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MCGS组态软件控制技术实训

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14

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计算机控制系统与DCS
课程设计说明书

专业： 电气工程及其自动化
班级： 2009电气1班
姓名：
学号： 201104170008

课程设计项目名称： MCGS组态软件控制技术实训
所用软件: MCGS
同组人： 无
时间： 2012、6、4——6、8

一、任务介绍：
1.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。
2.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；
3.掌握简单界面设计,完成数据对象定义及动画连接；
4。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；
5。掌握制作工程报表及曲线方法

二、课题分析:
在现代企业生产控制中，水位是一个十分重要的变量参数，本课题要求掌握MCGS组态软件的安装与运行方法;进行工程分析，建立工程文件,建立水位控制系统工程文件。绘图工具箱的使用；掌握实时数据库的创建方法；能实现了图形的动画控制效果。完成水位控制系统的画面制作，实现动画控制效果。掌握模拟设备使用方法;掌握策略工具箱使用方法,能编写脚本程序；掌握系统报警方法.能实现动画水位控制系统自动运行。掌握 MCGS实时报表的制作方法；掌握 MCGS历史报表的制作方法；掌握 MCGS实时曲线的制作方法；掌握 MCGS实时曲线的制作方法。用MCGS完成水位控制系统设计、仿真运行。
工程的框架结构样例工程定义的名称为“水位控制系统。mcg”工程文件，由五大窗口组成。总共建立了二个用户窗口,四个主菜单,分别作为水位控制、报警显示、曲线显示、数据显示，构成了样例工程的基本骨架。动画图形的制作水位控制窗口是样例工程首先显示的图形窗口(启动窗口)，是一幅模拟系统真实工作流程并实施监控操作的动画窗口。包括：
1.水位控制系统：水泵、水箱和阀门由“对象元件库管理”调入;管道则经过动画属性设置赋予其动画功能.
2。液位指示仪表:采用旋转式指针仪表，指示水箱的液位。
3。液位控制仪表：采用滑动式输入器，由鼠标操作滑动指针，改变流速。
4.报警动画显示：由“对象元件库管理”调入，用可见度实现。控制流程的实现选用“模拟设备”及策略构件箱中的“脚本程序”功能构件，设置构件的属性，编制控制程序，实现水位、水泵、调节阀和出水阀的有效控制。
各种功能的实现通过MCGS提供的各类构件实现下述功能：
1.历史曲线：选用历史曲线构件实现；
2。历史数据：选用历史表格构件实现；
3。报警显示:选用报警显示构件实现；
4。工程报表：历史数据选用存盘数据浏览策略构件实现，报警历史数据选用报警信息浏览策略构件实现，实时报表选用自由表格构件实现,历史报表选用历史表格构件实现。
5.输入、输出设备抽水泵的启停： 开关量输出；
6。调节阀的开启关闭：开关量输出；
7.出水阀的开启关闭:开关量输出；
8。水罐1、2 液位指示： 模拟量输入.
9。其它功能的实现工程的安全机制： 分清操作人员和负责人的操作权限。

三、所用软件介绍：
1、MCGS（Monitor and Control Generated System）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MicrosoftWindows 95/98/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.使用MCGS,用户无须具备计算机编程的知识，就可以在短时间内轻而易举地完成一个运行稳定,功能全面，维护量小并且具备专业水准的计算机监控系统的开发工作。MCGS 具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点，已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、MCGS组态软件的系统构成
MCGS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（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、实时曲线、历史曲线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.
MCGS系统包括组态环境和运行环境两个部分。
组态环境相当于一套完整的工具软件，它帮助用户设计和构造自己的应用系统。用户组态生成的结果是一个数据库文件，称为组态结果数据库.
运行环境是一个独立的运行系统,它按照组态结果数据库中用户指定的方式进行各种处理,完成用户组态设计的目标和功能。

