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一、實訓目的

1.   學習MCGS嵌入版組態軟件的組態過程、操作方法和實現功能等環節。

2.   使用MCGS嵌入版組態軟件設計實現對鍋爐液位監控系統的模擬控制。

3．熟悉MCGS嵌入版組態軟件的動畫制作、控制流程的設計、腳本程序的編寫、數據對象的設計等多項組態過程。

二、實訓設備

計算機1臺、MCGS嵌入版組態軟件1套、.     TP717B型MCGS觸摸屏1臺、數據通信線2根、西門子S7-200PLC 1臺、V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6軟件1套。

三、工藝過程及控制要求

1．鍋爐運行時當鍋爐高水位，高水位燈亮；當鍋爐水位低時，缺水燈亮并開啟進水閥。

2．鍋爐運行時當壓力高時，超壓指示燈亮，鍋爐停止運行。當壓力低，鍋爐

（送風機、排風機-、加煤、出渣、爐排）程序進行自動控制運轉。此時燃燒正常燈亮。

3．當鍋爐水位達到高水位時，延時10S，水泵停止運行。

4．送風機、排風機、上煤、出渣、爐排，可以手動或自動控制。

5．設置用戶權限管理。

6．實時曲線、歷史曲線、實時數據、歷史數據。

四、畫面設計與制作
01工程框架結構

鍋爐液位監控工程共由八大窗口組成，建立了一個用戶組、兩個登陸用戶，四個主菜單和三十一個變量，一起構成了工程的基本骨架。八大窗

口：主畫面、鍋爐手動、鍋爐自動、實時曲線、歷史曲線、實時數據、歷史數據、報警。一個用戶組：命名為“工作組”。兩個用戶：分別命名為a、b，均為“工作組”組。四個主菜單：分別是畫面、曲線顯示、數據 顯示、報警顯示。三十一個變量：分別是：（開關型：S1、S2、高水位燈、低水位燈、超壓燈、低壓燈、燃燒正常燈、計時條件、計時狀態、 復位條件、水泵、水泵2、進水閥、加煤、送煤機、送風機、排風機、  出渣、爐排）、（數值型：當前值、設定值、鍋爐水位、鍋爐水位2、壓力、壓力2、高水位、低水位、超壓、低壓）、（組對象：液位組、液位組1）。畫面由鍋爐體、送煤機、送風機、排風機、進水閥、出渣、 爐排、定時器、高水位燈、低水位 燈、超壓燈、低壓燈、燃燒正  常燈、流動快、標簽組成。

?鍋爐液位監控系統既可以人工手動控制工作方式，也可實現自動運行工作方式。并有實時數據反應鍋爐內液位和壓力的當前值，歷史數據記錄一定周期內的液位和壓力的變化情況方便操作人員記錄與觀察。實時曲線反應實時液位和壓力的曲線變化情況，歷史曲線為提供歷史信息曲線趨勢變化情況。報警顯示功能，讓操作人員知道鍋爐是否正常運行。

02工藝流程

?鍋爐液位監控系統設計主要是針對熱水鍋爐的液位監控進行設計開發的。鍋爐液位監控系統的組態工程滿足以下要求：當鍋爐處于高水位，高水位燈亮。當水位低，缺水燈亮，同時開啟進水閥；當壓力高時，超壓指示燈亮，鍋爐停止運行。當壓力低時鍋爐（送風機、排風機-、加煤、出渣、爐排）程序進行自動控制運 轉，此時燃燒正常燈亮；當鍋爐水位達到高水位時，延時10S水泵停止運行；送 風機、排風機、上煤、出渣、爐排，可以手動或自動控制。此工程還設有用戶權限管理，只有指定的人才能運行；并有實時曲線、歷史曲線、實時數據、歷史數據顯示，設計、制作、調試鍋爐液位監控系統。

03建立工程

進入MCGS 嵌入版組態軟件新建工程,在菜單“文件”中選擇“工程另存為”選項, 把新建工程存為: D：\MCGSE\WORK\鍋爐液位監控系統設計。進入MCGS嵌入版組態軟件的組態平臺單擊“新建窗口”按鈕，分別創建8個新的用戶窗口以圖標形  式進行顯示，分別命名為“主畫面”、“報警窗口”、“實時曲線窗口”、“歷史曲線窗 口”、“實時報表窗口”、“歷史報表窗口”、“鍋爐手動”、“鍋爐自動”。用戶窗口如圖實訓7-1所示。鍋爐自動窗口如圖實訓7-2所示。

