冶金工業(yè)爐溫度控制系統(tǒng)的仿真調(diào)試分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u22659冶金工業(yè)爐溫度控制系統(tǒng)的仿真調(diào)試分析案例 174051.1仿真調(diào)試 180311.2MCGSPro組態(tài)軟件簡(jiǎn)介 1269151.3子程序設(shè)計(jì) 461411.4程序設(shè)計(jì) 81.1仿真調(diào)試系統(tǒng)仿真調(diào)試就是利用仿真軟件將硬件電路和軟件設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)仿真軟件模擬系統(tǒng)運(yùn)行，檢測(cè)系統(tǒng)是否能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，設(shè)定功能是否能夠?qū)崿F(xiàn)。設(shè)計(jì)中使用到Kill軟件，主要用于軟件設(shè)計(jì)中程序代碼的編譯，也就是程序調(diào)試，幫助我們檢測(cè)程序編寫中出現(xiàn)的一些錯(cuò)誤，提高工作效率。Kill軟件最終生成.hex文件，用于仿真調(diào)試運(yùn)行。Prtoues軟件主要用于硬件電路的仿真，在軟件中將硬件電路繪制出來(lái)，將Kill軟件中生成的hex文件導(dǎo)入單片機(jī)，就可以對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真調(diào)試。鍵盤輸入設(shè)定值仿真結(jié)果如圖1.1所示。1.2MCGSPro組態(tài)軟件簡(jiǎn)介MCGSPro組態(tài)軟件，它主要是泛指一些負(fù)責(zé)對(duì)大量數(shù)據(jù)的采集和進(jìn)行過(guò)程管理控制的特殊性專用軟件,它們都是處在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)管理層一級(jí)別的軟件平臺(tái)和研究開發(fā)環(huán)境,使用靈活的模塊化和組態(tài)設(shè)計(jì)方式,為企業(yè)和用戶提供快速地構(gòu)建起來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)管理功能的、通用性各個(gè)層次的軟件和工具。組態(tài)軟件的應(yīng)用范圍非常廣泛,可以被應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水管理系統(tǒng)、石油、化工等各個(gè)領(lǐng)域的大型數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)控制以及生產(chǎn)過(guò)程中的控制等許多領(lǐng)域。MCGSPro組態(tài)軟件通常有以下幾方面的功能：（1）強(qiáng)大的組態(tài)用戶界面充分展現(xiàn)了組態(tài)管理功能。豐富的軟件圖形展示空間和實(shí)際適合應(yīng)用操作工況的矩形圖庫(kù),既為您系統(tǒng)提供了所有您需要的圖形組件,又為您的界面設(shè)計(jì)做好了軟件制作的正確向?qū)?。提供了給專業(yè)用戶豐富的工業(yè)制圖編輯工具,可隨心所欲準(zhǔn)確地自動(dòng)繪制和輸出各類型的工業(yè)動(dòng)畫界面,并且允許用戶隨時(shí)可任意手動(dòng)進(jìn)行制圖編輯,從而將專業(yè)程序員和開發(fā)者從繁重的工業(yè)界面設(shè)計(jì)中輕松釋放出來(lái),豐富多彩的工業(yè)動(dòng)畫文件鏈接操作方式,如動(dòng)畫隱藏、閃爍、移動(dòng)等等,使其操作界面生動(dòng)、直觀。（2）網(wǎng)站具有良好的信息開放性。開放性通訊技術(shù)就是我們泛指組態(tài)通訊軟件的在功用上能夠與多種組態(tài)通訊硬件協(xié)議相互聯(lián),支持多種組態(tài)硬件通信裝置。開放式型容器是一個(gè)用來(lái)衡量任何組態(tài)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)優(yōu)劣和性能好壞的重要關(guān)鍵性技術(shù)指標(biāo)。組態(tài)通信軟件的向下向上反饋通信功能與中高層的移動(dòng)數(shù)據(jù)采集管理裝置主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,向上反饋能與其他管理層主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和管理下位機(jī)之間的雙向通信。