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基于mcgs的粮食除杂系统
摘要
粮食除杂是进行粮食存储与粮食深加工的重要环节。
一套好的粮食除杂系统必须要做到合理、高效的实现粮食与杂质的分离。
本次课程设计通过北京昆仑通态公司的工控组态软件MCGS,我设计了一套具备手动除杂、自动除杂,分仓存储的粮食除杂系统。
MCGS是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件,能够在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、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种形式。
向用户提供解决实际工程问题的方案。
通过这款组态软件可以快速生成一个粮食除杂、运输系统。
实现图形化设计,直观的进行模拟控制。
MCGS组态软件支持多种硬件设备,实现“设备无关”,用户不必因外部设备的局部改动,而影响整个系统。
关键字:
MCGS、粮食除杂
目录
第一章课程设计的内容与分析1
1.1课程设计的内容1
1.2课程设计的要求分析1
第二章工控组态软件MCGS简介2
2.1MCGS的软件概述2
2.2MCGS的构成2
2.3MCGS组态软件五大组成部分3
2.4组态软件功能应用3
第三章组态过程5
3.1整体规划5
3.2工程建立5
3.3设计画面流程6
3.4让动画动起来8
第四章粮食除杂的设计16
4.1各环节设计方案说明16
总结18
参考文献19
附录I
第一章课程设计的内容与分析
1.1课程设计的内容
1.进行总体方案的设计。
2.应用工控组态软件MCGS进行工程CAD设计。
3.通过MCGS的学习,设计一个系统的方案,实现特定的功能。
4.进行系统的综合调试。
5.撰写课程设计论文。
1.2课程设计的要求分析
组态软件工艺画面设计要求:
1.用户图形界面生成:
创建用户窗口。
2.设置用户窗口属性:
设置为启动窗口。
3.创建编辑图形对象:
插入元件并制作文字框图。
4.制作用户动画界面:
使用工具箱中的流动块。
5.设计制作的工艺画面应布局合理、图形应形象逼真、文字应清晰简洁流动滑块应生动形。
第二章工控组态软件MCGS简介
2.1MCGS的软件概述
在在实际的工程当中,需要对对系统的流量、温度、压力等数据进行实时监测,并且需要将历史数据以多种方式显示出来,同时还要具备报警和按照客户需求打印出历史数据等功能。
这就需要采用组态软件建立友好的人机界面来完成对现场状况的“情景再现”。
MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem)是一套基于Windows平台的,用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统,可运行于MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000等操作系统。
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、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。
MCGS具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。
通过与其他相关的硬件设备结合,可以快速、方便的开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。
用户无须具备计算机编程的知识,只需要通过简单的模块化组态就可构造出一个自己所需要的运行稳定,功能全面,维护量小并且具备专业水准的计算机监控系统,如可以灵活组态各种智能仪表、数据采集模块,无纸记录仪、无人值守的现场采集站、人机界面等专用设备。
MCGS组态软件现在已经成功应用于石油化工、钢铁行业、电力系统、水处理、环境监测、机械制造、交通运输、能源原材料、农业自动化、航空航天等领域,经过各种现场的长期实际运行,系统稳定可靠。
