基于MCGS的液位控制系统设计讲解
基于MCGS和S7-200PLC的液位比值控制系统
摘要随着微处理器、计算机和数字通讯技术的快速发展, 计算机控制系统在工业领域的应用越来越多广泛, 它的重要性也越来越受到人们的肯定。
基于MCGS和S7-200PLC的液位比值控制系统就是组态软件和可编程序控制器（PLC）联合应用的实例。
在这个设计中，利用MCGS组态软件对数据、图形进行组态，进而做出上下水箱的动态仿真画面。
然后PLC进行数据采集、处理并与MCGS平台进行通讯，从而对液位比值对象进行全面监控。
本设计采用了SIEMENS（西门子）公司的S7-200系列进行程序的编写。
将编写正确的PLC程序与在MCGS组态软件下做出的动态界面进行动态连接，在经过检查证明组态的设置没有错误后，进入MCGS的运行环境，可以在MCGS运行环境下看到液位的实时曲线的变化输出情况，随时对水箱的液位状况进行调整和监测。
在运行环境中可以通过鼠标在线的改变PID的参数设定值来实现对上下水箱的液位调节和控制，使系统达到要求值,从而大大提高了工作效率。
关键词：液位比值，PLC，MCGSAbstractAlong with fast development of the microprocessor，the computer and the digital communication technology, the computer control system is more and more widely applied in the field of industry, and its importance is also increasingly affirmed.Fluid-level-ratio control system based on MCGS and S7-200 PLC is the application model combining the configuration software with PLC. In this design, MCGS is applied for data and graphic configuration; there by a dynamic display picture with real-time feature is created. Then PLC acquires and processes data from the sensors, and communicates with MCGS platform, thus makes the fluid-level-ratio object supervised and controlled totally.The project uses S7-200, a series of PLC produced by SIEMENS, to make programming. The correct PLC code is dynamically lined to the real-time picture created by MCGS, then switches to MCGS running environment after correct configuration, thus the change tendency of the levels can be viewed on the screen to make the real-time adjustment and supervision of the level. Under running environment, PID parameters will be tuned on line so as to take the best control of the levels of water tanks with the system operating at the given point and high efficiency.Key words：Fluid-Level-Ratio , PLC, MCGS目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1论文研究的目的，背景和意义 (1)1.2论文研究的主要内容及工作简述 (2)2 可编程序控制器 (4)2.1PLC的特点和优势 (4)2.2PLC的工作原理与功能 (5)3 西门子S7-200系列 (6)3.1S7-200的结构 (6)3.2S7-200的工作原理 (7)4监控系统MCGS (8)4.1MCGS通用监控系统的构成 (8)4.2MCGS通用监控系统主要功能 (9)5双水箱液位比值控制系统的制作流程 (10)5.1MCGS组态软件画面的制作 (10)5.2PLC程序的编写流程 (13)5.3通讯的连接 (16)5.4水箱量程的确定 (21)5.5PLC状态图调试及组态结果的检查 (22)5.6组态操作结果 (23)结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录A（S7-200 English System handbook） (28)附录B（S7—200英文系统手册） (34)附录C（液位控制系统梯形图） (39)1绪论1.1论文研究的目的，背景和意义近年来,有关液位控制的形式及方法越来越多,技术性能也越发先进,自动化程度也有较大地提高。
基于MCGS双容水箱的液位控制系统的设计
基于MCGS双容水箱的液位控制系统的设计液位控制系统的设计是指通过控制液位，使其保持在一定的范围内，以确保液位不超过或低于设定的阈值。
基于MCGS双容水箱的液位控制系统设计，是指采用MCGS双容水箱作为液位控制的主要装置，通过合理的控制算法和参数设置，实现水箱液位的稳定控制。
MCGS双容水箱是一种具有两个容器的水箱系统，其中一个容器填充水，另一个容器排空水，通过控制两个容器之间的水位差，可以实现对整个水箱液位的控制。
基于这种结构，可以设计出以下几个方面的液位控制系统。
第一，传感器的选取和安装。
传感器是液位控制系统的核心部件，用于实时检测水箱的液位信息。
在选取传感器时，需要考虑传感器的灵敏度、稳定性和耐腐蚀性等因素。
传感器一般安装在水箱的上部和下部，以便检测到液位的变化。
第二，控制算法的设计。
针对MCGS双容水箱的特点，可以设计出一套合理的控制算法来控制液位。
一种常用的控制算法是PID控制算法，通过调节水箱出水流量和进水流量的比例，实现对液位的控制。
通过对水箱系统进行建模和仿真，可以确定合适的PID参数，从而实现液位的稳定控制。
第三，控制参数的设置。
在设计液位控制系统时，需要合理设置控制参数，包括PID参数、液位报警阈值和控制的液位范围等。
PID参数的设置可以通过试验和调整来完成，液位报警阈值可以根据实际需求来确定，控制的液位范围可以根据水箱容量和水流量等因素来设定。
第四，系统的安全保护措施。
在设计液位控制系统时，需要考虑到系统的安全性，防止出现液位过高或过低的情况。
可以设置液位报警装置，在液位超出设定的范围时发出警报，以便及时采取措施，避免发生事故。
综上所述，基于MCGS双容水箱的液位控制系统设计需要考虑传感器的选取和安装，控制算法的设计，控制参数的设置以及系统的安全保护措施。
通过合理的设计和调试，可以实现对水箱液位的稳定控制，确保系统的运行安全和稳定。
基于MCGS组态编程的液位控制系统设计
摘要应用组态软件设计一个仿真实验监控系统,实现对实际工程问题的过程控制,现在我们的具体问题是实现对水箱液位过程控制。
为了能设计一个解决实际工程问题的仿真实验监控系统,我们可以基于各种组态软件来设计这个仿真平台.而MCGS组态软件具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能等突出特点,它可以快速构造和生成上位机监控系统，并可稳定运行于多种操作系统.。
以MCGS组态软件为开发平台,设计一个仿真实验监控平台来实现对实际工程问题的控制.不仅能对水箱的液位进展监控,采集实验数据建立实验报表,而且能够脱机进展仿真实验、模拟控制。
为了能够很好的实现对水箱液位控制系统的仿真,综合考虑多方面的因素,本文将用MCGS组态软件设计一个仿真实验监控平台来对其进展实时控制.具体地,要将MCGS组态软件实现此方案。
在该系统中,利用MCGS组态软件完成数据采集、控制信息输出以及人机交互等工作，完成仿真实验监控平台的设计,最终到达对水箱液位实时监控,实验数据采集,报表的输出和数据的同步显示。
