畢業(yè)設計（論文）基于MCGS組態(tài)軟件的仿真實驗監(jiān)控平臺設計

1、摘摘 要要 應用組態(tài)軟件設計一個仿真實驗監(jiān)控平臺,實現(xiàn)對實際工程問題的過程控制,現(xiàn)在我 們的具體問題是實現(xiàn)對水箱液位過程控制。 為了能設計一個解決實際工程問題的仿真實驗監(jiān)控平臺,我們可以基于各種組態(tài)軟 件來設計這個仿真平臺.而 mcgs 組態(tài)軟件具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高 性能等突出特點,它可以快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)，并可穩(wěn)定運行于多種操作系 統(tǒng).。 以 mcgs 組態(tài)軟件為開發(fā)平臺,設計一個仿真實驗監(jiān)控平臺來實現(xiàn)對實際工程問題 的控制.不僅能對水箱的液位進行監(jiān)控,采集實驗數據建立實驗報表,而且能夠脫機進行仿 真實驗、模擬控制。 為了能夠很好的實現(xiàn)對水箱液位控制系統(tǒng)的仿真,綜

2、合考慮多方面的因素,本文將用 mcgs 組態(tài)軟件設計一個仿真實驗監(jiān)控平臺來對其進行實時控制.具體地,要將 mcgs 組態(tài)軟件實現(xiàn)此方案。在該系統(tǒng)中,利用 mcgs 組態(tài)軟件完成數據采集、控制信息輸出 以及人機交互等工作，完成仿真實驗監(jiān)控平臺的設計,最終達到對水箱液位實時監(jiān)控,實 驗數據采集,報表的輸出和數據的同步顯示。 關鍵詞： mcgs 組態(tài)軟件；液位系統(tǒng)；仿真實驗 abstract to design a simulation experiment monitoring platform with application configuration software, realizing

3、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

4、 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 host computer monitoring system quickly, and can be run on diffe

5、rent 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 monitor the level of the water tank and the temperature of the boiler, g

6、athering 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 comprehensive consideration on various factors; this article will design

7、 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 a

8、s the human-machine interaction by the mcgs configuration software, and accomplishing 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 fo

9、rms of the output and synchronized curve display ultimately. key words： mcgs configuration software; liquid level system; simulation experiment comment 園園園園1: 4.2 后空格太多， 和其他標題不一致 “5 總結”中的空格也有這問題 “致謝”二字中的空格去掉 目 錄 1 緒論 .1 1.1 過程控制仿真的意義.1 1.2 過程控制仿真概況.1 1.3 論文主要內容.1 2 mcgs 組態(tài)軟件.2 2.1 mcgs 簡介 .2 2.2 mcg

10、s 的構成 .2 2.2.1 mcgs 組態(tài)軟件的系統(tǒng)構成 .2 2.2.2 mcgs 組態(tài)軟件界面簡介 .3 2.3 mcgs 組態(tài)軟件的功能和特點 .4 2.4 mcgs 組態(tài)軟件的工作方式 .5 2.5 mcgs 組態(tài)軟件的操作方式 .5 2.6 組建新工程的一般過程.7 3 液位系統(tǒng)的仿真實驗設計原理 .9 3.1 a3oo 系統(tǒng)工藝流程圖.9 3.2 液位系統(tǒng)的工作原理.10 4 過程控制仿真實驗平臺設計 .11 4.1 仿真實驗平臺設計基本流程.11 4.1.1 建立一個 mcgs 新工程.11 4.1.2 設計畫面流程.11 4.1.3 定義數據變量.13 4.1.4 動畫連接.

11、15 4.1.5 編寫控制流程.19 4.2液位系統(tǒng)仿真實驗設計結果 .20 5 總結. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 參考文獻 .23 致 謝 .24 1 緒論 1.1 過程控制仿真的意義 在現(xiàn)在社會中, 基于組態(tài)軟件的仿真實驗監(jiān)控平臺在過程控制中的應用越來越廣泛 了, 基于組態(tài)軟件的仿真平臺既能對不同的工程和社會應用問題實現(xiàn)建模、仿真、分析 和可視化,又能對一般工控過程系統(tǒng)進行實時仿真和監(jiān)控仿真系統(tǒng)或與

12、之進行數據交換 和資源共享。 該仿真平臺已成功地在一些實際工控系統(tǒng)的過程仿真與優(yōu)化控制、輔助 決策分析和教學仿真實驗等方面得到應用,獲得了較好的經濟和社會效益。 正是因為仿真實驗監(jiān)控平臺的應用,給我們帶了諸多好處,我們只需要根據現(xiàn)實情況, 建立控制系統(tǒng)模型, 然后進行仿真,我們只需要通過了解仿真程序的運行狀況可以得知 模型的特征和行為，從而判斷真實系統(tǒng)的特征和行為。這樣我們就可以通過反復的調 試來得到我們滿意的結果,這樣就提高了工作的效率。 1.2 過程控制仿真概況 仿真實驗監(jiān)控平臺在過程控制中的應用無處不在.而構建監(jiān)控平臺的方法也越來越 多了，下面列舉的是現(xiàn)在廣泛采用的方法。 蒸汽鍋爐的液位