2.2MCGS的构成
MCGS软件系统包括组态环境和运行环境两个部分。
MCGS组态环境是生成用户应用系统的工作环境,由可执行程序McgsSet.exe支持,其存放于MCGS目录的Program子目录中。
用户在MCGS组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程、编制工程打印报表等全部组态工作后,生成扩展名为.mcg的工程文件,又称为组态结果数据库,其与MCGS运行境一起,构成了用户应用系统,统称为“工程”。
2.3MCGS组态软件五大组成部分
MCGS组态软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成,每一部分分别进行组态操作,完成不同的工作,具有不同的特性。
主控窗口:
是工程的主窗口或主框架。
在主控窗口中可以放置一个设备窗口和多MCGS组态软件培训教程个用户窗口,负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。
主要的组态操作包括:
定义工程的名称,编制工程菜单,设计封面图形,确定自动启动的窗口,设定动画刷新周期,指定数据库存盘文件名称及存盘时间等。
设备窗口:
是连接和驱动外部设备的工作环境。
在本窗口内配置数据采集与控制输出设备,注册设备驱动程序,定义连接与驱动设备用的数据变量。
用户窗口:
本窗口主要用于设置工程中的人机交互界面,诸如:
生成各种动画显示画面、报警输出、数据与曲线图表等。
实时数据库:
是工程各个部分的数据交换与处理中心,它将MCGS工程的各个部分连接成有机的整体。
在本窗口内定义不同类型和名称的变量,作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。
运行策略:
本窗口主要完成工程运行流程的控制。
包括编写控制程序(if…then脚本程序),选用各种功能构件,如:
数据提取、定时器、配方操作、多媒体输出等。
2.4组态软件功能应用
1.庞大的标准图形库、完备的绘图工具、22种不同形式的渐进色填充功能以及丰富的多媒体支持,使您能够快速地开发出集图像、声音、动画等于一体的丰富多样、精美的工程画面。
2.强大的网络功能,支持TCP/IP、Modem、485/422/232,以及各种无线网络和无线电台等多种网络体系结构。
3.对象元件库,组态工作简单方便。
对象元件库,实际上是分类存储各种组态对象的图库。
组态时,可把制作完好的对象(包括图形对象、窗口对象、策略对象以至位图文件等)以元件的形式存入图库中,也可把元件库中的各种对象取出,直接为当前的工程所用,随着工作的积累,对象元件库将日益扩大和丰富。
这样解决了组态结果的积累和重新利用问题。
组态工作将会变得越来越简单方便。
总之,MCGS嵌入版组态软件具有强大的功能,并且操作简单,易学易用,普通工程人员经过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。
同时使用MCGS嵌入版组态软件能够避开复杂的嵌入版计算机软、硬件问题,而将精力集中于解决工程问题本身,根据工程作业的需要和特点,组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统。
第三章组态过程
3.1整体规划
在实际工程项目中,使用MCGS嵌入版构造应用系统之前,应进行工程的整体规划,保证项目的顺利实施。
对工程设计人员来说,首先要了解整个工程的系统构成和工艺流程,清楚监控对象的特征,明确主要的监控要求和技术要求等问题。
在此基础上,拟定组建工程的总体规划和设想,主要包括系统应实现哪些功能,控制流程如何实现,需要什么样的用户窗口界面,实现何种动画效果以及如何在实时数据库中定义数据变量等环节,同时还要分析工程中设备的采集及输出通道与实时数据库中定义的变量的对应关系,分清哪些变量是要求与设备连接的,哪些变量是软件内部用来传递数据及用于实现动画显示的等问题。
做好工程的整体规划,在项目的组态过程中能够尽量避免一些无谓的劳动,快速有效地完成工程项目。
完成工程的规划,下面就开始工程的建立工作了。
3.2工程建立