 

圖實訓7-1 用戶窗口

 

圖實訓7-2 監控主窗口

建立工程；打開MCGS嵌入版組態軟件進入組態環境，建立一個全新的工程。選擇觸摸屏類型“TPC1262H”并將工程保存命名為“鍋爐液位監控系統設計”。雙擊“鍋爐自動窗口” 窗口進入動畫組態，單擊工具箱中的“插入元件”按鈕，進入“對象元件庫管理”，如圖實訓7-3所示，選擇畫面中所需要的各種元件。

鍋爐手動窗口主要由一個鍋爐體、一個送煤機、一個送風機、一個排風機、一個水泵、一個進水閥、一個爐排箱、一個定時器、兩個百分比填充、十二個標簽、十二個按鈕、十二個流動快、五個指示燈組成。最后把各元件放到相應的位置并進行整體的組合，然后在窗口屬性中設置合適的背景色。“鍋爐手動”、“鍋爐自動”窗口的制作同上。“鍋爐手動”運行的畫面設置完成，如圖實訓7-4所示。

 

圖實訓 7-3對象元件管理圖

 

圖7-4 實訓鍋爐手動畫面圖

04數據變量的定義與連接

實時數據庫是工程的數據交換和數據處理中心。數據變量是構成實時數據庫基本單元，建立實時數據庫的過程也即是定義數據變量的過程。定義數據變量的內容主要包括：指定數據變量的名稱、類型、初始值和數值范圍確定與數據變量存盤相關的參數。此時要將各變量的名稱、類型正確編寫。在鍋爐液位監控系統工程中建立31個變量，其中19個為開關型變量、10個為數值型變量和2個組對象。數據對象如圖實訓7-5所示。

 

圖實訓7-5 變量定義圖

鍋爐液位監控系統工程中共建立了兩個組對象變量。數據對象的建立以液位組變量的屬性設置為例進行講解: 組對象的基本屬性，將對象名稱為：液位組；對象類型為：組對象；其他屬性設置不變。組變量的存盤屬性中數據對象存盤選中定時存盤，存盤周期設為5秒。

 

圖實訓7-6 液位組基本屬性窗口圖

 

圖實訓7-7 液位組成員選擇窗口圖

05動畫連接

鍋爐液位監控系統工程需要把各個圖素與數據庫中的相應變量建立聯系，才能使畫面動起來。組態系統根據實時數據庫中的變量變化，圖形對象可以按照動畫連接的要求變化。以下是鍋爐液位監控系統工程的監控主窗口的動態連接過程；

（1）鍋爐水位的屬性設置；在用戶窗口中，雙擊自動窗口  進入，選中鍋爐鍋爐水位構件雙擊則彈出單元屬性設置窗口。把表達式的值改為鍋爐水位 最小表達式的值改為0 最大表達式的值改為100。具體設置參照如圖實訓7-8所示。

（2）開關型構件的屬性設置；在用戶窗口中雙擊自動窗口  進入，選中水泵變量雙擊，則彈出單元屬性設置窗口。選中 組合圖符單擊 則進入動畫組態屬性設置，按圖實訓7-9所  示設置。其他開關型構件的設置如進水閥變量、排風機變量、送風機變量、送煤機變量跟水泵變量屬性設置方法相同。如 圖實訓7-10所示。

 

圖實訓7-8 鍋爐水位的屬性設置

 

圖實訓7-9 排氣閥Y1變量的屬性設置

 

圖實訓7-10 其他開關型變量的屬性設置

（3）流動塊構件屬性設置：在用戶窗口中雙擊自動窗口進入，選中水泵上面的 流動塊雙擊則彈出流動塊構件屬性設置窗口。水泵上側的流動塊在流動塊構件屬性設置窗口中，表達式為：水泵，其他屬性不變。其余流動塊也相同進行設置即可，如圖實訓7-11所示。

 