13、控制系統(tǒng)是過程控制系統(tǒng)的一個例子。當產生蒸汽的耗水量與鍋爐 進水量相等時，液位保持在給定的正常標準值。蒸汽量的增加或減少即引起液位的下 降或上升。差壓傳感器將液、汽間的壓差（代表實際液位）與給定壓差（代表給定液 位）比較，得到兩者的差值，稱為偏差（代表實際液位與給定液位之差）。控制器根 據偏差值按照指定規(guī)律發(fā)出相應信號，控制調節(jié)閥的閥門，使液位恢復到給定的標準 位置，從而實現(xiàn)對液位的自動控制。一般的過程控制系統(tǒng)通常采用反饋控制的形式， 這是過程控制的主要方式。而在批量型的過程操作中則需要采用順序控制系統(tǒng)。例如， 化學反應器中催化劑的注入需要等到反應物升溫至一定數值后才能開始，操作必須遵 守嚴格

14、的順序。順序控制常采用可編程序邏輯控制器來實現(xiàn)。 1.3 論文主要內容 本論文的主要任務是用 mcgs 組態(tài)軟件來設計一個過程控制仿真實驗監(jiān)控平臺， 以實現(xiàn)對水箱液位控制。仿真實驗監(jiān)控平臺水箱液位控制系統(tǒng)一用戶窗口和畫面的制 作。在這個畫面中都包括兩個部分：動畫畫面和曲線顯示模塊。 在緒論中本文主要介紹了過程控制仿真的重要意義以及過程控制仿真在國內外的 發(fā)展和運用情況。 在第二章中詳細的介紹了 mcgs 的特點，構成，mcgs 軟件的界面；介紹了 mcgs 組態(tài)軟件的工作方式，包括 mcgs 與設備通訊之間的通訊，mcgs 怎樣產生動 畫效果，mcgs 如何實施遠程多機監(jiān)控等；同時簡單介紹了

15、mcgs 組態(tài)軟件的操作方 式；重點介紹了組建工程的一般過程。 在第三章中首先簡單介紹了設計任務和要求，包括設計的原理圖，系統(tǒng)變量，及 設計的目的等。然后通過一個控制液位的系統(tǒng)的組態(tài)過程，介紹如何應用 mcgs 組態(tài) 軟件完成一個工程。在此工程中涉及到動畫制作、控制流程的編寫、模擬設備的連接、 報表曲線顯示與打印等多項組態(tài)操作。 在第四章中簡單介紹了運用 mcgs 來建立本次工程的流程。 最后是論文的總結和參考文獻的列舉。 2 mcgs 組態(tài)軟件 2.1 mcgs 簡介 mcgs 全稱 monitor and control generated system，是一套基于 windows 平臺的

16、， 用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運行于 microsoft windows 95/98/me/nt/2000 等操作系統(tǒng)。 mcgs 為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，能夠完成現(xiàn)場 數據采集、實時和歷史數據處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲 線和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網絡等功能。 使用 mcgs，用戶無須具備計算機編程的知識，就可以在短時間內輕而易舉地 完成一個運行穩(wěn)定，功能全面，維護量小并且具備專業(yè)水準的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的開 發(fā)工作。 mcgs 具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出特點， 已成功應用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電

17、力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機械制造、交通 運輸、能源原材料、農業(yè)自動化、航空航天等領域，經過各種現(xiàn)場的長期實際運行， 系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。 2.2 mcgs 的構成 2.2.1 mcgs 組態(tài)軟件的系統(tǒng)構成 mcgs 軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個部分。組態(tài)環(huán)境相當于一套完整 的工具軟件，幫助用戶設計和構造自己的應用系統(tǒng)。運行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構 造的組態(tài)工程，以用戶指定的方式運行，并進行各種處理，完成用戶組態(tài)設計的目 標和功能。 圖 2.1 mcgs 的組態(tài)環(huán)境與運行環(huán)境聯(lián)系圖 mcgs 組態(tài)軟件由“mcgs 組態(tài)環(huán)境”和“mcgs 運行環(huán)境”兩個系統(tǒng)組成。兩部分 組態(tài)環(huán)境：組態(tài)環(huán)境： 組態(tài)

18、生成 應用系統(tǒng) 運行環(huán)境：運行環(huán)境： 解釋執(zhí)行 組態(tài)結果 組態(tài)結果 數據庫 互相獨立，又緊密相關。 圖 2.2 mcgs 的組態(tài)環(huán)境與運行環(huán)境的結構圖 mcgs 組態(tài)環(huán)境是生成用戶應用系統(tǒng)工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序 mcgsset.exe 支持， 其存放于 mcgs 目錄的 program 子目錄中。用戶在 mcgs 組態(tài)環(huán)境中完成動畫設計、 設備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作后，生成擴展名為.mcg 的工程文件，又稱為組態(tài)結果數據庫，其與 mcgs 運行環(huán)境一起，構成了用戶應用系 統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程” 。 mcgs 運行環(huán)境是用戶應用系統(tǒng)的運行環(huán)境，由可執(zhí)行程序 mcgsrun