設(shè)計(jì)了豐富多樣的功能模塊。提供了豐富的測(cè)量控制功能庫(kù),滿足了用戶對(duì)測(cè)量的要求和實(shí)際應(yīng)用的需求。利用各類功能模塊,完成了實(shí)時(shí)的監(jiān)控,產(chǎn)生了各類功能報(bào)表、實(shí)時(shí)曲線、報(bào)警等功能,是該系統(tǒng)一個(gè)具有良好的人機(jī)交互界面,并且易于操作,系統(tǒng)既可以適用于對(duì)單機(jī)的集中式控制、dcs分布式控制,也可以作為佩戴遠(yuǎn)程通訊能力較強(qiáng)的遙感器來(lái)進(jìn)行測(cè)控。(4)一種可編程命令語(yǔ)言。具有一套可以進(jìn)行編程的命令式語(yǔ)言,使得用戶能夠可以根據(jù)自己的特點(diǎn)來(lái)編寫程序,增強(qiáng)了圖形接口。(5)周密系統(tǒng)的安全保障風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控防范,對(duì)不同操作類型的系統(tǒng)操作管理人員,賦予不同的監(jiān)控工具和不同操作人員權(quán)限,保障整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)安全、可靠地正常運(yùn)行。(6)抗震作用。提供了強(qiáng)大的預(yù)防性和真實(shí)功能,可以使得系統(tǒng)采用丙型化工藝進(jìn)行設(shè)計(jì),從而減少了開發(fā)周期。隨著當(dāng)前我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)控制技術(shù)和生產(chǎn)自動(dòng)化工業(yè)水平的迅猛發(fā)展提高,計(jì)算機(jī)在現(xiàn)代工業(yè)控制技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,廣大群眾對(duì)于現(xiàn)代工業(yè)控制技術(shù)和生產(chǎn)自動(dòng)化的基本認(rèn)識(shí)和應(yīng)用要求日益逐步提高,種類繁多的工業(yè)控制檢測(cè)器材生產(chǎn)設(shè)備和控制工藝生產(chǎn)流程中的監(jiān)測(cè)控制裝置正逐漸發(fā)展涉及應(yīng)用到更多工業(yè)控制技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域,使得由于我國(guó)目前傳統(tǒng)的通用工業(yè)控制軟件已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)于無(wú)法完全適應(yīng)廣大用戶的各類應(yīng)用需求。在我們研究開發(fā)這些基于傳統(tǒng)的各種嵌入式工業(yè)控制軟件時(shí),當(dāng)一個(gè)傳統(tǒng)工業(yè)的某些被控控制對(duì)象一旦工作發(fā)生了重大變動(dòng),就必須就需要及時(shí)重新修改它們所使用控制系統(tǒng)的原有源程序,導(dǎo)致它們的技術(shù)開發(fā)周期長(zhǎng);已經(jīng)深入研究過(guò)并開發(fā)成功的各種傳統(tǒng)工控控制軟件卻由于每一個(gè)工業(yè)控制系統(tǒng)項(xiàng)目的不同而使它們的安裝重復(fù)調(diào)試運(yùn)行工作效率很低,導(dǎo)致其開發(fā)價(jià)格非常昂貴;在我們修改一些傳統(tǒng)工控控制軟件的原有源程序時(shí),倘若原來(lái)的工控程序的被編程者或其他技術(shù)人員因?yàn)槟承┢髽I(yè)工作流程中的重大變動(dòng)而臨時(shí)需要離去,則必須與其他的開發(fā)人員或一些技術(shù)開發(fā)新手共同一起進(jìn)行這些源程序的安裝調(diào)試,因而更加緊迫。通用國(guó)際工業(yè)工程自動(dòng)化組態(tài)控制軟件的成功引入為我們有效解決以上實(shí)際的企業(yè)工程中可能遇到的復(fù)雜問(wèn)題,提供了一種嶄新的實(shí)現(xiàn)途徑和解決方法,因?yàn)樗粌H可以很好地有效處理傳統(tǒng)的通用工業(yè)組態(tài)控制管理軟件村業(yè)資財(cái)管理中的種種復(fù)雜問(wèn)題,是我們的工業(yè)用戶完全可以根據(jù)自己的組態(tài)控制軟件對(duì)象和所達(dá)到要求的組態(tài)控制目標(biāo)任意組態(tài),完成最后的通用工業(yè)工程自動(dòng)化組態(tài)控制。