《基于PLC的花盆缺水澆水系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告【8000字】》

基于PLC的花盆缺水澆水系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告目錄TOC\o"1-3"\h\u217621引言 引言花的生長需要合適的水分，如果水分過多，會(huì)妨礙花的生長，嚴(yán)重的可能還會(huì)淹壞花，如果水分過低，花得不到足夠的水分，又會(huì)影響其生長，因此，如果設(shè)計(jì)出花生長需要的水分報(bào)警器系統(tǒng)，就可以很好的解決花生長所需水分的問題。本文主要是完成花盆缺水報(bào)警器系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)主要包含報(bào)警系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，最后是系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)。通過本文的設(shè)計(jì)能夠達(dá)到傳感器檢測水位，然后判斷水位的高低，對(duì)于水位低的情況，系統(tǒng)報(bào)警器響，發(fā)出警報(bào)，然后這個(gè)時(shí)候可以給花盆澆水，從而達(dá)到花盆生長所需要的合適水位。2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1總體方案設(shè)計(jì)本次花盆缺水報(bào)警器系統(tǒng)帶PID回路調(diào)節(jié)的PLC控制方式，變頻器在此模式下的作用是為電動(dòng)機(jī)提供變頻電源。實(shí)施電動(dòng)機(jī)的無級(jí)調(diào)速，使管網(wǎng)中的水壓連續(xù)變化。當(dāng)使用帶有開關(guān)輸入和輸出以及PID控制回路的可編程控制器時(shí)，其成本與帶有模擬輸入和輸出的可編程控制器的成本相似。因此，在變頻調(diào)速控制和恒壓供水控制的控制中，PID控制信號(hào)的產(chǎn)生和輸出已經(jīng)成為降低供水系統(tǒng)成本的關(guān)鍵要素。圖2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案2.2系統(tǒng)的構(gòu)成圖2.2系統(tǒng)構(gòu)成圖如圖2.2所示，整個(gè)系統(tǒng)由三個(gè)水泵，一個(gè)變頻器，一個(gè)PLC，一個(gè)壓力傳感器和幾個(gè)輔助組件組成。從原理框圖可以看出，花盆缺水報(bào)警系統(tǒng)由執(zhí)行器、信號(hào)識(shí)別、控制系統(tǒng)、人機(jī)界面和報(bào)警裝置組成。（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行器由一組水泵組成，這些水泵為花盆缺水系統(tǒng)供水。圖2.3中的三個(gè)水泵分為兩種類型：調(diào)速泵：它是由變頻器控制的水泵，可以通過頻率進(jìn)行設(shè)置。用于根據(jù)用水量的變化來改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以維持系統(tǒng)的水壓。恒速泵：泵僅在工頻狀態(tài)下運(yùn)行且速度恒定。當(dāng)耗水量增加且調(diào)速泵的最大供水能力不足時(shí)，可用于定量補(bǔ)充供水。（2）信號(hào)檢測系統(tǒng)控制器必須記錄以下信號(hào)：自來水壓力信號(hào)和警報(bào)信號(hào)：1）水壓信號(hào)：它反映管道網(wǎng)絡(luò)的水壓值，是控制恒壓供水的主要反饋信號(hào)。2）報(bào)警信號(hào)：指示系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，泵電機(jī)是否過載以及變頻器是否異常。該信號(hào)是切換信號(hào)。（3）控制系統(tǒng)供水控制系統(tǒng)通常安裝在供水控制柜中，該控制柜包括三個(gè)部分：供水控制器（PLC系統(tǒng)），變頻器和電氣控制裝置。（4）人機(jī)界面人機(jī)界面是人與機(jī)器交換信息的地方。通過人機(jī)界面，用戶可以更改設(shè)定壓力并更改某些系統(tǒng)設(shè)置，以滿足不同過程的需要。同時(shí)，用戶可以通過人機(jī)界面了解系統(tǒng)的一些運(yùn)行狀況和設(shè)備的工作狀態(tài)。人機(jī)界面還可以監(jiān)視系統(tǒng)的進(jìn)行過程并顯示警報(bào)。（5）通訊接口通信接口是系統(tǒng)的重要組成部分。