19、.exe 支持， 其存放于 mcgs 目錄的 program 子目錄中。在運行環(huán)境中完成對工程的控制工作。 2.2.2 mcgs 組態(tài)軟件界面簡介 mcgs 組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數據庫和 運行策略五部分構成，每一部分分別進行組態(tài)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個設備窗口和多 個用戶窗口，負責調度和管理這些窗口的打開或關閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工 程的名稱，編制工程菜單，設計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設定動畫刷新周期， 指定數據庫存盤文件名稱及存盤時間等。 設備窗口：是連接和驅動外部設備

20、的工作環(huán)境。在本窗口內配置數據采集與控制 輸出設備，注冊設備驅動程序，定義連接與驅動設備用的數據變量。 用戶窗口：本窗口主要用于設置工程中人機交互的界面，諸如：生成各種動畫顯 示畫面、報警輸出、數據圖表等。 實時數據庫：是工程各個部分的數據交換與處理中心，它將mcgs工程的各個部分 連接成有機的整體。在本窗口內定義不同類型和名稱的變量，作為數據采集、處理、 輸出控制、動畫連接及設備驅動的對象。 運行策略：本窗口主要完成工程運行流程的控制。包括編寫控制程序，選用各種 功能構件，如：數據提取、定時器、配方操作、多媒體輸出等。 圖 2.3 mcgs 的組態(tài)軟件的五部分 2.3 mcgs 組態(tài)軟件的功

21、能和特點 與同類組態(tài)軟件相比，mcgs 組態(tài)軟件具有以下特點： 全中文、可視化、面向窗口的組態(tài)開發(fā)界面，符合中國人的使用習慣和要求， 真正的32位程序，可運行于microsoft windows95/98/me/nt/2000等多種操作系 統(tǒng)。 龐大的標準圖形庫、完備的繪圖工具以及豐富的多媒體支持，能夠快速地開發(fā) 出集圖像、聲音、動畫等于一體的漂亮、生動的工程畫面。 全新的activex動畫構件，包括存盤數據處理、條件曲線、計劃曲線、相對曲線、 通用棒圖等，能夠更方便、更靈活地處理、顯示生產數據。 支持目前絕大多數硬件設備，同時可以方便地定制各種設備驅動；此外，獨特 的組態(tài)環(huán)境調試功能與靈活的

22、設備操作命令相結合，使硬件設備與軟件系統(tǒng)間 的配合天衣無縫。 簡單易學的類basic腳本語言與豐富的mcgs策略構件，能夠輕而易舉地開發(fā)出 復雜的流程控制系統(tǒng)。 強大的數據處理功能，能夠對工業(yè)現(xiàn)場產生的數據以各種方式進行統(tǒng)計處理， 能夠在第一時間獲得有關現(xiàn)場情況的第一手數據。 方便的報警設置、豐富的報警類型、報警存貯與應答、實時打印報警報表以及 主控窗口主控窗口設備窗口設備窗口用戶窗口用戶窗口實時數據庫實時數據庫運行策略運行策略 mcgs 工控組態(tài)軟件工控組態(tài)軟件 菜單設計菜單設計 設置工程屬性設置工程屬性 添加工程設備添加工程設備 連接設備變量連接設備變量 注冊設備驅動注冊設備驅動 創(chuàng)建動畫

23、顯示創(chuàng)建動畫顯示 設置報警窗口設置報警窗口 人機交互界面人機交互界面 定義數據變量定義數據變量編寫控制流程編寫控制流程 使用功能構件使用功能構件 靈活的報警處理函數，能夠方便、及時、準確地捕捉到任何報警信息。 完善的安全機制，允許用戶自由設定菜單、按鈕及退出系統(tǒng)的操作權限。此外， mcgs 還提供了工程密碼、鎖定軟件狗、工程運行期限等功能，以保護組態(tài)開 發(fā)者的成果。 強大的網絡功能，支持tcp/ip、modem、485/422/232，以及各種無線網絡和無 線電臺等多種網絡體系結構。 良好的可擴充性，可通過opc、dde、odbc、activex等機制，方便地擴展 mcgs 5.1組態(tài)軟件的功

24、能，并與其他組態(tài)軟件、mis系統(tǒng)或自行開發(fā)的軟件進 行連接。 提供了www瀏覽功能，能夠方便地實現(xiàn)生產現(xiàn)場控制與企業(yè)管理的集成。在 整個企業(yè)范圍內，只使用ie瀏覽器就可以在任意一臺計算機上方便地瀏覽與生 產現(xiàn)場一致的動畫畫面，實時和歷史的生產信息，包括歷史趨勢，生產報表等 等，并提供完善的用戶權限控制。 2.4 mcgs組態(tài)軟件的工作方式 mcgs 與設備通訊之間的通訊：mcgs 通過設備驅動程序與外部設備進行數據交 換。包括數據采集和發(fā)送設備指令。設備驅動程序是由 vb、vc 程序設計語言編寫的 dll（動態(tài)連接庫）文件，設備驅動程序中包含符合各種設備通訊協(xié)議的處理程序， 將設備運行狀態(tài)的特

