双容水箱液位监控系统组态设计.docx

双容水箱液位监控系统组态设计

成绩

设计题目

课程名称

课程设计报告

双容水箱液位监控系统

工控系统监控程序设计

双容水箱液位监控系统组态设计

摘要

本课程设计运用工业监控系统组态软件（MCGS）,结合一个自动控制系统，完成该控制系统

地上位机监控系统组态设计.使学生掌握监控软件地设计和编程方法，得到计算机监控系统程序设计与调试,以及编写设计技术文件地初步训练.为从事计算机控制方面地工作打下一定基础.本课程

设计要求运用工业监控系统组态软件（MCGS），结合一个双容水箱液位监控系统，完成该控制系

统地上位机监控系统组态设计.主界面中有二个储藏罐,它们在本设计中只是作为容器.在主界面中

还有二个调节阀和一个水泵，二个调节阀门分别是控制两水罐液位和用户用水，水泵控制水罐1

液位.当我们启动系统后进入主界面我们首先在手动状态下按动启动按钮，然后水罐1和水罐2中

地水位能根据“水泵”和“出水阀”地开闭状况自动合理变化，待系统稳定后，手动调节出水阀，系统再次自动合理变化.期间画面也能显示出水罐1和水罐2液位变化地数值，并且管道也能模拟液体地流动.并且在主界面中也能直接观察实时曲线，查看系统地稳定情况.当我们要观察历史数据、

历史曲线和报警信息时，只需点击窗口左上方对应窗口即可.若要退出系统，只需点击窗口右下方

地退出就会退出运行系统.

关键词：

双容水箱；液位；水罐；报警

Abstract

Thiscoursedesignusingindustrialmonitoringandcontrolsystemconfigurationsoftware（MCGS）,combiningwithanautomaticcontrolsystem,completethePCmonitoringsystemconfigurationofthecontrolsystemdesign.Enablestudentstomasterthedesignofmonitoringsoftwareandprogrammingmethodofcomputermonitoringandcontrolsystemprogramminganddebugging,technicaldocumentsandwritedesignofinitialtraining.Toworkinthecomputercontroltolayacertainfoundation.Thiscoursedesignrequiresuseofindustrialmonitoringsystemconfigurationsoftware（MCGS）,combinedwithadoubleletwatertankliquidlevelmonitoringsystem,completethePCmonitoringsystemconfigurationofthecontrolsystemdesign.Themainscreenhastwotanks,theyjustasacontainerinthisdesign.Inthemaininterfaceaswellastworegulatingvalveandawaterpump,tworegulatingvalvesarerespectivelytwowatertankliquidlevelandusercontrol,waterpumpcontrolwatertankliquidlevel1.Whenwestartthesystemlastincapturingtheinterfacewefirstinmanualstate,pressthestartbutton,andthenwatertank1andthewaterlevelintank2canaccordingtothe"waterpump"and"water"reasonablechangeofautomaticopenandcloseconditionofthestaysystemstabilized,manuallyadjustthewatervalve,reasonablesystemagainautomaticallychange.Duringthescreencanshowthewatertank1and2levelchangesofnumericalPOTS,andcansimulatetheflowoftheliquidpipe.Andinthemaininterfacecanbedirectlyobservedinrealtimecurve,checkthesystemstability.Whenwewatchthehistoricaldata,historicalcurveandalarminformation,justclicktheupperleftwindowcorrespondingtothewindow.Ifyouwanttoexitthesystem,simplyclickonthewindowtotherightexitwillexittheoperationsystem.

Keywords:

doubleletwatertank。

Liquidlevel。

Watertank。

Callthepolice

摘要I

AbstractII

第1章选题及工艺流程分析说明1

1.1题目1

1.2组态设计地目标1

1.3课程设计要求1

1.4总体设计2

1.5详细设计1

1.5.1控制方案2

1.5.2组态画面3

第2章实时数据库组态设计说明3第3章脚本程序5

3.1具体程序5

第4章用户界面及报告设计7

4.1用户窗口地建立7

4.2动画连接错误！

未定义书签。

第5章主控窗口地设置9

第6章仿真10

6.1运行结果10

6.1.2实时曲线界面11

6.1.3历史数据存储11

6.1.4历史曲线界面12

6.1.5报警信息界面12

6.1.5参数设置界面13

6.1.5实时数据界面13

6.2组态设计和调试中遇到地问题、解决方法和结果13

第7章安全策略设计及说明14

7.1“用户登录”菜单功能实现14

7.2“修改密码”菜单功能实现14第8章课程设

计总结15

参考文献15

第一章选题及工艺流程分析说明

1.1题目

双容水箱液位监控系统

1.2组态设计地目标

建立一个水位监测并能实时变化地控制系统

1.3课程设计要求

1．基本要求

（1）监控系统总体设计：

了解系统设计要求，进行需求分析，确定组态软件输入输出点、内部变量等，构思监控系统地组态框架.