該系統(tǒng)可以通過該接口與組態(tài)軟件和其他監(jiān)控系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。同時(shí)，現(xiàn)代先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以通過通信接口應(yīng)用于系統(tǒng)，例如系統(tǒng)的遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)。（6）報(bào)警裝置作為控制系統(tǒng)，警報(bào)是必不可少的重要組成部分。由于該系統(tǒng)主要是用來補(bǔ)給植物缺水所需的水分，因此為了確保系統(tǒng)安全，可靠和穩(wěn)定地運(yùn)行，請(qǐng)避免電動(dòng)機(jī)過載，變頻器警報(bào)，電網(wǎng)波動(dòng)過大，供水源中斷，出水壓力過大，泵站溢流等。因此，系統(tǒng)需要監(jiān)視各種警報(bào)，PLC將確定警報(bào)類別，顯示操作控制并加以保護(hù)，以避免不必要的損失。2.3工作原理關(guān)閉空氣開關(guān)，供水系統(tǒng)將開始運(yùn)行。將手動(dòng)和自動(dòng)開關(guān)設(shè)置為自動(dòng)，系統(tǒng)將進(jìn)入全自動(dòng)模式。PLC中的程序首先打開KM6，然后啟動(dòng)變頻器。根據(jù)壓力設(shè)定值和實(shí)際壓力值，PID設(shè)定值的偏差并將頻率信號(hào)輸出到變頻器。2.4主電路接線圖電機(jī)有兩種工作模式：工頻運(yùn)行和變頻運(yùn)行。KM1、KM3、KM5是控制接觸器，它們?cè)陔妱?dòng)機(jī)M1、M2和M3以工頻運(yùn)行時(shí)接通。KM0、KM2和KM4是控制接觸器，它們?cè)陔妱?dòng)機(jī)M1、M2和M3以可變頻率運(yùn)行時(shí)接通。熱繼電器（FR）是一種保護(hù)電路，它利用電的熱效應(yīng)原理工作。它用于電路中以防止電動(dòng)機(jī)過載。保險(xiǎn)絲（FU）是電路中的一種簡單的短路保護(hù)裝置。在使用中，超過允許值的電流產(chǎn)生的熱量會(huì)使連接到主電路的熔體熔化并使電路斷開，以防止電氣設(shè)備發(fā)生短路和嚴(yán)重過載。圖2.3主電路圖3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1PLC的選型3.1.1簡介PLC可編程控制器是在1960年代末期在繼電器系統(tǒng)上開發(fā)的，簡稱為可編程邏輯控制器（PLC）?？删幊炭刂破鞯纳a(chǎn)和開發(fā)與繼電器控制系統(tǒng)有著良好的關(guān)系。繼電器是一種電磁開關(guān)，它使用弱電流信號(hào)來控制強(qiáng)電流信號(hào)。但是，在復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，很難發(fā)現(xiàn)和糾正錯(cuò)誤，并且不適用于過程要求發(fā)生變化的情況。圖3.1PLC的硬件結(jié)構(gòu)框圖可編程邏輯控制器接管了計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，最初主要用于序列控制，并且只能執(zhí)行邏輯運(yùn)算。隨著微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制的需求的不斷增長，PLC在功能、速度、智能模塊和網(wǎng)絡(luò)通信方面已經(jīng)有了顯著改善。像所有設(shè)備一樣，PLC本身也有其局限性：它無法向操作員顯示動(dòng)態(tài)的設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，并且不能存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換大量數(shù)據(jù)，尤其是在系統(tǒng)過程發(fā)生變化時(shí)，不方便快速更改相關(guān)參數(shù)和公式。因此，在當(dāng)今更為復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，PLC通常與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)結(jié)合使用以實(shí)現(xiàn)完整的控制功能。