25、征數據采集進來或發(fā)送出去。mcgs 負責在運行環(huán)境中調用相應 的設備驅動程序，將數據傳送到工程中的各個部分，完成整個系統(tǒng)的通訊過程。每個 驅動程序獨占一個線程，達到互不干擾的目的。 mcgs 產生動畫效果：mcgs 為每一種基本圖形元素定義了不同的動畫屬性，如： 一個長方形的動畫屬性有可見度，大小變化，水平移動等，每一種動畫屬性都會產生 一定的動畫效果。所謂動畫屬性，實際上是反映圖形大小、顏色、位置、可見度、閃 爍性等狀態(tài)的特征參數。然而，我們在組態(tài)環(huán)境中生成的畫面都是靜止的，如何在工 程運行中產生動畫效果呢？方法是：圖形的每一種動畫屬性中都有一個“表達式”設定 欄，在該欄中設定一個與圖形狀態(tài)

26、相聯(lián)系的數據變量，連接到實時數據庫中，以此建 立相應的對應關系，mcgs 稱之為動畫連接。詳細情況請參閱后面第四講中的動畫連 接。 工程運行流程的有效控制：mcgs 開辟了專用的“運行策略”窗口，建立用戶運行 策略。mcgs 提供了豐富的功能構件，供用戶選用，通過構件配置和屬性設置兩項組 態(tài)操作，生成各種功能模塊（稱為“用戶策略”） ，使系統(tǒng)能夠按照設定的順序和條件， 操作實時數據庫，實現(xiàn)對動畫窗口的任意切換，控制系統(tǒng)的運行流程和設備的工作狀 態(tài)。所有的操作均采用面向對象的直觀方式，避免了煩瑣的編程工作。 2.5 mcgs組態(tài)軟件的操作方式 系統(tǒng)工作臺面：是 mcgs 組態(tài)操作的工作臺面。鼠標

27、雙擊 windows 桌面上的 “mcgs 組態(tài)環(huán)境”圖標，或執(zhí)行“開始”菜單中的“mcgs 組態(tài)環(huán)境”菜單項，彈出的窗 口即為 mcgs 的工作臺窗口，設有： 標題欄：顯示“mcgs 組態(tài)環(huán)境-工作臺”標題、工程文件名稱和所在目錄； 菜單條：設置 mcgs 的菜單系統(tǒng)。參見“mcgs 組態(tài)軟件用戶指南”附錄所列 mcgs 菜單及快捷鍵列表； 工具條：設有對象編輯和組態(tài)用的工具按鈕。不同的窗口設有不同功能的工具條按鈕， 其功能詳見附表。 工作臺面：進行組態(tài)操作和屬性設置。上部設有五個窗口標簽，分別對應主控窗 口、用戶窗口、設備窗口、實時數據庫和運行策略五大窗口。鼠標單擊標簽按鈕，即 可將相應的

28、窗口激活，進行組態(tài)操作；工作臺右側還設有創(chuàng)建對象和對象組態(tài)用的功 能按鈕； 組態(tài)工作窗口: 是創(chuàng)建和配置圖形對象、數據對象和各種構件的工作環(huán)境，又稱為 對象的編輯窗口。主要包括組成工程框架的五大窗口，即：主控窗口，用戶窗口，設 備窗口，實時數據庫和運行策略。分別完成工程命名和屬性設置，動畫設計，設備連 接，編寫控制流程，定義數據變量等項組態(tài)操作。 屬性設置窗口: 是設置對象各種特征參數的工作環(huán)境，又稱屬性設置對話框。對象 不同，屬性窗口的內容各異，但結構形式大體相同。主要由下列幾部分組成： 窗口標題：位于窗口頂部，顯示“屬性設置”字樣的標題。 窗口標簽：不同屬性的窗口分頁排列，窗口標簽作為分頁

29、的標記，各類窗口分頁排列， 鼠標單擊窗口標簽， 即可將相應的窗口頁激活，進行屬性設置。 輸入框：設置屬性的輸入框，左側標有屬性注釋文字，框內輸入屬性內容。為了 便于用戶操作，許多輸入框的右側帶有“？”、“”、“” 等標志符號的選項按鈕，鼠 標單擊此按鈕，彈出一列表框，鼠標雙擊所需要的項目，即可將其設置于輸入框內。 單選按鈕：帶有“”或“”標記的屬性設定器件。同一設置欄內有多個選項鈕時， 只能選擇其一。 復選框: 帶有“”標記的屬性設定器件。同一設置欄內有多個選項框時，可以設置 多個。 功能按鈕: 一般設有“檢查c”、“確認y”、“取消n”、“幫助h”四種按鈕： 圖形庫工具箱: mcgs 為用戶