关键词：MCGS组态软件；液位系统；仿真实验AbstractTo design a simulation experiment monitoring platform with application configuration software, realizing the actual engineering problems of process control, currently, our concrete problem is to achieve the temperature of the boiler and water tank level process control.In order to be able to solve real engineering problems to design a simulation experiment monitoring platform, we can base on a variety of configuration software to design this simulation platform. The MCGS configuration software has simple operation, perfect visibility, strong maintainability, high performance and other salient features. It can construct and generate hostputer monitoring system quickly, and can be run on different kinds of operating systems steadily.With MCGS configuration software development platform, designing a simulation experiment monitor platform to achieve the process control of the actual engineering problems. Not only can monitorthe level of the water tank and the temperature of the boiler, gathering the experiment data and establishing experiment reports, but also can do the off-line simulation experiment, simulation control.In order to control the water tank level and the water temperature of boiler well. Take a prehensive consideration on various factors; this article will design a simulation experiment monitoring platform with MCGS configuration software to achieve the real-time control for this system. Specifically, we should use MCGS configuration software to implement this program. In this system, realizing the data acquisition, controlling information output, as well as the human-machine interaction by the MCGS configuration software, and acplishing the design of the simulation experiment monitoring platform, which can to achieve the level of the water tank and the water temperature of the boiler in real-time monitoring, experimental data collection, report forms of the output and synchronized curve display ultimately.Key Words：MCGS configuration software; liquid level system; simulation experiment目录1绪论错误!未定义书签。
基于MCGS组态软件的水位控制系统课程设计
新疆工程学院课程设计题目：基于MCGS组态软件的水位控制系统目录前言 (1)1.设计概述 (2)1.1 设计任务介绍 (2)1.2 设计系统组成框图 (2)1.3 设计分析 (2)1.4. 设计所用软件介绍 (3)1.4.1什么是MCGS组态软件 (3)1.4.2 MCGS组态软件的系统构成 (3)1.4.3 MCGS组态软件的功能和特点 (5)1.4.4 MCGS组态软件的工作方式 (5)2 设计思路 (6)3 组态画面的设计 (7)3.1 工程建立 (7)3.2建立流程画面 (7)3.3 定义数据对象 (8)3.4.动画连接 (9)3.5模拟设备连接 (9)3.6 控制流程 (10)3.7 报警显示 (10)3.8 报表输出 (12)3.9 趋势曲线显示 (12)3.10 安全机制 (13)3.11 水位控制系统总效果 (15)4总结 (17)5参考文献 (18)前言计算机技术和网络技术的飞速发展，为工业自动化开辟了广阔的发展空间，用户可以方便快捷地组建优质高效的监控系统，并且通过采用远程监控及诊断、双机热备等先进技术，使系统更加安全可靠，在这方面，MCGS工控组态软件将为您提供强有力的软件支持。
MCGS是一种流行的组态软件开发环境，组态技术是计算机控制技术综合发展的结果，是技术成熟化的标志。
MCGS通用版组态软件主要完成通用工作站的数据采集和加工，实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出等日常性监控事务。
对工作站软件的要求主要是系统稳定可靠，能方便的代替大量的现场工作人员的劳动和完成对现场的自动监控和报警处理，随时或定时的打印各种报表。
由于组态技术的介入，计算机控制系统的应用速度大大加快了。
采用组态控制技术的计算机控制系统最大的特点是从硬件设计到软件开发都具有组态性，因此系统的可靠性和开发速度提高了，开发难度却下降了。
随着国内工业生产技术的进步以及自动化技术的发展,人们对自动化监控系统的需求越来越大,要求越来越高。
MCGS水位控制系统实验知识讲解
液位2（最大值6米）
三个开关数据：水泵、调节阀、出水阀。
工程效果图
工程组态好后，最终效果图如下：
在菜单“文件”中选择“新建工程”菜单项，如果MCGS安装在D：根目录下，则会在D：\MCGS\WORK\下自动生成新建工程，默认的工程名为新建工程X.MCG(X表示新建工程的顺序号，如：0、1、2等)。如下图：
MCGS水位控制系统实验
实验
1.1
通过一个水位控制系统的组态过程，介绍如何应用MCGS组态软件完成一个工程。通过本讲及后续几讲学习，您将会应用MCGS组态软件建立一个比较简单的水位控制系统。本样例工程中涉及到动画制作、控制流程的编写、模拟设备的连接、报警输出、报表曲线显示与打印等多项组态操作。
水位控制需要采集二个模拟数据：
按“新增对象”按钮，在窗口的数据变量列表中，增加新的数据变量，多次按该按钮，则增加多个数据变量，系统缺省定义的名称为“Data1”、“Data2”、“Data3”等
为了快速构图和组态，MCGS系统内部提供了常用的图元、图符、动画构件对象，称为系统图形对象。如下图所示：
装载背景位图装载一幅背景位图：打开工具箱，选择“工具箱”内的“位图”构件 ，鼠标的光标变为“十字”形，在窗口任何位置拖拽鼠标，拉出一个一定大小的矩形。
装载位图：单击鼠标右键，在右键菜单选择“装载位图”菜单项。弹出文件装载窗口，输入或选择需装载的文件名称，选择内部存贮格式，即是否将图像保存到工程内，是否使用JPEG压缩，设置压缩质量值。本工程保留系统默认设置，将图像保存到工程内，不使用JPEG压缩。
您可以在菜单“文件”中选择“工程另存为”选项，把新建工程存为：D：\MCGS\WORK\水位控制系统。
祝贺您，已经成功地建立了自己的工程!