3.1.2PLC的特點(diǎn)現(xiàn)代可編程控制器不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)量的邏輯控制，而且還具有諸如數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)學(xué)處理、運(yùn)動(dòng)控制、模擬PID控制和通信網(wǎng)絡(luò)之類的功能。在發(fā)達(dá)國家，可編程控制器已廣泛應(yīng)用于所有行業(yè)，其應(yīng)用已擴(kuò)展到包括樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、商業(yè)、公用事業(yè)、測試設(shè)備和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域?？傊?，可編程控制器具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）編程方法簡單易學(xué)；（2）功能強(qiáng)大，性價(jià)比高；（3）硬件齊全，易于使用且適應(yīng)性強(qiáng)；（4）無接觸，無接線，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；（5）減少系統(tǒng)設(shè)計(jì)，安裝和調(diào)試的勞動(dòng)力；（6）維護(hù)成本低，維護(hù)方便；（7）體積小，功耗低。3.1.3PLC的工作過程圖3.2PLC的掃描工作過程在系統(tǒng)軟件的控制和命令下，PLC接管循環(huán)順序掃描的工作模式，工作過程就是程序的執(zhí)行過程。它分為三個(gè)階段：輸入掃描，程序執(zhí)行和輸出更新，如圖3.2所示。PLC在I/O處理方面必須遵循的規(guī)則如下：（1）映像寄存器中的數(shù)據(jù)輸入取決于最后更新時(shí)間輸入連接器板的狀態(tài)；（2）如何執(zhí)行程序取決于用戶創(chuàng)建的程序以及存儲(chǔ)在輸入圖像寄存器和組件圖像寄存器中的所需軟組件的狀態(tài)；（3）輸出映射寄存器（包含在組件映射寄存器中）的狀態(tài)由輸出指令的執(zhí)行結(jié)果決定；（4）輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)由最后更新時(shí)輸出圖像寄存器的狀態(tài)決定；（5）輸出端子的輸出狀態(tài)由輸出鎖存器中的狀態(tài)決定。3.1.4PLC的選型水泵M1、M2、M3可以變頻或工頻運(yùn)行，需要6個(gè)PLC輸出點(diǎn)。PLC的1個(gè)輸出點(diǎn)用于變頻器的運(yùn)行和關(guān)閉，并且需要1個(gè)輸出來控制變頻器使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，報(bào)警器的控制需要1個(gè)輸出點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)量一共9個(gè)。本次PLC選型為三菱FX-232。3.1.5PLC的接線圖3.3PLC的接線圖Y0連接到KM0以控制M1的變頻運(yùn)行，Y1連接到KM1以控制M1的工頻運(yùn)行，Y2連接到KM2以控制M2的變頻運(yùn)行，Y3連接到KM3至M2的控制工頻運(yùn)行，Y4連接到KM4以控制M3的變頻運(yùn)行，而Y5的連接到KM5控制M3的線路頻率運(yùn)行。3.2變頻器選型3.2.1變頻器的構(gòu)成通常，變頻器的主電路（IGBT，BJT或GTO作為變頻器組件）為異步電動(dòng)機(jī)提供電壓和頻率電源。該電源輸出的電壓或電流和頻率由控制回路的控制命令控制?？刂泼钍歉鶕?jù)外部操作命令計(jì)算的。圖3.4變頻器的構(gòu)成（1）主電路為異步電動(dòng)機(jī)提供電壓和頻率電源的功率轉(zhuǎn)換部分稱為主電路。圖3.5顯示了典型電壓變頻器的例子，其主電路由三部分組成。將工頻電源轉(zhuǎn)換為直流電的“整流器”，在整流和逆變期間會(huì)產(chǎn)生電壓脈動(dòng)“平波回路”和“變頻器”將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。當(dāng)需要制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，有時(shí)會(huì)添加“制動(dòng)回路”。圖3.5典型的電壓型變頻器一例（2）控制電路將控制信號(hào)提供給異步電動(dòng)機(jī)主電路（電壓和頻率可調(diào)）的電路稱為控制電路。如圖3.5所示，控制電路包括以下電路：頻率和電壓“計(jì)算電路”，主電路“電壓/電流檢測電路”，電動(dòng)機(jī)“速度檢測電路”，用于放大計(jì)算電路“驅(qū)動(dòng)電路”和“保護(hù)電路”的變頻器和電動(dòng)機(jī)控制信號(hào)。