计算机控制技术与应用-CH07

计算机控制技术与应用-CH07第一页，共42页。第7章控制系统的组态软件7.1工控组态软件概述7.2MCGS组态软件本章小结思考题与习题2第二页，共42页。7.1工控组态软件概述7.1.1组态软件及其特点7.1.2组态软件的功能3第三页，共42页。7.1.1组态软件及其特点组态软件称为人机界面/监视控制和数据采集软件记为HMI/SCADA(HumanandMachineInterface/SupervisoryControlandDataAcquisition)或SCADA。组态(configuration)是一种模块化组合的软件配置方式。用户通过类似“搭积木”的配置方式来设计所需求的软件功能不需要大量编写计算机程序。利用组态软件工程设计人员可以高效地构建一个适合用户需求的控制系统。4第四页，共42页。7.1.1组态软件及其特点特点1.通用性2.扩展性3.可维护性4.可移植性5.实时多任务6.高效率5第五页，共42页。7.1.2组态软件的功能1.数据采集通用工控组态软件以分布式实时数据库为整个软件的核心负责将采集的实时数据进行处理、发布和存储。2.过程监控组态软件根据用户环境和需求，配置所连接的各硬件设备参数。完成实时监控、产生功能报表、显示历史曲线、实时曲线、报警等功能，来完成整个监控过程，易于操作。3.人机交互为工程开发人员进行组态参数配置、控制脚本设计、操作界面设计提供必要的工具和良好的开发环境。为操作人员提供对系统进行监控。6第六页，共42页。7.2MCGS组态软件7.2.1MCGS组态软件特点和组成7.2.2MCGS工程构成7.2.3MCGS组态过程7第七页，共42页。7.2.1MCGS组态软件特点和组成MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem)监视与控制通用系统是一款典型的工控组态软件1995年由北京昆仑通态自动化软件科技有限公司推出在环保、石油、航天、制药、煤矿、水处理、电力、化工、冶金、矿山、运输、机械、食品等几十个行业有广泛的应用。8第八页，共42页。7.2.1MCGS组态软件特点和组成MCGS有通用版、网络版、嵌入版之分课程主要介绍通用版的MCGS。通用版的MCGS能够在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。9第九页，共42页。7.2.1MCGS组态软件特点和组成1.MCGS组态软件特点提供丰富、生动的人机互动画面;支持众多硬件设备;良好的可维护性和可扩充性;功能强大，操作简单，易学易用。2.MCGS组态软件组成组态环境运行环境10第十页，共42页。MCGS的组态环境与运行环境11第十一页，共42页。7.2.2MCGS工程构成12第十二页，共42页。7.2.2MCGS工程构成1.主控窗口主要作用：整个工程结构的主框架建立菜单系统、展现系统总貌、设置系统流程及特征参数组态操作：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。13第十三页，共42页。7.2.2MCGS工程构成1.主控窗口界面14第十四页，共42页。7.2.2MCGS工程构成2.设备窗口主要作用：建立了系统与外部硬件设备的连接关系使系统能够从外部设备读取数据并控制外部设备的工作状态，实现对工业过程的监控。组态操作：选择构件、设置属性、连接通道、调试设备。15第十五页，共42页。7.2.2MCGS工程构成2.设备窗口界面16第十六页，共42页。7.2.2MCGS工程构成3.用户窗口主要作用:设计运行环境下的人机交互界面设置属性、设计脚本每个用户窗口有“基本属性”、“扩充属性”、“启动脚本”、“循环脚本”和“退出脚本”等属性组态操作:组态画面制作报警制作报表输出制作曲线显示制作17第十七页，共42页。7.2.2MCGS工程构成3.用户窗口界面18第十八页，共42页。7.2.2MCGS工程构成3.用户窗口界面19第十九页，共42页。7.2.2MCGS工程构成4.实时数据库主要作用：数据交换和处理的中心；定义不同类型数据，可作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。组态操作：设置数据对象属性基本属性对象类型(开关型、数值型、字符型、事件型和组对象等)，注释内容、初值和取值范围等；存盘属性是否需要存盘、定时保存周期、变化存盘、退出保留存盘、存盘时间设置等；报警属性是否需要报警、报警优先级、报警值等。20第二十页，共42页。7.2.2MCGS工程构成4.实时数据库界面21第二十一页，共42页。7.2.2MCGS工程构成5.运行策略主要作用：工程运行流程的编写各种功能构件选用(如数据提取、历史曲线、定时器、配方操作、多媒体输出等)。组态操作：设计策略固有策略块“启动策略”、“退出策略”、“循环策略”自行定义策略块用户策略、报警策略、事件策略、热键策略等22第二十二页，共42页。7.2.3MCGS组态过程MCGS组态过程包括：1分析系统、2建立工程、3定义数据对象、4设计用户窗口、5设计主控窗口、6配置设备窗口、7设计运行策略、8检查组态结果、9测试工程、10提交工程等。23第二十三页，共42页。7.2.3MCGS组态过程(1)1.分析系统了解系统构成、技术要求和工艺流程；弄清系统的控制流程和测控对象的特征；明确监控要求和人机交互的基本内容；分析输入设备数据的数量、类型、范围、处理要求、存储方式；规划实时数据库中变量与外部设备、内部显示对象连接关系。