在文件中选择新建工程,并存储新建的工程,然后在用户窗口中新建窗口,如图3-1和图3-2所示。
图3-1新建工程
图3-2新建工程界面
新创建的用户窗口,我们可以根据需要设置窗口的属性.这里我们更改窗口名称为粮食除杂系统,窗口的背景颜色为淡绿色,窗口位置为最大化显示。
如图3-3所示。
图3-3窗口属性设置
3.3设计画面流程
3.3.1工具栏
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。
如图3-4所示:
图3-4常用的图形
制作文字框图:
建立文字框:
打开工具箱,选择“工具箱”内的“标签”按钮
,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。
输入文字:
建立矩形框后,光标在其内闪烁,可直接输入“粮食除杂控制系统演示工程”文字,按回车键或在窗口任意位置用鼠标点击一下,文字输入过程结束。
如果用户想改变矩形内的文字,先选中文字标签,按回车键或空格键,光标显示在文字起始位置,即可进行文字的修改。
设置框图颜色:
设定文字框颜色:
选中文字框,按工具条上的
(填充色)按钮,设定文字框的背景颜色(设为无填充色);按
(线色)按钮改变文字框的边线颜色(设为没有边线)。
设定的结果是,不显示框图,只显示文字。
设定文字的颜色:
按
(字符字体)按钮改变文字字体和大小。
按
(字符颜色)按钮,改变文字颜色(为蓝色)。
如图:
3-5所示。
3.3.2对象元件库管理
单击“工具”菜单,选中“对象元件库管理”或单击工具条中的“工具箱”按钮,则打开动画工具如图3-6所示:
14、罐20。
同理,选出所需的提升机、开关等,如果元件库里找不到所需的元件则可利用工具栏中的工具自己绘制。
图3-5框图颜色
图3-6对象元件库管理
流动的水是由MCGS动画工具箱中的“流动块”构件制作成的。
选中工具箱内的“流动块”动画构件(
)。
移动鼠标至窗口的预定位置,(鼠标的光标变为十字形状),点击一下鼠标左键,移动鼠标,在鼠标光标后形成一道虚线,拖动一定距离后,点击鼠标左键,生成一段流动块。
再拖动鼠标(可沿原来方向,也可垂直原来方向),生成下一段流动块。
当用户想结束绘制时,双击鼠标左键即可。
当用户想修改流动块时,先选中流动块(流动块周围出现选中标志:
白色小方块),鼠标指针指向小方块,按住左键不放,拖动鼠标,就可调整流动块的形状。
选择菜单项“文件”中的“保存窗口”,则可对所完成的画面进行保存。
3.4让动画动起来
实时数据库是MCGS工程的数据交换和数据处理中心。
数据变量是构成实时数据库的基本单元,建立实时数据库的过程也即是定义数据变量的过程。
定义数据变量的内容主要包括:
指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围,确定与数据变量存盘相关的参数,如存盘的周期、存盘的时间范围和保存期限等。
鼠标点击工作台的“实时数据库”窗口标签,进入实时数据库窗口页。
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。
选中变量,按“对象属性”按钮或双击选中变量,则打开对象属性设置窗口。
指定名称类型:
在窗口的数据变量列表中,用户将系统定义的缺省名称改为用户定义的名称,并指定类型,在注释栏中输入变量注释文字。
实时数据库是MCGS嵌入版系统的核心,也是应用系统的数据处理中心,系统各部分均以实时数据库为数据公用区,进行数据交换、数据处理和实现数据的可视化处理。
3.4.1定义数据对象
MCGS嵌入版中定义的数据对象的作用域是全局的,像通常意义的全局变量一样,数据对象的各个属性在整个运行过程中都保持有效,系统中的其它部分都能对实时数据库中的数据对象进行操作处理。
这次粮食除杂系统用到的数据对象如图3-7所示。
3.4.2数据对象的属性设置
基本属性设置:
鼠标单击“对象属性”按钮或双击对象名,显示“数据对象属性设置”对话框的“基本属性”窗口页,用户按所列项目分别设置。