其中的組態(tài)是作為一個(gè)模塊化的任意一個(gè)組合。通用的組態(tài)軟件的主要性能特征:(1)業(yè)務(wù)連貫性與業(yè)務(wù)可持續(xù)擴(kuò)展性。用一種比較通用的組態(tài)方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)軟件開發(fā)的一種軟件應(yīng)用程序,當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)(其中可能包括了現(xiàn)場(chǎng)硬件中的設(shè)備或者是系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu))或者也就是現(xiàn)場(chǎng)用戶的實(shí)際需求已經(jīng)因此發(fā)生了重大改變時(shí),不必再需要作很多的軟件修改而方便地直接完成對(duì)使用該軟件的一次更新和自動(dòng)安裝或者升級(jí);(2)密閉封裝(易學(xué)容易使用)。通用的組態(tài)軟件中所能夠直接完成的任務(wù)和功能都是用一種簡(jiǎn)單而又方便的用戶自己使用的組態(tài)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行包裝和實(shí)現(xiàn)的,對(duì)于一個(gè)用戶,不僅僅是需要熟練掌握太多的編程語(yǔ)言(即甚至不必要掌握編程技術(shù)),就可以能很好地實(shí)現(xiàn)完成一個(gè)復(fù)雜的工程所能夠達(dá)到的要求所需的全部功能;(3)產(chǎn)品通用性。每個(gè)行業(yè)用戶可以根據(jù)您的項(xiàng)目建筑工程實(shí)際的工作情況,利用一個(gè)行業(yè)通用的組態(tài)處理軟件所有可能為您提供的基于各種集的底層智能設(shè)備(plc、智能儀表、智能控制模塊、板卡、變頻器等)i/odriver、開放式圖像數(shù)據(jù)庫(kù)和各種繪圖格式畫面的圖像制作處理工具,就這樣可以輕松地制作完成一個(gè)集所可能需要的一個(gè)具有各種視覺(jué)效果、實(shí)時(shí)的圖像數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)資料和各種圖像處理曲線的數(shù)據(jù)并存、具有實(shí)時(shí)多媒體處理功能和具有互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用功能的大型建筑工程,不受任何專業(yè)的技術(shù)限制。人機(jī)界面方便用戶使用，界面設(shè)計(jì)如下圖所示。圖1.1人機(jī)界面人機(jī)交互界面可以直觀地展現(xiàn)各臺(tái)電機(jī)的工作狀態(tài)和實(shí)時(shí)信息。主要由以下三個(gè)方面組成:(1)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示部分:通過(guò)一個(gè)PLC顯示程序,將配比和電流實(shí)時(shí)檢測(cè)電壓值和流量直觀地?cái)?shù)據(jù)顯示和輸出來(lái)并直接安裝在本機(jī)操作系統(tǒng)面板上;(2)監(jiān)控系統(tǒng)的正常工作管理狀態(tài)自動(dòng)顯示部分:該狀態(tài)顯示部分系統(tǒng)可以分別通過(guò)一個(gè)監(jiān)控信號(hào)燈亮與不亮光熄直觀地準(zhǔn)確反映了整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)正常連續(xù)運(yùn)行的工作情況;(3)按鈕部分:通過(guò)該按鈕的組成部分對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行了控制,主要內(nèi)容包括啟動(dòng)、停止、應(yīng)急暫時(shí)和預(yù)置的配比。1.3子程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的程序分模塊來(lái)完成，主要有主程序、LED點(diǎn)陣屏顯示程序、按鍵控制程序。主程序流程圖如下圖4.1所示。圖4.1主程序流程圖LED點(diǎn)陣屏所顯示的內(nèi)容，是由單片機(jī)作為控制器，向行驅(qū)動(dòng)芯片和列驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)送指令程序，然后在通過(guò)行驅(qū)動(dòng)芯片和列驅(qū)動(dòng)芯片控制LED點(diǎn)陣屏的亮滅，從而顯示出我們想要的文字或者圖片。