基于MCGS中央空调冷却水循环课程设计报告正文

CAD应用课程设计中央空调冷却水循环系统班 级： 测控0941班 姓 名： 梁松梅 学 号： 26号 指导教师： 张立新 冯璐 撰写日期： 2011年12月1日 摘 要冷却水循环系统是中央空调系统中的重要组成部件，它直接影响到中央空调供冷、供热功能的实现效果，所以对它准确的测试与处理要求很高。本设计研究了基于MCGS组态环境在中央空调冷却水循环系统中得应用。利用组态软件MCGS设计了冷却水循环系统监控界面，提供了直观、清晰、准确的冷却水循环系统的运行状态，进而为控制运行、维修和故障诊断提供了多方面的可能性，充分提高了系统的工作效率。【关键词】中央空调、冷却水循环、MCGS目 录目 录第一章 概 述11.1课程设计内容11.2课程设计要求分析1第二章 MCGS组态软件32.1 MCGS组态软件的介绍32.2 MCGS的系统构成32.3 MCGS主要功能特性52.4 MCGS语言及数据结构52.5 MCGS通用版介绍5第三章 系统工程设计73.1 建立工程73.2 定义变量83.3 数据变量定义步骤8第四章 系统组态设计104.1 建立组态用户窗口104.2 窗口画面的制作114.3 系统脚本程序编写14第五章 运行与调试165.1 系统运行165.2 系统调试16第六章 设计总结18参考文献19附录20第一章 概 述第一章 概 述1.1 课程设计内容随着我国国民经济的快速增长，中央空调被广泛使用，尤其是城市的宾馆、饭店、大型商场、娱乐场所、大型写字楼、办公楼、现代化生产车间都相继安装了中央空调设备，它不仅给人们带来舒适的环境，同时也被用来调节工业生产所需环境的温度和湿度。中央空调循环水系统包括冷却水系统、冷冻水系统和采暖水系统。冷却水系统是由热交换器、冷却水泵、管道、冷却塔等组成。冷却水在冷冻机里冷却受热受压的制冷剂，温度上升至37 左右，经水泵送至冷却塔，冷却后返回至冷冻机中循环使用。中央空调一般承担着夏季供冷、冬季供热的任务，春季和秋季停机检修或保养，即使在正常运行期间也根据气温的变化和工作环境的需要停机。大多数企事业单位由于编制上的限制不设专门水处理技术管理人员，实行粗放式管理，因此，对中央空调进行过程自动化控制处理，具有良好的处理效果，管理简单方便，水处理成本低廉。本设计中针对中央空调冷却水循环控制系统为对象，进行工控组态设计，以实现冷却水循环部分的过程自动化处理。主控制界面应用MCGS组态软件对传感器接受到的信号进行显示与处理，完成相应的报警信息显示、实时曲线、报表和历史曲线、报表的显示，是系统保持稳定的运行。1.2 课程设计要求分析1.2.1课题要求分析本设计要求完成组态软件工艺画面的设计，并完成系统的综合调试。对工艺画面有如下要求：1、用户图形界面生成：创建用户窗口。2、设置用户窗口属性：设置为启动窗口。3、创建编辑图形对象：插入元件并制作文字框图。4、制作用户动画界面：使用工具箱中得流动块。设计制作的工艺画面应布局合理、图形应形象逼真、文字应清晰简洁流动块应生动形象。1.2.2 组态软件选择组态软件，又称组态监控软件系统软件。译自英文SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition（数据采集与监视控制）。它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。从各家组态软件市场看，现在主要有以下品牌：1.IFix：是国内做得最成功的组态软件品牌。它的系统稳定，技术先进，支持VBA脚本，产品技术含量在所有组态软件中最高，但其产品价格偏高，普及率及技术支持相对较差。2.Intouch：最早进入国内的组态软件。它的系统稳定，使用方便，画面组态部分相对于IFix要方便一些，但其产品价格较高，技术与服务支持较差。3.WinCC：西门子的组态软件产品。它对于西门子本身支持完善，多数时候配套西门子硬件设备一起提供，软件加密不严格，国内盗版使用量大，在非西门子设备中使用量较少。4.组态王：是国内最早、装机量最多的组态软件。它的办事处多，本地化服务能力强；驱动丰富而且一般都比较可靠。但其重点在大客户上，对一般得小客户服务态度及能力都比较差。5.MCGS：国内组态软件第二品牌。其在市场的宣传、推广方面做的比较好；通过与其他相关的硬件设备结合，可以快速、方便的开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。