毕业设计论文基于MCGS组态软件的水位控制系统
新疆工程学院课程设计题目基于MCG组态软件的水位控制系统目录前言 (1)1.设计概述 (2)1.1设计任务介绍 (2)1.2设计系统组成框图 (2)1.3设计分析 (2)14设计所用软件介绍 (3)1.4.1什么是MCGS组态软件 (3)1.4.2 MCGS组态软件的系统构成 (3)1.4.3 MCGS组态软件的功能和特点 (5)1.4.4 MCGS组态软件的工作方式 (5)2设计思路 (6)3组态画面的设计 (7)3.1工程建立 (7)3.2建立流程画面 (7)3.3定义数据对象 (8)3.4.动画连接 (9)3.5模拟设备连接 (9)3.6 控制流程 (10)3.7 报警显示 (10)3.8 报表输出 (12)3.9 趋势曲线显示 (12)3.10 安全机制 (13)3.11 水位控制系统总效果 (15)4 总结 (17)5 参考文献 (18)、八、•前言计算机技术和网络技术的飞速发展，为工业自动化开辟了广阔的发展空间，用户可以方便快捷地组建优质高效的监控系统，并且通过采用远程监控及诊断、双机热备等先进技术，使系统更加安全可靠，在这方面，MCG工控组态软件将为您提供强有力的软件支持。
MCGS 是一种流行的组态软件开发环境，组态技术是计算机控制技术综合发展的结果，是技术成熟化的标志。
MCGS 通用版组态软件主要完成通用工作站的数据采集和加工，实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出等日常性监控事务。
对工作站软件的要求主要是系统稳定可靠，能方便的代替大量的现场工作人员的劳动和完成对现场的自动监控和报警处理，随时或定时的打印各种报表。
由于组态技术的介入，计算机控制系统的应用速度大大加快了。
采用组态控制技术的计算机控制系统最大的特点是从硬件设计到软件开发都具有组态性，因此系统的可靠性和开发速度提高了，开发难度却下降了。
随着国内工业生产技术的进步以及自动化技术的发展,人们对自动化监控系统的需求越来越大, 要求越来越高。
基于MCGS组态编程的液位控制系统设计
基于MCGS组态编程的液位控制系统设计液位控制系统是一种用于监测和控制液体在容器中的水平高度的技术。
在工业领域中，液位控制系统被广泛应用于仓储、化工、石油、生物工程等领域。
随着MCGS（Master Control & Graphic System）组态编程技术的发展，液位控制系统的设计变得更加简单和灵活。
液位控制系统一般由传感器、控制器、执行器等组成。
传感器可以监测液位的变化，并将信号传输给控制器。
控制器根据传感器的信号来判断液位的高低，并通过执行器来实现对液位的控制。
在MCGS组态编程的液位控制系统设计中，首先需要进行硬件的连接和配置。
将传感器、控制器和执行器按照系统要求连接起来，并在MCGS软件中对其进行配置和初始化。
该步骤通常需要一定的硬件和软件知识。
接下来，需要在MCGS软件中进行系统界面的设计。
通过MCGS的图形化界面设计工具，可以轻松地创建系统的监控界面。
在液位控制系统中，可以设计一个仪表盘，显示当前液位的数值和状态。
同时，还可以设计一个趋势图，记录液位的历史变化。
通过这些界面，操作员可以直观地了解液位的实时情况。
在系统界面设计完成后，接下来需要进行程序的编写。
MCGS提供了丰富的编程功能，可以通过简单的拖拽和连接来实现各种逻辑控制。
在液位控制系统中，可以根据液位传感器的信号来判断液位的高低，并根据设定的阈值来控制执行器的动作。
例如，当液位超过高阈值时，执行器关闭进水阀门；当液位低于低阈值时，执行器打开排水阀门。
通过这样的逻辑控制，可以实现对液位的稳定控制。
在实际应用中，液位控制系统不仅要求准确可靠，还需要具备一定的安全性。
因此，在设计过程中，需要考虑到各种故障和异常情况的处理。
例如，当传感器故障时，控制器应能够发出警报并采取相应的控制措施；当执行器故障时，控制器应能够及时检测到并进行报警。
总之，基于MCGS组态编程的液位控制系统设计，可以使系统的设计和调试更加简单和灵活。
基于MCGS的水位控制系统的设计
目录1 MCGS组态软件介绍 (1)1.1 什么是MCGS组态软件 (1)1.2 MCGS的主要特点和基本功能 (1)1.3 MCGSS组态软件的系统构成 (3)1.4 MCGS组态的五大组成部分 (5)2 水位控制系统的设计 (5)2.1 建立一个新工程 (5)2.1.1 建立一个新工程 (5)2.1.2 设计画面流程 (7)2.2 让动画动起来 (8)2.2.1 定义数据变量 (8)2.2.2 动画连接 (9)2.2.3 编写控制流程 (12)2.3 报警显示与报警数据 (14)2.3.1 定义报警 (14)2.3.2 报警显示 (14)2.3.2 报警数据 (15)2.3.3 修改报警值 (16)2.3.4 报警动画 (18)3 报表输出 (18)3.1 实时报表 (18)3.2 历史表报 (20)4 曲线显示 (21)4.1 实时曲线 (21)4.2 历史趋势 (22)1 MCGS组态软件介绍1.1 什么是MCGS组态软件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，它充分利用了Windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点，比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性，在自动化领域有着更广泛的应用。
