《组态软件》实验指导书(1).doc

组态软件实验指导书过程装备与控制工程专业适用编写者：孟江机械与动力工程学院2014.11一、学时学分课程总学分：2 课程总学时：32 实验学时：8二、适用专业及开课学期过程装备与控制工程专业 第 7 学期三、实验的地位、作用和目的MCGS组态软件通用版6.2是面向监控与数据采集的软件平台，具有丰富的设置项目，使用方便灵活，功能强大。其实验是一门操作性、实践性很强的课程。通过此课程的学习使学生了解组态软件的一些基本内容，进一步加深对过程控制的认识，并通过一些简单的工程让学生熟悉MCGS组态软件通用版6.2的基本用法与功能，培养学生的动手能力。四、实验原理及课程简介本实验课程以微机和组态软件作为硬、软件环境。通过实验，让学生掌握组态软件的一些基本配置，如动画显示、编制控制策略、输出实时曲线、历史曲线、实时数据、历史数据，打印工程报表、操作菜单设计、外部设备连接、工程密码设置及运行测试等。五、仪器设备、主要技术指标及配置要求 仪 器 设 备 名 称主要技术指标（或型号规格）配套数备 注PC机院机房50六、实验基本要求1、本课程的实验可以某项工程的实现为目标在计算机上以设计的方式进行。2、先让学生熟悉组态软件的基本组态配置和一些基本操作。然后在教师指导下，学生自己动手设计。3、对组态软件的一些基本配置都必须涉及到。4、每次实验结束前，学生应注意保存好实验设计内容。在整个工程设计完成后，要求学生书写实验报告。实验报告应包括实验者班级、学号和姓名、实验名称、实验目的、实验内容、实验步骤（基本配置的组态步骤）、实验体会和建议。组态画面打印出来作为实验报告内容之一。七、考核方式与成绩评定本课程实验内容较多而且大部分要求学生自己设计，对学生实际操作能力和独立解决问题的能力的要求较高。主要根据学生的出勤、实验态度、实验报告、完成的实验任务及运行结果等综合评分。其实验课成绩占本课程总成绩的比例按规定执行。 八、实验项目开设情况序号实验名称内 容 提 要实验要求实验时数实验类型每组人数所 在实验室名 称备注0准备工作根据第九项内容所介绍生产过程，选择某一工艺过程进行如下连续性设计实验1工程画面制作与实时数据库建立根据工艺过程绘制、编辑工程画面；收集所有I/O点数，建立实时数据库，正确定义各种数据对象必开2设计1二院机房实验室2动画连接实验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；与模拟设备的连接；对于复杂的应用系统，采用编写脚本程序来控制流程必开2设计13报警显示与报表制作实验先设置报警数据对象的定义，再制作报警显示画面和报警数据浏览的运行策略；制作实时数据报表和历史数据报表；制作实时曲线与历史曲线构件必开2设计14真实控制系统组态综合实验将之前实验内容进行串接，组成完整上位机监控系统；同时根据工艺要求，建立安全机制，并对组态内容进行分段和总体调试，最后运行必开2设计1九、实验项目要求实验是总分式，给学生几个工程项目，要求每一个工程都要涉及到组态软件的基本内容，如要求有组态画面、报表输出（历史报表和实时报表）、趋势曲线（实时曲线和历史曲线）、报警显示、安全机制设置、工程调试等等。让学生利用有限的时间熟悉组态软件的大部分内容。每个工程的主要内容及其要求简要介绍如下：(1) 某采矿场三级皮带运输机控制系统该工程是关于某大型采矿场三级皮带运输机生产工艺及其自动控制系统。主要作用是通过皮带将矿物传送到贮矿仓中。在此工程中总共设置了三条皮带，一个振动给料机，两个贮矿仓它们分别是铁路矿仓和粗矿仓，三台电动机，一个双犁式开关等等较大型的设备。该工程的简单流程示意图如图1。主要设计要求：组态画面图（调试运行时有控制作用即起动延时、停止延时等）；动画连接；设备连接；设置一些参数的报警如给料仓的下限报警、皮带偏向角、粗矿仓的上限报警等；做出一些重要参数的实时表格和历史表格的报表输出以及它们的趋势曲线；安全机制的设置等。图1三级皮带运输机控制系统工艺流程简图(2) 水塔水位控制系统该工程主要是对水塔水位实现反馈控制，其控制工艺流程如图2所示。图2水塔水位流程简图对三台水泵控制要求： a、 每隔一段时间（如2分钟）才开关一台b、 每台水泵工作负荷要均衡，即累积工作时间最长的优先停，累积工作时间最短的优先开c、 能实现自动控制和手动控制的切换参数计算：进水速度：R=(D1+D2+D3) r出水速度：Q=K1Q1+K2Q2+K3Q3水位：水位水位1/T*(R-Q) T主要设计要求：组态画面图（调试运行时有控制作用即自动关开水泵等）；动画连接；设备连接；设置一些参数的报警如水池水位的上、下限报警，水塔的上、下限报警等；做出一些重要参数的实时表格和历史表格的报表输出以及它们的趋势曲线；安全机制的设置。(3) 自动送料控制系统该工程是关于自动送料的一个控制系统。其控制工艺流程如图3所示。控制要求：灯1、2分别控制车的来与走。车到来后，电动机逆物流起动；快装满时，电动机顺物流停止。主要设计要求：组态画面图（调试运行时有控制作用即皮带的一级一级延时起动与停止）；动画连接；设备连接；设置一些参数的报警如仓里料不多等，做出一些重要参数的实时表格和历史表格的报表输出以及它们的趋势曲线如皮带的速度、车的数量统计；安全机制的设置等。