它具有友好的界面、强大的内部功能、系统可扩充性等等。但其在数据处理上相对于其他产品较为薄弱。综合比较上述品牌，从软件获取、方便、易懂的角度来选择，我们选择了MCGS组态软件：MCGS 6.2通用版组态软件。27第二章 MCGS组态软件第二章 MCGS组态软件2.1 MCGS组态软件的介绍MCGS（Monitor and Control Generated System.监视与控制通用系统）是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研发的一套基于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，主要完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制，可运行于Microsoft Windows 等操作系统。MCGS组态软件包括三个版本，分别是网络版、通用版、嵌入版。具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。通过与其他相关的硬件设备结合，可以快速、方便的开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。用户只需要通过简单的模块化组态就可构造自己的应用系统，如可以灵活组态各种智能仪表、数据采集模块，无人值守的现场采集站、人机界面等专用设备。2.2 MCGS的系统构成2.2.1 MCGS组态软件的整体结构 MCGS 6.1软件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，帮助用户设计和构造自己的应用系统。运行环境则按照组态环境中构造的组态工程，以用户指定的方式运行，并进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。如图2-1所示。组态环境：组态生成应用系统运行环境：解释执行组态结果组态结果数据库图2-1 MCGS整体结构图MCGS组态软件由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统组成。两部分互相独立，又紧密相关。如图2-2所示。图2-2 MCGS组态环境系统2.2.2 MCGS组态软件的组成部分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。如图2-3所示。MCGS工控组态软件主控窗口设备窗口用户窗口实时数据库运行策略菜单设计设置工程属性设定存盘结构添加工程设备连接设备变量注册设备驱动创建动画显示设置报警窗口人机交互界面定义数据变量编写控制流程使用功能构件图2-3 MCGS组态软件组成部分MCGS有三种基本类型的构件(设备构件、动画构件、策略构件)完成了MCGS系统三大部分(设备驱动、动画显示和流程控制)的所有工件。除此之外，MCGS用数据库来管理数据存储，系统可靠性高。2.3 MCGS主要功能特性1、简单灵活的可视化操作界面；2、实时性强、良好的并行处理性能；3、丰富、生动的多媒体画面；4、开放式结构，广泛数据获取和强大的数据处理功能。2.4 MCGS语言及数据结构MCGS是全中文界面的组态软件，采用C+程序语言编制，核心为组态结构。其基于Windows视窗结构，能快速构造和生成数据管理、报警处理、流程控制、动画显示、报表输出等窗口。另一方面，MCGS还具有功能强大的数据管理结构，其分为数据前处理、实时数据处理，同时可以挂外部数据库，实现ODBC接口和OLE实时调用，可以和SQL、Server、Oracle、Access等数据库连接，提供多种数据转换方式，每种方法都可以独立使用或者组合使用。2.5 MCGS 6.2通用版介绍MCGS 6.2通用版是北京昆仑通态数十位软件开发精英，历时一年时间，辛勤耕耘的结晶。MCGS6.2通用版无论在界面的友好性、内部功能的强大性、系统的可扩充性、用户的使用性以及设计理念上都有一个质的飞跃，是国内组态软件行业划时代的产品，必将带领国内的组态软件上一个新的台阶。 MCGS 6.2通用版全中文可视化组态软件，简洁、大方，使用方便灵活。完善的中文在线帮助系统和多媒体教程，真正的32位程序，支持多任务、多线程，运行于Win95/98/NT/2000平台，提供近百种绘图工具和基本图符，快速构造图形界面。