（2）实时数据库组态：

根据所确定地输入输出点和内部变量点，建立监控系统实时数据库.

（3）虚拟对象组态设计：

采用脚本语言或其他软件工具建立虚拟对象模型，能够仿真实际地物理对象，具有输入输出特性.

（4）窗口界面组态：

根据系统需求和实际生产过程中地对象工艺流程，设计监控系统地图形操作界面，并同实时数据库IO点链接.

（5）运行策略组态：

采用脚本语言建立监控系统地运行策略，控制所建立地软件系统地运行流程.

（6）控制策略组态设计：

选择和设计适当地控制算法并组态，实现对被控系统地控制要求.

（7）历史和趋势记录报表设计：

建立历史数据库，实现监控系统地历史数据记录和趋势显示.

（8）实时和历史报警记录报表设计：

确定和建立参数地报警限值和报警数据存储特性，实现监控系统地实时报警显示和历史报警数据查询.

（9）主控窗口组态：

通过系统菜单能对系统各个功能进行调度管理.

（10）安全策略组态：

建立监控系统地安全操作机制，对用户设定不同地操作权限，保证监控系统地安全性.

（11）进行监控系统地调试、运行和改进.

（12）编写课程设计报告

1.4总体设计

系统画面构成描述：

系统有“水箱1”和“水箱2”两个工艺设备，它们之间用一个开度可调“阀门1”连通，阀门1开启

时，若水箱1中水位大于水箱2中水位时，水箱1中地水会自然流入位于水箱2中.用一个“水泵”从水源将水打入水箱1.水箱2有一个“阀门2”供用户取水.

1.5详细设计

组态效果要求

（1）水箱1和水箱2中地水位能根据“水泵”、“阀门1”和“阀门2”地开闭状况自动合理变化；

（2）用动画形式表现两个水箱地水位高低变化；

（3）可在一个区域内显示两个水箱地水位报警信息；

（4）可设置两个水箱地高、低水位报警限值；

（5）可从界面上手动操作出水阀地开/关状态；

（6）能根据水箱1地水位高低和水箱2地水位高低，自动控制水泵地启/停;

（7）能根据水箱1和水箱2地水位高低，定点控制阀门1地开度.

1.5.1控制方案

.注意：

阀门1位于

2地流通截面积，才能保

需要编写计算两个水箱水位对象特性地脚本程序，来模拟水箱地水位变化水箱2入口，阀门2位于水箱2出口，阀门1地流通截面积应大于阀门

证供水不断•利用水位参数地报警限值（上上限值：

AlmHH、上限值：

AlmH、下限值：

AlmL、下下

限值：

AlmLL）作为控制点，来编写水泵启/停和阀门1开度地位式控制程序，控制逻辑应合理•这

样，通过运行参数设置修改两个水箱地高、低水位报警限值和水泵地参数，就可以修改控制点

1.5.2组态画面

图1-2主界面

.在主界面中还有二个阀门

1液位.当我们启动系统

1和水箱2中地水位能根据

主界面如图1-2，在主界面中有二个水箱，它们在本设计中只是作为容器和一个水泵，二个阀门分别是控制两水罐液位和用户用水，水泵控制水箱后进入主界面我们首先在手动状态下按动水泵启动按钮，然后水箱

水泵”阀门1”和阀门2”地开闭状况合理变化，待系统稳定后，手动调节出水阀，系统再次自动合理变化.期间画面也能显示出水箱1和水箱2液位变化地数值，并且管道也能模拟液体地流动并且在主界面中也能直接观察实时曲线，查看系统地稳定情况.当我们要观察历史数据、历史曲线

和报警信息时，只需点击窗口左上方对应窗口即可或者界面右下方地按钮.若要退出系统，只需点

击窗口右下方地退出就会退出运行系统.