圖實訓7-11 流動塊構件屬性設置

06運行策略設置

在“運行策略”中雙擊“循環策略”進入“策略屬性設置”，把“循環時間”設為：200ms按確定即可。在策略組態中單擊工具條中的“新增策略行”圖標，再添加策略工具箱中的1個定時器策略和1個腳本程序策略。顯示循環策略如圖實訓7-12所示。

 

圖實訓7-12 循環策略圖

循環策略窗口中腳本程序的編寫是在的腳本程序屬性設置窗口完成的。打開循環腳本編輯窗口；設定循環時間為

100ms，腳本程序如下進行編輯操作。腳本程序是用來完成

特定操作和處理的程序。本條腳本程序作用是用來修改報警限值的，腳本程序如下所示。

!SetAlmValue( 鍋爐水位2,高水位,80)

!SetAlmValue( 鍋爐水位2,低水位,20)

!SetAlmValue( 壓力2,超壓燈,80)

!SetAlmValue( 壓力2,低壓燈,50)

定時器的屬性設置：雙擊“定時器”進行基本屬性設置，連接相應的變量進行如下屬性設置。循環策略中有2個定時器，2 個定時器設定值都改為10即可。其他定時器屬性設置參考圖實訓7-13所示進行相應的屬性設置。

 

圖實訓7-13 定時器屬性設置

在用戶窗口中也編輯了腳本程序，這個腳本程序是用來完成特定操作和處理的程  序。腳本程序設計的動畫效果，來控制 “鍋爐自動”窗口的屬性中的循環腳本程序。打開方式如圖實訓7-14所示。循環腳本程序如圖實訓7-15所示。

 

圖實訓7-14 用戶窗口的腳本程序窗口

 

圖實訓7-15 腳本程序圖

07實時數據表格與歷史數據表格

（1）實時數據表格。

實時數據是實時地將當前的數據對象變量值按一定的報告格式顯示出來。實時表格的設置如下：進入“實時數據”窗口點擊工具箱中的，在窗口中  拉出一個實時數據報表，放于合適的位置。再通過增加行或刪除列，將  表格設置為七行兩列形式。然后在第一列中添加如下七個變量：鍋爐水  位2   、壓力2、進水閥、送煤機、送風機、排風機、水泵2，最后在下一列各自連接對應變量：鍋爐水位2 、壓力2、進水閥、送煤機、送風機、排風機、水泵2，實時數據表格設置完成，如圖實訓7-16所示。

（2）歷史數據表格。

歷史數據是從歷史數據庫中提取存盤數據的記錄，鍋爐的歷史數據通過  滾動條的形式顯示，可以通過歷史數據表格掌握鍋爐每一個時間段的值。進入“歷史數據”窗口點擊工具箱中的，在窗口中拉出一個歷史數據報表  放于合適的位置，再通過增加行或刪除列的功能。在歷史數據報表的第  一行中添加如下七個變量：采集時間、鍋爐水位2 、壓力2、進水閥、送煤機、送風機、排風機，最后再合并單元格，進入數據庫的連接設置，  設置數據來源為液位組1，歷史數據表格設置完成，如圖實訓7-17所示。

 

圖實訓7-16 實時數據圖

 

圖實訓7-17 歷史數據圖

08實時曲線與歷史曲線

（1）實時曲線的設置。

在實際生產控制過程中，對實時數據、歷史數據的查看和分析是不可缺少的工作。但對大量數據僅做定量的分析還遠遠不夠，必須根據大量的數據信息并畫出曲線，分析曲線的變化趨勢并從中發現數據變化的規  律，同時曲線處理在控制系統中也是一個非常重要的部分。

實時曲線的設置如下：進入“實時曲線”窗口設置合適的背景色后，制作一個名為“實時曲線”的標簽。點擊工具箱中的實時曲線按鈕，在窗口中拉出一個適合大小的實時曲線圖，放于合適的位置再進行曲線構建的屬性設置，設置“時間格式”為MM:SS并且“時間單位”為秒鐘。對設置畫筆的表達式和屬性可以根據不同的設計要求，對曲線的顏色、線型進行改動。正確的實時曲線顯示，用來清楚地表達變量此時的變化形式實時曲線設置完成，如圖實訓7-18所示。