在圖3.5中的虛線中，如果僅使用控制電路A構(gòu)成控制電路，則沒有速度檢測電路，這是一個(gè)開環(huán)控制。速度檢測電路添加到控制電路的B部分，即添加了速度命令，可以更精確地控制異步電動(dòng)機(jī)的速度。3.2.2變頻器的特點(diǎn)變頻器具有過壓、欠壓、過流、過載、短路、失速等自動(dòng)保護(hù)功能。能實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動(dòng)，減小電氣和機(jī)械沖擊噪音，延長設(shè)備使用壽命?；ㄅ枞彼畧?bào)警系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）節(jié)能：變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備使整個(gè)供水系統(tǒng)始終保持最優(yōu)工作狀態(tài)節(jié)電率可達(dá)35%-60%，這一特點(diǎn)已被廣大用戶所認(rèn)識(shí)。（2）占地面積小，投人少，效率高：設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積少、維護(hù)方便、維護(hù)費(fèi)用低、投資省、安裝快。（3）配置靈活，功能齊全，自動(dòng)化程度高。（4）通過通信控制，可以實(shí)現(xiàn)無人值守，節(jié)省了人力物力。3.2.2變頻器的選型根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本系統(tǒng)選用FR-A540系列變頻器，如下圖所示：圖3.6FR-A540的管腳說明3.2.3變頻器的接線STF引腳連接到PLC的Y7引腳，以控制電動(dòng)機(jī)的正向旋轉(zhuǎn)。X2連接到變頻器的變頻器接口，X3連接到變頻器的OL接口。當(dāng)PLC增加泵和減少泵控制信號(hào)時(shí)，頻率檢測上/下限信號(hào)通過OL和FU輸出到PLC的X2和X3輸入端子。圖3.7變頻器接線圖3.3PID調(diào)節(jié)器選型僅通過P動(dòng)作控制不能完全消除偏差。為了消除殘留偏差，通常使用I效果增強(qiáng)的PI控制。通過使用PI控制，可以消除因更改目標(biāo)值而引起的偏差以及頻繁的外部干擾。但是，如果I動(dòng)作過強(qiáng)，則對(duì)快速變化偏差的反應(yīng)會(huì)變慢。P動(dòng)作控制只能用于帶有集成元件的負(fù)載系統(tǒng)。通過I動(dòng)作消除偏差，D動(dòng)作抑制振動(dòng)與P動(dòng)作并用，構(gòu)成PID控制，在本系統(tǒng)中使用該方法。PID控制優(yōu)于其他組合控制效果，基本上可以實(shí)現(xiàn)無偏差，高精度和系統(tǒng)穩(wěn)定的控制過程。此控制方法用于從偏差到響應(yīng)需要一定時(shí)間的負(fù)載系統(tǒng)（即實(shí)時(shí)要求不高，工業(yè)過程控制系統(tǒng)通常是此類系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)也更適合PID調(diào)節(jié)）。圖3.8PID控制框圖控制變量（反饋?zhàn)兞浚┯墒芸貙?duì)象的傳感器記錄，并與目標(biāo)值（溫度，流量，壓力等設(shè)定值）進(jìn)行比較。PID控制的兩種主要控制形式通常用于恒壓供水中：（1）硬件類型：它是通用PID控制器，使用時(shí)只需連接電路并設(shè)置P、I、D參數(shù)和每日默認(rèn)值即可。（2）軟件類型：使用離散PID控制算法將PID控制器設(shè)置為可編程控制器。這次使用基于硬件的控制表單。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該系統(tǒng)的PID控制器內(nèi)置在變頻器中。圖3.9PID控制接線圖3.4壓力傳感器的接線圖壓力傳感器使用絕對(duì)壓力傳感器CY-YZ-1001。傳感器采用壓阻硅效應(yīng)原理，以實(shí)現(xiàn)壓力測量的力-電轉(zhuǎn)換。該傳感器由一個(gè)敏感芯和一個(gè)信號(hào)調(diào)節(jié)電路組成。向傳感器施加壓力時(shí)，敏感磁芯中硅芯片上的惠斯通電橋的輸出電壓會(huì)發(fā)生變化。信號(hào)調(diào)節(jié)電路放大輸出電壓信號(hào)并執(zhí)行同時(shí)處理。由于溫度補(bǔ)償和非線性補(bǔ)償，傳感器的電氣性能符合技術(shù)指標(biāo)的要求。該傳感器的量程為0～2.5MPa，工作溫度為5℃～60℃，供電電源為28±3V（DC）。