1.2 MCGS的主要特点和基本功能MCGS的主要特点和基本功能如下：简单灵活的可视化操作界面。
MCGS采用全中文、可视化、面向窗口的开发界面，符合中国人的使用习惯和要求，以窗口为单位，构造用户运行系统的图形界面，使得MCGS的组态工作既简单直观，又灵活多变。
用户可以使用系统的缺省构架，也可以根据需要自己组态配置，生成各种类型和风格的图形界面，包括DOS风格的图形界面、标准Windows风格的图形界面以及带有动画效果的工具条和状态条等。
基于MCGS的液位控制系统设计
第1章系统总体方案选择在工业生产过程中，液体贮槽设备如进料罐、成品罐、中间缓冲容器、水箱等应用十分普遍，为保证生产正常进行，物料进出需均衡，以保证过程的物料平衡，因此工艺要求贮槽内的液位需维持在某个给定值上下，或在某一小范围内变化，并保证物料不产生溢出，要求设计一个液位控制系统。
对分析设计的要求，生产工艺比较简单要求并不高，所以采用单回路控制系统进行设计。
单回路控制系统又称简单控制系统，是指由一个被控系统、一个检测元件及变送器、一个调节器和一个执行器所构成的闭合系统。
单回路控制系统是最简单、最基本、最成熟的一种控制方式。
单回路控制系统根据被控量的系统、液位单回路控制系统等。
1.1 被控参数的选择根据设计要求可知，水箱的液位要求保持在一恒定值。
所以，可以直接选取水箱的液位作为被控参数。
1.2 控制参数的选择影响水箱液位有两个量，一是流入水箱的流量。
二是流出水箱的流量。
调节这两个流量的大小都可以改变液位高低，这样构成液位控制系统就有两种控制方案。
对两种控制方案进行比较，假如系统在停电或者失去控制作用时，第一种通过控制水箱的流入量的方案将出现的情况是：水箱的水将流干；第二种通过控制水箱的流出量的方案则会形成水长流或者水溢出的情况，因此，选择流入量作为控制参数更加合理。
1.3 调节阀的选择在工程中，当系统的控制作用消失时，如果调节阀没有关闭则会造成水的浪费甚至出现事故，因此，需要关闭调节阀。
故选择电动气开式调节阀。
1.4 控制规律的选择一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。
比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。
比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。
基于组态软件的水位控制系统设计
基于组态软件的水位控制系统设计一教学目标终极目标：能应用通用版及嵌入版MCGS组态软件基本功能进行简单项目设计、仿真运行。
促成目标：1）掌握MCGS通用版及嵌入版基本操作，完成工程分析及变量定义。
2）掌握简单界面设计，完成数据对象定义及动画连接。
3）掌握模拟设备连接方法，完成简单脚本程序编写及报警显示。
4）掌握制作工程报表及曲线方法。
二工作任务用MCGS通用版及嵌入版分别完成图1-1所示水位控制系统的设计、仿真运行。
图1-1 水位控制系统实验一水位控制工程文件建立一、教学目标终极目标：能建立MCGS新工程。
促成目标：1）掌握MCGS组态软件的安装与运行方法。
2）能进行工程分析，建立工程文件。
二、工作任务建立水位控制系统工程文件。
三、能力训练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，充分利用了Windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点，比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性，在自动化领域有着更广泛的应用。
1.MCGS的安装1）启动Windows。
2）在相应的驱动器中插入光盘。
插入光盘后会自动弹出MCGS安装程序窗口（如没有窗口弹出，则从Windows的“开始”菜单中，选择“运行...”命令，运行光盘中AutoRun.exe文件），MCGS安装程序窗口如图1-2所示：3）在安装程序窗口中选择“安装MCGS组态软件通用版”，启动安装程序开始安装。
安装程序将提示指定安装目录，用户不指定时，系统缺省安装到D:\MCGS目录下，如图1-3所示：图1-2 MCGS安装程序窗口图1-3 安装目录安装过程大约要持续数分钟，MCGS系统文件安装完成后，安装程序要建立象标群组和安装数据库引擎，这一过程可能持续几分钟，请耐心等待。
4）安装完成后，安装程序将弹出“设置完成”对话框，上面有两个复选框，“是，我现在要重新启动计算机”和“不，我将梢后重新启动计算机”。
MCGS水位控制系统实验报告解读
