的串口为COM1；
<3>.重复<2>，在弹出的下拉菜单中选择[程序读入]，之后根据您当前使用的PLC类型选择PLC的型号（FX2N/FX2NC），按“确认”开始进行连接，并把PLC中已有的程序读入，而且窗口中会显示进度条的状态，若没有这些，表示硬件有错，可能故障见结尾的故障分析；
<4>.若连接成功，可以设置通信参数了；
<5>.选择主菜单中的[PLC]菜单，在该下拉菜单中选择[串行口设置（D8120）（e）…]；
在打开的对话框窗体中进行如下设置：
将协议一项设置成“Link”，数据位设置可以不变“7”，奇偶校验可以为默认“Even”，停止位设置成“2”，传送速率也是默认的“9600”，页眉和终端，控制线等不设置，硬件设置为“RS-485”，控制程序可以为默认的“Format 1”，站点数设置为F。
按“确认”。
C、编制PLC程序：
在编制的PLC程序中，必须加上如下的容，才能保证系统通讯正常：
LD M8002
MOV K0 D8121
MOV H408E D8120
其中，第2行的K0表示站点号，有效值为从K0到K15共16个，每一实验台的站点号都不同。必须正确设置站点号，否则会引起系统通讯不正常。具体站点号见实验台。
D、写入PLC程序（当采用编程软件编程时须采用该步骤）：
在编程软件中，点击主菜单[PLC]/[传送]/[写出]，写入PLC程序；
写完程序后需要把PLC的电源切断，再上电则设置的参数才能有效。