3、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 运行环境一起，构成了用户应用系统,统称为“工程” 。MCGS运行环境是用户应用系统的运行环境,由可执行程序McgsRun.exe支持，其存放于MCGS目录中。在运行环境中完成对工程的控制工作。
4、MCGS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人机交互的界面，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。

四、设计过程
模块1 水位控制工程文件建立
一、教学目标
1、能建立MCGS新工程。
2、掌握MCGS组态软件的安装与运行方法；
3、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
1. MCGS的安装

2、MCGS的运行方式
MCGS系统分为组态环境和运行环境两个部分。文件McgsSet.exe对应于MCGS系统的组态环境，文件McgsRun。exe对应于MCGS系统的运行环境。
MCGS系统安装完成后，在用户指定的目录（或系统缺省目录D：\MCGS）下创建有三个子目录：Program、Samples和Work。组态环境和运行环境对应的两个执行文件以及MCGS中用到的设备驱动、动画构件及策略构件存放在子目录Program中，样例工程文件存放在Samples目录下，Work子目录则是用户的缺省工作目录。分别运行可执行程序McgsSet.exe和McgsRun.exe，进入MCGS的组态环境和运行环境。安装完毕后，运行环境能自动加载并运行样例工程。用户可根据需要创建和运行自己的新工程。

3、工程建立
鼠标单击文件菜单中“新建工程”选项，如果MCGS安装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).
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+班级+学号”，点击“保存”按钮，工程创建完毕。注意：文件名中不能能包含空格，否则MCGS拒绝运行。

4、工程分析
二个模拟数据：液位1（最大值10米）液位2(最大值6米）
三个数字数据:水泵、调节阀、出水阀。

主画面

数据画面

工程中与动画和设备控制相关的变量名称
变量名称
类 型
注 释
水泵
开 关 型
控制水泵“启动”、“停止”的变量
调节阀
开 关 型
控制调节阀“打开”、“关闭”的变量
出水阀
开 关 型
控制出水阀“打开”、“关闭”的变量
液位1
数 值 型
水罐1的水位高度，用来控制1#水罐水位的变化
液位2
数 值 型
水罐2的水位高度，用来控制2#水罐水位的变化
液位1上限
数 值 型
用来在运行环境下设定水罐1的上限报警值
液位1下限
数 值 型
用来在运行环境下设定水罐1的下限报警值
液位2上限
数 值 型
用来在运行环境下设定水罐2的上限报警值
液位2下限
数 值 型
用来在运行环境下设定水罐2的下限报警值
液位组
组 对 象
用于历史数据、历史曲线、报表输出等功能构件
模块2 水位控制画面设计
一、教学目标
1、掌握MCGS画面设计方法
2、掌握绘图工具箱的使用;掌握实时数据库的创建方法;能实现了图形的动画控制效果.

二、工作任务:完成水位控制系统的画面制作,实现动画控制效果。

三、能力训练
MCGS生成的用户应用系统，其结构由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分构成

1、建立新画面：1新建窗口2工具箱使用3制作文字框图4设置框图颜色5对象元件库管理6流动块构件制作

2、定义数据对象
设定变量鼠标点击图1-2—2 MCGS组态平台 “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，如图1-2—9。

3、动画连接
由图形对象搭制而成的图形界面是静止不动的，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，达到过程实时监控的目的。MCGS实现图形动画设计的主要方法是将用户窗口中图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连接，并设置相应的动画属性。在系统运行过程中，图形对象的外观和状态特征，由数据对象的实时采集值驱动，从而实现了图形的动画效果。
为什么说实时数据库是MCGS系统的核心？
实时数据库相当于一个数据处理中心，同时也起到公用数据交换区的作用。MCGS用实时数据库来管理所有实时数据。从外部设备采集来的实时数据送入实时数据库,实时数据库将数据传送给系统其它部分操作系统其它部分操作的数据也来自于实时数据库。实时数据库自动完成对实时数据的报警处理和存盘处理，同时它还根据需要把有关信息以事件的方式发送给系统的其它部分，以便触发相关事件，进行实时处理。