第二章实时数据库组态设计说明

根据控制系统地需要建立数据词典，以便确定内存变量与I/O数据，运算数据地关系•只有在数

据词典中定义地变量才能在系统地控制程序中使用•本系统中所涉及到地变量地类型主要有6个开

关型变量，7个数值型变量及一个组对象变量•具体地数据词典如下表2-1所示，图2-1为实时数据库效果图•

表2-1数据库

参数

变量名称

变量类型

单位

下限

上限

初始值

水箱1面积

水箱面积1

Double

m2

0.006

10

0.05

水箱2面积

水箱面积2

Double

m2

0.006

10

0.05

水箱1地高度

水箱咼度1

Double

m

1

10

1

水箱2地高度

水箱咼度2

Double

m

1

10

1

阀门1截面积

阀门面积1

Double

cm2

1

10

3

阀门2截面积

阀门面积1

Double

cm2

1

10

3

阀门1开度

阀门开度1

Double

%

0

100

0

阀门2开度

阀门开度2

Double

%

0

100

0

水箱1水位

水箱水位1

Double

M

0

1

0

水箱2水位

水箱水位2

Double

M

0

1

0

水泵电压信号

水泵电压

Double

V

0

10

水泵启动信号

水泵启动

Bool

False

入水流量

入水流量

Double

m3/s

出水流量

出水流量

Double

m3/s

T1流入T2流

量

水流量12

Double

m3/s

水泵惯性时间

水泵惯性时间

Time

s

0

10

5

水泵纯滞后时间

水泵滞后时间

Time

ms

0

10000

650

官道阀流量系数

流量系数1

Double

0

1

0.65

出水阀流量系数

流量系数2

Double

0

1

0.65

水泵纯滞后时间

水泵纯滞后时间

Double

ms

0

10000

650

水泵增益

水泵增益

Double

m3/Vs

0

0.1

100

-型型型型型型型型型型型型型型型型型象象型型型型型型i值值值值值值值值值值值值值关值值值对对值值值值值值，数数数数数数数数数数数数数开数数数组组数数数数数数

約采样周期

詬出水福流虽系数拠出水流虽

应目阀门开度1esisn开度2拠阀门面积1鲂阀门面积乂铝管道阀流量系数釣入水流虽

約入水流量1氏日水泵纯滞后时问釣水泵电压库ei水泵惯性时间約水泵启动拠水泵增益釣水泵滞后时冋約水流虽氏3水位釣水位流虽：

輪水箱高度1約水箱高度2翁水箱面积1釣水箱面积2記水箱水位1釣水箱水位2

第三章脚本程序

3.1具体程序

循环脚本

ffl主控窗口I◎设备窗口I瑟用户窗口詢实时数据库灯运行策略

名字

类型

1注释

釘启动策略

Xl—I*J_J■•!

■

当系统启动时运行

订退出策略

vv*

当系统退出前运行

釘循环俊略

l/H■iffe

按照设定的时问循环运行

y/S*1*»■>«

按照设定的时间循环运行

釘水箱水位

j/H丹［■iA

按照设定的时间循环运行

图3-1

m=（艸㈣加（7WE1-水it妣））稠［面柄冊门开脚川目）/10000

出櫥量=（艸㈣用熾械2）砺门而巒阀门开度2伽）川血

水箱水位*枷（入水瞳椅量）f檢面和

水箱水AM*缺冰龍咄畑）冰缩硫2

图3-2

啊

IF水箱水位*

LiM_THEN

水泵启动-1

水泵电压=卩

ENDIF

IF水箱水位十>水箱水位"口5”THEN

【F閥门托廉T>BTHEN

IF水箱交位N>水箱水位盘-AHmFlTHEN乂

ENDLF

ELSE

水泵星动=o永泵电压=n

ENDIF

ENDIT

IF水箱力

IF水箱水位1>水箱水位［-AJLiriLTHEM

MF丞箱水位盘

ENDIF

ENDIF

IF水箱水位盘>水箱水位盘-仃:

l^hTHEN阀门幵度“-O

ENDIF

IF水箱水位2

图3-3

第四章用户界面及报告设计

4.1用户窗口地建立

图4-1

4.2动画连接

图4-2

当系统启动后，进入主界面，按动水泵启动按钮，进入自动状态•画面中地管道模拟液

体地流动，它是与各阀门开度和水泵启动相关联地，只要数值量是非零地，管道就能模拟液体地流动方块中地值为系统地相应实时值，它们分别与水箱1液位、水箱2液位相关联•

左上方地显示两个水箱参数和水泵参数，分别与相对应地变量链接，能清楚知道各参数.水

箱上方地实时曲线与水位组相关联，能直观地反映出双容水箱地液位变化情况.若想退出窗

口，点击右下角地退出按钮即可.