LED點(diǎn)陣屏顯示程序流程圖如下圖4.2所示。圖4.2LED點(diǎn)陣屏顯示程序流程圖本設(shè)計(jì)中我設(shè)計(jì)了三個(gè)按鍵，它們分別實(shí)現(xiàn)閃爍、暫停、平移等功能。但按下按鍵S1時(shí)點(diǎn)陣屏上所顯示的內(nèi)容進(jìn)行閃爍，當(dāng)按下S2時(shí)顯示的內(nèi)容停止?jié)L動(dòng)，當(dāng)按下S3時(shí)顯示的內(nèi)容進(jìn)行平移。KEIL軟件的功能：編寫程序，也就是程序編輯功能；編譯程序，也就是將程序編譯成機(jī)器可以識(shí)別的機(jī)器語(yǔ)言；調(diào)試和仿真功能，可以對(duì)編寫好的程序進(jìn)行仿真調(diào)試找出錯(cuò)誤進(jìn)行修改，并且KEIL軟件也可以單步執(zhí)行程序，設(shè)置斷點(diǎn)等。KEIL軟件編寫、仿真界面如下圖6.1所示。圖6.1KEIL軟件編寫、仿真界面利用KEIL軟件進(jìn)行控制程序設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)步驟。1、進(jìn)行編程軟件的安裝，利用瀏覽器打開KEIL軟件官網(wǎng)，進(jìn)行軟件安裝包的下載，同時(shí)購(gòu)買軟件的使用權(quán)限并進(jìn)行開發(fā)軟件的安裝。2、對(duì)軟件進(jìn)行設(shè)置，軟件安裝結(jié)束后其各項(xiàng)參數(shù)均為官方參數(shù)，在使用中存在對(duì)中文支持效果差、字體較小、縮進(jìn)只有兩個(gè)字符等問(wèn)題，通過(guò)對(duì)軟件的具體設(shè)置上述問(wèn)題均可以完美解決且不影響軟件的穩(wěn)定性。3、建立控制程序工程，在進(jìn)行控制程序工程建立的過(guò)程中需要注意選擇對(duì)應(yīng)的單片機(jī)具體型號(hào)。4、建立C文件和H文件，在建立好控制程序工程以后即可向工程中添加C文件和頭文件，在保存時(shí)注意文件的后綴名，其中C文件的主要作用是進(jìn)行控制程序和函數(shù)的編寫，H文件的主要功能是定義函數(shù)名稱和變量名稱。5、編譯控制程序工程，當(dāng)編寫好C語(yǔ)言控制程序和對(duì)應(yīng)的頭文件以后，就可以對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行編譯，在編譯時(shí)需要注意的是在軟件配置界面的選項(xiàng)中勾選生成HEX文件，通過(guò)不斷改正程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤直至編譯通過(guò)。6、進(jìn)行軟件模擬調(diào)試，電機(jī)調(diào)試按鍵進(jìn)入軟件模擬調(diào)試界面，調(diào)出單片機(jī)引腳電平查看窗口，通過(guò)仿真運(yùn)行時(shí)單片機(jī)引腳電平的變化來(lái)驗(yàn)證控制程序功能的正確性。使用Proteus軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真與調(diào)試的過(guò)程：1.在Proteus軟件庫(kù)中將我們所要使用芯片與元件添加到庫(kù)里；2.將我們所添加的芯片與元件放置到繪圖界面上，然后按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行連線，完成硬件電路圖設(shè)計(jì)；3.將設(shè)計(jì)完成硬件電路圖進(jìn)行仿真，查看并修改錯(cuò)誤；4.在仿真圖中雙擊單片機(jī)，將我們編寫好的程序編譯到單片機(jī)中進(jìn)行仿真，查看并修改錯(cuò)誤；1.當(dāng)LED點(diǎn)陣屏顯示出我們所設(shè)計(jì)的內(nèi)容時(shí)，按下我們?cè)O(shè)計(jì)的按鍵，當(dāng)功能完全實(shí)現(xiàn)后，仿真完成。系統(tǒng)仿真圖見附錄。1.4程序設(shè)計(jì)主程序主要用于完成實(shí)時(shí)性要求不太高的功能，完成系統(tǒng)的初始化之后，實(shí)現(xiàn)鍵盤處理、刷新顯示、與上位計(jì)算機(jī)和其他外設(shè)通信等功能。主程序框圖如圖1.1所示。初始化子程序主要用于完成硬件器件工作方式的設(shè)定、系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和變量的初始化等。初始化子程序框圖如圖1.2所示。中斷服務(wù)子程序主要用于完成實(shí)時(shí)性比較強(qiáng)的功能，如P