灌装生产线监控组态设计组态课程设计精品.docx
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灌装生产线监控组态设计组态课程设计精品
成绩
课程设计报告
设计题目
灌装生产线监控组态设计
课程名称
监控系统程序设计技术
姓名
学号
班级
自动化0904
导师
韩晓霞
设计日期
2013年01月09日
灌装生产线监控组态设计
摘要
随着科学技术的不断发展，越来越多的工业过程都实现了现代化、自动化控制，二其中不乏用到组态软件。
组态软件在工业控制中的使用越来越广泛，与我们的生活接触越来越紧密，大到航空航天设备的生产制造，小到一瓶矿泉水的生产都会与组态软件密不可分。
因此作为一名自动化专业毕业的学生，有必要学好并且用好此类软件。
此次课程设计为灌装生产线监控系统的组态设计，主要模拟出灌装生产线的流程，主要包括上料、加工、装瓶、计数以及装箱等过程。
另外，为了更好的观测实验现象、更好的分析实验数据，增加了报警检测，绘出了实时曲线、历史曲线和历史表格等曲线数据信息。
经过几天的设计，基本达到预期目标，实现了预定的所有功能，在此基础上，加入了一些自己的想法，使效果更佳。
关键词：
组态软件；灌装生产线；
FillingProductionLineControlConfigurationDesign
Abstract
Withthecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,moreandmoreoftheindustrialprocessestoachieveamodern,automaticcontrol,twoamongthemusingconfigurationsoftware.Applicationofconfigurationsoftwareinindustrialcontrolmoreandmorewidelyused,contactwithourlivesmoreandmoreclosely,tothemanufactureofaerospaceequipment,assmallasabottleofmineralwaterisinextricablylinkedwiththeconfigurationsoftware.
Asanautomationprofessionalgraduatedstudent,thereisaneedtolearnanduseofsuchsoftware.Thiscourseisdesignedtobefillinglineconfigurationdesignofthemonitoringsystem,majorsimulationofthefillinglineprocess,includingfeeding,processing,bottling,countingandpackingprocess.
Inaddition,inordertobetterobservephenomenaandbetteranalysisofexperimentaldata,anincreaseofalarmdetection,comingoutofthecurve,thecurveofhistoryinrealtimeandhistoricaldatainformationsuchastable.
Afterseveraldaysofdesign,basictoachievethedesiredobjectives,achieveallfeaturesplanned,onthisbasis,joinedsomeofhisownideas,betterresults.
Keywords:
configurationsoftware;filling;
目录
摘要I
AbstractII
第1章选题及工艺流程分析说明4
1.1组态设计的目标4
1.2监控系统分析和总体设计4
第2章实时数据库组态设计说明5