24第二十四页，共42页。7.2.3MCGS组态过程(2)2.建立工程新建工程或复制已有工程基础上进行修改来建立。建立工程的初步工作有：定义工程名称、封面窗口名称和启动窗口(封面窗口退出后接着显示的窗口)名称，指定存盘数据库文件的名称，设定动画刷新的周期。初步建立各用户窗口，定义相应窗口的名称，为后面工作做好准备。25第二十五页，共42页。7.2.3MCGS组态过程(3)3.定义数据对象定义数据对象即构造实时数据库的过程。也是整个组态过程的重要基础。数据对象包含了数值、属性和方法三个内容。数值特征属性基本属性、存盘属性和报警属性方法保存SaveData、保存为初始值SaveDataInitValue、按照指定时间保存SaveDataOnTime、应答当前报警AnswerAlm)。数据对象的命名和注释需要认真规划。26第二十六页，共42页。7.2.3MCGS组态过程(4)4.设计用户窗口MCGS以用户窗口为单位来组建应用系统的图形界面。在用户窗口中可放置各种类型的图形对象，定义相应的属性，生成具有多种风格和类型的图形界面，并通过与变量的连接，实现动画显示效果。设计用户窗口的一般步骤为：创建用户窗口、设置用户窗口属性、用户窗口的属性包括基本属性、扩充属性和脚本控制。创建图形对象、编辑图形对象、定义动画连接。27第二十七页，共42页。7.2.3MCGS组态过程(5)5.设计主控窗口主控窗口是应用系统的父窗口和主框架其基本职责是调度与管理运行系统。建立菜单系统，创建各种菜单命令，展现工程的总体概貌，设计主控窗口的主要任务是进行菜单组态和属性设置。主控窗口的属性包括：基本属性、启动属性、内存属性、系统参数、存盘参数等。28第二十八页，共42页。7.2.3MCGS组态过程(6)6.配置设备窗口作用：建立系统与外部硬件设备的连接关系。主要工作：选择设备构件、设置构件属性、连接设备通道、设置设备通道的数据处理和进行硬件设备的调试。数据处理：设备采集到的数据或输出到设备的数据进行必要的处理，如非线性校正、量程转换、数字滤波等提供了多项式计算、倒数计算、开方计算、滤波处理、工程转换计算、函数调用、标准查表计算、自定义查表计算等八种处理。调试：以检查设备组态设置是否正确、硬件29第二十九页，共42页。7.2.3MCGS组态过程(7)7.设计运行策略运行策略“启动策略”、“退出策略”、“循环策略”分别在系统启动、退出以及设定的周期循环运行。复杂的控制流程可通过多种基本策略构件来组成其中脚本程序策略构件可帮助用户编写脚本程序，实现复杂的控制流程。许多智能设备本身含有控制流程，不需要再设计复杂的脚本程序。30第三十页，共42页。7.2.3MCGS组态过程(8)8.检查组态结果MCGS大多数属性设置窗口中都设有“检查(C)”按钮，可检查组态结果的正确性。要养成及时发现问题和解决问题的习惯。MCGS在用户窗口、设备窗口、运行策略和系统菜单存盘时，会自动对组态的结果进行检查，发现错误，会提示相关的信息。在全部组态工作完成后，应对整个工程文件进行统一检查。有专门的“组态检查”按钮，可对整个工程文件进行组态结果正确性检查。31第三十一页，共42页。7.2.3MCGS组态过程(9)9.测试工程所建工程完成组态配置后，应当转入MCGS运行环境，进入试运行，进行综合性测试检查。测试检查包括：系统菜单、用户窗口、外部设备、按钮动作、动画动作、运行策略等。32第三十二页，共42页。7.2.3MCGS组态过程(10)10.提交工程组态完好、测试正确的工程文件(.MCG)与MCGS系统的运行环境一起构成用户的应用系统。工程文件不要与组态环境对应的执行程序(McgsSet.exe)放在一起，以免工程文件被操作人员误修改防止最终用户对工程文件随意修改，保证应用系统正常、可靠地运行，33第三十三页，共42页。7.2.3MCGS组态过程最后需要说明为保障组态软件的操作安全性和数据安全性，各种组态软件都提供了一系列的安全机制.严格限制各类操作的权限，使不具备操作资格的人员无法进行操作.但仍存在许多不足，这也是组态软件开发者不断研究的课题。34第三十四页，共42页。本章小结工控组态软件是用于工业控制中数据采集和过程监视的应用软件特点1.通用性、2.扩展性、3.可维护性、4.可移植性、5.实时多任务、6.高效率、功能数据采集、过程监控和人机交互。35第三十五页，共42页。本章小结MCGS是一种典型的组态软件提供丰富、生动的人机互动画面;支持众多硬件设备;良好的可维护性和可扩充性;功能强大，操作简单，易学易用。MCGS组态软件组成组态环境运行环境36第三十六页，共42页。本章小结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。MCGS组态过程包括分析系统、建立工程、定义数据对象、设计用户窗口、设计主控窗口、配置设备窗口、设计运行策略、检查组态结果、测试工程、提交工程等。37第三十七页，共42页。思考题与习题1.工控组态软件的特点哪些？2.工控组态软件的主要功能有哪些？3.简述MCGS组态软件的特点。4.简述MCGS组态软件的组成。5.“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”有什么功能和关系？38第三十八页，共42页。思考题与习题6.MCGS组态软件所建立的工程文件包含了哪些内容？文件的后缀名是什么？7.MCGS主控窗口的主要功能是什么？。8.在MCGS设备窗口下的组态操作有哪些？39