30、提供了豐富的組態(tài)資源，包括： 系統(tǒng)圖形工具箱：進入用戶窗口，鼠標點擊工具條中的“工具箱”按鈕，打開圖形 工具箱，其中設有各種圖元、圖符、組合圖形及動畫構件的位圖圖符。利用這些最基 本的圖形元素，可以制作出任何復雜的圖形。參見“mcgs 組態(tài)軟件用戶指南”。 設備構件工具箱：進入設備窗口，鼠標點擊工具條中的“工具箱”按鈕，打開設備 構件工具箱窗口，其中設有與工控行業(yè)經常選用的監(jiān)控設備相匹配的各種設備構件。 選用所需的構件，放置到設備窗口中，經過屬性設置和通道連接后，該構件即可實現(xiàn) 對外部設備的驅動和控制。 策略構件工具箱：進入運行策略組態(tài)窗口，鼠標點擊工具條中的“工具箱”按鈕， 打開策略構件工具

31、箱，工具箱內包括所有策略功能構件。選用所需的構件，生成用戶 策略模塊，實現(xiàn)對系統(tǒng)運行流程的有效控制。 對象元件庫：對象元件庫是存放組態(tài)完好并具有通用價值動畫圖形的圖形庫便于 對組態(tài)成果的重復利用。進入用戶窗口的組態(tài)窗口，執(zhí)行“工具”菜單中的“對象元件庫 管理”菜單命令，或者打開系統(tǒng)圖形工具箱，選擇“插入元件”圖標，可打開對象元件庫 管理窗口，進行存放圖形的操作. 工具按鈕一覽： 工作臺窗口的工具條一欄內，排列標有各種位圖圖標的按鈕，簡 稱為工具按鈕。許多按鈕的功能與菜單條中的菜單命令相同，但操作更為簡便，因此 在組態(tài)操作中經常使用。 2.6 組建新工程的一般過程 工程項目系統(tǒng)分析：分析工程項目

32、的系統(tǒng)構成、技術要求和工藝流程，弄清系統(tǒng) 的控制流程和監(jiān)控對象的特征，明確監(jiān)控要求和動畫顯示方式，分析工程中的設備采 集及輸出通道與軟件中實時數據庫變量的對應關系，分清哪些變量是要求與設備連接 的，哪些變量是軟件內部用來傳遞數據及動畫顯示的。 工程立項搭建框架：mcgs 稱為建立新工程。主要內容包括：定義工程名稱、封 面窗口名稱和啟動窗口名稱，指定存盤數據庫文件的名稱以及存盤數據庫，設定動畫 刷新的周期。經過此步操作，即在 mcgs 組態(tài)環(huán)境中，建立了由五部分組成的工程結 構框架。封面窗口和啟動窗口也可等到建立了用戶窗口后，再行建立。 設計菜單基本體系：為了對系統(tǒng)運行的狀態(tài)及工作流程進行有效地

33、調度和控制， 通常要在主控窗口內編制菜單。編制菜單分兩步進行，第一步首先搭建菜單的框架， 第二步再對各級菜單命令進行功能組態(tài)。在組態(tài)過程中，可根據實際需要，隨時對菜 單的內容進行增加或刪除，不斷完善工程的菜單。 制作動畫顯示畫面：動畫制作分為靜態(tài)圖形設計和動態(tài)屬性設置兩個過程。前一部分 類似于“畫畫”，用戶通過 mcgs 組態(tài)軟件中提供的基本圖形元素及動畫構件庫，在用 戶窗口內“組合”成各種復雜的畫面。后一部分則設置圖形的動畫屬性，與實時數據庫 中定義的變量建立相關性的連接關系，作為動畫圖形的驅動源。 編寫控制流程程序：在運行策略窗口內，從策略構件箱中，選擇所需功能策略構 件，構成各種功能模塊

34、（稱為策略塊），由這些模塊實現(xiàn)各種人機交互操作。mcgs 還為用戶提供了編程用的功能構件（稱之為“腳本程序”功能構件），使用簡單的編程 語言，編寫工程控制程序。 完善菜單按鈕功能：包括對菜單命令、監(jiān)控器件、操作按鈕的功能組態(tài)；實現(xiàn)歷 史數據、實時數據、各種曲線、數據報表、報警信息輸出等功能；建立工程安全機制 等。 連接設備驅動程序：選定與設備相匹配的設備構件，連接設備通道，確定數據變 量的數據處理方式，完成設備屬性的設置。此項操作在設備窗口內進行。 工程完工綜合測試：最后測試工程各部分的工作情況，完成整個工程的組態(tài)工作。 本章小結 在本章中詳細的介紹了 mcgs 的特點，構成，mcgs 軟件的

35、界面；介紹了 mcgs 組態(tài)軟件的工作方式，包括 mcgs 與設備通訊之間的通訊，mcgs 怎樣產生動畫效果， mcgs 如何實施遠程多機監(jiān)控等；同時簡單介紹了 mcgs 組態(tài)軟件的操作方式；重點 介紹了組建工程的一般過程。 本章節(jié)中應著重掌握 mcgs 組態(tài)軟件的五大部分的概念，明確每一部分的功能， 同時也要明確工程組態(tài)中的各個部分的實現(xiàn)應在軟件哪一部分中完成，應該熟練掌握 用 mcgs 建立工程的基本流程。 3 液位系統(tǒng)的仿真實驗設計原理 3.1 a3000 現(xiàn)場系統(tǒng)工藝流程圖 液位系統(tǒng)： 圖左部藍色管路為進；鍋爐下部黑色管路經滯后管 1、2 為出 要求： 藍色管路閥門 jv201、泵 1