模块3　模拟设备连接
一、教学目标
1、能实现动画自动运行
2、掌握模拟设备使用方法；掌握策略工具箱使用方法,能编写脚本程序;掌握系统报警方法。

二、工作任务：能实现动画水位控制系统自动运行。

三、编写控制流程
1、控制要求：当“水罐1”的液位达到9米时，就要把“水泵”关闭,否则就要自动启动“水泵”.当“水罐2”的液位不足1米时,就要自动关闭“出水阀",否则自动开启“出水阀"。当“水罐1"的液位大于1米,同时“水罐2"的液位小于6米就要自动开启“调节阀”，否则自动关闭“调节阀”.
2、策略组态：在“运行策略”中,双击“循环策略"进入,双击图标进入“策略属性设置",如图1—29，只需要把“循环时间”设为：200ms，
脚本程序编辑
IF 液位1<9 THEN
水泵=1
ELSE
水泵=0
ENDIF
IF 液位2〈1 THEN
出水阀=0
ELSE
出水阀=1
ENDIF
IF 液位1>1 and 液位2〈9 THEN
调节阀=1
ELSE
调节阀=0
ENDIF

模块4 报警显示与报警数据输出
一、教学目标
1、掌握 MCGS报警显示与报警数据设计方法.
2、掌握 MCGS实时报表的制作方法;掌握 MCGS历史报表的制作方法;掌握 MCGS实时曲线的制作方法;掌握 MCGS实时曲线的制作方法

二、工作任务
三、能力训练
报表输出:实时报表、历史报表
曲线显示：实时曲线、历史曲线

四、理论知识
1．报表输出在工程应用中的作用是什么?
大多数监控系统需要对数据采集设备采集的数据进行存盘,统计分析，并根据实际情况打印出数据报表，所谓数据报表就是根据实际需要以一定格式将统计分析后的数据记录显示和打印出来，如:实时数据报表、历史数据报表（班报表、日报表、月报表等）。数据报表在工控系统中是必不可少的一部分，是数据显示、查询、分析、统计、打印的最终体现，是整个工控系统的最终结果输出；数据报表是对生产过程中系统监控对象的状态的综合记录和规律总结。
2、什么是实时数据报表？什么是历史数据报表？
实时数据报表是实时的将当前时间的数据变量按一定报告格式（用户组态）显示和打印，即：对瞬时量的反映，实时数据报表可以通过MCGS系统的实时表格构件来组态显示实时数据报表。
历史数据报表是从历史数据库中提取数据记录，以一定的格式显示历史数据。实现历史报表由两种方式,一种用策略中的“存盘数据浏览”构件，另一种利用历史表格构件

五.设计的各个过程结果记录：

运行主画面

数据画面

报警数据

实时数据

六、设计总结
通过这次的组态软件实训，学会了使用MCGS软件,心里很开心，
对于一个工程设计人员来说，要想快速准确地完成一个工程项目，首先要了解工程的系统构成和工艺流程，明确主要的技术要求，搞清工程所涉及到的相关硬件和软件。在此基础上，拟定组建工程的总体规划和设想，比如：控制流程如何实现，需要什么样的动画效果，应具备哪些功能，需要何种工程报表,需不需要曲线显示等。只有这样，您才能在组态过程中有的放矢，尽量避免无谓的劳动，达到快速完成工程项目的目的。经过这次实训我应用组态软件的能力提高了,也更好的掌握了组态的基本原理和步骤，也在这次的实训中学会了很多细节上到 东西如：参数的设置、模块功能参数的设置还有对位额操作，通过组态软件更好的验证了我们索设计的东西的可靠性,也使自己的思维能力得到了提高，在做工程，设计东西遇到问题时要虚心请教老师和同学，有好多问题不是靠自己一个人的能力就可以解决的，这样也跟好的提高了自己的能力， 这次实训使我大专业技能得到了很大的提高，为以后的学校好工作打下了坚实的基础，另外，提高这次实训，我打算试下组态与PLC通信使用，综合使用使自己能力得到提高。