创建工程可以按如下步骤建立工程：1、鼠标单击文件菜单中“新建工程”选项，如果MCGS通用版安装在D盘根目录下，则会在D：\MCGS\WORK\下自动生成新建工程，默认的工程名为：“新建工程X.MCG”(X表示新建工程的顺序号，如：0、1、2等)。
2、选择文件菜单中的“工程另存为”菜单项，弹出文件保存窗口。
在文件名一栏内输入“水位控制系统”，点击“保存”按钮，工程创建完毕。
制作工程画面1、建立画面在用户窗口点击新建窗口，出现窗口02、插入元件（阀）和元件定义点击工具箱中的图标就可以实现元件的插入点击工具箱中的图标添加流动块点击工具箱中的图标进行文字注释3、整体画面4、定义数据对象在实时数据库点击新增对象对元件定义5、总结实时数据库是MCGS工程的数据交换和数据处理中心，数据对象是构成实时数据库的基本单元，建立实时数据库的工程也就是定义数据对象的过程。
动画连接（水罐1）、滑动块输入器1、水位升降效果双击水罐1，弹出单元属性设置单击“动画连接”标签，选中组合图符，在右端出现单击进入动画组态属性设置窗口。
水泵、阀门的启停（水泵）双击水泵，弹出单元属性设置窗口，选中“数据对象”标签中的“按钮输入”，右端出现浏览按钮。
单击浏览按钮，双击数据对象列表中的“水泵”；使用同样的方法将“填充颜色”对应的数据对象设置为“水泵”。
⏹水流效果（水泵）双击水泵右侧的流动块，弹出流动块构件属性设置窗口。
⏹利用滑动块输入器控制水位（水罐1）进入“水位控制”窗口，选中“工具箱”中的滑动输入器图标，当鼠标呈“十”后，拖动鼠标到适当大小，调整滑动块到适当位置。
双击滑动输入器构件进入属性设置窗口。
最终效果利用旋转仪表控制水位（水罐1）选取“工具箱”中的“旋转仪表”图标，调整大小放在水罐1下面适当位置。
双击该构件进行属性设置。
水量显示总结：有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，达到实时监控的目的。
MCGS组态软件水位控制系统精讲
• 修改报警上下限值
▪ 增加四个变量：水箱水位上限、水箱水位下限、水罐水位上限、水罐水位 下限，其初值分别为9，1，5，1。
▪ 在用户窗口中创建四个“输入框”与四个变量对应，在“循环策略” 中添 加处理程序：
• 否则
•
关闭“调节阀”
▪ 演示
• IF 水箱水位<9 THEN • 水泵=1 • ELSE • 水泵=0 • ENDIF • IF 水罐水位<1 THEN • 出水阀=0 • ELSE • 出水阀=1 • ENDIF • IF 水箱水位>1 and 水罐水位<6 THEN • 调节阀=1 • ELSE • 调节阀=0 • ENDIF
▪ 练习
报警显示
▪ 演示
• 报警数据浏览
▪ 添加用户策略 • “运行策略”→“新建策略”→“选择策略的类型”→“用户策略”，策略名
称(“报警数据”)，注释(“水箱、水罐的报警数据”)；
• 策略组态→添加新的策略行→在策略工具箱中选择“报警信息浏览”→设置数
据源为“水位组”。
▪ 添加显示菜单 • 主控窗口→新增菜单项→改名为“报警数据 ”→在“菜单操作”中选中“执
• 三个开关数据（输入/输出通道，数字量）：
▪ 水泵（开关I/O卡驱动程序） ▪ 调节阀 ▪ 出水阀
MCGS组态软件实现一个简单的水位控制
▪ 工程简介 ▪ 工程建立 ▪ 流程画面 ▪ 定义数据对象 ▪ 动画连接 ▪ 设备连接 ▪ 流程控制 ▪ 报警显示 ▪ 报表输出 ▪ 显示曲线 ▪ 安全机制
设备连接
▪ 演示
• 添加模拟设备，用模拟设备进行调试
▪ 在设备的内部属性中将通道1（与水箱水位对应，模拟 量）的最大值设为10
MCGS组态液位监控系统设计
else
!setdeviｃe(设备1,６,"wrｉtｅ（２6，６２）＂)
ENＤＩF
elｓｅ
!setdevicｅ（设备１，６，”writｅ（２6,3０）"）
endｉｆ
ｅndif
！SetAlmValue（ai808pv,液位上限，3)
！ＳetAlmValuｅ（ai８08pｖ,液位下限,2）
（9）实现液位简单得仿人工智能控制,当液位超过上限时,报警,同时减小阀得开度,减小流量；当液位低于下限时,报警,加大阀得开度，加大流量，使液位在上下限区域流动。上下限可以在界面上设
3、监控原理框图
液位控制监控系统组态设计原理框图如图3、1所示。
ﻩﻩ
图３、1液位控制监控系统组态设计原理框图
四、实验步骤：
图6、3液位控制监控系统历史曲线
4、报警数据
7、实验调试
本次设计过程中，出现了很多次小得问题，比如说报警灯得闪烁设置,最后通过改变报警时“可见度”得变化实现了液位到达上下限位时得红绿闪烁。
再者就就是“历史数据”以及“历史表格"设计中,由于控制量“存盘属性”开始时设计错误,导致数据无法存储显示，最后改变了“液位”等控制量得“存盘属性之后”才实现历史数据得显示。
液位控制监控系统组态设计
一、设计目得：
利用MCGS工控组态软件，结合试验系统,完成上位机监控系统得设计。并且通过本设计,学会组态软件得基本使用方法、组态技术，为从事计算机控制系统方面得工作打下基础。
二、设计要求：
１、先按照MCGS组《态软件学习指导》得要求，完成液位控制系统得组态内容,借此为练习,初步掌握组态软件得构成、作用与使用方法.