36、、閥門 jv207 依次打開，水進入鍋爐，液位逐漸升高，鍋爐 的上下限水位檢測儀 ls101、ls102 啟用相應報警，并啟停泵 1 加水，或打開閥 jv501、jv502 放水，儀表測量出水位的上下移動值。 3.23.2液位系統(tǒng)的工作原理 a3000 液位系統(tǒng)結構圖 將上圖左藍紅色管路閥門 jv201、泵 1、閥門 jv207 依次打開，水進入鍋爐，液位 逐漸升高，鍋爐的上下限水位檢測儀 ls101、ls102 啟用相應報警，并啟停泵 1 加水， 或打開閥 jv501、jv502 放水，就這樣儀表測量出水位的變化值。 4 過程控制仿真實驗平臺設計 4.1 仿真實驗平臺設計基本流程 下面我通過

37、簡單的水箱液位調節(jié)閥的控制實驗，介紹如何應用 mcgs 組態(tài)軟件完 成一個工程。在此工程中涉及到動畫制作、控制流程的編寫、模擬設備的連接、報表 曲線顯示等多項組態(tài)操作。 4.1.1 建立一個 mcgs 新工程 先進入 mcgs 組態(tài)環(huán)境。在菜單“文件”中選擇“新建工程”菜單項，如果 mcgs 安 裝在 d：根目錄下，則會在 d：mcgswork下自動生成新建工程， 圖 4.1 新建工程示意圖 圖 4.2 新建工程保存示意圖 在菜單“文件”中選擇“工程另存為”選項，把新建工程存為：d：mcgswork水 位控制系統(tǒng)。 4.1.2 設計畫面流程 在mcgs組態(tài)平臺上，單擊“用戶窗口”，在“用戶窗口

38、”中單擊“新建窗口”按鈕，則 產生新“窗口0”，如圖4.3所示： 圖 4.3 新建用戶窗口示意圖 選中“窗口 0”，單擊“窗口屬性”，進入“用戶窗口屬性設置”，將“窗口名稱”改為： 水位控制；將“窗口標題”改為：水位控制；在“窗口位置”中選中“最大化顯示”，其它不 變，單擊“確認”。選中創(chuàng)建的“水位控制”用戶窗口，單擊“動畫組態(tài)”，進入動畫制作窗 口。 工具箱：單擊工具條中的“工具箱”按鈕，則打開動畫工具箱， 圖標對應于選擇 器，用于在編輯圖形時選取用戶窗口中指定的圖形對象；圖標用于打開和關閉常用 圖符工具箱，常用圖符工具箱包括 27 種常用的圖符對象。圖形對象放置在用戶窗口中， 是構成用戶應

39、用系統(tǒng)圖形界面的最小單元，mcgs 中的圖形對象包括圖元對象、圖符 對象和動畫構件三種類型，不同類型的圖形對象有不同的屬性，所能完成的功能也各 不相同。為了快速構圖和組態(tài)，mcgs 系統(tǒng)內部提供了常用的圖元、圖符、動畫構件 對象，稱為系統(tǒng)圖形對象。如圖 4.4 所示： 圖 4.4 工具箱示意圖 建立文字框：打開工具箱，選擇“工具箱”內的“標簽”按鈕，鼠標的光標變?yōu)椤笆?字”形，在窗口任何位置拖拽鼠標，拉出一個一定大小的矩形。 輸入文字并設定文字框顏色：選中文字框，按工具條上的 （填充色）按鈕，設定 文字框的背景顏色（設為無填充色）；按（線色）按鈕改變文字框的邊線顏色（設 為沒有邊線）。設定的結

40、果是，不顯示框圖，只顯示文字。 對象元件庫管理：單擊“工具”菜單，選中“對象元件庫管理”或單擊工具條中的“工 具箱”按鈕，則打開動畫工具箱,工具箱中的圖標用于從對象元件庫中讀取存盤的圖形 對象；圖標用于把當前用戶窗口中選中的圖形對象存入對象元件庫中。如圖 4.5 所示： 圖 4.5 對象元件列表圖 從“對象元件庫管理”中的“儲藏罐”中選取中意的罐，按“確認”，則所選中的罐在桌 面的左上角，可以改變其大小及位置。 從“對象元件庫管理”中的“閥”和“泵”中分別選取 2 個閥、1 個泵） 。 流動的水是由 mcgs 動畫工具箱中的“流動塊”構件制作成的。 選中工具箱內的“流動塊”動畫構件（ ）。移動

41、鼠標至窗口的預定位置，點擊一下鼠 標左鍵，移動鼠標，在鼠標光標后形成一道虛線，拖動一定距離后，點擊鼠標左鍵， 生成一段流動塊。再拖動鼠標，生成下一段流動塊。當用戶想結束繪制時，雙擊鼠標 左鍵即可。當用戶想修改流動塊時，先選中流動塊，鼠標指針指向小方塊，按住左鍵 不放，拖動鼠標，就可調整流動塊的形狀。 用工具箱中的圖標，分別對閥，罐進行文字注釋，方法見上面做“基于 mcgs 的 鍋爐系統(tǒng)仿真實驗”。 最后生成的畫面如圖 4.6 所示： 圖 4.6 基于 mcgs 的液位系統(tǒng)仿真實驗 選擇菜單項 “文件” 中的“保存窗口”，則可對所完成的畫面進行保存。 4.1.3 定義數據變量 實時數據庫是 mc