数据对象有开关型、数值型、字符型、事件型、组对象五种类型,在实际应用中,数字量的输入输出对应于开关型数据对象;模拟量的输入输出对应于数值型数据对象;字符型数据对象是记录文字信息的字符串;事件型数据对象用来表示某种特定事件的产生及相应时刻,如报警事件、开关量状态跳变事件;组对象用来表示一组特定数据对象的集合,以便于系统对该组数据统一处理。
这里我们以粮食除杂系统中数据对象料位A上限为例,来分别用图示来演示基本属性设置。
图3-8为料位A上限基本属性设置对话框图。
存盘属性设置:
MCGS嵌入版把数据的存盘处理作为一种属性或者一
图3-7定义数据对象
图3-8料位A上限基本属性设置
种操作方法,封装在数据内部,作为整体处理。
运行过程中,实时数据库自动完成数据存盘工作,用户不必考虑这些数据如何存储以及存储在什么地方。
用户的存盘要求在存盘属性窗口页中设置,存盘方式只有一种:
定时存盘。
组对象以定时的方式来保存相关的一组数据,而非组对象存盘属性不可用。
这里如图3-9所示我们对料位A上限设置为不存盘。
报警属性设置:
在MCGS嵌入版中,报警被作为数据对象的属性,封装在数据对象内部,由实时数据库统一处理,用户只需按照报警属性窗口页中所列的项目正确设置,如数值量的报警界限值、开关量的报警状态等。
运行时,由实时数据库自动判断有没有报警信息产生、什么时候产生、什么时候结束、什么时候应答,并通知系统的其它部分。
也可根据用户的需
图3-9料位A上限存盘属性
要,实时存储和打印这些报警信息。
粮食除杂系统中,料位A上限数据对象为上限报警。
如图3-10所示这里我们在报警属性中将其设置为-上限报警,报警注释为-料位A上限,报警值-这里设置报警值为9。
我们在模拟设备中将料位A和通道0相连,在设备内部属性中,将0通道的最大值设定为10,所以这里料位A上限我们设定上限值为9。
图3-10料位A上限报警属性设置
3.4.3动画连接
在用户窗口中,双击冷却水循环窗口进入,选中水泵双击,则弹出单元属性设置窗口。
选中组合图符,则会出现
,单击
则进入动画组态属性设置窗口,选中数据对象值操作,置1时料位机保存,然后再选中下图第三个组合图符,单击
则进入动画组态属性设置窗口,选中数据对象值操作,置0时料位机然后保存。
如图3-11所示。
图3-11组态属性设置
同理,其他元件也这样连接。
此外,我还编写了脚本程序让总开关自动控制。
到此动画连接我们已经做好了,让我们先让工程运行起来,看看我们自己的劳动成果。
在运行之前我们需要做一下设置。
在“用户窗口”中选中“粮食除杂”单击鼠标右键,点击“设置为启动窗口”,这样工程运行后会自动进入“粮食除杂”窗口。
在菜单项“文件”中选“进入运行环境”或直接按“F5”或直接按工具条中
图标,都可以进入运行环境。
如果要进行料位的自动高低设置就需要在设备窗口里面进行模拟设备的设置(如图3-12)。
在内部属性设置窗口里面可以把曲线类型设置成自己想要的波形,可以设置好通道的最大值和最小值,还可以设置波形周期,如图3-13所示。
通道连接选择通道1连接料位A,通道2连接;料位B,如图3-14所示。
通过设备调试可以看到前面2个通道有数值变化,如图3-15所示。
图3-12模拟设备内部属性窗口
图3-13模拟设备内部属性设置
图3-14模拟设备内部属性设置
图3-15模拟设备内部属性设置
第四章粮食除杂的设计
4.1各环节设计方案说明
系统整体图形如附录所示。
我所设计的这套系统主要实现如下几方面的功能。
1.手动操作:
手动操作作为调试各部分时用,因此个部分之间不需要连锁,且无为点,可按电动闸门1正反转点动→电动闸门3正反转点动→振动筛点动→电动闸门4正反转点动→输送机2点动过程进行调试,也可以随意调试。
不清杂进A塔自动运行:
不清杂进A塔自动运行,是指对粮食不进行清杂,也就是不经过振动筛,而是经过电动闸门3,在经过输送机2送入A塔的自动运行过程,在启动过程中为了防止载重启动,采用后级先启动,在接通前一级的连锁方法,各环节采用延时接通运行的方法。
即:
将不清杂自动开关打开AB塔选择选中A塔→输送机2启动运行→电动闸门3正转运行至行程开关动作→电动闸门2正转运行至行程开关动作→输送机1启动→电动闸门1正转开启。
2.不清杂进A塔自动运行停止:
不清杂进A塔自动停止,是指在进行不清杂粮食送入A塔时,当粮食达到料位2时,要能自动停止进料。