MCGS 6.2通用版提供渐进色、旋转动画、透明位图、流动块等多种动画方式，可以达到良好的动画效果。功能强大的网络数据同步、网络数据库同步构建，保证多个系统完美结合。完善的网络体系结构，可以支持最新流行的各种通讯方式，包括电话通讯网，宽带通讯网，ISDN通讯网，GPRS通讯网和无线通讯网。支持设备 采集板：康拓、研华、中泰、研祥、同维、华控、艾迅、华远等。PLC：富士、三菱、松下、GE、LG、AB、莫迪康、欧姆龙、西门子等。智能仪表：昆仑天辰、浙大中控、日本岛电、厦门宇光、香港虹润等。智能模块：昆仑海岸、研华、磐仪、威达、研祥、华控小麻雀等。称重仪表：托利多、志美CB920。 变频器：伦茨、西门子、AB、华为、台达。第三章 系统工程设计第三章 系统工程设计3.1 建立工程(1) 单击文件菜单中“新建工程”选项，弹出工作台窗口。如图3-1所示。(2) 选择文件菜单中的“工程另存为”菜单项，弹出文件保存窗口。(3) 在文件名一栏中输入“中央空调冷却水循环系统”，点击“保存”按钮，工程建立完毕。如图3-2所示。图3-1 新建工程图3-2 输入文件名3.2 定义变量在定义变量之前，应先对系统进行分析，确定需要的变量。本系统至少需要18个变量，见表3-1.表3-1 冷却塔循环系统变量分配表变量名类型初值注释补水阀开关型0控制补水阀打开、关闭的变量出水阀开关型0控制出水阀打开、关闭的变量开关量开关型0控制系统运行、停止的变量手动开关型0控制系统手动、自动运行的变量电动机档位数值型0设置运行中马达的档位电动机档位输入数值型0设置运行中马达的档位风扇电流值数值型0显示运行中风扇电流值冷却塔出水温度数值型0显示运行中冷却塔出水温度值冷却塔出水温度上限数值型0设置运行中冷却塔出水温度上限冷却塔储水容量数值型0显示运行中冷却塔储水容量冷却塔储水上限数值型0设置运行中冷却塔储水量上限冷却塔储水下限数值型0设置运行中冷却塔储水量下限水泵出水压力值数值型0显示运行中水泵出水压力值水泵入水温度值数值型0显示运行中水泵入水温度值水泵瞬时流量值数值型0显示运行中水泵瞬时流量值水泵电流值数值型0显示运行中水泵电流值温度容量组组对象用于历史数据、报表输出等功能构件综合组对象组对象用于历史数据、报表输出等功能构件3.3 数据变量定义步骤1、单击工作台中的“实时数据库”选项卡，进入“实时数据库”窗口页，如图3-3所示。窗口中列出了系统已有数据变量“数据对象”的名称。其中一部分为系统内部建立的数据对象。图3-3 实时数据库2、单击工作台右侧“新增对象”按钮，在窗口的数据对象列表中增添了一个新的数据对象。3、选中该数据对象，按“对象属性”按钮，打开“数据对象属性设置”窗口。根据表3-1中的值对属性窗口进行设置。如图3-4所示。4、按照步骤3-5，根据表3-1，设置其他数据对象。5、单击“保存”按钮，属性设置完成。图3-4 数据对象属性设置第四章 系统组态设计第四章 系统组态设计4.1 建立组态用户窗口本系统运行过程中需要有如下8个用户窗口：封面、中央空调冷却水循环系统主窗口、参数设置窗口、系统运行记录（报警记录窗口）、历史报表窗口、实时报表窗口、实时图表窗口、历史图表窗口。如图4-1所示。图4-1 用户窗口每个用户窗口根据其功能的不同，需要设置不同的属性。具体设置如表4-1所示。表4-1 用户窗口属性窗口名称窗口位置窗口边界窗口坐标窗口外观封面最大化显示无边无标题0,0,1362,652无中央空调冷却水循环系统最大化显示可变边160,39,750,550默认参数设置屏幕中间对话框变0,0,376,254显示标题系统运行数据屏幕中间固定边34,195,640,370显示标题历史报表屏幕中间固定边34,195,640,370显示标题历史图表屏幕中间固定边34,195,640,370显示标题实时报表屏幕中间固定边34,195,640,370显示标题实时图表屏幕中间固定边34,195,640,370显示标题用户窗口建立步骤：(1) 在MCGS组态平台上，单击“用户窗口”，在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，则产生新“窗口0”。(2) 选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”，根据表4-1设置窗口属性。如图4-2所示。