42、gs 工程的數據交換和數據處理中心。數據變量是構成實時數據 庫的基本單元，建立實時數據庫的過程也即是定義數據變量的過程。定義數據變量的 內容主要包括：指定數據變量的名稱、類型、初始值和數值范圍，確定與數據變量存 盤相關的參數，如存盤的周期、存盤的時間范圍和保存期限等。下面介紹水位控制系 統(tǒng)數據變量的定義步驟。 分析變量名稱：下表列出了樣例工程中與動畫和設備控制相關的變量名稱。 表 4.1 動態(tài)點，交互控制變量表 鼠標點擊工作臺的“實時數據庫”窗口標簽，進入實時數據庫窗口頁。按“新增對象” 按鈕，在窗口的數據變量列表中，增加新的數據變量，多次按該按鈕，則增加多個數 據變量，系統(tǒng)缺省定義的名稱為“

43、data1”、 “data2”、 “data3”選中變量，按“對象屬性”按鈕 或雙擊選中變量，則打開對象屬性設置窗口。 在基本屬性中，對象名稱為：液位 1；對象類型為：數值；其它不變。液位組變量 屬性設置，在基本屬性中，對象名稱為：液位組；對象類型為：組對象；其它不變。 在存盤屬性中，數據對象值的存盤選中定時存盤，存盤周期設為 5 秒。在組對象成員 中選擇“液位 1”， “液位 2”。具體設置 4.7-4.10 所示： 圖 4.7 數據對象屬性設置圖 圖 4.8 數據對象屬性設置圖 圖 4.9 數據對象屬性設置圖 圖 4.10 數據對象屬性設置圖 水泵、調節(jié)閥、出水閥三個開關型變量，屬性設置只

44、要把對象名稱改為：水泵、 調節(jié)閥、出水閥；對象類型選中“開關”，其它屬性不變。如圖 4.11 和 4.12 所示： 圖 4.11 數據對象屬性設置圖 圖 4.12 數據對象屬性設置圖 4.1.4 動畫連接 由圖形對象搭制而成的圖形界面是靜止不動的，需要對這些圖形對象進行動畫設 計，真實地描述外界對象的狀態(tài)變化，達到過程實時監(jiān)控的目的。mcgs 實現(xiàn)圖形動 畫設計的主要方法是將用戶窗口中圖形對象與實時數據庫中的數據對象建立相關性連 接，并設置相應的動畫屬性。在系統(tǒng)運行過程中，圖形對象的外觀和狀態(tài)特征，由數 據對象的實時采集值驅動，從而實現(xiàn)了圖形的動畫效果。 在用戶窗口中，雙擊水位控制窗口進入，選

45、中水箱 1 雙擊，則彈出單元屬性設置 窗口。選中折線，則會出現(xiàn)，單擊則進入動畫組態(tài)屬性設置窗口，按下圖所示 修改，其它屬性不變。設置好后，按確定，再按確定，變量連接成功。對于水箱 2，只 需要把“液位 2”改為“液位 1”；最大變化百分比 100，對應的表達式的值由 10 改為 6 即 可。如圖 4.13 和 4.14 所示： 圖 4.13 單元屬性設置圖 圖 4.14 動畫組態(tài)屬性設置圖 在用戶窗口中，雙擊水位控制窗口進入，選中調節(jié)閥雙擊，則彈出單元屬性設置 窗口。選中組合圖符，則會出現(xiàn)，單擊則進入動畫組態(tài)屬性設置窗口，按下圖 所示修改，其它屬性不變。設置好后，按確定，再按確定，變量連接成功

46、。水泵屬性 設置跟調節(jié)閥屬性設置一樣。如圖 4.15-4.18 所示： 圖 4.15 單元屬性設置圖圖 4.16 動畫組態(tài)屬性設置圖 圖 4.17 動畫組態(tài)屬性設置圖 圖 4.18 單元屬性設置圖 出水閥屬性設置，我們可以在“屬性設置”中調入其它屬性，如圖 4.19 和 4.20 所示： 圖 4.19 單元屬性設置圖 圖 4.20 動畫組態(tài)屬性設置圖 在用戶窗口中，雙擊水位控制窗口進入，選中水泵右側的流動塊雙擊，則彈出流 動塊構件屬性設置窗口。按上圖所示修改，其它屬性不變。水箱 1 右側的流動塊與水 箱 2 右側的流動塊在流動塊構件屬性設置窗口中，只需要把表達式相應改為：調節(jié)閥 =1，出水閥=