（2）歷史曲線的設置。

歷史曲線的設置如下：進入“歷史曲線”窗口設置合適的背景色后，制作 一個名為“歷史曲線”的標簽，再點擊工具箱中的歷史曲線按鈕。在窗口 中拉出一個適合大小的歷史曲線圖，放于合適的位置。再進行歷史曲線構建的屬性設置，設置存盤數據位液位組，時間格式為分:秒，時間單位為秒。再對曲線標識進行設置，還可以根據自己的意愿對曲線的顏色和線型進行改動，歷史曲線設置完成，如圖實訓7-19所示。

 

圖實訓7-18 實時曲線圖

 

圖實訓7-19 歷史曲線圖

09報警制作

報警信息是為能保障鍋爐正常、安全的運行。有了報警提示，操作人員才能更加放心地讓

鍋爐安全運行同時可以減少不必要的損失。

報警窗口的設置如下：進入“報警”窗口用標簽作標題名為“報警”，然后單擊工具箱中的報警 顯示按鈕和報警瀏覽按鈕，分別制作實時報警和歷史報警。在合適的位置在“實時報警”屬  性中，將“實時報警數據”的數據連接設置為“液位組”，在“歷史報警”中將“對應數據對象”設  為“液位組”。然后再插入四個指示燈、四個輸入框、四個標簽，一起構成報警顯示，報警  窗口效果圖如圖實訓7-20所示。

 

圖實訓7-20 報警畫面圖

10權限設置

為了保證整個系統能安全、穩定可靠地運行，防止與工程系統無關的人員進入或退出工程系統需要對系統的權限進行管理。

通過菜單欄中的工具進入用戶權限管理，新建兩個用戶名：命名為“a”和“b”，并設置密碼分別為a和b；新建一個用戶組：命名為“工作組”，將“a”和“b”設置為“工作組”組。然后在主控窗口的基本屬性中的“權限設置”設為“工作組”，設置“運行權限”為“進入登錄，退出不登錄”，如圖實訓7-21所示。

11主菜單建立

主菜單的建立如下：雙擊打開 主控窗口 新增四個操作集，分別命名為“畫面”、“曲線顯示”、“數據顯示”、“報警顯示”。在“畫面”下，新增三個操作，分別命名為“主畫面”、“鍋爐手動”、“鍋爐自動”。在“曲線顯示”提示 框新增的兩個操作；分別命名為“實時曲線”、“歷史曲線”。在“數據顯示” 提示框下新增兩個操作；分別命名為“實時數據”、“歷史數據”。在“報警 顯示”提示框下新增一個操作；命名為“報警”。然后分別對它們的菜單屬性進行設置，設“打開用戶窗口”為各自對應的窗口分別為“主畫面”、“鍋 爐手動”、“鍋爐自動”、“實時曲線”、“歷史曲線”、“實時數據”、“歷史數  據”、“報警”。最后在“主控窗口”的屬性設置中“菜單設置”設為”有菜單”。鍋爐液位監控系統工程的主菜單就完成了，如圖實訓7-22所示。實際效果圖如圖實訓7-22 所示。

 

圖實訓7-21 主控窗口屬性圖

 

圖實訓7-22 主菜單圖

12工程完工綜合測試

最后測試工程各部分的工作情況，完成整個工程的組態工作。打開下載配置窗口選擇“模擬運行”點擊“通信測試”，測試通信是否正常。如果通信成功在返回信息框中將提示“通信測 試正常”，同時彈出模擬運行環境窗口在任務欄中顯示。如 果通信失敗將在返回信息框中提示“通信測試失敗”。點擊“工程下載”將工程下載到模擬運行環境中。如果工程正常下載將提示：“工程下載成功！”成功后與觸摸屏進行連機運行點擊“啟動運行”按鈕，模擬運行環境啟動。模擬環境最大化顯示，即可看到工程正在運行實現了鍋爐液位監控系統功能。

點擊下載配置中的“停止運行”按鈕，或模擬運行環境窗口中的停止按鈕工程停止運行；點擊模擬運行環境窗口中的關閉按鈕使窗口關閉。下載過程圖如圖實訓7-23所示。

 

圖實訓7-23 下載配置窗口

13整體畫面

按照以上12個步驟利用MCGS嵌入版組態軟件完成的鍋爐液位監控系統工程設

計。模擬工廠監控系統設計的主畫面圖如圖實訓7-24所示。

 

圖實訓7-24 模擬工廠監控系統設計的主畫面圖