基于MCGS的锅炉液位监控系统
1.引言锅炉液位是保证锅炉正常运行的一个重要参数,锅炉液位过低会影响蒸汽产生量,也容易烧干而发生严重事故;液位过高则又会造成蒸汽夹带有水并有溢出的危险,因此,操作人员必须严格控制锅炉液位的高低。
传统的液位控制多采用经典的PID 或PI控制。
他们对于液位变化不明显、系统不受干扰或干扰不频繁、幅度不强的情形是有效的;然而,实际工业生产过程中的液位系统通常是时变的,并且具有滞后特性,这时常规的PID或PI控制很难保证控制精度,而且参数调整也比较麻烦[4]。
MCGS组态软件能快速地开发并组建高效的监控系统,但因其脚本语言简单,无法进行复杂的数值计算和分析,因此对整个系统多参数的综合优化控制问题的二次开发较困难,但它可通过OLE、OPC以及DDE技术向用户提供VB编程接口,用户可根据需要方便地扩充系统功能[2],。
Matlab是一套广泛应用于诸多领域的优秀软件,拥有大量稳定可靠的算法库,但编写界面的功能较差。
MCGS组态软件优秀的可视化画面制作技术与Matlab丰富的算法结合,相互弥补缺点、最大限度地发挥各自的优点。
既可实现实用的人机对话界面、应用多种高级算法,又可使系统开发效率大大提高,开发的程序更加稳定可靠,也可以按照要求变化更新算法。
因此,我们采用MCGS和Matlab来实现锅炉液位监控系统的开发,通过采用模糊自适应PID控制,有效地解决了锅炉液位控制过程中参数调节不方便,以及系统控制精度低等缺陷。
2.锅炉液位控制系统结构锅炉液位监控系统结构如图1所示,锅炉的给水、出水流量的测量采用LDG2S 型电磁流量计和LDZ24B型电磁流量转换器配套使用,将流量信号转化为4~20mA 的电流信号;将锅炉的液位、管道进水的压力通过PK2AAAA型压力变送器转化为4~20mA的电流信号;同时QSVP264K型电动调节阀反馈回阀位置的4~20mA电流信号,这些信号经过程控制实验台上的精密电阻(250Ω转换为1~5V电压信号后传给A/D采集卡,数据采集卡选择中泰PC6333多功能输入输出出接口卡。
基于MCGS的水箱液位监控系统设计概述
基于MCGS的水箱液位监控系统设计摘要在现代化工业生产中，液位是控制系统的重要被控量，在石油、化工、环保、水处理、冶金等行业尤为重要。
在工业生产过程自动化中，常常需要对某些设备和容器的液位进行测量和控制。
本文的目的是设计单容水箱液位串级控制系统。
针对单容水箱普遍存在的容积延迟问题和传统PID单回路控制难于达到控制要求的特点，提出了基于串级技术和PLC控制器的单容水箱液位控制系统。
采用西门子S7-200系列PLC控制器作为主控制器，选择PID控制作为主控制策略，通过PLC、MCGS 软件组态实现了单容水箱液位的高精度控制和实时显示。
实验结果表明：该控制系统具有静态精度高、自适应能力强、可靠性好、抗扰动性强的特点，大大提高了水箱液位的控制质量。
关键词：单容水箱；串级控制；PLC；PID控制；MCG SWATER LEVEL MONITORING SYSTEMDESIGN BASED ON MCGSABSTRACTIn modern industrial production, the liquid level is one of the most important is accused of quantity control system, in petroleum, chemical industry, environmental protection, water treatment, metallurgical and other industries are particularly important. In industrial production process automation, often need to some equipment and container liquid level measurement and control. The purpose of this paper is to design a single let water tank liquid level cascade control system. For single let water tank volume delay problems of the common and traditional PID the characteristics of the single loop control is difficult to meet the control requirements, was proposed based on cascade technology and single let water tank level control system of PLC controller. The Siemens S7-200 series PLC controller as the main controller, the choice of PID control as the main control strategy, through the PLC, MCGS configuration software to realize the high precision single let water tank liquid level control and real-time display. The experimental results show that the control system has high static precision, strong adaptive ability, the characteristics of good reliability, strong resistance to disturbance, greatly improve the quality of the water level control.Key words: single let water tank; Cascade control; PLC; PID control; The MCGSIn modern industrial production, the liquid level is one of the most important is accused of quantity control system, in petroleum, chemical industry, environmental protection, water treatment, metallurgical and other industries are particularly