圖3.10壓力傳感器的接線圖4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1PLC控制PLC在系統(tǒng)中的作用是控制交流接觸器組在工頻—變頻轉(zhuǎn)換之間進(jìn)行切換，并調(diào)節(jié)泵的數(shù)量。工作流程如圖4.1所示。圖4.1PLC程序流程圖啟動(dòng)系統(tǒng)后，檢查它是處于自動(dòng)還是手動(dòng)操作模式。如果是手動(dòng)操作模式，則執(zhí)行手動(dòng)操作。用戶根據(jù)他們的需要來操作適當(dāng)?shù)逆I，并且系統(tǒng)根據(jù)這些鍵來執(zhí)行適當(dāng)?shù)逆I。當(dāng)處于自動(dòng)操作模式時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)程序和相關(guān)的輸入信號(hào)執(zhí)行適當(dāng)?shù)牟僮?。手?dòng)模式主要用于解決系統(tǒng)故障或設(shè)備問題。在自動(dòng)運(yùn)行模式下，當(dāng)PLC接收到上限頻率信號(hào)時(shí)，它將運(yùn)行泵增加程序以增加泵的數(shù)量。當(dāng)PLC接收到下限頻率信號(hào)時(shí)，它將運(yùn)行泵減少程序以減少泵的數(shù)量。保持當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)而不接收信號(hào)。4.1.1手動(dòng)運(yùn)行為了在電網(wǎng)頻率電壓的反沖從頻率切換到電網(wǎng)頻率時(shí)保護(hù)逆變器，使用時(shí)間繼電器來延遲轉(zhuǎn)換。如果壓力太高，則可以手動(dòng)按SBn（n=2，4，6）按鈕以運(yùn)行頻率的頻率關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，并同時(shí)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)頻率轉(zhuǎn)換過程。根據(jù)需要按住不同引擎的啟動(dòng)和停止按鈕?？梢允謩?dòng)啟動(dòng)三個(gè)泵，一個(gè)接一個(gè)地手動(dòng)停止。此方法僅適用于自動(dòng)故障情況。4.1.2自動(dòng)運(yùn)行PLC控制特定電動(dòng)機(jī)的電源頻率和變頻繼電器。設(shè)置條件后，泵增加而壓力降低。4.2編程及介紹4.2.1總程序的順序功能圖系統(tǒng)分為自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行兩部分。圖4.2總程序的順序功能圖4.2.2自動(dòng)運(yùn)行順序功能圖按下SB8按鈕，系統(tǒng)切換到自動(dòng)運(yùn)行模式，順序功能圖如圖4.3所示。圖4.3自動(dòng)運(yùn)行順序功能圖4.2.3手動(dòng)模式順序功能圖按下SB9按鈕時(shí)，系統(tǒng)將更改為手動(dòng)操作模式。系統(tǒng)的每個(gè)步驟都必須具有相應(yīng)的操作。流程功能圖如圖4.4所示。圖4.4自動(dòng)運(yùn)行順序功能圖4.2.4程序說明（1）自動(dòng)運(yùn)行部分。起動(dòng)1#泵按下起動(dòng)按鈕，系統(tǒng)檢測采用那種運(yùn)行模式。如果按鈕SB7沒按，則使用自動(dòng)運(yùn)行模式。變頻起動(dòng)1#水泵。起動(dòng)1#，2#泵：接收到變頻器上限信號(hào)，PLC通過這個(gè)上限信號(hào)后將1#水泵由變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，KM1斷開KM0吸合，同時(shí)KM3吸合變頻起動(dòng)第2#水泵。起動(dòng)1#，2#，3#泵：再次接收到變頻器上限信號(hào)，則KM3斷開KM2吸合，第2#水泵由變頻轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，3#水泵變頻起動(dòng)。起動(dòng)1#泵：接到下限信號(hào)就關(guān)閉KM3、KM0，吸合KM1，只剩1#水泵變頻運(yùn)行。起動(dòng)1#，2#泵：輸出的下限信號(hào)使PLC關(guān)閉KM5、KM2，開啟KM3，2#水泵變頻起動(dòng)。起動(dòng)1#泵：接到下限信號(hào)關(guān)閉KM3、KM0，吸合KM1，只剩1#水泵變頻運(yùn)行。（2）手動(dòng)運(yùn)行部分按下手動(dòng)起動(dòng)按鈕SB10，手動(dòng)起動(dòng)變頻器。