2.1监控界面组态设计说明及界面效果图6
2.1.1建立画面6
2.1.2编辑画面7
2.1.3制作文字框图7
2.1.4罐和瓶子的制作7
2.1.5整体画面8
2.2定义数据对象9
2.3动画连接10
2.3.1水位的升降效果10
2.3.2水流效果12
第3章控制算法或控制逻辑及其脚本程序13
3.1控制流程及逻辑分析13
3.2运行策略脚本程序及说明13
第4章主控窗口设置和系统菜单设计说明；17
4.1主控窗口设置17
4.2系统菜单设计17
4.3安全策略设计说明19
第5章设计画面和数据显示21
第6章组态设计和调试中遇到的问题、解决方法和结果23
第7章课程设计总结24
参考文献25
第1章选题及工艺流程分析说明
我此次的的课程设计题目是：
灌装生产线监控系统的组态设计。
主要模拟出灌装生产线的流程，主要包括上料、加工、装瓶、计数以及装箱等过程。
另外，为了更好的观测实验现象、更好的分析实验数据，增加了报警检测，绘出了实时曲线、历史曲线和历史表格等曲线数据信息。
1.1组态设计的目标
通过图形构件，构件出生产线实物图（包括搅拌机、储藏罐、水泵和阀等），然后
编写脚本程序实现工业控制要求。
1.2监控系统分析和总体设计
在开始组态之前，通过对该工程的剖析，从整体上把握住了工程的结构、流程、需实现功能和如何实现这些功能。
下面进行详细说明：
工程框架：
a）4个用户窗口：
灌装生产线监控系统、数据显示、数据表格、封面
b）3个主菜单：
系统管理、数据表格、数据显示
c）4个子菜单：
用户登录、用户管理、修改密码、退出登录
d）3个策略：
启动策略、退出策略、循环策略
第2章实时数据库组态设计说明
实时数据库组态统计如下表2.1,
表2.1
对象名称
类型
注释
number
数值型
对瓶子计数
垂直移动
数值型
瓶子1的垂直移动
水平移动1
数值型
瓶子1的水平移动
水平移动2
数值型
瓶子2的水平移动
果汁罐液位
数值型
果汁罐的液位
饮料瓶液位
数值型
饮料瓶中果汁的液位
可视化1
开关型
瓶子1的可见度标志位
可视化2
开关型
瓶子2的可见度标志位
复位
开关型
是系统复位
启动
开关型
启动系统
抽水泵
开关型
出口阀
开关型
数据
组对象
饮料瓶液位和果汁罐液位
图2-1为电脑截图
图2-1
属性设置界面如图：
图2-2
其他设置类似。
2.1监控界面组态设计说明及界面效果图
2.1.1建立画面
[1]在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，建立“窗口0”。
[2]选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”。
[3]将窗口名称改为：
灌装生产线监控系统；窗口标题改为：
灌装生产线；窗口位置选中“最大化显示”，其它不变，单击“确认”。
[4]在“用户窗口”中，选中“灌装生产线监控系统”，点击右键，选择下拉菜单中的“设置为启动窗口”
选项，将该窗口设置为运行时自动加载的窗口。
如图：
图2-3
2.1.2编辑画面
选中““灌装生产线监控系统”窗口图标，单击“动画组态”，进入动画组态窗口，开始编辑画面。
2.1.3制作文字框图
[1]单击工具条中的“工具箱”，打开绘图工具箱。
[2]选择“工具箱”内的“标签”按钮，鼠标的光标呈“十字”形，在窗口顶端中心位置拖拽鼠标，根据需要拉出一个一定大小的矩形。
，
[3]在光标闪烁位置输入文字“灌装生产线系统演示工程”，按回车键或在窗口任意位置用鼠标点击一下，文字输入完毕。
2.1.4罐和瓶子的制作
搅拌器和果汁罐分别选取罐15和反应器12，如图2-3
图2-4
然后分别绘制出阀、泵、管道、传送带和瓶子等，并进行注释。
2.1.5整体画面
2.2定义数据对象
对象名称
类型
注释
number
数值型
对瓶子计数
垂直移动
数值型
瓶子1的垂直移动
水平移动1
数值型
瓶子1的水平移动
水平移动2
数值型
瓶子2的水平移动
果汁罐液位
数值型
果汁罐的液位
饮料瓶液位
数值型
