双容水箱液位MCGS监控组态.doc

课 程 设 计 （报 告）课 程 设 计 题 目： 双容水箱液位监控系统组态 学 院 名 称： 电子与信息工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气121 姓 名： 杨育新 学 号 12401170103 指 导 教 师： 骆再飞 日 期： 2015.6.202015.6.29一、课程设计任务和目的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，完成该控制系统的上位机监控系统组态设计。使学生掌握监控软件的设计和编程方法，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的初步训练。为从事计算机控制方面的工作打下一定基础。课程设计工程简介： 通过一个水位控制系统的组态过程，介绍如何应用 MCGS 组态软件完成一个工程。通过本讲及后续几讲学习，您将会应用 MCGS 组态软件建立一个比较简单的水位控制系统。本样例工程中涉及到动画制作、控制流程的编写、模拟设备的连接、报警输出、报表曲线显示与打印等多项组态操作。 水位控制需要采集二个模拟数据： 液位 1（最大值 10 米） 液位 2（最大值 6 米） 三个开关数据：水泵、调节阀、出水阀。2、 监控系统分析和总体设计（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，构思监控系统的组态框架。（2） 实时数据库组态根据所确定的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，能够仿真实际的物理对象，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的对象工艺流程，设计监控系统的图形操作界面，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的运行策略，控制所建立的软件系统的运行流程。（6） 控制策略组态设计选择和设计适当的控制算法并组态，实现对被控系统的控制要求。（7） 历史和趋势记录报表设计建立历史数据库，实现监控系统的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的报警限值和报警数据存储特性，实现监控系统的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的安全操作机制，对用户设定不同的操作权限，保证监控系统的安全性。（11） 进行监控系统的调试、运行和改进。三、建立 MCGS 新工程 如果您已在您的计算机上安装了“MCGS 组态软件”，在 Windows 桌面上，会有“Mcgs组态环境”与“Mcgs 运行环境” 图标。鼠标双击“Mcgs 组态环境”图标，进入 MCGS组态环境。在菜单“文件”中选择“新建工程”菜单项，如果 MCGS 安装在 D：根目录下，则会在 D：MCGSWORK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)。由于本身就做了水位控制系统，因此新建的还是会被删除掉，或者保留下次建立其他系统用。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，方便快捷。如下图所示：四、让动画动起来4.1系统的I/O点表 对象名称 类型注释水泵开关型控制水泵“启动”、“停止”变量Getuser字符型保存登入用户名液位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2数值型水罐2的水位高度，用来控制2#水罐水位的变化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”的变量液位组组对象用于历史数据、历史曲线、报表输出等功能构件在实时数据库中新增对象，将其改成液位1、液位2等数据名称，然后再选中每一项对应的对象属性，根据教程更改设定。4.2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。 在用户窗口中，双击水位控制窗口进入，选中水泵双击，则弹出单元属性设置窗口。 在用户窗口中，双击水位控制窗口进入，选中水罐1双击，则弹出单元属性设置窗口。 在用户窗口中，双击水位控制窗口进入，选中调节阀双击，则弹出单元属性设置窗口 在用户窗口中，双击水位控制窗口进入，选中水罐2双击，则弹出单元属性设置窗口 在用户窗口中，双击水位控制窗口进入，选中出水阀双击，则弹出单元属性设置窗口 4.3模拟设备模拟设备是 MCGS 软件根据设置的参数产生一组模拟曲线的数据，以供用户调试工程使用。本构件可以产生标准的正弦波，方波，三角波，锯齿波信号，且其幅值和周期都可以任意设置。点击工具条中的“工具箱”，“打开设备工具箱”双击设备窗口如果在“设备工具箱”中没有发现“模拟设备”，请单击“设备工具箱”中的“设备管理”进入。在“可选设备”中您可以看到我们 MCGS 组态软件所支持的大部分硬件设备。在“通用设备”中打开“模拟数据设备”，双击“模拟设备”，按确认后，在“设备工具箱”中就会出现“模拟设备”，双击“模拟设备”，则会在“设备窗口”中加入“模拟设备”。双击设备0，进入设备模拟属性设置： 4.4编写控制流程对于大多数简单的应用系统，MCGS 的简单组态就可完成。只有比较复杂的系统，才需要使用脚本程序，但正确地编写脚本程序，可简化组态过程，大大提高工作效率，优化控制过程。假设：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“调节阀”。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“调节阀”。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”。具体操作如下： 按”确认”退出，则脚本程序就编写好了，这时您再进入运行环境，就会按照您所需要的控制流程，出现相应的动画效果。五、报警显示与报警数据5.1定义报警为保证系统的正常运行，水罐1的液位和水罐2的液位作为数据对象进行检测和控制；界面有水罐液位数值，旋转仪表显示。调节阀、出水阀作为执行器，调节阀和出水阀也作为滑动输入。各阀门的工作状态与系统的控制决策有关。运行界面有水泵、开关阀和进气开关的控制按钮。运行时控制要求如下：水罐1液位的控制范围在010米，而低于1米或高于9米时报警；水罐2液位的控制范围在06米，而低于1米或高于4米时报警；同时在系统运行时能够反映系统当前运行时间。5.2报警显示工程运行过程中出现的报警信号，都会被保留下来，而且有实时功能，可以实时看到系统是否正常运行。5.3报警数据报警数据将会通过脚本程序保留下来.接下来，在工程运行时，有一个报警信息浏览窗口可供操作员或者负责人浏览：5.4修改报警限值增加的脚本程序为：IF 液位 19 THEN 水泵=1 ELSE 水泵=0 ENDIF IF 液位 21 and 液位 2=位置最大值 THEN 位置=位置最大值 超出位置最大值，位置=位置最大值IF 位置=位置最小值 THEN 位置=位置最小值超出位置最小值，位置=位置最小值前次位置=位置 为下次循环作准备十、程序问题解决、调试及结果显示 在运行环境中运行程序的时候发现，点击“数据显示”菜单打开数据显示窗口后，发现不能回到“水位控制”窗口，后来我就在主控窗口中新增菜单项“水位控制”，这样就解决了“水位控制”和“数据显示”两个用户窗口之间的切换。1、 主画面2、实时数据表3、历史数据表4、历史曲线5、实时曲线6、历史数据表7、报警数据8、“用户登入”菜单功能实现9、“退出登入”菜单功能实现10“修改密码”功能实现11、输入MCG工程的密码界面（密保）12、菜单项十一、实验总结与问题解决这次双容水箱液位监控系统组态课程设计的设计学习，让我了解并掌握了组态软件MCGS的设计和编程方法和调试方法，帮助我理解了计算机监控系统方面的设计、控制原理与方法，觉得这个组态软件的实用性很强，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的实际建设提供软件支持。同时也一定程度学习和体会了现场总线技术的含义，组态软件确实可以维持工程项目的实际运行的稳定和可靠。当然在制作过程中也遇到了很多挫折，比如：1、出水阀的动画连接的阀门，绿色和红色在属性中设置中，一开始运行的时候一直都是打开时绿色和红色全都有，关闭的时候只有红色的错误，后来经过反复修改，设置不了，因此重新换了一个，重新设置，在同学的帮助下，理解了这个属性设置的意思，简单的设置好了。2、 如何使历史曲线出现波形着一直都是我困扰的困题，每次按照要求设定好以后，历史曲线需要滚动才能显示出来。后来发现了规律，原来要找