毕业设计论文基于MCGS组态软件的水位控制系统Word文件下载.docx
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模块1水位控制工程文件建立
建立MCGS新工程；
掌握MCGS组态软件的安装与运行方法；
进行工程分析，建立工程文件；
建立水位控制系统工程文件。
模块2水位控制画面设计
掌握MCGS画面设计方法；
掌握绘图工具箱的使用；
掌握实时数据库的创建方法；
能实现了图的动画控制效果；
完成水位控制系统的画面制作，实现动画控制效果。
模块3 模拟设备连接
实现动画自动运行；
掌握模拟设备使用方法；
掌握策略工具箱使用方法，能编写脚本程序；
掌握系统报警方法；
能实现动画水位控制系统自动运行；
编写控制流程
模块4报警显示与报警数据输出
掌握MCGS报警显示与报警数据设计方法；
掌握MCGS实时报表的制作方法；
掌握MCGS历史报表的制作方法；
掌握MCGS实时曲线的制作方法；
掌握MCGS实时曲线的制作方法。
1.4.设计所用软件介绍
1.4.1什么是MCGS组态软件
MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem）是一套基于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，可运行MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000等操作系统。
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。
使用MCGS，用户无须具备计算机编程的知识，就可以在短时间内轻而易举地完成一个运行稳定，功能全面，维护量小并且具备专业水准的计算机监控系统的开发工作。
MCGS具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点，已成功应用于石油化工、钢铁行业、电力系统、水处理、环境监测、机械制造、交通运输、能源原材料、农业自动化、航空航天等领域，经过各种现场的长期实际运行，系统稳定可靠。
1.4.2MCGS组态软件的系统构成
MCGS组态软件的整体结构MCGS5.1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。
MCGS组态软件（以下简称MCGS）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。
MCGS组态环境是生成用户应用系统的工作环境，由可执行程序McgsSet.exe支持，其存放于MCGS目录的Program子目录中。
用户在MCGS组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程、编制工程打印报表等全部组态工作后，生成扩展名为.mcg的工程文件，又称为组态结果数据库，其与MCGS运行环境一起，构成了用户应用系统，统称为“工程”。
图1-2MCGS组态软件五大组成部分
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。
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个设备窗口和多个用户窗口，负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。
主要的组态操作包括：
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。
设备窗口：
是连接和驱动外部设备的工作环境。
在本窗口内配置数据采集与控制输出设备，注册
设备驱动程序，定义连接与驱动设备用的数据变量。
用户窗口：
本窗口主要用于设置工程中人机交互的界面，诸如：
生成各种动画显示画面、报警输
出、数据与曲线图表等。
实时数据库：
是工程各个部分的数据交换与处理中心，它将MCGS工程的各个部分连接成有机的
整体。
在本窗口内定义不同类型和名称的变量，作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设