饮料瓶中果汁的液位
可视化1
开关型
瓶子1的可见度标志位
可视化2
开关型
瓶子2的可见度标志位
复位
开关型
是系统复位
启动
开关型
启动系统
抽水泵
开关型
出口阀
开关型
数据
组对象
饮料瓶液位和果汁罐液位
下面以数据对象“水泵”为例，介绍一下定义数据对象的步骤：
[1]单击工作台中的“实时数据库”窗口标签，进入实时数据库窗口页。
[2]单击“新增对象”按钮，在窗口的数据对象列表中，增加新的数据对象，系统缺省定义的
名称为“Data1”、“Data2”、“Data3”等（多次点击该按钮，则可增加多个数据对象）。
[3]选中对象，按“对象属性”按钮，或双击选中对象，则打开“数据对象属性设置”窗口。
[4]将对象名称改为：
水泵；对象类型选择：
开关型；在对象内容注释输入框内输入：
“控制
水泵启动、停止的变量”，单击“确认”。
按照此步骤，根据上面列表，设置其他9个数据对象。
定义组对象与定义其他数据对象略有不同，需要对组对象成员进行选择。
具体步骤如下：
[1]在数据对象列表中，双击“液位组”，打开“数据对象属性设置”窗口。
[2]选择“组对象成员”标签，在左边数据对象列表中选择“液位1”，点击“增加”按钮，数
据对象“液位1”被添加到右边的“组对象成员列表”中。
按照同样的方法将“液位2”添
加到组对象成员中。
[3]单击“存盘属性”标签，在“数据对象值的存盘”选择框中，选择：
定时存盘，并将存盘
周期设为：
5秒。
[4]单击“确认”，组对象设置完毕。
2.3动画连接
由图形对象搭制而成的图形画面是静止不动的，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。
本样例中需要制作动画效果的部分包括：
1．水箱中水位的升降
2．水泵、阀门的启停
3.水流效果
2.3.1水位的升降效果
水位升降效果是通过设置数据对象“大小变化”连接类型实现的。
具体设置步骤如下：
[1]在用户窗口中，双击水罐1，弹出单元属性设置窗口。
[2]单击“动画连接”标签，显示如图所示窗口：
[3]选中折线，在右端出现
[4]单击
进入动画组态属性设置窗口。
按照下面的要求设置各个参数：
表达式：
果汁罐液位
最大变化百分比对应的表达式的值：
100
其他如图所示：
同理，对瓶子等进行动画连接。
2.3.2水流效果
水流效果是通过设置流动块构件的属性实现的。
实现步骤如下：
[1]双击水泵右侧的流动块，弹出流动块构件属性设置窗口。
[2]在流动属性页中，进行如下设置：
表达式：
水泵=1；
选择当表达式非零时，流块开始流动。
水罐右侧流动块阀右侧流动块的制作方法与此相同，只需将表达式相应改为：
调节阀
=1，出水阀=1即可
至此动画连接已完成，按F5或点击工具条中
图标，进入运行环境，看一下组态后得结果。
这时我们看见的画面仍是静止的。
移动鼠标到“水泵”、“调节阀”、“出水阀”上面的红色部分，鼠标指针会呈手形。
单击一下，红色部分变为绿色，同时流动块相应地运动起来，但水罐仍没有变化。
这是由于我们没有信号输入，也没有人为地改变水量。
我们可以用如下方法改变其值，使水罐动起来。
第3章控制算法或控制逻辑及其脚本程序
3.1控制流程及逻辑分析
控制流程如下图所示：
YN
YN
图3-1
3.2运行策略脚本程序及说明
脚本程序编辑界面如图：
图3-2
图3-3
脚本程序如下：
if启动=1then
抽水泵=1
果汁罐液位=果汁罐液位+2.2
endif
if抽水泵=1then果汁罐液位=果汁罐液位+1.2
if出口阀=1then果汁罐液位=果汁罐液位-2.2
if果汁罐液位>=79then抽水泵=0
if果汁罐液位>=40then
出口阀=1
果汁罐液位=果汁罐液位-3
饮料瓶液位=饮料瓶液位+5
可视化1=1
可视化2=0
endif
if果汁罐液位<=10then出口阀=0
if饮料瓶液位>=99then
出口阀=0
水平移动1=水平移动1+2.5
垂直移动=垂直移动+1.9
endif
if水平移动1>92then