important. In industrial production process automation, often need to some equipment and container liquid level measurement and control. The purpose of this paper is to design a single let water tank liquid level cascade control system. Forsingle let water tank volume delay problems of the common and traditional PID the characteristics of the single loop control is difficult to meet the control requirements, was proposed based on cascade technology and single let water tank level control system of PLC controller. The Siemens S7-200 series PLC controller as the main controller, the choice of PID control as the main control strategy, through the PLC, MCGS configuration software to realize the high precision single let water tank liquid level control and real-time display. The experimental results show that the control system has high static precision, strong adaptive ability, the characteristics of good reliability, strong resistance to disturbance, greatly improve the quality of the water level control.KEY WORDS: single let water tank; Cascade control; PLC; PID control; The MCGS目录一、绪论 (5)二、系统组态设计 (7)2.1 MCGS组态软件概述 (7)2.2 新建工程 (8)2.3 设备配置 (9)2.4新建画面 (9)2.5 定义数据对象 (13)2.6设备连接 (16)2.7 控制面板的设计 (18)三、PLC设计 (22)3.1 PLC概述 (22)3.2系统设计PLC程 (24)四、课设总结 (29)参考文献 (30)附录 (31)一、绪论可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
XXXX学院课程设计课程名称过程控制课题名称基于MCGS的液位控制系统设计专业自动化班级xxxx学号xxxxxxxx姓名xxx指导教师xxx2010 年12月09日XXXX学院课程设计任务书课程名称过程控制课题基于MCGS的液位控制系统设计专业班级自动化学生姓名xxx学号xxxxxxxxx指导老师xxx审批任务书下达日期2011 年11月28日任务完成日期2011 年12月09日目录第1章系统总体方案选择 (5)第2章系统结构框图与工作原理 (7)2.1 系统机构框图 (7)2.2 工作原理 (8)第3章各单元软硬件 (9)3.1 模拟控制对象系统 (9)3.2 控制台 (9)3.3 上位机及控制软件系统 (9)3.4 模拟量输入模块ICP-7017 (10)3.5 模拟量输出模块ICP-7024 (11)3.6 电动调节阀 (11)3.7 液位传感器 (12)第4章软件设计与说明 (13)4.1 用户窗口 (13)4.2 实时数据库 (16)第5章系统调试 (17)5.1 设备连接 (17)5.2 系统调试 (17)5.3 调试结果 (18)5.3 注意事项 (19)第6章总结 (20)附录程序清单 (21)第1章系统总体方案选择随着工业生产的迅速发展，工艺条件越来越复杂。
对过程控制的要求越来越高。
过程控制系统的设计是以被控过程的特性为依据的。
由于工业过程的复杂、多变，因此其特性多半属多变量、分布参数、大惯性、大滞后和非线性等等。
为了满足上述特点与工艺要求，过程控制中的控制方法是十分丰富的。
通常有单变量控制系统，也有多变量控制系统，有复杂控制系统，也有满足特定要求控制系统。
在工业生产过程中，液体贮槽设备如进料罐、成品罐、中间缓冲容器、水箱等应用十分普遍，为保证生产正常进行，物料进出需均衡，以保证过程的物料平衡，因此工艺要求贮槽内的液位需维持在某个给定值上下，或在某一小范围内变化，并保证物料不产生溢出，要求设计一个液位控制系统。
对分析设计的要求，生产工艺比较简单要求并不高，所以采用单回路控制系统进行设计。
单回路控制系统又称简单控制系统，是指由一个被控系统、一个检测元件及变送器、一个调节器和一个执行器所构成的闭合系统。
单回路控制系统是最简单、最基本、最成熟的一种控制方式。
单回路控制系统根据被控量的系统、液位单回路控制系统等。
单回路控制系统的结构比较简单，所需的自动化装置数量少，操作维护也比较方便，因此在化工自动化中使用很普遍，这类系统占控制回路的绝大多数。
单回路控制系统虽然简单，但它的分析、设计方法是其它各种复杂过程控制系统分析、设计的基础。
对单回路控制系统进行分析，设计，调试处理的方法，理解单回路控制系统对各个环节的影响，就可以分析处理好更复杂的设计问题。
这里选择的是液位单回路控制系统。
图1-1是一个单回路反馈控制系统单回路控制系统方框图的一般形式如下：_图1-1 单回路反馈控制系统第2章系统结构框图与工作原理2.1 系统结构框图将模拟过程控制系统中的控制器的功能用计算机来实现，就组成了一个典型的基于计算机的控制系统，如图2-1所示。
图2-1 储槽液位控制系统框图过程控制系统，简单的说，就是采用计算机来实现的过程工业控制（含管理）系统。
从控制系统引入计算机，可以充分利用计算机的运算、逻辑判断和记忆等功能完成多种控制任务实现复杂东芝规律。
由于计算机只能处理数字信号，因此给定值和反馈要先经过A/D转换器将其转换为数字量，才能输入计算机。
但计算机接受了给定量和反馈量后，依照偏差值，按某种控制规律进行运算（如PID运算），计算结果（数字信号）在经过D/A转换器，将数字信号转换成模拟信号输出到执行机构，从而完成对系统的控制作用。