备驱动的对象。
运行策略：
本窗口主要完成工程运行流程的控制。
包括编写控制程序（if…then脚本程序），选用各种功能构件，如：
数据提取、定时器、配方操作、多媒体输出等。
1.4.3MCGS组态软件的功能和特点
与国内外同类产品相比，MCGS5.1组态软件具有以下特点：
全中文、可视化、面向窗口的组态开发界面，符合中国人的使用习惯和要求，真正的32位程序，可运行于MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000等多种操作系统。
庞大的标准图形库、完备的绘图工具以及丰富的多媒体支持，使您能够快速地开发出集图像、声音、动画等于一体的漂亮、生动的工程画面。
全新的ActiveX动画构件，包括存盘数据处理、条件曲线、计划曲线、相对曲线、通用棒图等，使您能够更方便、更灵活地处理、显示生产数据。
支持目前绝大多数硬件设备，同时可以方便地定制各种设备驱动；
独特的组态环境调试功能与灵活的设备操作命令相结合，使硬件设备与软件系统间的配合天衣无缝。
简单易学的类Basic脚本语言与丰富的MCGS策略构件，使您能够轻而易举地开发出复杂的流程控制系统。
强大的数据处理功能，能够对工业现场产生的数据以各种方式进行统计处理，使您能够在第一时间获得有关现场情况的第一手数据。
方便的报警设置、丰富的报警类型、报警存贮与应答、实时打印报警报表以及灵活的报警处理函数，使您能够方便、及时、准确地捕捉到任何报警信息。
完善的安全机制，允许用户自由设定菜单、按钮及退出系统的操作权限。
此外，MCGS5.1还提供了工程密码、锁定软件狗、工程运行期限等功能，以保护组态开发者的成果。
强大的网络功能，支持TCP/IP、Modem、485/422/232，以及各种无线网络和无线电台等多种网络体系结构。
良好的可扩充性，可通过OPC、DDE、ODBC、ActiveX等机制，方便地扩展MCG组态软件的功能，并与其他组态软件、MIS系统或自行开发的软件进行连接。
1.4.4MCGS组态软件的工作方式
MCGS如何与设备进行通讯：
MCGS通过设备驱动程序与外部设备进行数据交换。
包括数据采集和发送设备指令。
设备驱动程序是由VB、VC程序设计语言编写的DLL（动态连接库）文件，设备驱动程序中包含符合各种设备通讯协议的处理程序，将设备运行状态的特征据采集进来或发送出去。
MCGS负责在运行环境中调用相应的设备驱动程序，将数据传送到工程中的各个部分。
2设计思路
对于一个工程设计人员来说，要想快速准确地完成一个工程项目，首先要了解工程的系统构成和工艺流程，明确主要的技术要求，搞清工程所涉及到的相关硬件和软件。
在此基础上，拟定组建工程的总体规划和设想，比如：
控制流程如何实现，需要什么样的动画效果，应具备哪些功能，需要何种工程报表，需不需要曲线显示等。
只有这样，才能在组态过程中有的放矢，尽量避免无谓的劳动，达到快速完成工程项目的目的。
本工程由五大窗口组成。
总共建立了二个用户窗口，四个主菜单，分别作为水位控制、报警显示、曲线显示、数据显示，构成了样例工程的基本骨架。
动画图形的制作水位控制窗口是样例工程首先显示的图形窗口（启动窗口），是一幅模拟系统真实工作流程并实施监控操作的动画窗口。
包括：
水位控制系统：
水泵、水箱和阀门由“对象元件库管理”调入；
管道则经过动画属性设置赋予其动画功能。
液位指示仪表：
采用旋转式指针仪表，指示水箱的液位。
液位控制仪表：
采用滑动式输入器，由鼠标操作滑动指针，改变流速。
报警动画显示：
由“对象元件库管理”调入，用可见度实现。
控制流程的实现选用“模拟设备”及策构件箱中的“脚本程序”功能构件，设置构件的属性，编制控制程序，实现水位、水泵、调节阀和出水阀的有效控制。
种功能的实现通过MCGS提供的各类构件实现下述功能：
历史曲线：
选用历史曲线构件实现；
历史数据：
选用历史表格构件实现；
报警显示：
选用报警显示构件实现；
工程报表：
历史数据选用存盘数据浏览策略构件实现，报警历史数据选用报警信息浏览策略构件实现，实时报表选用自由表格构i20iMCGS初级教程件实现，历史报表选用历史表格构件实现。
输入、输出设备抽水泵的启停：