为防止下次启动时重载启动,因此要首先关掉电动闸门1并要将输送机、提升机等上的物料送完为止,所以中间要设置连锁和时间控制。
其过程为:
料位传感器2发出信号→电动闸门1关闭→传送机1停止运行→提升机停止运行→传送机2停止运行。
3.不清杂进B塔运行:
是指对粮食不进行除杂,也就是不经过振动筛,而是经过电动闸门3,直接送入B塔的自动运行过程,在启动过程中为了防止重载启动,采用后级先启动,在接通前一级的连锁方法,各环节采用延时接通运行的方法。
即:
将不清杂自动开关打开AB塔选择中B塔→电动闸门3运行至行程开关
动作→电动闸门2正转运行至行程开关动作→提升机启动→输送机1启动→电动闸门1正转开启。
4.不清杂进B塔自动运行停止:
不清杂进B塔自动停止,是指在进行不清杂粮食送入B塔时,当粮食达到料位3时,要能自动停止进料。
为防止下次启动时重载启动,因此要首先关掉电动闸门1并要将输送机、提升机、振动筛等上的无聊送完为止,所以中间要设置连锁和时间控制。
其过程为:
料位传感器3发出信号→电动闸门1关闭→输送机1停止运行→提升机停止运行。
5.清杂进A塔自动运行:
清杂进A塔自动运行,是指对粮食要进行清杂,也就是要经过振动筛,在经过电动阀门4,在经输送机2送入A塔的自动运行过程,在启动过程中为了防止重载启动,采用后级先启动,在接通一级的连锁的方法,各环节采用延时接通运行的方法。
即:
将清杂自动开关打开和AB塔选择中A塔→输送机2启动运行→电动闸门4正转运行至行程开关动作→振动筛启动→电动闸门2正传运行至行程开关动作→提升机启动→输送机1启动→电动闸门1正转开启。
6.清杂进B塔自动运行:
清杂进B自动运行,是指对粮食要进行清杂,也就是要经过振动筛,在经过电动闸门4,送入B塔的自动运行过程,在启动过程中为了防止重载启动,采用后级启动,在接通前一级的连锁方法,各环节采用延时接通运行的方法。
即:
将清杂自动开关打开和AB塔选择中B塔→电动闸门4正转运开关动作→5秒后→振动筛启动→5秒后→电动闸门2正传运行至行程开关动作→5秒后→提升机启动→5秒后→传送机1启动→5秒后→电动闸门1正转开启。
7.传送机1自动停止:
输送机1自动停止,是指当料仓1中的粮食将要放完时,料位传感器1将要发出信号,这是要求所有的运送设备均要停止运行,为防止下次启动时重载启动,因此要首先关掉电动闸门1并要将输送机、提升机、振动筛等上的物料送完为止,所以中间要设置连锁和时间控制。
总结
中国人口众多,粮食的生产、加工是一项民生工程。
粮食除杂是粮食深加工当中的重要环节,这个环节大大的影响了接下来的加工程序,也将影响加工出的副产品的质量。
粮食除杂控制系统由MCGS软件、开关、料位传感器、指示灯、提升机、输送机、电动闸门、振动筛、提升机等组成。
系统除具有基本除杂功能外,还具备数据实时显示、设置功能、报警实时显示、报警值设置功能,使除杂系统实现了智能控制。
这次课程设计完成的比较顺利,由于之前就对组态软件有所了解,也应用MCGS软件作为上位机进行过硬件控制。
所以和大家讨论过后,很快就完成了组态画面的绘制、数据的连接、程序的编写和模拟运行。
这次的课程设计要求我们立足根本,联系实际,敢于创新,尽量将自己所设计的系统和现实当中的工程联系起来,大胆别致的作出更好的作品。
虽然我设计的系统完成了自己所预想的效果,但是感觉和实际系统还有很大差距,所以需要改进的地方还有很多。
而且这次课程设计没能在工控机上进行实际系统的硬件连接和单片机、PLC程序的编写也有些遗憾,希望以后的课程设计当中能够接触到更多与实际系统相关的设计内容,能够设计一套实际的硬件系统。
通过这几天课程设计,在老师的精心指导和严格要求下,使我了解到很多的专业知识、专业技能和解决问题的方法,也让我们了解到了我们所学的知识完全可以巧妙地运用到实际的生活当中。
我非常感谢***老师这几天对我的帮助。
***
2013.11.22
参考文献
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附录
附图1粮食除杂系统
附图2A、B料位实时曲线窗口
仅供参考,实践很重要。
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