单回路系统结构简单，投资少，易于调整和投运，又能满足不少工业生产过程的控制要求，因此应用十分广泛。
2.2 工作原理单回路过程控制系统亦称单回路调节系统，一般是指正对一个被控过程（调节对象），采用一个检测变松器检测被测过程，采用一个控制（调节器）来保持参数恒定（或在很小范围变化），其输出也只控制一个执行机构（调节阀）。
从系统的款图看，只有一个闭环回路。
单回路过程控制系统是实现生产过程自动化的基本单元、其结构简单、投资少、易于调整和投运，能满足一般工业生产过程的控制要求、因此在工业生产小应用十分广泛，尤其适用于被控过程的纯滞后和惯性小、负荷和扰动变化比较平缓，或者控制质量要求不太高的场合。
单回路过程控制系统虽然简单，但它的分析、设计方法是其它各种复杂过程控制系统分析、设计的基础。
因此，学习和掌握单回路系统的工程设计方法是非常重要的。
第3章各单元软硬件3.1 模拟控制对象系统模拟控制对象系统由上、中、下三个水箱、热交换器及相应管路（含手动阀、转换阀）组成，上、中水箱由水泵供水。
上、中两个水箱装有液位传感器；上水箱是一个复合式水箱，其中水箱内装有电加热器，电动搅拌器和PT100温度传感器。
下水箱内置潜水泵。
热交换器冷热流体管路上均装有涡轮流量计、温度传感器、阀门和水泵。
水箱中的水位、水温以及供水的流量和热交换器冷热流体管路上的温度、流量、压力都可以用于构成控制系统的被控参数。
管路任一个手动阀都可以作为干扰源，用以产生干扰信号，整个被控对象组成了一个复杂控制系统。
单回路控制系统主要包括实验台上的上水箱、中水箱、回水泵、循环泵、电子比例阀以及相应的管路和阀门。
3.2 控制台控制台有手动控制按钮、智能仪表组成。
3.3 上位机及控制软件系统THJ-2型过程控制系统综合实验台上位机可以根据用户的要求配置不同的组件。
模拟对象系统的控制软件系统是基于MCGS工控软件的实验控制软件系统。
MCGS是一套基于windows平台的、用于快速结构和生成上位机监控系统的姿态软件，可以运行于windows95/98/NT/2000及以上系统。
MCGS为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势显示和报表输出以及企业监控网络等功能。
3.4 模拟量输入模块ICP-7017面板如图3-1所示，ICP-7017模块24V供电，面板上提供了4通道的输入端口，每一通道根据功能表壳输入允许范围的电压或电流。
ACB D图3-1 ICP7017面板图中，A:电源开关 B:RS485接口 C:ICP-7017模块 D:4通道的输入接口ICP7017模块的功能介绍：ICP7017模块：8通道模拟量输入模块。
工作电源：直流24V输入类型：电压、电流。
输入范围：150~150mv,-500~500mv,-1~1v,-5~5v,-10~10v,-2~20mA通讯方式：485通讯3.5 模拟量输出模块ICP-7024面板如图3-2所示，24V供电，提供了4通道的输出端口，每一通道根据功能表壳输入允许范围的电压或电流。
A CB D图3-2 ICP-7024面板图中，A:电源开关 B:RS485接口 C:ICP-7024模块 D:4通道的输出接口ICP7017模块的功能介绍：4路电压型模拟量输出，4路电流型模拟量输出。
工作电源：直流24V电流输出范围：0~20mA,4~20mA电压输出范围：-10v~10v,0~10v,-5~5v,0~5v通讯方式：485通讯3.6 电动调节阀这里用的是QSTP-16K智能电动单座调节阀，其主要技术参数如下: 型式：智能型直行程执行机构输入信号：0～10mA/4～20mADC/0～5mVDC/1～5VDC输入阻抗：250Ω/500Ω输出信号：4～20mADC输出最大负载：＜ 500Ω信号断电时的阀位：可任意设置为保持/全开/全关/0～100%间的任意值电源：220V 10%/50Hz3.7 液位传感器被控参数以及其他一些参数、变量的检测和将测量信号传送至控制器（调节器或计算机）是设计过程控制系统的重要一环。
选择变送器要注意以下几个问题：①尽可能选择测量误差小的测量元件；②尽可能选择快速响应的测量元件与变松设备；③对测量信号做必要的处理。
本实验对象的检测装置为扩散硅压力液位传感器。
分别用于检测上水箱、中水箱和下水箱液位。
接线说明：传感器为二线制接法，他的端子位于中继管内，电缆线从中继箱的引线口接入，直流电源24V+接红线，白线/蓝线接负载电阻的一端，负载电阻的另一端接24V-。
传感器输出4～20mA 电流信号，通过负载电阻250/50Ω转换成电压信号。
当负载电阻接250Ω是信号电压为1～5V，当负载电阻切换成50Ω时信号为0.2～1V。
第4章软件设计与说明主控窗口就是在开始运行时出现的窗口，可以选择需要运本课程设计中，用到的软件就是MCGS组态软件。
主要就是设计出单容水箱液位控制系统的组态监控画面，对各个模块的属性设置要准确。
同时，要写出PID算法的程序。
具体内容如下：4.1 用户窗口这就是整个单容水箱液位控制系统的组态画面图，左半部分主要就是一个实验现场模拟图，可以清楚地看到在运行过程中，水的流向及过程。
右半部分，主要是各个参数的调节设置，并且在参数设置好后，可以看过水箱的设定值，以及输出值的变化。
还可以将整个变化过程通过曲线表示出来，清晰明了。
D实时曲线：D历史曲线：以下这个界面，可以记录下在运行过程中所出现的曲线，这样便于记录，以免丢失。
并且也可以把多次测量结果拿来作对比，可以清晰地看出，当比例，积分，微分各项参数发生变化时，输出值的变化情况。
主菜单：4.2 实时数据库对整个设计中所需要的变量进行定义。
第5章系统调试5.1 设备连接本设计调试时，要用到组态软件MCGS。
运行MCGS,打开设备窗口，添加通用串口父设备驱动程序7017和7024。
7017用于采集现场数据到计算机，7024为输出设备，把计算机的控制信息输出到阀门。
按照通讯状态设置，连线控制回路个模块（7017、7024、传感器、电动阀）。
5.2 系统调试打开实验设备和远程数据采集控制台的电源，水泵启动，在MCGS组态环境下，按F5进入运行环境，静茹自动状态。
设定值为20，比例系数为20，观察运行状态。
在运行环境下，通讯标志显示通讯成功。
但监控画面上没有水箱液位测量值，同时发现调节电动阀的输出，电动阀无反应，阀门开度无变化。
这可能是线路或组态有问题，先把实验设备和远程数据采集控制台的线路连接检查了一遍，没有错误，那就可能是组态问题。
关闭运行环境，关闭试验台电源。
进入组态环境，查看7017和7024设备组态窗口模块地址，发现7017模块地址和控制台连线不对应，重新连线，重新加载运行，液位采集成功，调试完成。
5.3 调试结果图5-1 液位控制系统调试画面5.4 注意事项1、开始实验前，先检查仪表/计算机是否拨到计算机位置。