开关量输出；
调节阀的开启关闭：
开关量输出；
出水阀的开启关闭：
水罐1、2液位指示：
模拟量输入。
其它功能的实现工程的安全机制：
分清操作人员和负责人的操作权限。
3组态画面的设计
3.1工程建立
鼠标单击文件菜单中“新建工程”选项，如果MCGS安装D盘根目录下，则会在D：
\MCGS\WORK\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）。
选择文件菜单中的“工程另存为”菜单项，弹出文件保存窗口。
在文件名一栏内输入“水位控制系统”，点击“保存”按钮，工程创建完毕。
注意：
文件名中不能能包含空格，否则MCGS拒绝运行。
3.2建立流程画面
建立新画面，在MCGS组态平台上，单击“用户窗口”，在“用户窗口”中单击“新建窗”按钮，则产生新“窗口0”，即：
选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”，将“窗口名称”改为：
水位控制；
将“窗口标题”改为：
在“窗口位置”中选中“最大化显示”，其它不变，单击“确认”。
MCGS初级教程i23i选中刚创建的“水位控制”用户窗口，单击“动画组态”，进入动画制作窗口。
工具箱单击工具条中的“工具箱”按钮，则打开动画工具箱，图标对应于选择器，用于在编辑图形时选取用户窗口中指定的图形对象；
图标用于打开和关闭常用图符工具箱，常用图符工具箱包括27种常用的图符对象。
图形对象放置在用户窗口中，是构成用户应用系统图形界面的最小单元，MCGS中的图形对象包括图元对象、图符对象和动画构件三种类型，不同类型的图形对象有不同的属性，所能完成的功能也各不相同。
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。
如下图所示：
制作文字框图建立文字框：
打开工具箱，选择“工具箱”内的“标签”按钮，鼠标的光标变为“十字”形，在窗口任何位置拖拽鼠标，拉出一个一定大小的矩形。
输入文字：
建立矩形框后，光标在其内闪烁，可直接输入“水位控制系统演示工程”文字，按回车键或在窗口任意位置用鼠标点击一下，文字输入过程结束。
如果用户想改变矩形内的文字，先选中文字标签，按回车键或空格键，光标显示在文字起始位置，即可进行文字的修改。
设置框图颜色设定文字框颜色：
选中文字框，按工具条上的（填充色）按MCGS初级教程i25i钮然，设定文字框的背景颜色（设为无填充色）；
按（线色）按钮改变文字框的边线颜色（设为没有边线）。
设定的结果是，不显示框图，只显示文字。
设定文字的颜色：
按（字符字体）按钮改变文字字体和大小。
按（字符颜色）按钮，改变文字颜色（为蓝色）。
对象元件库管理单击“工具”菜单，选中“对象元件库管理”或单击工具条中的“工具箱”按钮，则打开动画工具箱,工具箱中的图标用于从对象元件库中读取存盘的图形对象；
图标用于把当前用户窗口中选中的图形对象存入对象元件库中。
如下图：
i26iMCGS初级教程从“对象元件库管理”中的“储藏罐”中选取中意的罐，按“确认”，则所选中的罐在桌面的左上角，可以改变其大小及位置，如罐14、罐20。
从“对象元件库管理”中的“阀”和“泵”中分别选取2个阀（阀6、阀33）、1个泵（泵12）。
流动的水是由MCGS动画工具箱中的“流动块”构件制作成的。
初图如下：
图3-1流动块
3.3定义数据对象
设定变量鼠标点击图MCGS组态平台“实时数据库”窗口标签，进入实时数据库窗口页。
按“新增对象”按钮，在窗口的数据变量列表中，增加新的数据变量，多次按该按钮，则增加多个数据变量，系统缺省定义的名称为“Data1”、“Data2”、“Data3”等。
选中变量，按“对象属性”按钮或双击选中变量，则打开对象属性设置窗口，根据对工程的分析，我们可以得到如下的数据变量：
如表3-1
表3-1数据变量
3.4.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，选中水罐1双击，则弹出单元属性设置窗口。
选中折线，则会出现，单击则进入动画组态属性设置窗口，按下图所示修改，其它属性不变。
设置好后，按确定，再按确定，变量连接成功。