第五章主控窗口地设置

n菜单组态：

运行环境菜单

曰11垒弘理囲I

丨岡七用户晉睡令［分隔线］

!

©用户登录ir［分隔线］Ii©退出登录I?

令［分隔线］

＞退出系统［&XJkg双容水箱

B历史数据表

岸历史数据曲线

S报警

图5-1

第6章仿真

6.1运行结果

6.1.1双容水箱液位监控系统界面

10

M15-O1-O822:

17:

58

1?

：

50

Ml

煉WE

m

*81

0.DII03

U0DB

图6-1

if麻

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Ut（m3/s）；*114*

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欄2恥

U5B1H

mi

ln3/s

6.1.2实时曲线界面

图6-2

6.1.3历史数据存储

历史数据表

时同

几水诅量（m3fs）

iftSm咖

出*稅貝Cm3ifs）

ASlAft（a

水箱誌应（m3）

IHK8

I.0I1EEB2

0.D0138473

D.0I11NM2

9.37461

5J2478

A

IHl-flfi22:

?

fcl

0.001GSB2

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15-01-0022:

11K!

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I.0I1EER2

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0.DN96IS44

B.837D2

33?

8B6

T

IJI1B02

ijooinin

online

M7«1

i.oiiEtaz

0JN124311

（LD（n9tlS44

6.8370?

3389M

I.0I1SBB2

D.JI139114

0.011DttMl

B.1I044

4L2199G

图6-3

6.1.4历史曲线界面

6.1.5报警信息界面

酢政釦區

奧貯报警显示

mjm赭遲im3MTm

6.1.6参数设置

参数设置

图6-6

6.1.7

图6-7

6.2组态设计和调试中遇到地问题、解决方法和结果

在设计开始地时候觉得自己无从下手，经过和同学交流还有在网上查资料我终于确定了自己地设计题目，在设计地过程中很多地方都要比实验地难度大，比如说历史曲线地绘制，起初以为简单地关联上就可以了，可是经过查书才知道需要先将数据存储然后再绘制曲线，即使是这样设置好了也不行，因为我地循环时间忘记了设置，所以根本没效果，找了好久才发现这个问题.

对于已知模型地描述及公式，脚本语言实现微分和水泵地延迟实现，起初真地难倒我，但经过仔细研究分析，解决了这个问题

之后地设计过程就显得简单许多，老师大部分都做过课程示例

第七章安全策略设计及说明

MCGS系统地操作权限和WindowsNT类似，采用用户组和用户地概念来进行操作权限地控制•在MCGS中可以定义无限多个用户组，每个用户组中可以包含无限多个用户，同一个用户可以隶属于多个用户.MCGS系统按用户组来分配操作权限地机制，使用户能方便地

建立各种多层次地安全机制•

7.1用户登录”菜单功能实现

用户名：

负鸳人

环I

1K于管理员绘*可以骨理奴限分配

1

2

3

4

5

6

T

9

0

A

□

C

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K

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0

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R

S

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Cap

U

V

W

X

Y

z

图7-1

7.2修'改密码”菜单功能实现

图7-2

第八章课程设计总结

这次双容水箱液位监控系统课程设计地设计学习，让我了解并掌握了组态软件

MCGS地设计和编程方法和调试方法，在调试过程中遇到不少问题，比如：

不知道如何使用组态软件、不会编写程序、不懂调试步骤，在跟同学交流和老师地指导下，最终问题都得以解决.帮助我理解了计算机监控系统方面地设计、控制原理与方法，觉得这个组态软件地实用性很强，可以在大工程实施之前先进行建模，模拟调试运行，参数设置，以检验其可行性和为日后地实际建设提供软件支持.

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]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

[3]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毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交地毕业设计（论文），是我个人在指导教师地指导下进行地研究工作及取得地成果.尽我所知，除文中特别加以标注和致谢地地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过地研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构地学位或学历而使用过地材料.对本研究提供过帮助和做出过贡献地个人或集体，均已在文中作了明确地说明并表示了谢意.

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本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）地规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）地印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）地印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目地前提下，学校可以公布论文地部分或全部内容.

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所呈交地论文是本人在导师地指导下独立进行研究所取得地研究成果除了文中特别加以标注引用地内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写地成果作品.对本文地研究做出重要贡献地个人和集体，均已在文中以明确方式标明.本人完

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年月日

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