47、1 即可，如圖 4.21 和 4.22 所示： 圖 4.21 流動塊構件屬性設置圖 圖 4.22 流動塊構件屬性設置圖 到此動畫連接我們已經做好了，讓我們先讓工程運行起來，看看我們自己的勞動 成果。 在運行之前我們需要做一下設置。在“用戶窗口”中選中“水位控制”，單擊鼠標右鍵，點 擊“設置為啟動窗口”，這樣工程運行后會自動進入“水位控制”窗口。 在菜單項“文件”中選“進入運行環(huán)境”或直接按“f5”或直接按工具條中圖標，都 可以進入運行環(huán)境。 在“工具箱”中選中滑動輸入器圖標，當鼠標變?yōu)椤笆焙?，拖動鼠標到適當大小， 然后雙擊進入屬性設置，具體操作如下圖所示，以液位 1 為例： 在“滑動輸入器構

48、件屬性設置”的“操作屬性”中，把對應數據對象的名稱改為：液位 1，可以通過單擊圖標，到庫中選，自己輸入也可；“滑塊在最右邊時對應的值”為： 10。 在“滑動輸入器構件屬性設置”的“基本屬性”中,在“滑塊指向”中選中“指向左（上） ”， 其它不變。 在“滑動輸入器構件屬性設置”的“刻度與標注屬性”中,把“主劃線數目”改為：5，即 能被 10 整除，其它不變。 屬性設置好后，效果如圖 4.23 和 4.24 所示： 圖 4.23 滑動輸入器構件屬性設置圖 圖 4.24 滑動輸入器構件屬性設置圖 這時再按“f5”或直接按工具條中圖標，進入運行環(huán)境后，可以通過拉動滑動輸入器 而使水箱中的液面動起來。

49、為了能準確了解，水箱 1、水箱 2 的值，我們可以用數字顯示其值，具體操作如下：在 “工具箱”中單擊“標簽” 圖標，調整大小放在水箱下面，雙擊進行屬性設置如圖 4.25 和 4.26 所示： 圖 4.25 動畫組態(tài)屬性設置圖 圖 4.26 動畫組態(tài)屬性設置圖 現(xiàn)場一般都有儀表顯示，如果用戶需要在動畫界面中模擬現(xiàn)場的儀表運行狀態(tài)，怎么 辦呢？其實在 mcgs 組態(tài)軟件中實現(xiàn)并不難，請按如下操作： 在“工具箱”中單擊“旋轉儀表” 圖標，調整大小放在水箱下面，雙擊進行屬性設置。 這時再按“f5”或直接按工具條中圖標，進入運行環(huán)境后，可以通過拉動滑動輸入器使整個 畫面動起來。 4.1.5 編寫控制流程

50、 用戶腳本程序是由用戶編制的、用來完成特定操作和處理的程序，腳本程序的編 程語法非常類似于普通的 basic 語言，但在概念和使用上更簡單直觀。 對于大多數簡單的應用系統(tǒng)，mcgs 的簡單組態(tài)就可完成。只有比較復雜的系統(tǒng)， 才需要使用腳本程序，但正確地編寫腳本程序，可簡化組態(tài)過程，大大提高工作效率， 優(yōu)化控制過程。 如何編寫腳本程序來實現(xiàn)控制流程？ 假設：當“水箱 1”的液位達到 9 米時，就要把“水泵”關閉，否則就要自動啟動“調 節(jié)閥”。當“水箱 2”的液位不足 1 米時，就要自動關閉“出水閥”，否則自動開啟“調節(jié)閥” 。當“水箱 1”的液位大于 1 米，同時“水箱 2”的液位小于 6 米就

51、要自動開啟“調節(jié)閥”， 否則自動關閉“調節(jié)閥”。具體操作如下： 在“運行策略”中，雙擊“循環(huán)策略”進入，雙擊圖標進入“策略屬性設置”， 如下圖，只需要把“循環(huán)時間”設為：200ms，按確定即可，如圖 4.27 所示： 圖 4.27 策略屬性設置圖 在策略組態(tài)中，單擊工具條中的“新增策略行”圖標，則顯示如下圖： 在策略組態(tài)中，如果沒有出現(xiàn)策略工具箱，請單擊工具條中的“工具箱” 圖標，彈出 “策略工具箱” 單擊“策略工具箱”中的“腳本程序”，把鼠標移出“策略工具箱”，會出現(xiàn)一個小手，把小 手放在上，單擊鼠標左鍵，則顯示如下： 雙擊進入腳本程序編輯環(huán)境，輸入腳本程序就編寫好了，這時再進入運行環(huán)境， 就會按照所需要的控制流程，出現(xiàn)相應的動畫效果。 4.2液位系統(tǒng)仿真實驗設計結果 該仿真實驗監(jiān)控平臺主要有封面，基于 mcgs 的液位系統(tǒng)仿真實驗的兩個用戶窗口 和畫面的制作。在封面用戶窗口中可以調用其它的窗口，在液位系統(tǒng)仿真實驗這個畫 面包括兩個個部分：動畫畫面和數據顯示模塊。 圖 4.31 其介紹了工程的主要任務，當工程運行后，點擊左側的進入液位系統(tǒng)就會 進入到液位系統(tǒng)的畫面，如圖 4.31。 圖 4.31 基于 m