图3自动送料控制系统流程简图实验一 工程画面制作与实时数据库建立（一）实验目的1、学会在组态环境中绘制、编辑工程画面。2、收集所有I/O点数，建立实时数据库，正确定义各种数据对象。（二）实验基本要求1、在组态环境下，创建用户窗口，设置各窗口属性。2、根据工程的系统构成和工艺流程，在用户窗口中绘制和编辑工程画面。3、在组态环境下，建立实时数据库。4、根据工程的系统构成和工艺流程，正确定义各种数据对象。（三）基本实验条件PC机、MCGS组态软件通用版6.2。（四）实验原理1、建立新工程。主要内容包括：定义工程名称、封面窗口名称，指定存盘数据库文件的名称以及存盘数据库，设定动画刷新的周期。经过此步操作，即在mcgs组态环境中，建立了由五部分组成的工程结构框架。2、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。（五）实验内容1、编辑创建图形。2、根据工程要求，定义数据变量。实验二 动画连接与报警显示实验（一）实验目的1、学会将用户窗口内创建的图形对象与实时数据库中定义数据对象建立对应连接关系。2、掌握通过对图形对象在不同的数值区间内设置不同的状态属性（如颜色、大小、位置移动、可见度、闪烁效果等），用数据对象的值的变化来驱动图形对象的状态改变，使系统在运行过程中，产生形象逼真的动画效果。3、对复杂的工艺系统，学会编写脚本程序来实现控制流程。4、掌握如何定义报警。5、学会怎样实现报警。（二）实验基本要求1、根据工程控制要求，将所有的数据对象与图形对象建立相关性连接，设计一个动态工程画面。2、定义报警数据对象。3、利用工具箱图标设计报警显示画面。4、运用运行策略设计报警数据浏览。（三）基本实验条件PC机、MCGS组态软件通用版6.2。（四）实验原理1、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。2、用户脚本程序是由用户编制的、用来完成特定操作和处理的程序，脚本程序的编程语法非常类似于普通的Basic语言，但在概念和使用上更简单直观，力求做到使大多数普通用户都能正确、快速地掌握和使用。3、MCGS把报警处理作为数据对象的属性，封装在数据对象内，由实时数据库来自动处理。当数据对象的值或状态发生改变时，实时数据库判断对应的数据对象是否发生了报警或已产生的报警是否已经结束，并把所产生的报警信息通知给系统的其它部分，同时，实时数据库根据用户的组态设定，把报警信息存入指定的存盘数据库文件中。 （五）实验内容1、将实验一制作的画面中对象与实验二中相应的数据变量建立对应关系。2、根据变量和对象的实际情况，设计报警。实验三 报表制作与曲线显示实验（一）实验目的1、学会如何制作实时数据报表和历史数据报表。2、学会如何实现实时曲线与历史曲线。（二）实验基本要求1、采用不同的方法设计实时数据报表和历史数据报表。2、采用不同的方法设计实时曲线与历史曲线构件。（三）基本实验条件PC机、MCGS组态软件通用版6.2。（四）实验原理1、在工程应用中，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、在实际生产过程控制中，对实时数据、历史数据的查看、分析是不可缺少的工作。但对大量数据仅做定量的分析还远远不够，必须根据大量的数据信息，画出曲线，分析曲线的变化趋势并从中发现数据变化规律，曲线处理在工控系统中也是一个非常重要的部分。（五）实验内容1、制作报表，以供实时查询数据或浏览历史数据。2、创建趋势图。 实验四 安全机制设置、调试和运行实验 （设计性）（一）实验目的1、完成从画面设计、数据库设计、动画连接、报警设置、报表制作等常用操作，实现实际过程（皮带运输机控制系统、水塔水位控制系统或自动送料控制系统）的完整组态功能。2、学会安全机制的设置。3、学会对组态内容进行分段和总体调试。（二）实验基本要求1、学会MCGS组态软件设计流程。2、建立安全机制。3、对组态内容进行分段和总体调试。（三）基本实验条件PC机、MCGS组态软件通用版6.2。（四）实验原理1、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集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、双机热备、工程报表、历史数据与曲线等诸多强大功能于一身，并支持国内外众多数据采集与输出设备，广泛应用于石油、电力、化工、钢铁、矿山、冶金、机械、纺织、航天、建筑、材料、制冷、交通、通讯、食品、制造与加工业、水处理、环保、智能楼宇、实验室等多种工程领域。2、MCGS组态软件提供了一套完善的安全机制，用户能够自由组态控制菜单、按钮和退出系统的操作权限，只允许有操作权限的操作员才能对某些功能进行操作。MCGS还提供了工程密码、锁定软件狗、工程运行期限等功能，来保护用MCGS组态软件进行开发所得的成果，开发者可利用这些功能保护自己的合法权益。（五）实验内容1、设计整个控制系统画面及相关功能。2、设计进入管理员权限。3、完成调试过程，最后可以实现画面动作、参数报警。附：实验报告封面与内容模板（注：后文的红色部分需全部删除）组态软件