对于水罐2，只需要把“液位2”改为“液位1”；
最大变化百分比100，对应的表达式的值由10改为6即可。
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。
选中组合图符，则会出现，单击则进入动画组态属性设置窗口，按下图所示修改，其它属性不变。
水泵属性设置跟调节阀属性设置一样。
3.5模拟设备连接
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。
现在我们通过模拟设备，可以使动画自动运行起来，而不需要手动操作，具体操作如下：
在“设备窗口”中双击“设备窗口”进入，点击工具条中的“工具箱”图标，打开“设备工具箱”，如图：
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，进入模拟设备属性设置，具体操作如下：
在“设备属性设置”中，点击“内部属性”，会出现图标，单击进入“内部属性”设置，把通道1的最大值设为10，通道2的最大值设为6，其它不变，设置好后按”确认”按钮退到“基本属性”页。
在“通道连接”中“对应数据对象”中输入变量，第一个通道对应输入夜位1，第二个通道对应输入液位2，或在所要连接的通道中单击鼠标右键，到实时数据库中选中“液位1”“液位2”双击也可把选中的数据对象连接到相应的通道。
在“设备调试”中就可看到数据变化。
3.6控制流程
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。
脚本程序如下：
IF液位1<
9THEN
水泵=1
ELSE
水泵=0
ENDIF
IF液位2<
1THEN
出水阀=0
出水阀=1
ENDIF
IF液位1>
1and液位2<
调节阀=1
调节阀=0
3.7报警显示
1）.定义报警
定义报警的具体操作如下：
对于“液位1”变量，在实时数据库中，双击“液位1”，在报警属性中，选中“允许进行报警处理”；
在报警设置中选中“上限报警”，把报警值设为：
9米；
报警注释为：
水罐1的水已达上限值；
在报警设置中选中“下限报警”，把报警值设为：
1米；
水罐1没水了。
在存盘属性中，选中“自动保存产生的报警信息”。
对于液位2变量来说，只需要把“上限报警”的报警值设为：
4米，其它一样。
2）.报警显示
实时数据库只负责关于报警的判断、通知和存储三项工作，而报警产生后所要进行的其它处理操作（即对报警动作的响应），则需要在组态时实现。
3）.报警数据
在报警定义时，我们已经让当有报警产生时，“自动保存产生的报警信息”，这时我们可以通过如下操作，看看是否有报警数据存在？
具体操作如下：
在“运行策略”中，单击“新建策略”，弹出“选择策略的类型”，选中“用户策略”，按“确定”。
选中“策略1”，单击“策略属性”按钮，弹出“策略属性设置”窗口，把“策略名称”设为：
报警数据，“策略内容注释”为“水罐的报警数据”，按“确认”。
。
选中“报警数据”，单击“策略组态”按钮进入，在策略组态中，单击工具条中的“新增策略行”图标，新增加一个策略行。
再从“策略工具箱”中选取“报警信息浏览”，加到策略行上，单击鼠标左键。
双击图标，弹出“报警信息浏览构件属性设置”窗口，在“基本属性”中，把“报警信息来源”中的“对应数据对象”改为：
液位组。
按”确认”按钮设置完毕。
按“测试”按钮，进入“报警信息浏览”。
退出策略组态时，会弹出如下窗口，按“是”按钮，就可对所做设置进行保存。
如何在运行环境中看到刚才的报警数据呢？
请按如下步骤操作：
在MCGS组态平台上，单击“主控窗口”，在“主控窗口”中，选中“主控窗口”，单击“菜单组态”进入。
单击工具条中的“新增菜单项”图标，会产生“操作0”菜单。
双击“操作0”菜单，弹出“菜单属性设置”窗口。
在“菜单属性”中把“菜单名”改为：
报警数据。
在“菜单操作”中选中“执行运行策略块”，选中“报警数据”，按“确认”设置完毕。
4）.修改报警限值
在“实时数据库”中，对“液位1”、“液位2”的上下限报警值都定义好了，如果用户想在运行环境下根据实际情况随时需要改变报警上下限值，又如何实现呢？
在MCGS组态软件中，为您提供了大量的函数，可以根据需要灵活地进行运用。
!