按下SB2，斷開KM0的連接，并在經(jīng)過10次計(jì)數(shù)后啟動(dòng)M1以使用變頻電源。按下SB4，斷開KM2的連接，并在經(jīng)過10次計(jì)數(shù)后重新啟動(dòng)M2以在變頻電源上運(yùn)行。按下SB6，斷開KM4，在10個(gè)計(jì)數(shù)后啟動(dòng)M3，然后以變頻電源驅(qū)動(dòng)。按SB1，斷開KM1，在經(jīng)過10次計(jì)數(shù)后重新啟動(dòng)M1，以工頻電源運(yùn)行。按下SB3，斷開KM3的連接，并在經(jīng)過10次計(jì)數(shù)后重新啟動(dòng)M2以工頻電源運(yùn)行。按下SB5，斷開KM5，在10個(gè)計(jì)數(shù)后啟動(dòng)M3，并以工頻電源驅(qū)動(dòng)。（3）公用部分當(dāng)熱繼電器斷開系統(tǒng)報(bào)警。電機(jī)只能在一種頻率下運(yùn)行，當(dāng)電機(jī)工頻/變頻同時(shí)打開時(shí)將發(fā)出警報(bào)且電機(jī)停止運(yùn)行。輔助繼電器M1，M2，M3，…M9依次控制輸出繼電器Y0，Y1，Y2，…Y10按下停止按鈕，所有泵停止運(yùn)行。5MCGS組態(tài)軟件5.1MCGS組態(tài)軟件MCGS（監(jiān)控生成系統(tǒng)）通過收集和處理現(xiàn)場數(shù)據(jù)，動(dòng)畫顯示，警報(bào)處理，過程控制和報(bào)告輸出，為用戶提供針對(duì)實(shí)際技術(shù)問題的解決方案。它具有廣泛的自動(dòng)化功能，廣泛應(yīng)用于應(yīng)用領(lǐng)域，功能齊全，便于項(xiàng)目設(shè)計(jì)。MCGS提供了多種解決技術(shù)監(jiān)視問題的方法。從設(shè)備的控制（數(shù)據(jù)采集）到數(shù)據(jù)處理，報(bào)警處理，過程控制，動(dòng)畫顯示，報(bào)告輸出，趨勢顯示和其他鏈接，快速提供了廣泛的功能組件。關(guān)閉監(jiān)視程序的設(shè)計(jì)和操作以進(jìn)行最簡單的工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目。5.1.1MCGS組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu)MCGS配置軟件（以下簡稱MCGS）由兩個(gè)系統(tǒng)組成：“MCGS配置環(huán)境”和“MCGS操作環(huán)境”。這兩個(gè)部分是獨(dú)立且密切相關(guān)的。圖5.1MCGS組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu)MCGS配置環(huán)境是用于生成由可執(zhí)行程序McgsSet.exe支持的用戶應(yīng)用程序系統(tǒng)的工作環(huán)境，該可執(zhí)行程序McgsSet.exe存儲(chǔ)在MCGS目錄的Program子目錄中。用戶完成MCGS配置環(huán)境中的所有配置工作后，例如：動(dòng)畫設(shè)計(jì)、設(shè)備連接、寫入控制流、創(chuàng)建項(xiàng)目打印報(bào)告等，該項(xiàng)目文件的擴(kuò)展名為.mcg，也稱為配置結(jié)果數(shù)據(jù)庫，并且與MCGS關(guān)聯(lián)。操作環(huán)境共同構(gòu)成了用戶應(yīng)用程序系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程”。5.1.2MCGS工程的五大部分圖5.2MCGS的工程組成5.2建立界面5.2.1建立窗口（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(jìn)入“用戶窗口屬性設(shè)置”。（3）將窗口名稱改為：花盆缺水報(bào)警系統(tǒng)；窗口標(biāo)題改為：花盆缺水報(bào)警系統(tǒng)；窗口位置選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認(rèn)”。（4）在“用戶窗口”中，選中“花盆缺水報(bào)警系統(tǒng)”，點(diǎn)擊右鍵，選擇下拉菜單中的“設(shè)置為啟動(dòng)窗口”選項(xiàng)，將該窗口設(shè)置為運(yùn)行時(shí)自動(dòng)加載的窗口。