可视化1=0
可视化2=1
水平移动2=水平移动2+5
endif
if水平移动2>50and水平移动2<57thennumber=number+1
if水平移动2>150then
饮料瓶液位=0
水平移动1=0
水平移动2=0
可视化1=1
可视化2=0
垂直移动=0
endif
if复位=1and启动=1then
启动=0
number=0
抽水泵=0
出口阀=0
水平移动1=0
水平移动2=0
垂直移动=0
饮料瓶液位=0
果汁罐液位=50
endif
if启动=1and复位=1then
复位=0
抽水泵=1
果汁罐液位=果汁罐液位+2.2
Endif
第4章主控窗口设置和系统菜单设计说明；
4.1主控窗口设置
选中主控窗口，单击右边系统属性，进行设置，如下图
图4-1
窗口表皮定义为组态工程，菜单设置为有菜单，封面窗口设置为有窗口，其他不变。
4.2系统菜单设计
选中主控窗口，鼠标左键单击菜单组态，进入如下画面
图4-2
进入此画面后，右键单击鼠标右键，选择新增菜单项，添加数据表格、数据显示两个菜单，并进行设置
图4-3
注意菜单操作中，对应菜单的功能：
图4-4
进入主控窗口菜单组态设置界面后，右键单击鼠标右键，选择新增菜单项，添加用户登录、用户管理、修改密码三个菜单，并进行设置。
图4-5
注意脚本程序中设置：
图4-6
4.3安全策略设计说明
工程中，通常分工明确，工程师，操作员各司其职，分工明确，因此有必要设置各自的权限，一面误操作。
在进入图4-2画面后，选中用户管理，右键单击，选择属性
图4-7
选中左下角权限按钮，进入权限设置界面，如图：
图4-8
其他设置方法相同，这里不一一赘述。
第5章设计画面和数据显示
最终设计画面如下：
图5-1
其中，报警信息显示：
图5-2
下图为实时表格和历史表格：
图5-3
下图为实时曲线和历史曲线：
图5-4
第6章组态设计和调试中遇到的问题、解决方法和结果
此次课程设计是第一次比较系统的运用这个软件，因此设计过程中出现很多预想不到的错误，但所幸最终都一一解决。
问题主要分为以下几个方面：
1.绘制元件过程中，尤其是饮料瓶的时候，是用几个图形组合起来，这就涉及到属性的变更问题，这就导致后面控制中，达不到预期的目的。
最终，发现是自己混淆了构成图符和合成单元的概念。
2.第二个比较严重的问题是：
在建立实时数据库时，没有认真考虑数据初值，这就导致在进入组态运行环境时，位置错误。
3.童颜是在建立实时数据库时，没有考虑数据的存盘属性，这就导致最后观察不到曲线的变化情况和报警信息。
4.在对元件进行动画连接时，设置错误，导致液位变化混乱。
5.在对运行策略设置时，循环策论执行周期设置过大，导致看不到现象。
后改为200ms，效果明显。
6.在进行安全机制设置时，权限混淆，导致运行时，要么不能很好地运行，要么看不到想要的曲线。
后通过看书和同学的帮助，很好地解决了这个问题
第7章课程设计总结
这次课程设计过程中，老师及其同学给了极大的帮助，由于专注考研，导致基本功不是很扎实，但还是基本完成任务。
在编辑程序时，出现了“”未知表达式的提示，百思不得其解，最后一行一行的检验程序，才发现IF之间大意之下，留了个空格。
还有报表及其实时数据的显示，都是按照组态软件实训教程上一步步搞定了，很有成就感，这就是课设的魅力所在吧，越是艰难得到的，越是珍惜。
最后感谢闫高伟老师的悉心授课，必当考上研究生继续深造，不辜负老师的良苦用心。
参考文献
【1】曹辉，马栋萍，王暄等主编．组态软件技术及应用．电子工业出版社
【2】李国勇等编著．过程控制实验教程．清华大学出版社
【3】龚运新，方立友编著．工业组态软件实用技术．清华大学出版社
【4】MCGS组态软件用户指南．北京昆仑通态自动化软件科技有限公司
【5】MCGS培训教程．北京昆仑通态自动化软件科技有限公司
【6】MCGS高级教程．北京昆仑通态自动化软件科技有限公司
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