(3) 重复步骤1-2，根据表4-1设置其他窗口属性。图4-2 用户窗口属性设置4.2 窗口画面的制作4.2.1主窗口的制作(1) 单击“用户窗口”，双击“用户窗口”中的“中央空调冷却水循环系统”。进入编辑界面。如图4-3所示。(2) 单击“工具箱”内的“标签”按钮，可根据需要绘制标签。(3) 双击已绘制好的标签，打开“动画组态属性设置”窗口，设置标签属性。如图4-4所示。(4) 单击“工具箱”内的“插入元件”图表，打开“对象元件管理”对话框，将相应的动画元件添加到组态中。“对象元件管理”如图4-5所示。(5) 最终的组态画面如图4-6所示。图4-3 编辑环境图4-4 动画组态属性设置图4-5 对象元件库管理图4-6 中央空调冷却水循环系统4.2.2其他窗口的制作重复主窗口制作步骤绘制其他动画窗口。1、报警记录窗口的绘制：报警记录窗口界面布局如图4-7所示。 图4-7 报警记录窗口2、历史图表窗口的绘制：历史图表窗口的布局如图4-8所示。 图4-8 历史图表窗口3、实时曲线窗口的绘制：实时曲线窗口界面如图4-9所示。图4-9 实时曲线窗口4、历史报表窗口的绘制：历史报表窗口布局如图4-10所示。图4-10 历史报表窗口布局5、实时报表窗口的绘制：实时报表窗口布局如图4-11所示。图4-11 实时报表窗口6、参数设置窗口的绘制：窗口布局如图4-12所示。图4-12 参数设置窗口4.3 系统脚本程序编写双击“脚本程序”工具条进入脚本程序编辑环境，编辑脚本程序如下：if 开关量=1 then 风扇转动=1-风扇转动 *设置风扇转动*闪烁字=风扇转动 *设置标题闪烁*else风扇转动=0endif!SetAlmValue(冷却塔出水温度,冷却塔出水温度上限,3)!SetAlmValue(冷却塔储水容量,冷却塔储水上限,3)!SetAlmValue(冷却塔储水容量,冷却塔储水下限,2) *设置限参数*if 冷却塔出水温度=冷却塔出水温度上限 then *设置报警显示*冷却塔出水温度1=0else冷却塔出水温度1=1endifif 冷却塔储水容量=冷却塔储水上限 or 冷却塔储水容量=冷却塔储水下限 then 冷却塔储水容量1=0 if 冷却塔储水容量1=冷却塔储水下限 then 冷却塔储水下限1=0 冷却塔储水上限1=1 else 冷却塔储水下限1=1 冷却塔储水上限1=0 endif else 冷却塔储水容量1=1 冷却塔储水下限1=0 冷却塔储水上限1=0endifif 冷却塔储水容量1=1 and 冷却塔出水温度1=1 then 系统运行=1else 系统运行=0endifif 手动=1 then *设置手动运行* 电动机档位=电动机档位输入else 电动机档位=冷却塔出水温度 *设置自动运行* if 冷却塔储水容量=冷却塔储水上限 then 出水阀=1 else 出水阀=0 endif if 冷却塔储水容量=冷却塔储水下限 then 补水阀=0 出水阀=0 elseendifendif第五章 运行与调试第五章 运行与调试5.1 系统运行1. 按下键盘上“F5”键，打开组态模拟运行环境。2. 点击菜单栏中的系统管理，可进行用户登录、修改密码、用户管理、退出登录、退出系统等操作。3. 点击封面上的“启动”按钮，进入主界面；点击“停止”按钮，退出运行系统。4. 进入主界面，通过控制面板的仪表可监测系统运行状态（冷却塔出水温度值、水泵入水温度值、冷却塔储水容量值、水泵瞬时流量、水泵出水压力、风扇电流值、水泵电流值、系统各项报警显示等）。 5. 点击控制面板上“运行记录”按钮，可查看系统运行中的各项记录（历史图表、历史报表、实时图表、实时报表、报警记录等）。6. 点击控制面板上“参数设置”按钮，可设置系统运行参数（冷却塔储水量上下限、冷却塔出水温度上限等）。7. 点击控制面板上“手动”按钮，可人为控制“补水阀”“出水阀”“电动机档位”等。8. 点击控制面板上“自动”按钮，可自动控制系统运行。9. 点击控制面板上“停止”按钮，可退出运行界面，回到封面。5.2 系统调试5.2.1运行中出现的问题在设计初步成型到完全成型过程中，需要对系统进行多次调试，在历次调试过程中出现的各种问题有如下几点：1. 策略工具箱中缺少工具现象。2. 历史图表、报表无法读出数据。3. 运行时封面不能直接出现。5.2.2 解决方案1.通过查阅资料，策略工具箱中添加工具方案为：单击菜单栏中“工具”打开下拉菜单，选中“策略构件管理