5.2.2定義數(shù)據(jù)對(duì)象實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是MCGS項(xiàng)目的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)對(duì)象是構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的基本單元，而建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的過程則是定義數(shù)據(jù)對(duì)象的過程。定義數(shù)據(jù)對(duì)象的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱，類型，初始值和值的范圍以及確定與數(shù)據(jù)變量的存儲(chǔ)有關(guān)的參數(shù)，例如保存周期，保存時(shí)間范圍和保存期限。以數(shù)據(jù)對(duì)象“水泵”為例，介紹定義數(shù)據(jù)對(duì)象的步驟：（1）在工作臺(tái)中，單擊“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫”窗口名稱以打開實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的窗口。（2）單擊“新建對(duì)象”按鈕，并將新的數(shù)據(jù)對(duì)象添加到窗口中的數(shù)據(jù)對(duì)象列表中。系統(tǒng)定義的默認(rèn)名稱為“Data1”，“Data2”，“Data3”等。（3）選擇對(duì)象，然后單擊“對(duì)象屬性”按鈕或雙擊所選對(duì)象以打開“數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置”窗口。（4）將對(duì)象名稱更改為：水泵1；選擇對(duì)象類型：開關(guān)類型；在輸入字段中輸入有關(guān)對(duì)象內(nèi)容的注釋的以下內(nèi)容：“控制泵啟動(dòng)和停止的變量”，然后單擊“確定”。5.3編輯界面5.3.1編輯畫面選中“花盆缺水報(bào)警系統(tǒng)”窗口圖標(biāo)，單擊“動(dòng)畫組態(tài)”，進(jìn)入動(dòng)畫組態(tài)窗口，開始編輯畫面。圖5.3編輯界面5.3.2對(duì)象元件的選擇單擊繪圖工具箱中的（插入元件）圖標(biāo)，彈出對(duì)象元件庫管理對(duì)話框，如圖5.4所示：圖5.4對(duì)象元件庫管理如上所示，在元件庫中找到所需的元件組成下圖5.5所示的畫面。圖5.5監(jiān)控界面5.4MCGS與PLC之間的連接MCGS通過主機(jī)上的串行端口設(shè)備和PLC中的通信單元（編程端口）建立串行通信鏈接，以達(dá)到操作PLC設(shè)備的目的。PLC的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置是僅支持RS232通訊。因此，如果要使用RS485通訊協(xié)議，則需要事先與RS232（即PLC的編程端口）進(jìn)行通訊，并設(shè)置PLC寄存器D8120。本次設(shè)計(jì)，MCGS通過監(jiān)視計(jì)算機(jī)的串行RS-232接口讀取PLC存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)，并與PLC建立連接。MCGS的結(jié)構(gòu)使其成為“獨(dú)立于設(shè)備”的系統(tǒng)。對(duì)于不同的硬件設(shè)備，需要做的就是自定義適當(dāng)?shù)脑O(shè)備組件，將它們放置在設(shè)備窗口中并設(shè)置相關(guān)屬性，系統(tǒng)可以在不更改整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的情況下執(zhí)行和運(yùn)行。5.4.1添加PLC設(shè)備FX-232設(shè)備必須連接到串行接口的上級(jí)設(shè)備，并且串行接口的上級(jí)設(shè)備位于常規(guī)設(shè)備組件中。串行接口的上級(jí)設(shè)備用于設(shè)置通信參數(shù)和通信端口。通信參數(shù)必須與PLC設(shè)置匹配。否則將無法進(jìn)行通訊。（1）在“設(shè)備窗口”中雙擊“設(shè)備窗口”圖標(biāo)進(jìn)入。（2）點(diǎn)擊工具條中的“工具箱”圖標(biāo)，打開“設(shè)備工具箱”。（3）單擊“設(shè)備工具箱”中的“設(shè)備管理”按鈕，彈出如圖5.6所示窗口：圖5.6設(shè)備管理窗口（4）在可選設(shè)備列表中雙擊“常規(guī)設(shè)備”。（5）雙擊“用于串行通訊的父設(shè)備”。上級(jí)串行通信設(shè)備的圖標(biāo)如下所示。（6）雙擊串行通信父設(shè)備圖標(biāo)，將串行通信父設(shè)備添加到右側(cè)的所選設(shè)備列表中。（7