SetAlmValue（液位1,液位1上限,3）
SetAlmValue（液位1,液位1下限,2）
SetAlmValue（液位2,液位2上限,3）
SetAlmValue（液位2,液位2下限,2）
5）.报警动画
当有报警产生时，我们可以用提示灯显示，具体操作如下：
在“用户窗口”中选中“水位控制”，双击进入，单击“工具箱”中的“插入元件”图标，进入“对象元件库管理”，从“指示灯”中选取如下图：
，调整大小放在适当位置。
作为“液位1”的报警指示，作为“液位2”的报警指示，双击设置参数。
图3-2报警动画
3.8报表输出
1）.实时报表
实时数据报表是实时的将当前时间的数据变量按一定报告格式（用户组态）显示和打印，即：
对瞬时量的反映，实时数据报表可以通过MCGS系统的实时表格构件来组态显示实时数据报表。
我们可在MCGS组态平台上，单击“用户窗口”，在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮产生一个新窗口，单击“窗口属性”按钮，弹出“用户窗口属性设置”窗口，进行设置。
2）.历史报表
历史数据报表是从历史数据库中提取数据记录，以一定的格式显示历史数据。
实现历史报表由两种方式，一种用策略中的“存盘数据浏览”构件，另一种利用历史表格构件。
先讲用历史数据报表的方法为利用MCGS的历史表格构件。
历史表格构件是基于“Windows下的窗口”和“所见即所得”机制的，用户可以在窗口上利用历史表格构件强大的格式编辑功能配合MCGS的画图功能作出各种精美的报表。
3.9趋势曲线显示
1）.实时曲线
实时曲线构件是用曲线显示一个或多个数据对象数值的动画图形，象笔绘记录仪一样实时记录数据对象值的变化情况。
单击“用户窗口”标签，在“用户窗口”中双击“数据显示”进入，在“工具箱”中单击“实时曲线”图标，拖放到适当位置调整大小。
双击曲线，弹出“实时曲线构件属性设置”窗口，设置参数。
2）.历史趋势
历史曲线构件实现了历史数据的曲线浏览功能。
运行时，历史曲线构件能够根据需要画出相应历史数据的趋势效果图。
历史曲线主要用于事后查看数据和状态变化趋势和总结规律。
如何根据需要画出相应历史数据的历史曲线呢？
在“用户窗口”中双击“数据显示”进入，在“工具箱”中单击“历史曲线”图标，拖放到适当位置调整大小。
双击曲线，弹出“历史曲线构件属性设置”窗口，设置参数，在“历史曲线构件属性设置”中，“液位1”曲线颜色为“绿色”；
“液位2”曲线颜色为“红色”。
图3-3水位控制系统数据显示
3.10安全机制
1）.操作权限
MCGS系统的操作权限机制和WindowsNT类似，采用用户组和用户的概念来进行操作权限的控制。
在MCGS中可以定义无限多个用户组，每个用户组中可以包含无限多个用户，同一个用户可以隶属于多个用户组。
操作权限的分配是以用户组为单位来进行的，即某种功能的操作哪些用户组有权限，而某个用户能否对这个功能进行操作取决于该用户所在的用户组是否具备对应的操作权限。
MCGS系统按用户组来分配操作权限的机制，使用户能方便地建立各种多层次的安全机制。
如：
实际应用中的安全机制一般要划分为操作员组、技术员组、负责人组。
操作员组的成员一般只能进行简单的日常操作；
技术员组负责工艺参数等功能的设置；
负责人组能对重要的数据进行统计分析；
各组的权限各自独立，但某用户可能因工作需要，能进行所有操作，则只需把该用户同时设为隶属于三个用户组即可。
图3-4操作权限设置
2）.系统权限管理
为了整个系统能安全地运行，需要对系统权限进行管理，具体操作如下：
用户权限管理：
在菜单“工具”中单击“用户权限管理”，弹出“用户管理器”。
点击“用户组名”下面的空白处，如下图，再单击“新增用户组”会弹出“用户组属性设置”；
点“用户名”下面的空白处，再单击“新增用户”会弹出“用户属性设置”，设置属性后按“确认”按钮，退出。
在运行环境中为了确保
升级会员 